FR2937572A1 - Element's e.g. cylinder head, sealing surface forming method for e.g. diesel engine, involves realizing fusion of metallic alloy on partial zone of sealing surface by heat source e.g. laser beam, to eliminate surface defects on zone - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE REALISATION D'UNE SURFACE D'ETANCHEITE D'UN ELEMENT DE MOTEUR, TEL QU'UNE CULASSE METHOD FOR MAKING A SEALING SURFACE OF AN ENGINE ELEMENT, SUCH AS A CYLINDER HEAD
Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de réalisation d'une surface d'étanchéité d'un élément de moteur en alliage métallique. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a sealing surface of a metal alloy motor element.
L'invention concerne plus particulièrement un procédé de réalisation d'une surface d'étanchéité d'une culasse de moteur à combustion interne. Arrière-plan technologique Classiquement un moteur à combustion interne est composé d'un bloc-cylindres, d'une culasse et d'un joint de culasse assurant l'étanchéité entre le bloc-cylindres et la culasse. 15 Le bloc-cylindres et la culasse comprennent respectivement des surfaces d'étanchéité (encore dénommé plan de joint), c'est-à-dire des surfaces destinées à être en regard l'une de l'autre et à être en contact avec le joint culasse. Ces surfaces d'étanchéité présentent traditionnellement une parfaite planéité ainsi qu'une faible rugosité et sont réalisées par 20 usinage de ladite surface à partir d'un brut de culasse et de blocs-cylindres obtenus par fonderie. The invention relates more particularly to a method of producing a sealing surface of a cylinder head of an internal combustion engine. BACKGROUND Conventionally, an internal combustion engine is composed of a cylinder block, a cylinder head and a cylinder head gasket ensuring the seal between the cylinder block and the cylinder head. The cylinder block and the cylinder head respectively comprise sealing surfaces (also called joint plane), that is surfaces intended to be facing one another and to be in contact with each other. the cylinder head gasket. These sealing surfaces have traditionally a perfect flatness and a low roughness and are made by machining said surface from a cylinder head and cylinder blocks obtained by casting.
Aujourd'hui, les bruts de culasse peuvent être obtenus par fonderie selon le procédé à modèle perdu (PMP) ou "lost foam". Par rapport aux procédés classiques tel que la 25 coulée gravité en coquille métallique, cette technique offre une meilleure rentabilité, une meilleure qualité tout en permettant de faire des pièces complexe, précise et de générer moins de pollution. Today, breech crudes can be obtained by foundry using the lost pattern method (PMP) or "lost foam". Compared to conventional processes such as gravity casting in metal shells, this technique offers better cost efficiency, better quality while allowing complex, precise parts to be made and generating less pollution.
Les principales étapes de moulage d'une culasse par le procédé PMP consistent 30 successivement en la fabrication d'une réplique exacte de la culasse en polystyrène expansé, une mise en place de la réplique dans un moule en sable, une coulée d'un alliage métallique, le plus souvent un alliage d'aluminium, en fusion dans le moule, qui détruit la réplique en polystyrène, et après refroidissement de l'alliage métallique, un retrait du sable et un nettoyage de la culasse obtenue. 35 Toutefois, lors de la coulée de l'alliage métallique et la destruction par combustion ou sublimation de la réplique en polystyrène, il y a formation de gaz qui doit s'évacuer du10 moule. Il est apparu qu'une partie du gaz est emprisonné dans l'alliage d'aluminium et forment des fissures et/ou des porosités. L'usinage de la surface d'étanchéité fait apparaitre ces fissures et/ou ces porosités, ce qui pose des problèmes de qualité de surface d'étanchéité et de bonne coopération en étanchéité avec le joint de culasse, lorsque celui-ci est assemblé entre la culasse et le bloc-cylindres. The main steps of molding a cylinder head by the PMP process consist successively in the manufacture of an exact replica of the expanded polystyrene yoke, an implementation of the replica in a sand mold, a casting of an alloy metal, usually an aluminum alloy, melted in the mold, which destroys the replica polystyrene, and after cooling of the metal alloy, a sand shrinkage and cleaning of the cylinder head obtained. However, during the casting of the metal alloy and the destruction by combustion or sublimation of the polystyrene replica, there is formation of gas which must be evacuated from the mold. It has been found that some of the gas is trapped in the aluminum alloy and form cracks and / or porosities. The machining of the sealing surface makes these cracks and / or porosities appear, which poses problems of sealing surface quality and good cooperation in sealing with the cylinder head gasket, when it is assembled between the cylinder head and the cylinder block.
