FR2829048A1 - Coating compound for the secondary coating of a metal mould, incorporating a foaming agent possibly associated with agents for provoking porosity, homogeneity and adherence in the secondary coating - Google Patents

Coating compound for the secondary coating of a metal mould, incorporating a foaming agent possibly associated with agents for provoking porosity, homogeneity and adherence in the secondary coating Download PDF

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    • B22D13/102Linings for moulds

Abstract

A coating compound, for the secondary coating of a metal mould, is of the type that includes at least one refractory or basic charge made up of a meta-kaolin, at least one binder, a solvent and/or a suspension agent. It also incorporates a foaming agent either on its own or in association with: (a) an agent for generating porosity in the secondary coating; (b) a agent for homogenizing the secondary coating; (c) an agent to provoke the adherence of the secondary coating. Independent claims are also included for: (a) a method for the preparation of a coating layer using this compound; (b) a method for the fabrication of an essentially tubular rugged component by centrifugal casting.

Description

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La présente invention a trait à une composition d'enduit, du type revêtement secondaire, ou d'entretien, en particulier pour moule métallique destiné à la coulée d'alliages métalliques, notamment par coulée centrifuge. Elle a également pour objet un procédé de préparation d'une couche d'enduit, à partir de ladite composition ainsi qu'un procédé de fabrication d'une pièce rugueuse sensiblement tubulaire, par coulée centrifuge dans un moule en rotation chauffé sur lequel est appliqué ledit revêtement secondaire. La présente invention a encore pour objet une pièce tubulaire, notamment une chemise en alliage métallique, susceptible d'être obtenue par un tel procédé. Elle a encore pour objets, un procédé de fabrication d'un bloc moteur par insertion de la dite chemise et un bloc moteur comportant une telle chemise.  The present invention relates to a coating composition, of the secondary coating or maintenance type, in particular for a metal mold intended for the casting of metal alloys, in particular by centrifugal casting. It also relates to a process for preparing a coating layer, from said composition as well as a process for manufacturing a rough, substantially tubular part, by centrifugal casting in a heated rotating mold to which is applied said secondary coating. The present invention also relates to a tubular part, in particular a metal alloy jacket, capable of being obtained by such a method. It also has for objects, a method of manufacturing an engine block by inserting said jacket and an engine block comprising such a jacket.
Dans la fabrication de pièces pour automobile, notamment de pièces moteur (carter cylindre, carter chapeau ...), pour des raisons évidentes, la tendance est au remplacement de la fonte par un alliage plus léger, tel qu'un alliage d'aluminium.  In the manufacture of automobile parts, in particular of engine parts (cylinder block, cap housing, etc.), for obvious reasons, the tendency is to replace cast iron with a lighter alloy, such as an aluminum alloy. .
Néanmoins il reste des difficultés à surmonter : - les propriétés mécaniques des alliages d'aluminium sont inférieures à celles de la fonte - les propriétés de dilatation à chaud sont telles que l'aluminium se dilate comparativement beaucoup plus que la fonte, créant des contraintes thermomécaniques en fonctionnement.  However, there are still difficulties to overcome: - the mechanical properties of aluminum alloys are lower than those of cast iron - the properties of hot expansion are such that aluminum expands comparatively much more than cast iron, creating thermomechanical stresses Operating.
Pour pallier ces inconvénients, il est connu de réaliser des pièces bi-métalliques , telles qu'un carter cylindre comportant pour la partie principale un alliage d'aluminium et des inserts en fonte pour les parties très sollicitées.
Dans la fabrication des bi-métalliques, il est connu de créer des liaisons mécaniques par exemple, de type filetage mais qui coûtent cher en usinage, sans compter les problèmes de dilatation respective des deux métaux.
Une autre technique connue appelée frettage est
To overcome these drawbacks, it is known to produce bi-metallic parts, such as a cylinder casing comprising, for the main part, an aluminum alloy and cast iron inserts for the parts under high stress.
In the manufacture of bi-metals, it is known to create mechanical connections for example, of the threading type but which are expensive in machining, without taking into account the problems of respective expansion of the two metals.
Another known technique called shrinking is
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également utilisée mais, là encore, un usinage très précis et donc coûteux est requis.  also used but, again, very precise and therefore expensive machining is required.
Le document FR 8414498 enseigne un procédé amélioré de coulée centrifuge qui dépend de l'utilisation d'un revêtement de moule formé d'un matériau réfractaire en particules sans liant. Selon ce document : le revêtement est constitué d'au moins une couche primaire formée directement sur la surface active du moule métallique et d'une couche faciale sur la face intérieure de la couche primaire ; lorsque la surface de l'objet moulé délimitée par la couche faciale doit être rugueuse, la couche faciale peut être formée d'une matière réfractaire en particules sans liant constituée par un mélange uniforme de 40 à 90 % en poids d'une farine réfractaire broyée et, par conséquent de
60 à 10 % en poids d'un sable. Aussi ce document enseigne une méthode améliorée pour maîtriser la conductivité thermique d'un revêtement réfractaire formés sans liant.
Document FR 8414498 teaches an improved method of centrifugal casting which depends on the use of a mold coating formed of a refractory material in particles without binder. According to this document: the coating consists of at least one primary layer formed directly on the active surface of the metal mold and a facial layer on the inner face of the primary layer; when the surface of the molded object delimited by the facial layer must be rough, the facial layer can be formed of a refractory material in particles without binder constituted by a uniform mixture of 40 to 90% by weight of a ground refractory flour and therefore of
60 to 10% by weight of a sand. Also this document teaches an improved method for controlling the thermal conductivity of a refractory lining formed without a binder.
