WO2004000486A1 - Procede de moulage de pieces de fonderie, notamment de blocs-moteurs, en alliage leger - Google Patents

Procede de moulage de pieces de fonderie, notamment de blocs-moteurs, en alliage leger Download PDF

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WO2004000486A1
WO2004000486A1 PCT/FR2003/001899 FR0301899W WO2004000486A1 WO 2004000486 A1 WO2004000486 A1 WO 2004000486A1 FR 0301899 W FR0301899 W FR 0301899W WO 2004000486 A1 WO2004000486 A1 WO 2004000486A1
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core
mold
cooler
sections
cavity
Prior art date
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PCT/FR2003/001899
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English (en)
Inventor
Philippe Meyer
Franck Plumail
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Montupet S.A.
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
    • B22D15/02—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor of cylinders, pistons, bearing shells or like thin-walled objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B22C9/103—Multipart cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0009—Cylinders, pistons

Definitions

  • the present invention relates generally to the casting of light alloy casting parts, mainly based on aluminum.
  • Various foundry techniques are known, essentially from the top of the mold in gravity mode and from the bottom of the mold in low pressure mode.
  • Various types of mold are also known, mainly sand molds and metal molds.
  • the use of gravity metal mold casting has advantages for the production of foundry parts such as aluminum alloy engine blocks for combustion engines of motor vehicles or others. In particular, such a process is suitable for a request for small and medium series, because it is very modular and makes it possible to minimize the consumption of chemically bound sand thanks to the use of metal mold walls.
  • the technique of gravity casting in metal mold has the advantage of a progressive investment cost, adapted and adjustable to the real needs of production.
  • the method of casting engine blocks by gravity into a metal mold does not make it possible to obtain simultaneously and in a robust manner a high metallurgical quality in regions of the part such as the bearings of crankshaft (regions which are the most sensitive from the point of view of fatigue resistance) and a adequate dimensional control of interior shapes in relation to each other.
  • the base of the mold makes it possible to place all the devices for guiding the metal pins which will form the drums directly in contact with the solidified alloy, or even the metal pins which will serve as support for the CH liners placed on these barrel pins and themselves overmolded by the liquid alloy.
  • this base of the mold can serve as a very practical support for the positioning of interior cores such as those intended to form the water circulations.
  • crankshaft bearings are tempered by the fact that the crankshaft bearings being under the MA weights, they having metallurgical quality (in particular in terms of microporosity), significantly reduced mechanical properties and fatigue resistance compared to what could be obtained with faster cooling of the alloy.
  • the engine block is cast with the mold positioned in the other direction (i.e. with the bearings crankshaft down) in order to promote the obtaining of microstructures and improved properties in these critical areas in terms of fatigue, other difficulties are encountered if conventional gravity casting is used.
  • the object of the present invention is to overcome these limitations of the known state of the art, and to propose an improved casting process which makes it possible on the one hand to achieve the objectives of optimizing the mechanical characteristics, in particular in fatigue, in regions such as crankshaft bearings of an engine block, and on the other hand also to achieve the objectives of dimensional control of the corresponding barrels, in particular when these bearings include liners inserted in the casting.
  • a method of casting a piece of metal alloy such as an aluminum alloy and very particularly of casting an engine block of an internal combustion engine with cylinders, characterized in that it comprises the following stages: forming a core having at least one barrel intended to form in the part a cylinder and at least one cavity intended to form in the part a support and / or retaining zone for a working member such as a crankshaft, and at least one cooler in the close vicinity of the cavity, position the core in a metal mold cavity, and
  • the core is formed by rigid assembly of a set of core sections.
  • the core is positioned by positioning the individual sections in the mold in respective reference positions relative to the mold, then by joining the sections together. the sections are joined together by fixing one or more benches on the sections.
  • the securing of the sections comprises a bearing of the sections together at the level of bearing surfaces.
  • the bearing surfaces are provided at the level of coolers belonging to the respective sections.
  • the or each cooler is integrated into the core during the formation of said core.
  • the or each cooler is added to the core after the formation of said core.
  • the or each cavity is defined at the ends partially by a cooler.
  • the or each cooler provided in the core is located in a region of the core opposite to a region of counterweights of the mold.
  • the cooler or at least one cooler is supported on a mold base.