L'invention a pour but de pallier l'inconvénient de l'art antérieur en proposant un procédé de réalisation d'une surface d'étanchéité d'un élément de moteur améliorant la qualité de surface de ladite surface d étanchéité. L'invention concerne donc un procédé de réalisation d'une surface d'étanchéité d'un élément de moteur en alliage métallique, tel qu'une culasse, comprenant les étapes consistant à : The invention aims to overcome the disadvantage of the prior art by providing a method of producing a sealing surface of a motor element improving the surface quality of said sealing surface. The invention therefore relates to a method for producing a sealing surface of a metal alloy motor element, such as a cylinder head, comprising the steps of:
15 - Réaliser une ébauche de la surface d'étanchéité par fraisage, - Réaliser une finition de la surface d'étanchéité par fraisage, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à réaliser une fusion de l'alliage métallique au moins sur une zone partielle de la surface d'étanchéité par une source de chaleur, pour éliminer des défauts de surface sur ladite zone partielle. 20 Avantageusement, l'étape de fusion est réalisée entre l'étape d'ébauche et l'étape de finition de la surface d'étanchéité par fraisage. On forme ainsi des zones homogènes d'alliage métallique qui après l'usinage de finition présenteront une qualité de surface suffisante pour permettre un contact à étanchéité. 15 - Making a roughing of the sealing surface by milling, - Performing a finishing of the sealing surface by milling, characterized in that it comprises a step of performing a melting of the metal alloy at least on a partial area of the sealing surface by a heat source, to eliminate surface defects on said partial area. Advantageously, the melting step is performed between the roughing step and the finishing step of the milled sealing surface. Homogeneous zones of metal alloy are thus formed which, after finishing machining, will have a surface quality sufficient to allow sealing contact.
Avantageusement encore, l'étape de fusion est réalisée suite à l'étape d'ébauche et l'étape de finition de la surface d'étanchéité par fraisage. Dans ce cas, l'épaisseur d'alliage métallique à fondre est plus faible, ce qui permet de limiter la puissance de la source de chaleur. Advantageously, the melting step is performed following the roughing step and the finishing step of the sealing surface by milling. In this case, the thickness of metal alloy to melt is lower, which limits the power of the heat source.
De plus, le procédé peut présenter individuellement ou en combinaison les caractéristiques suivantes : In addition, the process may individually or in combination have the following characteristics:
La surface d'étanchéité comportant des orifices de passage de fluide, avantageusement, 35 la zone partielle fondue comprend au moins une zone périphérique entourant les orifices de passage de fluide. Cette variante est guidée par une optimisation des zones à traiter. 25 30 Avantageusement, l'étape de fusion de l'alliage métallique sur la zone partielle est réalisée par un balayage de la source de chaleur sur ladite zone partielle. The sealing surface having fluid passage orifices, advantageously, the melt zone comprises at least one peripheral zone surrounding the fluid passage orifices. This variant is guided by an optimization of the areas to be treated. Advantageously, the step of melting the metal alloy on the partial zone is carried out by a sweep of the heat source on said partial zone.
Préférentiellement la source de chaleur est choisie parmi un laser, un chalumeau, un faisceau d'électron, un arc électrique, une torche plasma, un moyen d'induction électrique comprenant une source d'induction correspondant à la zone partielle. Preferably, the heat source is selected from a laser, a torch, an electron beam, an electric arc, a plasma torch, an electrical induction means comprising an induction source corresponding to the partial zone.
L'invention a aussi pour objet un procédé d'obtention d'une culasse en alliage métallique comportant une étape de fonderie à modèle perdu et la réalisation d'une surface d'étanchéité selon l'invention. The invention also relates to a process for obtaining a metal alloy cylinder head comprising a lost-model casting step and the production of a sealing surface according to the invention.
L'invention concerne aussi une culasse comportant au moins une zone partielle de sa surface d'étanchéité refondue. The invention also relates to a cylinder head having at least a partial zone of its resurfaced sealing surface.
Enfin, l'invention a aussi pour objet un moteur à combustion interne comportant une culasse selon l'invention. Finally, the invention also relates to an internal combustion engine comprising a cylinder head according to the invention.
Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après de deux modes particuliers de réalisation du procédé selon l'invention, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : Other features and advantages will appear on reading the following description of two particular embodiments of the method according to the invention, not limiting of the invention, with reference to the figures in which:
- La figure 1 est une représentation schématique d'un moteur à combustion interne comprenant une culasse obtenue par le procédé selon l'invention. - La figure 2 est une représentation schématique d'une coupe d'une culasse sortie brute de fonderie selon le procédé dit à modèle perdu. - La figure 3 est une représentation schématique d'une section de culasse au cours d'une première étape selon un premier mode de réalisation du procédé de l'invention. - La figure 4 est une représentation schématique d'une section de culasse au cours d'une deuxième étape selon un premier mode de réalisation du procédé de l'invention. - La figure 5 est une représentation schématique de face d'un plan de joint de culasse illustrant une zone du plan de joint à traiter par fusion locale conformément au procédé de l'invention. - La figure 6 est une représentation schématique d'une section de culasse au cours d'une troisième étape selon un premier mode de réalisation du procédé de l'invention. - La figure 7 est une représentation schématique d'une section de culasse au cours d'une étape de fusion locale au niveau du plan de joint de la culasse, selon un second mode de réalisation du procédé de l'invention. - Figure 1 is a schematic representation of an internal combustion engine comprising a cylinder head obtained by the method according to the invention. - Figure 2 is a schematic representation of a section of a cylinder head raw output foundry according to the so-called lost model method. - Figure 3 is a schematic representation of a breech section in a first step according to a first embodiment of the method of the invention. - Figure 4 is a schematic representation of a breech section in a second step according to a first embodiment of the method of the invention. - Figure 5 is a schematic front view of a yoke joint plane showing an area of the joint plane to be treated by local melting according to the method of the invention. - Figure 6 is a schematic representation of a breech section in a third step according to a first embodiment of the method of the invention. - Figure 7 is a schematic representation of a breech section during a local melting step at the joint plane of the cylinder head, according to a second embodiment of the method of the invention.
Description détaillée La figure 1 présente un moteur à combustion interne 1 comprenant une culasse 2, un joint de culasse 3 et un bloc-cylindres 4. Le joint de culasse 3 est disposé serré entre la culasse 3 et le bloc-cylindres 4. Le moteur 1 peut indifféremment être un moteur de type essence ou de type encore Diesel. DETAILED DESCRIPTION FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 comprising a cylinder head 2, a cylinder head gasket 3 and a cylinder block 4. The cylinder head gasket 3 is arranged tight between the cylinder head 3 and the cylinder block 4. The engine 1 can indifferently be a gasoline engine type or diesel type.
La figure 2 présente une coupe schématique d'une culasse 2 en alliage métallique 7, tel qu'un alliage d'aluminium, sortie brute de fonderie selon le procédé à modèle perdu (PMP) ou "lost foam". Figure 2 shows a schematic sectional view of a cylinder head 2 of metal alloy 7, such as an aluminum alloy, foundry blank output according to the lost pattern method (PMP) or "lost foam".
Classiquement, les principales étapes de moulage d'une culasse par le procédé PMP consistent successivement en la fabrication d'une réplique exacte de la culasse en polystyrène expansé, une mise en place de la réplique dans un moule de sable, une coulée d'un alliage métallique, le plus souvent un alliage d'aluminium, en fusion dans le moule, qui détruit la réplique en polystyrène, et après refroidissement de l'alliage métallique, un retrait du sable et un nettoyage de la culasse 2 obtenue. Conventionally, the main steps of molding a cylinder head by the PMP process consists successively in the manufacture of an exact replica of the expanded polystyrene yoke, an implementation of the replica in a sand mold, a casting of a metal alloy, usually an aluminum alloy, melted in the mold, which destroys the polystyrene replica, and after cooling of the metal alloy, sand shrinkage and cleaning of the cylinder head 2 obtained.
La culasse 2 comprend notamment une surface d'étanchéité 5, communément dénommée aussi plan de joint, destinée à venir en regard du joint de culasse 3 lors de leur assemblage avec le bloc-cylindres 4. La culasse 2 peut présenter des retraits par rapport au plan de joint 5 correspondant aux chambres de combustions 6. The cylinder head 2 comprises in particular a sealing surface 5, commonly known as the joint plane, intended to come opposite the cylinder head gasket 3 when they are assembled with the cylinder block 4. The cylinder head 2 may have withdrawals with respect to the joint plane 5 corresponding to combustion chambers 6.