On connaît par ailleurs du document FR 8714527, un procédé de poteyage liquide de fonderie, pour coulée centrifuge en continu de pièces tubulaires telles que des chemises de moteurs. Le poteyage liquide décrit dans ce document est constitué par une composition dite de base et une dite d'entretien. Selon ce document, sur une composition de base formée de 40 à 50 % d'eau, 25-30% d'un gel de bentonite 10-15% de silice, moins de 1% d'ocre rouge et 10-15 % de solution de métasilicate de soude, il est appliquée une composition formée d'un mélange de 60-
70% d'eau et 25-30% de silice et moins de 10% de gel de bentonite.
Furthermore, document FR 8714527 discloses a process for foundry liquid potting, for continuous centrifugal casting of tubular parts such as engine liners. The liquid coating described in this document consists of a so-called basic composition and a so-called maintenance composition. According to this document, on a basic composition formed from 40 to 50% of water, 25-30% of a bentonite gel 10-15% of silica, less than 1% of red ocher and 10-15% of soda metasilicate solution, there is applied a composition formed of a mixture of 60-
70% water and 25-30% silica and less than 10% bentonite gel.
On connaît encore du document FR 9605822 un revêtement isolant pour moule métallique destiné à la coulée de métaux ferreux, notamment par coulée centrifuge, comprenant au moins un revêtement primaire appliqué sur la surface du moule et  Document FR 9605822 also discloses an insulating coating for a metal mold intended for the casting of ferrous metals, in particular by centrifugal casting, comprising at least one primary coating applied to the surface of the mold and
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destiné à y demeurer de façon permanente et un revêtement secondaire, appliqué sur le revêtement primaire et renouvelé totalement ou partiellement à chaque opération de coulée. Ce revêtement connu se caractérise en ce qu'il comporte ou est constitué essentiellement par du métakaolin.  intended to remain there permanently and a secondary coating, applied to the primary coating and renewed totally or partially at each casting operation. This known coating is characterized in that it comprises or consists essentially of metakaolin.
L'invention décrite dans ce document de l'état de la technique visait en fait à supprimer toute utilisation de produit de silice comme revêtement isolant pour moule métallique et à lui substituer un produit réfractaire non silicogène, tel que le métakaolin, sans danger pour le personnel aux postes de travail, y compris lors des opérations de nettoyage et de finition des pièces.  The invention described in this document of the state of the art was in fact aimed at eliminating any use of silica product as an insulating coating for a metal mold and at replacing it with a non-silogenic refractory product, such as metakaolin, without danger to the personnel at workstations, including during cleaning and finishing operations.
EP 96/401620 enseigne par ailleurs un moule de fonderie comprenant un substrat dont la surface interne est revêtue d'une couche protectrice permanente en matériau réfractaire et ladite surface interne du substrat présente une texture rugueuse, ladite couche protectrice étant une couche mince épousant la texture rugueuse de la surface interne du substrat.  EP 96/401620 also teaches a foundry mold comprising a substrate whose internal surface is coated with a permanent protective layer of refractory material and said internal surface of the substrate has a rough texture, said protective layer being a thin layer conforming to the texture rough of the internal surface of the substrate.
Au vu de l'état de la technique actuellement à sa disposition, la demanderesse a en particulier identifié le besoin d'une composition d'enduit pour moule métallique du type décrit en préambule et permettant de surmonter les difficultés et problèmes rencontrés dans l'art antérieur et qui en particulier est facile et sans danger à préparer et à utiliser est peu coûteuse pour être renouvelable en entretien est suffisamment poreuse ce qui favorise la pénétration d'alliage métallique permet la fabrication de pièces tubulaires notamment chemises moteurs perfectionnées et donc de bloc- moteurs à durée de vie améliorée.  In view of the state of the art currently at its disposal, the applicant has in particular identified the need for a coating composition for metal mold of the type described in the preamble and making it possible to overcome the difficulties and problems encountered in the art previous and which in particular is easy and safe to prepare and use is inexpensive to be renewable in maintenance is sufficiently porous which promotes the penetration of metal alloy allows the manufacture of tubular parts including improved engine liners and therefore block- motors with improved lifespan.
Ce besoin est satisfait par la présente invention qui a d'abord pour objet une composition d'enduit, du type revêtement secondaire pour moule métallique destiné à la coulée d'alliages métalliques, notamment par coulée centrifuge, appliqué sur au  This need is satisfied by the present invention which first relates to a coating composition, of the secondary coating type for a metal mold intended for the casting of metal alloys, in particular by centrifugal casting, applied to the
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moins un revêtement primaire permanent appliqué directement sur la surface externe de la coquille métallique nue du moule, ledit revêtement secondaire, ou d'entretien, étant renouvelé en partie ou totalité à chaque opération de coulée, et du type comportant au moins un réfractaire ou charge de base constitué par du métakaolin, au moins un liant minéral, un solvant et/ou agent de suspension, ladite composition étant caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins un agent moussant, seul ou en association avec au moins, un agent générateur de porosité dans le revêtement secondaire.  at least one permanent primary coating applied directly to the external surface of the bare metal shell of the mold, said secondary coating, or maintenance coating, being renewed in part or entirely at each casting operation, and of the type comprising at least one refractory or filler base consisting of metakaolin, at least one mineral binder, a solvent and / or suspending agent, said composition being characterized in that it also comprises at least one foaming agent, alone or in combination with at least one agent porosity generator in the secondary coating.
De manière avantageuse, l'agent moussant est un tensioactif.  Advantageously, the foaming agent is a surfactant.