  • the present invention provides a mold for casting a piece of metal alloy such as an aluminum alloy, and more particularly the casting of an engine block of an internal combustion engine with cylinders, characterized in that it includes:
  • - a metal envelope defining a mold cavity, - a core having at least one barrel intended to form in the part a cylinder and at least one cavity intended to form in the part a support and / or retaining zone for an organ working such as a crankshaft, and at least one cooler in the close vicinity of the cavity, - means for positioning the core in the mold cavity, and
  • the core comprises a rigid assembly of a set of core sections.
  • the core positioning means are capable of positioning the individual sections in the mold in respective reference positions relative to the mold, and means are provided for securing the sections together.
  • the core comprises one or more benches fixed on the sections and able to join the sections together.
  • the core sections comprise mutual bearing surfaces of the sections. the bearing surfaces are provided at the level of coolers belonging to the respective sections.
  • the or each cooler is integrated into the core during the formation of said core.
  • the or each cooler is added to the core after the formation of said core.
  • the or each cavity is defined at the ends partially by a cooler.
  • the or each cooler provided in the core is located in a region of the core opposite to a region of counterweights of the mold.
  • the cooler or at least one cooler is supported on a mold base.
  • the mold casing has no cooling circuits.
  • FIGS. 3a and 3b are schematic perspective views of two possible embodiments of a core package usable in a method according to the invention
  • FIG. 4 is a schematic view in partial perspective of a sole and a cooler belonging to a mold according to the invention
  • Figure 5 is a cross-sectional view of a mold according to the invention
  • Figure 6 illustrates in cross-section a step of positioning a bundle of cores in the mold
  • Figure 7 illustrates in cross-section a step of fixing a bench seat on the core package.
  • FIG. 3a there is shown a central core package intended to participate in the casting of a V-block engine of a combustion engine, this engine block comprising CH liners and RE coolers integrated when firing the nucleus.
  • this package includes at the end intended to form the crankshaft a cooling system consisting of volumes of steel, cast iron, or any other suitable metal or alloy, forming RE coolers.
  • RE coolers are placed in the core boxes used to form the different core packages (in general one package per pair of cylinders).
  • a RE cooler has been represented, as well as two cylinder liners CH, the core N being pulled around the cooler and inside the liners.
  • the cooler is here provided with a central hole T which allows a threaded rod or the like to pass through the set of aligned coolers, facilitating the tightening and stiffening of the central core package as well as its extraction after casting.
  • FIG. 3b illustrates an alternative embodiment of the coring system, in which a recess E is made in the core package intended to receive, after the formation of the cores, a system of cooler (s) metallic (s) provided at the level of the mold base (not shown in FIG. 3).
  • a system of cooler (s) metallic (s) provided at the level of the mold base (not shown in FIG. 3).
  • FIG. 4 a packet of cores produced in accordance with FIG. 3b has been partially represented, as well as the sole SE of the mold comprising a single cooler RE received in the aligned recesses of the core sections. It is also possible to provide several coolers an support against each other. In FIG. 4, the recesses P formed in the cooler RE constitute the spaces intended to form the crankshaft bearings.
  • the cooling surfaces are designed to maximize the generally semi-circular vertical contact surface with the bearings, this so as to accelerate as much as possible the cooling of the liquid alloy in the regions P which go form the bearings, and thus obtain optimal mechanical characteristics at the level thereof.
  • the distance L illustrated in FIG. 4 is preferably greater than 15 mm.
  • the mold also comprises a weighting system located opposite the cooling system described above, the weights being typically formed by sand cores.
  • the liquid alloy feeds the mold by tilting through the weights, so as to naturally obtain a thermal gradient favorable to solidification, with the highest temperature at the weights and the lowest temperature in the opposite region.
  • Figure 5 illustrates in this regard the overall structure of the mold and the casting.
  • the mold includes its sole SE, two yokes C movable in the directions indicated by the arrows Fc in FIG. 5, drawers vertically movable (not shown), a ladle relay LR connected to one of the yokes C, a packet of cores PNC central, M1, M2 and M3 weighting cores, if necessary additional SU cores.
  • the assembly can tilt around a horizontal axis A so as to fill by tilting, calm, from the ladle relay LR.
  • FIG. 5 also shows benches B, the liners CH in which the barrels of cylinders FC of the bundle of cores are formed, on which the benches B are glued or otherwise fixed, and cores E for circulation passages of water.
  • the crankshaft bearing zones are designated by PV, while the reference AR designates the bearing surface between adjacent sections of the core, at the level of the cooler RE. This support between the sections is also carried out at the level of the benches B.