Lors de la destruction par combustion ou sublimation de la réplique en polystyrène, il y a formation de gaz qui doit s'évacuer du moule. Il est apparu qu'une partie du gaz est emprisonné dans l'alliage d'aluminium de la culasse 2. L'alliage d'aluminium 7 présente alors des porosités des fissures 8 et/ ou des porosités 9, (symbolisés en clair sur la figure 2). Ces porosités 8 et/ou ces fissures 9 ne sont pas obligatoirement visibles à la surface de la culasse 5, à sa sortie brute de fonderie. During the combustion or sublimation destruction of the polystyrene replica, there is formation of gas that must escape from the mold. It has been found that part of the gas is trapped in the aluminum alloy of the cylinder head 2. The aluminum alloy 7 then has porosities of the cracks 8 and / or porosities 9, (symbolized in clear on the Figure 2). These porosities 8 and / or these cracks 9 are not necessarily visible on the surface of the cylinder head 5 at its raw casting output.
Le plan de joint 5 fait traditionnellement l'objet d'une rectification par passages d'une fraise d'usinage afin d'obtenir une parfaite planéité et une faible rugosité. The joint plane 5 is traditionally subjected to grinding by passages of a milling cutter to obtain perfect flatness and low roughness.
Les figures 3 à 6 illustrent et détaillent les étapes d'un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention. Figures 3 to 6 illustrate and detail the steps of a first embodiment of the method according to the invention.
La figure 3 présente la culasse 2 au cours d'une première étape du procédé de réalisation du plan de joint 5 selon l'invention. Cette première étape de réalisation est une étape dite de fraisage en ébauche du plan de joint 5. En effet, une fraise 10 balaie le plan de joint 5, selon un sens donné à titre indicatif par la flèche 11 sur la figure 3, et procède au cours de cette première étape à un enlèvement de matière de l'ordre de quelques millimètres, à titre indicatif de l'ordre de 3 millimètres, essentiellement pour garantir la planéité dudit plan de joint 5. FIG. 3 shows the yoke 2 during a first step of the method of producing the joint plane 5 according to the invention. This first production step is a so-called milling step in roughing of the joint plane 5. Indeed, a milling cutter 10 sweeps the joint plane 5, in a direction given as an indication by the arrow 11 in FIG. during this first step to a removal of material of the order of a few millimeters, as an indication of the order of 3 millimeters, essentially to ensure the flatness of said joint plane 5.
Toutefois, comme le montre la figure 3, cette première étape de rectification de la surface d'étanchéité 6 fait apparaitre en surface les fissures 8 et/ou les porosités 9 au niveau dudit plan de joint 5, ce qui posera des problèmes de bonne coopération du joint de culasse 3 en terme d'étanchéité, lorsque celui-ci sera ultérieurement assemblé entre la culasse 2 et le bloc-cylindres 4. However, as shown in FIG. 3, this first step of grinding the sealing surface 6 causes the cracks 8 and / or the porosities 9 to appear at the surface of said joint plane 5, which will pose problems of good cooperation. of the cylinder head gasket 3 in terms of sealing, when it will subsequently be assembled between the cylinder head 2 and the cylinder block 4.
La figure 4 présente la culasse 2 au cours d'une deuxième étape du procédé de réalisation du plan de joint 5 selon l'invention. Conformément à l'invention, cette deuxième étape de réalisation est une étape de fusion locale de l'alliage métallique 7. Au cours de cette deuxième étape, une source de chaleur apte à apporter une densité d'énergie suffisante pour provoquer la fonte locale d'un métal, tel qu'un faisceau laser 12, de type laser CO2 ou laser YAG focalisé sensiblement au niveau du plan de joint 5, balaie ledit plan de joint 5, selon un sens donné à titre indicatif par la flèche 13 sur la figure 4, et procède à une fusion locale de l'alliage métallique 7 au niveau de la surface du plan de joint 5. Cette fusion locale atteint aussi l'alliage métallique immédiatement sous la surface du plan de joint. La source de chaleur est alors ajustée pour effectuer la fusion locale sur une profondeur déterminée, de préférence inférieure ou égale à I mm. L'alliage métallique rendu liquide noie ainsi les défauts de surface que représentent les fissures 8 et/ou les porosités 9. Après refroidissement, on obtient finalement des zones homogènes 14 d'alliage métallique. FIG. 4 shows the yoke 2 during a second step of the method of producing the joint plane 5 according to the invention. According to the invention, this second production step is a local melting step of the metal alloy 7. During this second step, a heat source capable of providing a sufficient energy density to cause the local melting of a metal, such as a laser beam 12, of the CO 2 laser or YAG laser type focused substantially at the level of the joint plane 5, sweeps said joint plane 5, in a direction given as an indication by the arrow 13 in the figure 4, and conducts a local melting of the metal alloy 7 at the surface of the joint plane 5. This local fusion also reaches the metal alloy immediately below the surface of the joint plane. The heat source is then adjusted to effect local melting at a determined depth, preferably less than or equal to 1 mm. The liquid metal alloy thus drowns the surface defects that represent the cracks 8 and / or the porosities 9. After cooling, homogeneous zones 14 of metal alloy are finally obtained.