De préférence, ladite composition conforme à l'invention renferme en outre au moins un agent homogénéisateur du revêtement secondaire apte à favoriser une homogénéisation du moussage et si besoin sa stabilité dans le temps dans le revêtement secondaire, ledit au moins un agent étant choisi de préférence dans la famille des tensioactifs ; de manière encore plus préférée, est présent en outre dans ladite composition au moins un agent favorisant l'adhérence du revêtement secondaire au moule.  Preferably, said composition in accordance with the invention also contains at least one homogenizing agent for the secondary coating capable of promoting homogenization of the foaming and if necessary its stability over time in the secondary coating, said at least one agent being preferably chosen in the family of surfactants; even more preferably, there is also present in said composition at least one agent promoting the adhesion of the secondary coating to the mold.
La composition conforme à l'invention, a notamment les avantages suivants : - elle est d'une préparation simple ; il suffit d'incorporer un ou plusieurs agents moussant, en particulier des tensioactifs, après le dernier ingrédient de poteyage ; - se prête bien à la pulvérisation classique au pistolet, en adaptant de manière connue les temps du cycle ; - ne concerne que des produits industriels du commerce non nocifs, peu coûteux ; - elle mousse de manière persistante, ce qui permet d'obtenir une couche poreuse au séchage (porosités  The composition in accordance with the invention has the following advantages in particular: - it is of a simple preparation; it suffices to incorporate one or more foaming agents, in particular surfactants, after the last poteyage ingredient; - lends itself well to conventional spraying with a spray gun, adapting the cycle times in a known manner; - only concerns inexpensive, inexpensive commercial industrial products; - it lathers persistently, which makes it possible to obtain a porous layer on drying (porosities
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fines et très nombreuses, en particulier fonction des tensioactifs sélectionnés...) - permet de créer un nouveau type de liaison mécanique, obtenue brut de fonderie (en injectant un alliage d'aluminium directement sur l'insert), ne nécessitant pas d'usinage ultérieur. L'accrochage mécanique ainsi réalisé présente des valeurs de contraintes de traction à la rupture remarquables.  fine and very numerous, in particular depending on the surfactants selected ...) - allows to create a new type of mechanical bond, obtained raw foundry (by injecting an aluminum alloy directly on the insert), not requiring subsequent machining. The mechanical coupling thus produced has remarkable tensile stress values at break.
La présente invention va maintenant être décrite de manière encore plus détaillée ainsi que ses autres objets, caractéristiques et avantages en référence aux dessins annexés, dans lesquels la Figure 1A et 1 B (détail) sont des vues en coupe schématique montrant les couches de revêtement primaire, secondaire et d'alliage métallique (fonte) qui sont formées dans un moule à coulée centrifuge conformément à l'invention ; la Figure 2, est une photographie de la structure rugueuse et poreuse avec de petites aspérités ou picots en forme de champignons de la face extérieure de la chemise rugueuse, conforme à l'invention ; la Figure 3, est une photographie montrant en coupe la pénétration de l'aluminium entre les picots de la chemise ; et la Figure 4, illustre une coupe d'un cylindre de bloc-moteur coulé autour de la chemise, conformément à l'invention.  The present invention will now be described in more detail, as well as its other objects, characteristics and advantages with reference to the appended drawings, in which FIGS. 1A and 1B (detail) are diagrammatic section views showing the layers of primary coating. , secondary and metal alloy (cast iron) which are formed in a centrifugal casting mold according to the invention; Figure 2 is a photograph of the rough, porous structure with small asperities or mushroom-shaped spikes on the outside of the rough jacket, according to the invention; Figure 3 is a photograph showing in section the penetration of aluminum between the pins of the jacket; and Figure 4 illustrates a section through an engine block cylinder cast around the jacket in accordance with the invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Dans l'utilisation des procédés de coulée centrifuge de type général, il est courant de recouvrir la surface interne ou active d'un moule métallique d'une couche, généralement plusieurs, de revêtement de produits réfractaires. De la sorte on protège le moule, empêchant le métal de se coller sur le moule, évite un refroidissement trop rapide de la pièce tubulaire, y fabriquée, et on sépare facilement la pièce du moule. L'application du revêtement réfractaire s'effectue très généralement par
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the use of centrifugal casting methods of the general type, it is common to cover the internal or active surface of a metal mold with a layer, generally several, of coating of refractory products. In this way, the mold is protected, preventing the metal from sticking to the mold, avoiding too rapid cooling of the tubular part, produced there, and the part is easily separated from the mold. The application of the refractory lining is very generally carried out by
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pulvérisation d'une suspension céramique, appelée barbotine, sur la coquille chaude du moule, mis en rotation. Cette barbotine est constituée souvent par une suspension de grains très fins de réfractaires avec des agents rhéologiques et liants minéraux et organiques. De la sorte, le moule métallique est revêtu d'une couche réfractaire uniforme et lisse après évaporation de l'eau entre 50 et 200 microns se reporter par exemple au document EP 9605822. Il s'en suit qu'un alliage métallique coulé sur cette couche a une peau de pièce lisse.  spraying of a ceramic suspension, called slip, on the hot shell of the mold, set in rotation. This slip often consists of a suspension of very fine grains of refractories with rheological agents and mineral and organic binders. In this way, the metal mold is coated with a uniform and smooth refractory layer after evaporation of the water between 50 and 200 microns, see for example document EP 9605822. It follows that a metal alloy cast on this layer has a smooth piece skin.