  • the central core as a whole consists of the assembly of the different core sections, bearing against each other at the AR support surfaces, and by fixing, by gluing, screwing or other, benches B on which the cores E for water passages will have been previously fixed.
  • An engine block of the V8 type with a displacement of 5.7 liters is cast with an aluminum alloy of composition: Fe (0.35%) Si (7.3%) Cu (3.3%) Zn (0 , 20%) Mg (0.30%) Mn (0.14%), the rest being aluminum, at a temperature of 735 ° C, according to the conventional gravity casting process per se.
  • the mold was previously positioned with the crankshaft bearings upwards, under the weights, as described with reference to FIG. 2 (prior art).
  • the core has cast iron liners machined on their interior and exterior surfaces.
  • the entire mold is metallic, and the shirts are carried by retractable drums through the sole.
  • the block after casting is cooled by pulsed air and mechanically stripped, then subjected to a heat treatment known per se, for 5 hours at a temperature of 210 ° C. (treatment known to a person skilled in the art under the designation "T5".
  • An engine block of the same geometry is produced with the same alloy and at the same temperature, with the process according to the invention, with a configuration for cooling the alloy at the bearings as described with reference to Figure 3b.
  • the shirts are identical to those of the example according to the prior art. After cooling with pulsed air, the same heat treatment (5 h at 210 ° C.) is carried out.
  • Table II below gives the mechanical properties obtained in this case on a representative population.
  • the method according to the invention provides a standard deviation in terms of positioning of the liners relative to the reference frame of the block equal to 0.22 mm (average standard deviation for all of the drums), substantially less than the 0.25 mm standard deviation obtained with the process of the prior art.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

Un procédé de coulée d'une pièce en alliage métallique tel qu'un alliage d'aluminium comprend les étapes suivantes: former un noyau (N, PNC) possédant au moins un fût (FC) destiné à former dans la pièce un cylindre et au moins une cavité (P) destinée à former dans la pièce une zone d'appui et/ou de retenue pour un organe de travail, et au moins un refroidisseur (RE) au proche voisinage de la cavité; positionner le noyau dans une cavité de moule métallique, et alimenter le moule garni de son noyau en alliage liquide par gravité. Application notamment à la coulée de blocs-moteurs de moteur à combustion interne à cylindres en aluminium avec amélioration des propriétés géométriques et mécaniques des zones paliers de vilebrequin.

Description

« PROCEDE DE MOULAGE DE PIECES DE FONDERIE, NOTAMMENT DE BLOCS-MOTEURS, EN ALLIAGE LEGER »
La présente invention concerne d'une façon générale la coulée de pièces de fonderie en alliage léger, principalement à base d'aluminium. On connaît diverses techniques de fonderie, pour l'essentiel par le haut du moule en mode gravité et par le bas du moule en mode basse pression. On connaît également divers types de moules, principalement les moules en sable et les moules métalliques. L'utilisation de la coulée en moule métallique par gravité présente des intérêts pour la production de pièces de fonderie telles que des blocs-moteurs en alliage d'aluminium pour des moteurs à combustion de véhicules automobiles ou autres. En particulier, un tel procédé est adapté à une demande de petites et moyennes séries, car il est très modulaire et permet de minimiser la consommation de sable chimiquement lié grâce à l'utilisation de parois de moule en métal .
Comparée à la technique de coulée dans des moules en sable à vert, la technique de la coulée par gravité en moule métallique présente l'avantage d'un coût d'investissement progressif, adapté et ajustable aux besoins réels de la production.
Cependant le procédé de coulée de bloc-moteurs par gravité en moule métallique, tel qu'il est conventionnelle ent pratiqué, ne permet pas d'obtenir simultanément et de façon robuste une haute qualité métallurgique dans des régions de la pièce telles que les paliers de vilebrequin (régions qui sont les plus sensibles du point de vue de la résistance à la fatigue) et un contrôle dimensionnel adéquat des formes intérieures les unes par rapport aux autres .
En effet, si l'on cherche à favoriser l'un de ces objectifs, c'est nécessairement au détriment de l'autre. Par exemple, et maintenant en référence à la figure 1 des dessins, si on réalise la coulée d'un bloc moteur en V par gravité, avec les paliers de vilebrequin PV en partie supérieure, on se trouve dans une situation particulièrement favorable pour la maîtrise dimensionnelle des fûts, notamment quand on veut surmouler des chemises insérées à la coulée.