La figure 5 présente une vue schématique de face du plan de joint 5 de la culasse 2. La culasse 2 comprend des orifices de passages d'eau 15 de refroidissement du moteur 1, des orifices de passage d'huile 16 de lubrification du moteur 1 ainsi que des ouvertures 17 correspondant aux chambres de combustion 6 traversant le plan de joint 5. La culasse 2 comprend par ailleurs des alésages 18 traversant le plan de joint 5 pour le passage de moyens de fixation de la culasse 2 au bloc-cylindres 4. FIG. 5 is a diagrammatic front view of the joint plane 5 of the cylinder head 2. The cylinder head 2 comprises orifices for cooling water passages of the engine 1, orifices for the passage of oil 16 for lubricating the engine 1 as well as openings 17 corresponding to the combustion chambers 6 crossing the joint plane 5. The yoke 2 furthermore comprises bores 18 passing through the joint plane 5 for the passage of fastening means of the cylinder head 2 to the cylinder block 4.
Avantageusement, pour réduire le temps nécessaire au traitement du plan de joint 5 de la deuxième étape de fusion et éviter un échauffement du plan de joint 5 qui pourrait être responsable de déformations thermiques, le faisceau laser 12 balaie une zone partielle 19 du plan de joint 5 et procède à la fusion locale de l'alliage métallique, pour traiter les défauts de surface du plan de joint 5 uniquement sur ladite zone partielle 19. Toujours dans le but de réduire le temps nécessaire au traitement du plan de joint 5, le balayage de la source de chaleur que constitue le laser s'effectue sur une largeur L déterminée, de préférence comprise entre 3 et 8 mm. Selon la focalisation du laser 12, la fusion locale de l'alliage métallique peut être faite à la surface même du plan de joint, mais la fusion locale peut aussi être réalisée sous la surface du plan de joint 5, à l'instar des techniques dites de soudage par transparence. Advantageously, to reduce the time required for the treatment of the joint plane 5 of the second melting step and avoid heating of the joint plane 5 which could be responsible for thermal deformation, the laser beam 12 scans a partial area 19 of the joint plane 5 and proceeds to the local melting of the metal alloy, to treat the surface defects of the joint plane 5 only on said partial area 19. In order to reduce the time required for the treatment of the joint plane 5, the sweeping the heat source constituted by the laser is effected over a determined width L, preferably between 3 and 8 mm. According to the focusing of the laser 12, the local melting of the metal alloy can be made on the surface of the joint plane, but the local melting can also be carried out under the surface of the joint plane 5, just like the techniques so-called transparency welding.
En pratique, le faisceau laser 12 peut être embarqué sur une unité de déplacement multiaxe programmable en numérique, non représenté. On peut alors programmer un parcours prédéterminé de la zone partielle 19 à traiter. In practice, the laser beam 12 can be embedded on a digitally programmable multiaxis displacement unit, not shown. It is then possible to program a predetermined path of the partial zone 19 to be treated.
Avantageusement, la zone partielle 19 comprend au moins une zone périphérique 20 entourant les orifices de passage de fluide, c'est-à-dire sur la figure 5 : les orifices de passage d'eau 15 de refroidissement du moteur 1, les orifices de passage d'huile 16 de lubrification du moteur 1 ainsi que les ouvertures 17 correspondant aux chambres de combustion 6 et pouvant constituer une source de fuite de gaz des dites chambres de combustion. Advantageously, the partial zone 19 comprises at least one peripheral zone 20 surrounding the fluid passage orifices, that is to say in FIG. 5: the water cooling orifices 15 of the engine 1, the orifices of passage of oil 16 lubricating the engine 1 and the openings 17 corresponding to the combustion chambers 6 and may constitute a source of gas leakage of said combustion chambers.