Pour obtenir un état de surface rugueux de ladite pièce en alliage métallique, les présents inventeurs ont avantageusement incorporé au moins un agent apte à favoriser le moussage dans une composition d'enduit, servant de revêtement secondaire, comportant de l'eau comme solvant et agent de suspension, un réfractaire ou charge de base, telle que du métakaolin, et un liant minéral tel que la bentonite sodique ou calcique activée ; de préférence cette incorporation d'un agent moussant est réalisée lors de l'évaporation de l'eau contenue dans la barbotine.  To obtain a rough surface condition of said metal alloy part, the present inventors have advantageously incorporated at least one agent capable of promoting foaming in a coating composition, serving as a secondary coating, comprising water as solvent and agent. suspension, a refractory or base filler, such as metakaolin, and an inorganic binder such as activated sodium or calcium bentonite; preferably this incorporation of a foaming agent is carried out during the evaporation of the water contained in the slip.
Dans la composition conforme à l'invention, ledit au moins un agent moussant est de préférence associé à au moins, un agent générateur de porosité, et, de manière encore plus préférée, à au moins un agent homogénéisateur, et à au moins un un agent favorisant l'adhérence de la couche sur le moule.  In the composition according to the invention, said at least one foaming agent is preferably associated with at least one porosity-generating agent, and, even more preferably, at least one homogenizing agent, and at least one agent promoting the adhesion of the layer to the mold.
L'agent moussant est avantageusement un tensioactif.  The foaming agent is advantageously a surfactant.
Comme tensioactif apte à être incorporé dans la composition conforme à l'invention, on peut utiliser, un tensioactif de la famille chimique des esters d'acides organiques saturés ou insaturés, ramifiés ou non, notamment en C16 à C20, communément appelés savons ; de préférence ces esters sont des esters de l'acide oléique (C18).  As surfactant capable of being incorporated into the composition according to the invention, use may be made of a surfactant from the chemical family of esters of saturated or unsaturated organic acids, branched or not, in particular C16 to C20, commonly known as soaps; preferably these esters are esters of oleic acid (C18).
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Le tensioactif préféré est un acide gras de coprah neutralisé par de la soude, l'oléate de sodium. Il est généralement présent dans la composition d'enduit selon l'invention avantageusement a une concentration de 0,5 % à 1 % (rapporté au volume global du poteyage (eau + métakaolin + bentonite).  The preferred surfactant is a coconut fatty acid neutralized by soda, sodium oleate. It is generally present in the coating composition according to the invention advantageously at a concentration of 0.5% to 1% (relative to the overall volume of the coating (water + metakaolin + bentonite).
Cet agent génère la porosité dans la couche de revêtement secondaire comme illustré à la Figure 2, où on voit des aspérités en forme de champignons . This agent generates the porosity in the secondary coating layer as illustrated in Figure 2, where we see asperities in the form of fungi.
Afin d'améliorer l'homogénéité de la couche, on peut utiliser un alcool gras éthoxylé avec 2 molécules d'oxyéthylène, en C12 et C14, en particulier le lauryl éther sulfate de sodium. Lorsqu'il est présent dans la composition conforme à l'invention, un tel agent a une concentration préférée de 0,2 % à 0,4 % rapporté à la masse globale du poteyage.  In order to improve the homogeneity of the layer, it is possible to use a fatty alcohol ethoxylated with 2 molecules of oxyethylene, in C12 and C14, in particular sodium lauryl ether sulfate. When it is present in the composition according to the invention, such an agent has a preferred concentration of 0.2% to 0.4% relative to the overall mass of the coating.
Pour augmenter encore l'adhérence du revêtement secondaire au moule, on peut incorporer dans la composition d'enduit le composé suivant : le nonylphénol éthoxylé avec 8 molécules d'oxyéthylène en C7 et C8. Lorsqu'il est présent dans la composition conforme à l'invention, un tel agent a une concentration préférée de 0,01 % à 0,1 % rapporté à la masse globale du poteyage.  To further increase the adhesion of the secondary coating to the mold, the following compound can be incorporated into the coating composition: nonylphenol ethoxylated with 8 molecules of oxyethylene at C7 and C8. When it is present in the composition according to the invention, such an agent has a preferred concentration of 0.01% to 0.1% relative to the overall mass of the coating.
A la connaissance des inventeurs, ce type de produit n'a pas encore été utilisé à chaud, et en particulier dans des revêtements pour moule métalliques.  To the knowledge of the inventors, this type of product has not yet been used hot, and in particular in coatings for metal molds.
Aussi la présente invention a également pour objet une utilisation à chaud d'environ 250 C à environ 400 C, dans une composition d'enduit, d'un agent, tel que le nonylphénol éthoxylé avec 8 moles d'oxyéthylène en C7 et C8, à titre d'agent favorisant l'adhérence des revêtements pour moules métalliques.  The subject of the present invention is also a hot use of approximately 250 ° C. to approximately 400 ° C., in a coating composition, of an agent, such as nonylphenol ethoxylated with 8 moles of C7 and C8 oxyethylene, as an agent promoting adhesion of coatings for metal molds.
Aussi, une composition d'enduit préférée selon l'invention comporte de 58% à 74% d'eau de 25% à 35% de métakaolin de 0,1% à 5% de bentonite sodique ou calcique activé  Also, a preferred coating composition according to the invention comprises from 58% to 74% of water from 25% to 35% of metakaolin from 0.1% to 5% of activated sodium or calcium bentonite
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de 0,5% à 1% d'acide gras de coprah neutralisé par de la soude, en particulier l'oléate de sodium de 0,2% à 0,4% d'un alcool gras éthoxylé, ayant 2 molécules d'oxyéthylène en C12 et C14, de préférence le lauryl éther sulfate de sodium et de 0, 01% à 0, 1% de nonylphénol éthoxylé avec 8 moles d'oxyéthylène en C7 et C8.  from 0.5% to 1% of coconut fatty acid neutralized by soda, in particular sodium oleate from 0.2% to 0.4% of an ethoxylated fatty alcohol, having 2 oxyethylene molecules in C12 and C14, preferably sodium lauryl ether sulfate and from 0.01% to 0.1% of nonylphenol ethoxylated with 8 moles of oxyethylene in C7 and C8.