En effet, la base du moule permet de placer tous les dispositifs de guidage des broches métalliques qui formeront les fûts directement au contact de l'alliage solidifié, ou encore des broches métalliques qui serviront de support aux chemises CH placées sur ces broches de fûts et elles-mêmes surmoulées par l'alliage liquide.
De la même façon cette base du moule peut servir de support très pratique pour le positionnement de noyaux intérieurs tels que ceux destinés à former les circulations d'eau.
Cependant, on observera que ces avantages de la coulée du bloc avec les paliers de vilebrequin vers le haut sont tempérés par le fait que les paliers de vilebrequin étant sous les masselottes MA, ils présentant une qualité métallurgique (notamment en termes de microporosité) , des caractéristiques mécaniques et une tenue en fatigue significativement réduites par rapport à ce qui pourrait être obtenu avec un refroidissement plus rapide de l'alliage.
Si par contre on coule le bloc-moteur avec le moule positionné dans l'autre sens (c'est-à-dire avec les paliers de vilebrequin vers le bas) dans le but de favoriser l'obtention de microstructures et de propriétés améliorées dans ces zones critiques en termes de fatigue, on se heurte à d'autres difficultés si l'on a recours à la coulée par gravité conventionnelle.
En effet, et maintenant en référence à la figure 2 où l'on a représenté le moule schématiquement en coupe, il faudrait alors prévoir et positionner un système de broches métalliques permettant d'assurer le démoulage selon les deux directions D et D' illustrées sur la figure 2, ou encore un système de broches porte-chemises, dont l'intégration nécessaire avec un système de masselottage serait extrêmement difficile à réaliser.
C'est pourquoi une telle approche n'est pratiquement pas utilisée.
La présente invention a pour but de pallier ces limitations de l'état de la technique connue, et à proposer un procédé de coulée amélioré qui permette d'une part d'atteindre les objectifs d'optimisation des caractéristiques mécaniques, notamment en fatigue, dans des régions telles que des paliers de vilebrequin d'un bloc- moteur, et d'autre part d'atteindre également les objectifs de maîtrise dimensionnelle des fûts correspondants en particulier lorsque ces paliers comportent des chemises insérées à la coulée.
Elle propose à cet effet, selon un premier aspect, un procédé de coulée d'une pièce en alliage métallique tel qu'un alliage d'aluminium, et tout particulièrement de coulée d'un bloc-moteur de moteur à combustion interne à cylindres, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - former un noyau possédant au moins un fût destiné à former dans la pièce un cylindre et au moins une cavité destinée à former dans la pièce une zone d'appui et/ou de retenue pour un organe de travail tel qu'un vilebrequin, et au moins un refroidisseur au proche voisinage de la cavité, positionner le noyau dans une cavité de moule métallique, et
- alimenter le moule garni de son noyau en alliage liquide par gravité. Certains aspects préférés, mais non limitatifs, du procédé selon l'invention sont les suivants : le noyau est formé par assemblage rigide d'un ensemble de tronçons de noyau. le positionnement du noyau est réalisé en positionnant les tronçons individuels dans le moule dans des positions de référence respectives par rapport au moule, puis en solidarisant les tronçons entre eux. la solidarisation des tronçons entre eux est réalisée en fixant une ou plusieurs banquettes sur les tronçons .
- la solidarisation des tronçons comprend une mise en appui des tronçons entre eux au niveau de surfaces d'appui. les surfaces d'appui sont prévues au niveau de refroidisseurs appartenant aux tronçons respectifs. - le ou chaque refroidisseur est intégré au noyau au cours de la formation dudit noyau.
- le ou chaque refroidisseur est rapporté dans le noyau après la formation dudit noyau. la ou chaque cavité est définie au poins partiellement par un refroidisseur. - le ou chaque refroidisseur prévu dans le noyau est situé dans une région du noyau opposée à une région de masselottes du moule.
- le refroidisseur ou au moins un refroidisseur est en appui sur une semelle du moule.
Selon un deuxième aspect, la présente invention propose un moule pour la coulée d'une pièce en alliage métallique tel qu'un alliage d'aluminium, et tout particulièrement la coulée d'un bloc-moteur de moteur à combustion interne à cylindres, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une enveloppe métallique définissant une cavité de moule, - un noyau possédant au moins un fût destiné à former dans la pièce un cylindre et au moins une cavité destinée à former dans la pièce une zone d' appui et/ou de retenue pour un organe de travail tel qu'un vilebrequin, et au moins un refroidisseur au proche voisinage de la cavité, - des moyens de positionnement du noyau dans la cavité de moule, et
- un masselottage dans une région supérieure du moule pour son alimentation en alliage liquide par gravité.