Les zones périphériques 20, peuvent aussi être ajustées pour coïncider avec des zones de contact du joint de culasse 3, lorsque celui-ci sera ultérieurement assemblé entre la culasse 2 et le bloc-cylindres 4. On assure ainsi une isolation étanche des fluides traversant les orifices de passages d'eau 15, les orifices de passage d'huile 16 ainsi que les ouvertures 17 correspondant aux chambres de combustion 6. The peripheral zones 20 may also be adjusted to coincide with the contact areas of the cylinder head gasket 3, when it will subsequently be assembled between the cylinder head 2 and the cylinder block 4. This ensures a leakproof insulation of the fluids passing through the water passage orifices 15, the oil passage holes 16 and the openings 17 corresponding to the combustion chambers 6.
Les sources de chaleur acceptables pour la réalisation de la fusion de l'alliage métallique au niveau du plan de joint 5 ne se limitent pas au laser. En effet, le laser est une source de chaleur particulières parmi d'autres sources de chaleur aptes à réaliser une fusion locale de métal en surface que sont, par exemple, un chalumeau, un faisceau d'électron, les moyens de soudure par arc électrique, une torche plasma. Toutes ces sources provoquent une élévation de température locale et nécessitent d'être déplacées pour traiter une surface déterminée. Acceptable heat sources for performing the melting of the metal alloy at the joint plane 5 are not limited to the laser. Indeed, the laser is a particular source of heat among other heat sources capable of achieving a local melting of metal on the surface that are, for example, a torch, an electron beam, the arc welding means , a plasma torch. All these sources cause a local temperature rise and need to be moved to treat a specific surface.
Une autre source de chaleur aussi acceptable, non représentée, et ne nécessitant pas de balayage est un moyen de chauffage par induction électrique avec des sources d'induction disposées sur le plan de joint 5 et correspondant à la zone partielle 19. Another heat source that is also acceptable, not shown, and does not require sweeping, is an electric induction heating means with induction sources disposed on the joint plane 5 and corresponding to the partial zone 19.
La figure 6 présente la culasse 2 au cours d'une troisième étape de réalisation du plan de joint 5, conforme à l'invention. Cette troisième étape de réalisation est une étape dite de fraisage en finition du plan de joint 5. En effet, au cours de cette troisième étape, une fraise de finition 21 balaie le plan de joint 5, selon un sens donné à titre indicatif par la flèche 22 sur la figure 6, et procède à un enlèvement d'une faible épaisseur de matière, à titre indicatif inférieure au millimètre par exemple de l'ordre de 0,5 millimètre, pour finaliser la rectification du plan de joint 5 et garantir notamment son état de surface et en particulier sa rugosité. FIG. 6 shows the yoke 2 during a third step of producing the joint plane 5, according to the invention. This third production step is a so-called finishing milling step of the joint plane 5. In fact, during this third step, a finishing cutter 21 scans the joint plane 5, in a direction given as an indication by the arrow 22 in FIG. 6, and carries out a removal of a small thickness of material, indicatively less than one millimeter, for example of the order of 0.5 millimeter, to finalize the rectification of the joint plane 5 and to guarantee in particular its surface state and in particular its roughness.
Dans un second mode de réalisation avantageux, le procédé de réalisation de la surface d'étanchéité 5 de culasse 2, l'étape de fusion locale de l'alliage métallique est préférentiellement réalisée à la suite de l'étape de finition du plan de joint 5 par fraisage. In a second advantageous embodiment, the method for producing the sealing surface 5 of the yoke 2, the local melting step of the metal alloy is preferably carried out following the step of finishing the joint plane. 5 by milling.