EXEMPLE
Comme rappelé ci-dessus, sur la surface intérieure du moule métallique (12) est appliqué de manière connue deux revêtements de réfractaire.
EXAMPLE
As recalled above, on the inner surface of the metal mold (12) is applied in a known manner two refractory coatings.
Le premier revêtement, dit primaire (14), est destiné à protéger chimiquement et thermiquement le moule tout en maîtrisant la solidification ultérieure de chemise coulée.  The first coating, called primary (14), is intended to chemically and thermally protect the mold while controlling the subsequent solidification of the cast liner.
Le revêtement secondaire (10), appliqué sur le primaire (14), est renouvelé totalement à chaque opération de coulée.  The secondary coating (10), applied to the primer (14), is completely renewed at each casting operation.
Comme mentionné précédemment le revêtement secondaire est original en ce qu'il permet lors de son séchage d'obtenir une couche macroporeuse. As mentioned previously, the secondary coating is original in that it allows during its drying to obtain a macroporous layer.
Conformément à l'invention le procédé de préparation d'une couche d'enduit pour revêtement d'un moule métallique comprend les étapes suivantes consistant à (i) préparer une suspension de métakaolin dans de l'eau, par exemple comme décrit dans EP 9605822 ; (ii) mélanger ladite suspension obtenue à l'étape (i) à au moins un liant minéral ; (iii) ajouter au moins un agent tensio-actif seul ou associé à au moins un agent choisi dans le groupe constitué par un agent un agent générateur de porosité, un agent homogénéisateur, et un agent favorisant l'adhérence au moule ; et  According to the invention, the method for preparing a coating layer for coating a metal mold comprises the following steps consisting in (i) preparing a suspension of metakaolin in water, for example as described in EP 9605822 ; (ii) mixing said suspension obtained in step (i) with at least one mineral binder; (iii) adding at least one surfactant alone or combined with at least one agent chosen from the group consisting of an agent, a porosity-generating agent, a homogenizing agent, and an agent promoting adhesion to the mold; and
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(iv) pulvériser le mélange obtenu sur la surface de la coquille du moule métallique, préalablement chauffée.  (iv) spraying the mixture obtained on the surface of the shell of the metal mold, previously heated.
La pulvérisation de cet enduit sur la coquille métallique chaude du moule cylindrique provoque l'ébullition de l'eau avec une mousse suffisamment persistante, notamment grâce au tensioactif de manière à laisser déposer une couche poreuse.  Spraying this coating on the hot metal shell of the cylindrical mold causes the water to boil with a sufficiently persistent foam, in particular thanks to the surfactant so as to allow a porous layer to deposit.
Des caractéristiques complémentaires ou alternatives du procédé de préparation de l'enduit conformément à la présente invention sont définies par la gamme suivante sur des coquilles centrifugées : - la température du moule est d'environ 250 C à environ 400 C.  Complementary or alternative characteristics of the coating preparation process in accordance with the present invention are defined by the following range on centrifuged shells: - the temperature of the mold is approximately 250 ° C. to approximately 400 ° C.
- à l'étape (iv) du procédé, conforme à l'invention tel qu'il vient d'être décrit, le moule est en rotation centrifuge entre environ 500 rpm et environ 1500 rpm (tours par min) ; - l'étape (iv) est effectuée par pulvérisation au pistolet avec une rallonge et à l'aide d'une buse pour projection circulaire.  - in step (iv) of the process, according to the invention as just described, the mold is in centrifugal rotation between about 500 rpm and about 1500 rpm (revolutions per min); - step (iv) is carried out by spraying with a spray gun with an extension and using a nozzle for circular projection.
- les mouvements de va et vient ont une vitesse de 0,03 min à 0,1 min, par cycle - le nombre de cycles de pulvérisation est d'environ 1 à environ 4 ; - le débit est avantageusement régulé avec une pression appliquée au réacteur d'environ 0,1 MPa à environ 0,3
MPa - la pression de pulvérisation est de préférence de 0,1
MPa à 0,2 MPa.
- the back and forth movements have a speed of 0.03 min to 0.1 min, per cycle - the number of spray cycles is from about 1 to about 4; - the flow rate is advantageously regulated with a pressure applied to the reactor from approximately 0.1 MPa to approximately 0.3
MPa - the spraying pressure is preferably 0.1
MPa to 0.2 MPa.
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Comme illustré en particulier sur les Figures 1 et 2, l'alliage métallique ainsi coulé présente des aspérités en forme de champignons en contre dépouille (18) d'environ 0,3 mm à environ 2 mm. La forme de ces aspérités permet un accrochage mécanique entre la pièce tubulaire (16, ayant une surface interne 20) et l'alliage métallique coulé sur ce décor rugueux.  As illustrated in particular in FIGS. 1 and 2, the metal alloy thus cast has asperities in the form of fungi undercut (18) from approximately 0.3 mm to approximately 2 mm. The shape of these roughness allows mechanical attachment between the tubular part (16, having an internal surface 20) and the metal alloy cast on this rough decoration.
Comme illustré notamment à la Figure 3, l'alliage liquide (24) pénètre uniquement dans les pores du revêtement secondaire conforme à l'invention.  As illustrated in particular in Figure 3, the liquid alloy (24) penetrates only into the pores of the secondary coating according to the invention.