Certains aspects préférés, mais non limitatifs, du moule défini ci-dessus sont les suivants :
- le noyau comprend un assemblage rigide d'un ensemble de tronçons de noyau.
- les moyens de positionnement du noyau sont aptes à positionner les tronçons individuels dans le moule dans des positions de référence respectives par rapport au moule, et il est prévu des moyens de solidarisation des tronçons entre eux. - le noyau comprend une ou plusieurs banquettes fixées sur les tronçons et aptes à solidariser les tronçons entre eux. les tronçons de noyau comprennent des surfaces d'appui mutuel des tronçons. les surfaces d'appui sont prévues au niveau de refroidisseurs appartenant aux tronçons respectifs.
- le ou chaque refroidisseur est intégré au noyau au cours de la formation dudit noyau. - le ou chaque refroidisseur est rapporté dans le noyau après la formation dudit noyau. la ou chaque cavité est définie au poins partiellement par un refroidisseur.
- le ou chaque refroidisseur prévu dans le noyau est situé dans une région du noyau opposée à une région de masselottes du moule.
- le refroidisseur ou au moins un refroidisseur est en appui sur une semelle du moule.
- l'enveloppe de moule est dépourvue de circuits de refroidissement.
D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels, outre les figures 1 et 2 déjà décrites : les figures 3a et 3b sont des vues schématiques en perspective de deux possibilités de réalisation d'un paquet de noyaux utilisable dans un procédé selon l'invention, la figure 4 est une vue schématique en perspective partielle d'une semelle et d'un refroidisseur appartenant à un moule selon l'invention la figure 5 est une vue en coupe transversale d'un moule selon l'invention, la figure 6 illustre en coupe transversale une étape de positionnement d'un paquet de noyaux dans le moule, et la figure 7 illustre en coupe transversale une étape de fixation d'une banquette sur le paquet de noyaux.
En référence tout d'abord à la figure 3a, on a représenté un paquet de noyaux central destiné à participer à la coulée d'un bloc-moteur en V de moteur à combustion, ce bloc-moteur comportant des chemises CH et des refroidisseurs RE intégrés lors du tir du noyau.
Plus précisément, ce paquet comporte à l'extrémité destinée à former le vilebrequin un système de refroidissement constitué par des volumes d'acier, de fonte, ou de tout autre métal ou alliage approprié, formant des refroidisseurs RE. Ces refroidisseurs sont placés dans les boîtes à noyaux utilisées pour former les différents paquets de noyaux (en général un paquet par paire de cylindres) Sur la figure 3a, on a représenté un refroidisseur RE, ainsi que deux chemises CH de cylindres, le noyau N étant tiré autour du refroidisseur et à l'intérieur des chemises. Le refroidisseur est ici muni d'un trou central T qui permet de passer dans l'ensemble de refroidisseurs alignés une tige filetée ou analogue facilitant le serrage et la rigidification du paquet de noyaux central ainsi que son extraction après la coulée.
La figure 3b illustre une variante de réalisation du système de noyautage, dans lequel on pratique dans le paquet de noyaux un évidément E destiné à recevoir, après la formation des noyaux, un système de refroidisseur (s) métallique (s) prévu au niveau de la semelle du moule (non représenté sur la figure 3) .
En référence maintenant à la figure 4, on a représenté partiellement un paquet de noyaux réalisé conformément à la figure 3b, ainsi que la semelle SE du moule comportant un refroidisseur unique RE reçu dans les évidements alignés des tronçons de noyau On peut également prévoir plusieurs refroidisseurs an appui les uns contre les autres. Sur la figure 4, les évidements P formés dans le refroidisseur RE constituent les espaces destinés à former les paliers de vilebrequin.
On notera ici qu'avantageusement, les surfaces refroidissantes sont conçues pour maximiser la surface de contact verticale généralement semi-circulaire avec les paliers, ceci de manière à accélérer dans la mesure du possible le refroidissement de l'alliage liquide dans les régions P qui vont former les paliers, et ainsi obtenir des caractéristiques mécaniques optimales au niveau de ceux-ci.
Notamment, la distance L illustrée sur la figure 4 est préférentiellement supérieure à 15 mm.