On a alors, pour ce second mode de réalisation du procédé selon l'invention, la succession d'étape suivante : For this second embodiment of the method according to the invention, the following succession of steps is then carried out:
- Une première étape d'ébauche de la surface d'étanchéité 5 par fraisage, avec un enlèvement de matière de l'ordre de quelques millimètres, essentiellement pour garantir la planéité dudit plan de joint 5. - Une deuxième étape de finition de la surface d'étanchéité 5 par fraisage, avec un enlèvement de matière de faible épaisseur de matière, à titre indicatif inférieure au millimètre, par exemple de l'ordre de 0,5 millimètre, pour finaliser la rectification du plan de joint 5. - Une troisième étape, illustrée par la figure 7, de fusion de l'alliage métallique 7 au niveau du plan de joint 5, au cours de laquelle une source de chaleur, tel qu'un faisceau laser 12, de type laser CO2 ou laser YAG, focalisé sensiblement au niveau du plan de joint 5, balaie ledit plan de joint 5, selon un sens donné à titre indicatif par la flèche 23 sur la figure 7, et procède à une fusion locale de l'alliage métallique 7. - A first step of roughing the sealing surface 5 by milling, with a removal of material of the order of a few millimeters, essentially to ensure the flatness of said joint plane 5. - A second step of finishing the surface sealing 5 by milling, with a material removal of small material thickness, as an indication less than a millimeter, for example of the order of 0.5 millimeter, to finalize the grinding of the joint plane 5. - A third step, illustrated by FIG. 7, of melting of the metal alloy 7 at the joint plane 5, during which a heat source, such as a laser beam 12, of the CO 2 laser or YAG laser type, is focused substantially at the level of the joint plane 5, sweeps said joint plane 5, in a direction given as an indication by the arrow 23 in Figure 7, and proceeds to a local melting of the metal alloy 7.
Ce second mode de réalisation a pour avantage supplémentaire par rapport au premier mode de réalisation du procédé selon l'invention de nécessiter un laser 12, de moindre 5 puissance, car l'épaisseur d'alliage métallique 7 à fondre est, pour de second mode de réalisation, faible (à titre indicatif, de quelques dixièmes de millimètre) afin de ne pas dégrader la qualité du plan de joint 5 obtenue lors de la deuxième étape de finition par fraisage. This second embodiment has the additional advantage over the first embodiment of the method according to the invention of requiring a laser 12, of lesser power, since the thickness of the metal alloy 7 to be melted is, for second mode realization, low (as an indication, a few tenths of a millimeter) so as not to degrade the quality of the joint plane 5 obtained during the second finishing milling step.
Evidemment, l'application du procédé de l'invention à une surface d'étanchéité de culasse pour un moteur n'est aucunement limitative. En effet, le procédé de l'invention peut s'appliquer à toute autre pièce d'un moteur comprenant une surface d'étanchéité, par exemple un bloc-cylindres. Obviously, the application of the method of the invention to a cylinder head sealing surface for an engine is in no way limiting. Indeed, the method of the invention can be applied to any other part of an engine comprising a sealing surface, for example a cylinder block.
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CN109697711A (en) * | 2017-10-23 | 2019-04-30 | 中国石油化工股份有限公司 | The detection method of engine valve band |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2174319A (en) * | 1985-02-21 | 1986-11-05 | Toyota Motor Co Ltd | Cylinder head of cast aluminium alloy for internal combustion engines |
JPH03281058A (en) * | 1990-03-29 | 1991-12-11 | Mazda Motor Corp | Remelting treatment method for cylinder head |
DE4136620C1 (en) * | 1991-11-07 | 1992-12-24 | Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De | Light metal cylinder housing for internal combustion engine - with areas outside highly thermally stressed zones heat treated to develop tensile stresses and prevent cracks forming |
-
2008
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2174319A (en) * | 1985-02-21 | 1986-11-05 | Toyota Motor Co Ltd | Cylinder head of cast aluminium alloy for internal combustion engines |
JPH03281058A (en) * | 1990-03-29 | 1991-12-11 | Mazda Motor Corp | Remelting treatment method for cylinder head |
DE4136620C1 (en) * | 1991-11-07 | 1992-12-24 | Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De | Light metal cylinder housing for internal combustion engine - with areas outside highly thermally stressed zones heat treated to develop tensile stresses and prevent cracks forming |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2558274A (en) * | 2016-12-23 | 2018-07-11 | Caterpillar Shrewsbury Ltd | Method of remanufacturing a cylinder head |
GB2558274B (en) * | 2016-12-23 | 2019-04-17 | Caterpillar Shrewsbury Ltd | Method of remanufacturing a cylinder head |
CN109697711A (en) * | 2017-10-23 | 2019-04-30 | 中国石油化工股份有限公司 | The detection method of engine valve band |
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