Comme illustré à la Figure 4, la pièce sensiblement tubulaire (16) est ensuite mise dans un nouveau moule, pour coulée sous pression d'un alliage métallique, de préférence un alliage d'aluminium (24), injecté autour de ladite pièce, pour former un bloc-moteur. Sur cette Figure
4, est illustrée l'interface entre le carter moteur en alliage d'aluminium et la chemise insérée à la coulée.
As illustrated in FIG. 4, the substantially tubular part (16) is then placed in a new mold, for pressure casting of a metal alloy, preferably an aluminum alloy (24), injected around said part, to form an engine block. In this Figure
4, the interface between the aluminum alloy crankcase and the jacket inserted during casting is illustrated.
Après solidification complète de l'alliage métallique constitué par la fonte, on retire la pièce rugueuse sensiblement tubulaire (16) encore enrobée de revêtement secondaire (10).  After complete solidification of the metal alloy constituted by the cast iron, the rough tubular part (16) is still removed, coated with secondary coating (10).
Alors que le revêtement primaire (14) reste dans le moule cylindrique (12), on nettoie la pièce de sa gangue de revêtement secondaire (10) relativement friable, par exemple par sablage, ou de préférence par un grenaillage très fin. De préférence on choisit une grenaille fine anguleuse et d'une dureté appropriée (GP80 de
WHELLABRATOR ALLEVARD : diamètre de 0, 18 mm en acier, dureté d'environ 48 à environ 52 HRC ; utilisation en rotor-jet à turbine ; vitesse de projection d'environ 60 à environ 80 m/s) réalisant ainsi un bon compromis entre nettoyage et matage des aspérités.
While the primary coating (14) remains in the cylindrical mold (12), the part of its secondary coating gangue (10) is relatively friable, for example by sandblasting, or preferably by very fine blasting. Preferably choose a fine angular shot and an appropriate hardness (GP80 of
WHELLABRATOR ALLEVARD: diameter of 0.18 mm in steel, hardness from around 48 to around 52 HRC; use in rotor-jet turbine; projection speed of approximately 60 to approximately 80 m / s) thus achieving a good compromise between cleaning and matting the roughness.
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On mesure d'excellentes tenues mécaniques en traction ; un exemple de mesure lors d'un test dit essai d'accrochage est donné ci-après ; en particulier avec environ 20 MPa à environ 90 MPa de contrainte de traction à la rupture entre une pièce tubulaire en fonte, par exemple en fonte en graphite lamellaire, et un alliage d'aluminium coulé sous pression.  Excellent mechanical tensile strengths are measured; an example of measurement during a test called attachment test is given below; in particular with approximately 20 MPa to approximately 90 MPa of tensile stress at rupture between a tubular piece of cast iron, for example of cast iron in lamellar graphite, and a die-cast aluminum alloy.
Essai d'accrochage entre carter cylindres (en aluminium) et chemise rugueuse en fonte :
L'essai est réalisé avec des éprouvettes usinées en queue d'aronde afin de pouvoir les fixer dans les mors d'une machine de traction INSTRON.
Hanging test between cylinder block (aluminum) and rough cast iron jacket:
The test is carried out with specimens machined in dovetail in order to be able to fix them in the jaws of an INSTRON traction machine.
Après essai, on retrouve de l'aluminium sur la partie fonte et inversement. Cette remarque permet de conclure à une bonne cohésion entre l'aluminium et la fonte.  After testing, we find aluminum on the cast part and vice versa. This remark makes it possible to conclude that there is good cohesion between aluminum and cast iron.
Résultats sur un bloc-moteur, de quatre cylindres en ligne, coulés en aluminium avec chemises fontes insérées à la coulée :
Figure img00110001
Results on an engine block, of four cylinders in line, cast in aluminum with cast shirts inserted in the casting:
Figure img00110001
<tb>
<tb> Mpa <SEP> Maximales <SEP> Minimales <SEP> Moyenne <SEP> Ecart <SEP> type
<tb> Résistance <SEP> 69 <SEP> 35 <SEP> 55 <SEP> 9
<tb> Mécanique
<tb> Rm
<tb>
<Tb>
<tb> Mpa <SEP> Maximum <SEP> Minimum <SEP> Average <SEP> Standard deviation <SEP>
<tb> Resistance <SEP> 69 <SEP> 35 <SEP> 55 <SEP> 9
<tb> Mechanics
<tb> Rm
<Tb>
Sur 14 éprouvettes. On 14 test tubes.
Par ailleurs : les essais d'accrochage sur bloc-moteur Mercedes Classe A 170D avec chemises rugueuses MWP donnent des résultats similaires avec Rm = 63 MPa et a = 14 MPa. Par ailleurs, le fournisseur de chemises MWP annonce un résultat d'accrochage légèrement plus faible de 44 MPa. In addition: the attachment tests on the Mercedes Class A 170D engine block with rough MWP liners give similar results with Rm = 63 MPa and a = 14 MPa. In addition, the shirt supplier MWP announces a slightly lower rigging result of 44 MPa.
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Aussi la présente invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'une pièce rugueuse sensiblement tubulaire, par coulée centrifuge dans un moule en rotation chauffé sur lequel est appliqué par pulvérisation au moins un revêtement primaire, permanent lisse sur la surface externe de la coquille du moule, puis un revêtement secondaire, à titre d'enduit renouvelable à chaque opération de coulée, la composition de l'enduit étant telle que décrite précédemment, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes successives suivantes : (i) on coule un alliage métallique (fonte), dans le moule en rotation, sur ledit deuxième revêtement, et (ii) après solidification complète de l'alliage métallique, on retire la pièce rugueuse sensiblement tubulaire encore enrobée du revêtement secondaire.  The subject of the present invention is also a method of manufacturing a roughly tubular rough part, by centrifugal casting in a heated rotating mold to which is applied by spraying at least one primary coating, permanent smooth on the external surface of the shell. of the mold, then a secondary coating, as a renewable coating for each casting operation, the composition of the coating being as described above, said method being characterized in that it also comprises the following successive steps: ( i) a metal alloy (cast iron) is poured into the rotating mold on said second coating, and (ii) after the metal alloy has solidified completely, the rough substantially tubular part still coated with the secondary coating is removed.