Le moule comporte par ailleurs un système de masselottage situé à 1 ' opposé du système de refroidissement sus-décrit, les masselottes étant formées typiquement par des noyaux de sable. L'alliage liquide alimente le moule par basculement au travers des masselottes, de façon à obtenir naturellement un gradient thermique favorable à la solidification, avec la température la plus élevée au niveau des masselottes et la température la plus basse dans la région opposée. La figure 5 illustre à cet égard la structure d'ensemble du moule et de la pièce coulée. Le moule comporte sa semelle SE, deux chapes C mobiles dans les directions indiquées par les flèches Fc sur la figure 5, des tiroirs mobiles verticalement (non représentés), une louche relais LR reliée à l'une des chapes C, un paquet de noyaux central PNC, des noyaux de masselottage Ml, M2 et M3 , le cas échéant des noyaux supplémentaires SU.
L'ensemble peut basculer autour d'un axe horizontal A de manière à effectuer un remplissage par basculement, calme, à partir de la louche relais LR.
On a également représenté sur la figure 5 des banquettes B, les chemises CH dans lesquelles sont formés les fûts de cylindres FC du paquet de noyaux, sur lesquels sont collées ou fixées autrement les banquettes B, et des noyaux E pour passages de circulation d'eau. Les zones de paliers de vilebrequin sont désignées par PV, tandis que la référence AR désigne la surface d'appui entre des tronçons adjacents du noyau, au niveau du refroidisseur RE. Cet appui entre les tronçons se réalise également au niveau des banquettes B.
Au bout du compte, le noyau central dans son ensemble est constitué de l'assemblage des différents tronçons de noyau, en appui les uns contre les autres au niveau des surfaces d'appui AR, et par la fixation, par collage vissage ou autre, des banquettes B sur lesquelles les noyaux E pour passages d'eau auront été préalablement fixés.
Grâce à un tel assemblage, on obtient un système de noyau central d'une très bonne rigidité, avec en conséquence de bonnes caractéristiques dimensionnelles des formes à l'intérieur du bloc-moteur. Ce système de noyau forme également une structure en « cage » fermée par les banquettes B et les zones d' appui AR.
On va maintenant décrire en référence à la figure 6 la façon d'assurer un bon positionnement de la structure de noyau telle que décrite ci-dessus. On a ainsi représenté sur cette figure deux supports latéraux V et V qui permettent tout d'abord d'aligner les chemises CH les unes par rapport à l'autre d'un tronçon de noyau à l'autre, alors que ces tronçons n'ont pas encore été solidarisés entre eux. Après avoir réalisé ce positionnement, on réalise l'immobilisation dans cette position de référence à l'aide de tout moyen adapté au niveau des surfaces d'appui AR des différents tronçons. Les supports latéraux V, V sont ensuite escamotés vers le bas pour dégager les tronçons. L'assemblage est achevé comme illustré sur la figure 7, en positionnant les banquettes B et en les fixant sur les fûts FC, alors que la base du paquet de noyaux est collée ou fixée à un appui de référence APP au niveau de la semelle SE du moule.
Exemple
a) selon l 'art antérieur
Un bloc moteur du type V8 d'une cylindrée de 5,7 litres est coulé avec un alliage d'aluminium de composition : Fe(0,35%) Si (7, 3%) Cu(3,3%) Zn(0,20%) Mg(0,30%) Mn(0,14%), le reste étant de l'aluminium, à une température de 735°C, selon le procédé de coulée par gravité classique en soi. Le moule a été préalablement positionné avec les paliers de vilebrequin vers le haut, sous les masselottes, comme décrit en référence à la figure 2 (art antérieur) .
Le noyau possède des chemises en fonte usinées sur leur surface intérieure et extérieure. L'ensemble du moule est métallique, et les chemises sont portées par des fûts escamotables au travers de la semelle.
Le bloc après coulée est refroidi par air puisé et débourré mécaniquement, puis soumis à un traitement thermique connu en soi, pendant 5 heures à une température 210°C (traitement connu de l'homme du métier sous la désignation « T5 ».
On obtient au niveau des 'paliers de vilebrequin, pour une population représentative, les caractéristiques mécaniques indiquées dans le tableau I ci-dessous.
Tableau I
Figure imgf000013_0001
b) selon l 'invention
Un bloc-moteur de même géométrie est réalisé avec le même alliage et à la même température, avec le procédé selon l'invention, avec une configuration de refroidissement de l'alliage au niveau des paliers telle qu'elle a été décrite en référence à la figure 3b.
Les chemises sont identiques a celles de l'exemple selon l'art antérieur. Après refroidissement à l'air puisé, le même traitement thermique (5 h à 210°C) est réalisé.