La présente invention a donc également pour objet, une pièce tubulaire, notamment une chemise de bloc moteur, en alliage métallique susceptible d'être obtenue par un procédé tel que décrit ci-dessus.  The present invention therefore also relates to a tubular part, in particular an engine block liner, of metal alloy capable of being obtained by a method as described above.
En variante, il est particulièrement avantageux d'effectuer un nettoyage de la chemise brute de coulée afin de retirer le revêtement de poteyage secondaire. De préférence un tel nettoyage est réalisé à l'aide de grenaille fine de diamètre environ 0, 1 mm à environ 0,2mm, plutôt anguleuse, et de dureté d'environ 48 HRC à 54 HRC.  As a variant, it is particularly advantageous to carry out a cleaning of the raw casting liner in order to remove the secondary coating. Preferably, such cleaning is carried out using fine shot with a diameter of about 0.1 mm to about 0.2 mm, rather angular, and of hardness from about 48 HRC to 54 HRC.
La présente invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'un bloc moteur comportant les étapes consistant à (i) insérer dans un moule métallique une chemise obtenue comme décrit précédemment, (ii) couler dans le moule un alliage métallique, notamment d'aluminium, autour de ladite chemise.  The present invention also relates to a process for manufacturing an engine block comprising the steps consisting in (i) inserting a jacket obtained as described above into a metal mold, (ii) pouring a metal alloy into the mold, in particular of aluminum, around said jacket.
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De préférence, ce procédé est caractérisé en ce que l'étape (ii) est effectuée par injection...  Preferably, this process is characterized in that step (ii) is carried out by injection ...
Grâce au procédé de la présente invention, une bonne conductivité thermique ainsi qu'une excellente liaison mécanique entre chemise et bloc-moteur sont obtenues, par insertion à la coulée de chemises en fonte à profil extérieur rugueux dans un bloc en alliage d'aluminium. Ces deux propriétés sont particulièrement recherchées pour les moteurs très sollicités comme les diesels turbocompressés et équipés d'injecteurs de gasoil à haute pression.  Thanks to the process of the present invention, good thermal conductivity as well as an excellent mechanical connection between jacket and engine block are obtained by inserting cast iron jackets with rough exterior profile in an aluminum alloy block. These two properties are particularly sought after for highly stressed engines such as turbocharged diesels and fitted with high-pressure diesel injectors.
Les présents inventeurs ont ainsi mis au point des pièces tubulaires rugueuses en brut de fonderie, en particulier, des chemises, assurant un accrochage mécanique amélioré à leurs blocs moteurs et ce, par opposition aux pièces tubulaires, du type chemises à profil usiné type filetage, qui ne donnent pas toujours satisfaction dans ce type d'application.  The present inventors have thus developed rough tubular parts in foundry crude, in particular, liners, ensuring improved mechanical attachment to their engine blocks and this, in contrast to tubular parts, of the liners of machined profile type thread type, which are not always satisfactory in this type of application.
La présente invention a ainsi encore pour objet un bloc moteur du type comportant une chemise telle que décrite cidessus caractérisé en ce qu'une liaison mécanique entre chemise et bloc est obtenue au moyen de rugosités présentes sur la surface externe de ladite chemise. The present invention thus also relates to an engine block of the type comprising a jacket as described above, characterized in that a mechanical connection between jacket and block is obtained by means of roughness present on the external surface of said jacket.

Claims (13)

REVENDICATIONS
1. Composition d'enduit, du type revêtement secondaire pour moule métallique destiné à la coulée d'alliages métalliques, notamment par coulée centrifuge, appliqué sur au moins un revêtement primaire permanent appliqué directement sur la surface externe de la coquille métallique nue du moule, ledit revêtement secondaire, ou d'entretien, étant renouvelé en partie ou totalité à chaque opération de coulée, et du type comportant au moins un réfractaire ou charge de base constitué par du métakaolin, au moins un liant minéral, un solvant et/ou agent de suspension, ladite composition étant caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins un agent moussant seul ou en association avec au moins, un agent générateur de porosité dans le revêtement secondaire, un agent homogénéisateur du revêtement secondaire, et un agent favorisant l'adhérence du revêtement secondaire au moule. 1. Coating composition, of the secondary coating type for a metal mold intended for the casting of metal alloys, in particular by centrifugal casting, applied to at least one permanent primary coating applied directly to the external surface of the bare metal shell of the mold, said secondary coating, or maintenance, being renewed in part or entirely at each casting operation, and of the type comprising at least one refractory or base charge constituted by metakaolin, at least one mineral binder, a solvent and / or agent suspension, said composition being characterized in that it additionally comprises at least one foaming agent alone or in combination with at least one agent which generates porosity in the secondary coating, a homogenizing agent for the secondary coating, and an agent promoting the adhesion of the secondary coating to the mold.
2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit au moins un agent moussant est un tensioactif.  2. Composition according to claim 1, characterized in that said at least one foaming agent is a surfactant.