Le tableau II ci-dessous donne les propriétés mécaniques obtenues dans ce cas sur une population représentative.
Tableau II
Figure imgf000015_0001
La comparaison des tableaux I et II permet d'apprécier l'amélioration des propriétés mécaniques, mesurées dans les deux cas au niveau des paliers, et au même endroit dans ces paliers .
On observe en particulier un accroissement de la résistance mécanique Rm de l'ordre de 20 %, et une multiplication par cinq de l'allongement.
En outre, le procédé selon l'invention apporte un écart-type en termes de positionnement des chemises par rapport au référentiel du bloc égal à 0,22 mm (écart-type moyen pour l'ensemble des fûts), sensiblement inférieure à l'écart-type de 0,25 mm obtenu avec le procédé de l'art antérieur.
Bien entendu, l'homme du métier saura apporter à l'invention de nombreuses variantes et modifications.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de coulée d'une pièce en alliage métallique tel qu'un alliage d'aluminium, et tout particulièrement de coulée d'un bloc-moteur de moteur à combustion interne à cylindres, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- former un noyau possédant au moins un fût destiné à former dans la pièce un cylindre et au moins une cavité destinée à former dans la pièce une zone d'appui et/ou de retenue pour un organe de travail tel qu'un vilebrequin, et au moins un refroidisseur au proche voisinage de la cavité, positionner le noyau" dans une cavité de moule métallique, et - alimenter le moule garni de son noyau en alliage liquide par gravité.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau est formé par assemblage rigide d'un ensemble de tronçons de noyau.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le positionnement du noyau est réalisé en positionnant les tronçons individuels dans le moule dans des positions de référence respectives par rapport au moule, puis en solidarisant les tronçons entre eux.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la solidarisation des tronçons entre eux est réalisée en fixant une ou plusieurs banquettes sur les tronçons.
5. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la solidarisation des tronçons comprend une mise en appui des tronçons entre eux au niveau de surfaces d'appui.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les surfaces d'appui sont prévues au niveau de refroidisseurs appartenant aux tronçons respectifs.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le ou chaque refroidisseur est intégré au noyau au cours de la formation dudit noyau.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le ou chaque refroidisseur est rapporté dans le noyau après la formation dudit noyau.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la ou chaque cavité est définie au poins partiellement par un refroidisseur.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le ou chaque refroidisseur prévu dans le noyau est situé dans une région du noyau opposée à une région de masselottes du moule.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le refroidisseur ou au moins un refroidisseur est en appui sur une semelle du moule.
12. Moule pour la coulée d'une pièce en alliage métallique tel qu'un alliage d'aluminium, et tout particulièrement la coulée d'un bloc-moteur de moteur à combustion interne à cylindres, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une enveloppe métallique définissant une cavité de moule, - un noyau possédant au moins un fût destiné à former dans la pièce un cylindre et au moins une cavité destinée à former dans la pièce une zone d'appui et/ou de retenue pour un organe de travail tel qu'un vilebrequin, et au moins un refroidisseur au proche voisinage de la cavité, - des moyens de positionnement du noyau dans la cavité de moule, et
- un masselottage dans une région supérieure du moule pour son alimentation en alliage liquide par gravité.
13. Moule selon la revendication 12, caractérisé en ce que le noyau comprend un assemblage rigide d'un ensemble de tronçons de noyau .
14. Moule selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de positionnement du noyau sont aptes à positionner les tronçons individuels dans le moule dans des positions de référence respectives par rapport au moule, et en ce qu'il est prévu des moyens de solidarisation des tronçons entre eux.
15. Moule selon la revendication 14, caractérisé en ce le noyau comprend une ou plusieurs banquettes fixées sur les tronçons et aptes à solidariser les tronçons entre eux.
16. Moule selon l'une des revendications 14 et 15, caractérisé en ce que les tronçons de noyau comprennent des surfaces d'appui mutuel des tronçons.
17. Moule selon la revendication 16, caractérisé en ce que les surfaces d'appui sont prévues au niveau de refroidisseurs appartenant aux tronçons respectifs.
18. Moule selon l'une des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que le ou chaque refroidisseur est intégré au noyau au cours de la formation dudit noyau.
19. Moule selon l'une des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que le ou chaque refroidisseur est rapporté dans le noyau après la formation dudit noyau.
20. Procédé selon l'une des ' revendications 12 à 19, caractérisé en ce que la ou chaque cavité est définie au poins partiellement par un refroidisseur.
21. Procédé selon l'une des revendications 12 à 20, caractérisé en ce que le ou chaque refroidisseur prévu dans le noyau est situé dans une région du noyau opposée à une région de masselottes du moule.
22. Procédé selon l'une des revendications 12 à 21, caractérisé en ce que le refroidisseur ou au moins un refroidisseur est en appui sur une semelle du moule.
23. Procédé selon l'une des revendications 12 à 22, caractérisé en ce que l'enveloppe de moule est dépourvue de circuits de refroidissement.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102470434A (zh) * 2009-07-03 2012-05-23 Ksm铸造有限公司 倾斜铸造由轻金属构成的部件的装置、铸槽和方法，以及由此铸造而成的部件
TWI447299B (zh) * 2012-06-08 2014-08-01 Colis Ind Co Ltd 水冷式機車汽缸製法
US9925384B2 (en) 2011-01-28 2018-03-27 Micron Devices Llc Neural stimulator system

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2880563B1 (fr) * 2005-01-11 2007-03-02 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de fabrication de bloc moteur comportant des chemises rapportees
DE102011079356A1 (de) * 2011-07-18 2013-01-24 Mahle International Gmbh Gießkern einer Gussform zur Herstellung eines Zylinders
DE102015108755A1 (de) * 2014-06-26 2015-12-31 Ksm Castings Group Gmbh Verfahren zur Bildung eines Kerns, der zur Ausbildung eines Hohlraums in einem durch Gießen hergestellten Gehäuse einer Hochdruckpumpe bestimmt ist
US11654476B2 (en) 2020-09-28 2023-05-23 GM Global Technology Operations LLC Hybrid core for manufacturing of castings
US11554413B2 (en) 2021-02-01 2023-01-17 GM Global Technology Operations LLC Hybrid cam bore sand core with metal chills for cast aluminum block

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3302250A (en) * 1963-12-18 1967-02-07 Gen Motors Corp Core box and molding assembly for internal combustion engine blocks
EP0486463A2 (fr) * 1990-11-16 1992-05-20 AVL Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH.Prof.Dr.Dr.h.c. Hans List Moule de fonderie pour bloc cylindre d'un moteur à combustion à cylindres en V
DE19941316A1 (de) * 1999-08-31 2001-03-01 Vaw Alucast Gmbh Gießform und Gießverfahren für die Herstellung eines Motorblocks

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2783510A (en) * 1953-02-26 1957-03-05 Gen Motors Corp Cylinder block coring for v-engines
JPS6415267U (fr) * 1987-07-16 1989-01-25
BR9107065A (pt) * 1990-11-05 1993-09-28 Comalco Alu Fundicao de objetos de metal
US5365997A (en) * 1992-11-06 1994-11-22 Ford Motor Company Method for preparing an engine block casting having cylinder bore liners
DE19531551A1 (de) * 1995-08-28 1997-03-06 Bruehl Eisenwerk Verfahren zum Herstellen von Gußstücken aus Leichtmetall und verlorene Form auf Basis von Sand hierfür
US6840062B1 (en) * 2000-07-05 2005-01-11 Kelly Foundry & Machine Co., Inc. Glass bottle molds and method for making the same
JP2004516141A (ja) * 2000-12-18 2004-06-03 ロラメンディ・ソシエダッド・アノニマ 冷却システムおよび鋳型上への組立手段
US6527039B2 (en) * 2001-06-11 2003-03-04 General Motors Corporation Casting of engine blocks

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3302250A (en) * 1963-12-18 1967-02-07 Gen Motors Corp Core box and molding assembly for internal combustion engine blocks
EP0486463A2 (fr) * 1990-11-16 1992-05-20 AVL Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH.Prof.Dr.Dr.h.c. Hans List Moule de fonderie pour bloc cylindre d'un moteur à combustion à cylindres en V
DE19941316A1 (de) * 1999-08-31 2001-03-01 Vaw Alucast Gmbh Gießform und Gießverfahren für die Herstellung eines Motorblocks

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102470434A (zh) * 2009-07-03 2012-05-23 Ksm铸造有限公司 倾斜铸造由轻金属构成的部件的装置、铸槽和方法，以及由此铸造而成的部件
US9925384B2 (en) 2011-01-28 2018-03-27 Micron Devices Llc Neural stimulator system
TWI447299B (zh) * 2012-06-08 2014-08-01 Colis Ind Co Ltd 水冷式機車汽缸製法

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