3. Composition d'enduit selon la revendication 1 ou 2, comportant en % (P/P) : de 58% à 74% d'eau de 25% à 35% de métakaolin de 0,1% à 5% de bentonite sodique ou calcique activé de 0,5% à 1% d'acide gras de coprah neutralisé par de la soude, notamment le sel de sodium constitué par l'oléate de sodium,  3. coating composition according to claim 1 or 2, comprising in% (W / W): from 58% to 74% water from 25% to 35% metakaolin from 0.1% to 5% sodium bentonite or activated calcium from 0.5% to 1% of coconut fatty acid neutralized by soda, in particular the sodium salt constituted by sodium oleate,
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de 0,2% à 0,4% d'un alcool gras éthoxylé avec 2 molécules d'oxyéthylène en C12 et C14, de préférence le lauryl éther sulfate de sodium et de 0, 01% à 0, 1% de nonylphénol éthoxylé avec 8 molécules d'oxyéthylène en C7 et C8.  from 0.2% to 0.4% of a fatty alcohol ethoxylated with 2 molecules of oxyethylene at C12 and C14, preferably sodium lauryl ether sulfate and from 0.01% to 0.1% of nonylphenol ethoxylated with 8 molecules of oxyethylene at C7 and C8.
4. Procédé de préparation d'une couche d'enduit, à partir d'une composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour moule métallique destiné à la coulée centrifuge d'alliages métalliques, comprenant les étapes successives suivantes consistant à : (i) préparer une suspension de métakaolin dans de l'eau (ii) mélanger ladite suspension obtenue à l'étape (i) à au moins un liant minéral (iii) ajouter au moins un agent tensio-actif seul ou associé à au moins un agent choisi dans le groupe constitué par un agent générateur de porosité, un agent homogénéisateur, et un agent favorisant l'adhérence au moule (iv) pulvériser le mélange obtenu sur la surface de la coquille du moule métallique, préalablement chauffée.  4. Method for preparing a coating layer, from a composition according to any one of the preceding claims, for a metal mold intended for the centrifugal casting of metal alloys, comprising the following successive steps consisting in: ( i) prepare a suspension of metakaolin in water (ii) mix said suspension obtained in step (i) with at least one mineral binder (iii) add at least one surfactant alone or in combination with at least one agent chosen from the group consisting of a porosity-generating agent, a homogenizing agent, and an agent promoting adhesion to the mold (iv) spraying the mixture obtained on the surface of the shell of the metal mold, previously heated.
5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la température du moule est d'environ 2500C à environ 4000C.  5. Method according to the preceding claim, characterized in that the mold temperature is from about 2500C to about 4000C.
6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'à l'étape (iv) le moule est en rotation centrifuge entre environ 500 rpm et 1500 rpm.  6. Method according to claim 4 or 5, characterized in that in step (iv) the mold is in centrifugal rotation between about 500 rpm and 1500 rpm.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'étape (iv) est effectuée par pistolage avec une rallonge et à l'aide d'une buse pour projection circulaire.  7. Method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that step (iv) is carried out by spraying with an extension and using a nozzle for circular projection.
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8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les mouvements de va et vient de pistolage ont une vitesse de 0,03 min à 0,1 min par cycle.  8. Method according to the preceding claim, characterized in that the back and forth movements of spraying have a speed of 0.03 min to 0.1 min per cycle.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 9. Method according to any one of claims 4 to
8, caractérisé en ce que le nombre de cycles de pulvérisation est d'environ 1 à environ 4. 8, characterized in that the number of spray cycles is from about 1 to about 4.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que le débit est régulé avec une pression appliquée au réacteur d'environ 0,1 MPa à environ 0, 3 MPa.  10. Method according to any one of claims 4 to 9, characterized in that the flow rate is regulated with a pressure applied to the reactor from approximately 0.1 MPa to approximately 0.3 MPa.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 11. Method according to any one of claims 7 to
10, caractérisé en ce que la pression de pulvérisation du pistolet varie de 0, 1 MPa à 0,2 MPa. 10, characterized in that the spraying pressure of the gun varies from 0.1 MPa to 0.2 MPa.
12. Procédé de fabrication d'une pièce rugueuse sensiblement tubulaire, par coulée centrifuge dans un moule en rotation chauffé sur lequel est appliqué par pulvérisation au moins un revêtement primaire permanent lisse sur la surface externe de la coquille du moule, puis un revêtement secondaire, à titre d'enduit renouvelable à chaque opération de coulée, la composition de l'enduit étant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes successives suivantes : (i) on coule un alliage métallique (fonte), dans le moule en rotation, sur ledit deuxième revêtement, et (ii) après solidification complète de l'alliage métallique, on retire la pièce rugueuse sensiblement tubulaire encore enrobée du revêtement secondaire.  12. Method of manufacturing a roughly tubular rough part, by centrifugal casting in a heated rotating mold to which is applied by spraying at least one smooth permanent primary coating on the external surface of the mold shell, then a secondary coating, as a coating which can be renewed at each casting operation, the composition of the coating being according to any one of claims 1 to 3, said method being characterized in that it also comprises the following successive steps: (i) a metal alloy (cast iron) is poured into the rotating mold on said second coating, and (ii) after complete solidification of the metal alloy, the rough substantially tubular part still coated with the secondary coating is removed.
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13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il est prévu un nettoyage de la chemise brute de coulée afin de retirer le revêtement de poteyage secondaire, de préférence à l'aide de grenaille fine de diamètre environ 0, 1 mm à environ 0,2mm, plutôt anguleuse, et de dureté d'environ 48 HRC à 54 HRC. 13. The method of claim 12, characterized in that there is provided a cleaning of the raw casting liner in order to remove the coating of secondary coating, preferably using fine shot with a diameter of about 0.1 mm to about 0.2mm, rather angular, and hardness from about 48 HRC to 54 HRC.
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