BE395433A - - Google Patents

Description

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  Piston en métal léger. 



   On sait que l'emploi d'un métal léger pour les pistons des moteurs à combustion au lieu de la fonte (fonte grise) offre de très grands avantages, particulièrement   à   cause du poids minime et de la grande conductibilité thermique du métal léger. 



  Par contre, la faible résistance des métaux légers et de leurs alliages aux hautes températures qui interviennent dans les moteurs à combustion, en particulier dans les moteurs Diesel, occasionne des difficultés. C'est pourquoi on a déjà employé, pour les parties subissant des fatigues particulièrement gran - des, par exemple le fond du piston ou la zone portant les rai - nures pour les segments de piston, des armatures en fonte grise ou en acier. 



   Toutefois, on a trouvé que les formes d'exécution de ce genre connues ne comportent pas une liaison aussi sûre qu'il le faudrait entre ces armatures et le piston en métal léger pour résister aux fatigues du service se produisant par suite d'efforts 

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 changeant très rapidement de grandeur et de sens et entre des limites de température très   écart ée s.   



   Des liaisons qui, autrement, peuvent être considérées com- me absolument sûres, par exemple celles obtenues par coulée ou par vissage, se trouvaient être insuffisantes dans le fonction- nement à marche continue. Mais, lorsque la liaison se défait, il en résulte cet autre inconvénient grave que l'écoulement de chaleur, qui a lieu principalement du fond de piston par des segments à la paroi du cylindre, est sensiblement dérangé. 



   D'après l'invention, on est parvenu à supprimer ces incon-   vénients   et à créer des pistons en métal léger qui, outre les avantages inhérents à l'emploi d'un métal léger, possèdent encore ceux des pistons en fonte grise, mais sans en avoir les inconvénients et peuvent même, dans le service, résister encore plus longtemps que ces derniers. 



   Ce résultat a été atteint, en substance, par le fait qu'on emploie, pour les parties des pistons en métal léger soumises à des fatigues particulièrement grandes et faites, pour cette raison, en un métal de plus grande résistance, une matière dont le coefficient de dilatation thermique est considérablement su- périeur à celui de la fonte grise, et par le fait qu'on donne à l'alliage de métal léger des additions qui réduisent considé- rablement sa dilatation thermique, de telle sorte que le coef - ficient de dilatation thermique de l'alliage de métal léger et celui de l'armature (par exemple en un alliage de fonte grise) soient très rapprochés ou deviennent autant que possible égaux. 



   Selon la constitution de l'alliage de métal léger employé pour le corps du piston, le métal dur pour l'armature devra être différent. si, par exemple, on emploie pour le corps du piston un alliage d'aluminium et de cuivre possédant un coefficient de dilatation thermique   de     0,000022   à   0,000024,   par exemple : 

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9 - 11 % de cuivre, 
0 ,1-   0,5%   de manganèse, 
1 % de fer et au moins 
87 % d'aluminium, ou 
4 % de cuivre, 
1,5% de magnésium, 
2 % de nickel,   92,5%   d'aluminium, ou un alliage approprié avec du cuivre, du nickel et du magné- sium, par exemple :   12 %   de cuivre, 
2,5% de nickel, 
4 % de silicium,   81,5%   d'aluminium, ou un alliage approprié à base de magnésium, par exemple :

   
3 %   d'étain,   
2 % de silicium, 
95 % de magnésium, on peut prendre, pour les parties du piston soumises à des fa- tigues particulièrement grandes, un alliage à base de fer de la nature suivante : 
27   %   de nickel, 
5 % de molybdène. le reste : du fer, qui possède un coefficient de dilatation thermique d'environ   0,000020,   ou   27 %   de nickel, le reste . du fer, ayant le même coefficient de dilatation thermique, ou 15 % de manganèse, le reste : du fer, 

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 ayant un coefficient de dilatation thermique d'environ   0,000022 .    



   Si l'on emploie pour le corps de piston un alliage d'alu- minium et de silicium dont le coefficient de dilatation ther - mique n'est que d'environ   0 , 000017   à   0,000019,   il conviendra d' employer , pour l'armature, par exemple l'alliage suivant . 



   15 % de nickel, 
5 % de cuivre, le reste : du fer, dont le coefficient de dilatation thermique est d'environ   0,000018.   



  Dans ce cas, les coefficients de dilatation thermique des deux matières peuvent donc être rendus entièrement égaux, de sorte qu'une liaison constamment parfaite et sûre est garantie. 



   Mais, on a trouvé qu'une égalisation parfaite des coeffi - cients de dilatation thermique de ces deux matières n'est pas nécessaire, mais que le coefficient de dilatation thermique de la matière du piston peut encore sans inconvénient, dans certaines limites, être un peu supérieur au coefficient de di - latation thermique du support des segments de piston, à savoir .

   d'une quantité telle que la dilatation thermique plus grande de la matière du piston occasionne bien, en cas d'échauffement, une pression contre le support des segments de piston dans une mesure ne dépassant pas la résistance de ce support et provoque ainsi un certain rétrécissement du corps de piston ou une dila - tation du support des segments de piston au-delà de la mesure déterminée par la température, mais que ce rétrécissement reste substantiellement en-deçà de la limite élastique de la matière du piston, ainsi que de la matière dure du support des segments de pi ston. 



   Les parties du piston entrant en considération comme étant soumises à des fatigues particulièrement grandes sont la zone 

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 recevant les rainures pour les segments de piston, du moins celles du dessus, et le fond de piston. La matière obtenue d'a- près l'invention s'emploiera particulièrement pour le support des segments de piston dans le cas de moteurs à carburateur, pour le fond de piston dans le cas de moteurs Diesel, pour tous les deux dans des cas particulièrement importants ou difficiles. 



   Le dessin ci-joint représente plusieurs exemples de réali - sation de l'invention. 



   La fig. 1 est une coupe longitudinale, passant par l'axe du tourillon de piston, d'une forme d'exécution dans laquelle le support des segments de piston est seul fait en une matière dure. 



   Les figs. 2-6 montrent, également en coupe, d'autres formes d'exécution du support des segments de piston. 



   Les   figs.7-9   montrent, également en coupe, trois exemples d'exécution d'armatures insérées dans le fond de piston. 



   Les   f i gs. 10- 13   montrent des combinaisons de supports pour segments de piston et d'armatures pour le fond de piston. 



   Par a sont désignés les alliages de métal léger pour le corps de piston, par b le support des segments de piston, par c l'armature du fond de piston, par d les rainures pour les segments de piston, par les segments de piston. 



   Outre les constructions dessinées comme exemples, beaucoup d'autres sont naturellement possibles et utilisables pour la réalisation de l'invention. 



   La liaison entre le corps de piston et l'armature peut avoir lieu de diverses manières, par exemple par vissage, pres- sion ou d'une autre manière analogue, mais de préférence par coulée. Le support pour les segments de piston ou l'armature appliquée ou insérée pour le fond de piston sera utilement chauffée avant le placement dans le moule, de manière à obtenir une solidification uniforme du métal léger coulé dans le moule à l'endroit du support pour les segments ou de l'armature pour le fond de piston.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS.

   1. Piston en métal léger avec armature en une matière plus dure aux endroits subissant des fatigues particulièrement grandes, caractérisé en ce que cette matière est adaptée à la matière du piston sous le rapport de la dilatation thermique.

   2. Piston en métal léger d'après la revendication 1, ca - ractérisé en ce qu'on emploie, pour l'armature, une matière ayant un coefficient de dilatation thermique considérablement supérieur à celui de la fonte grise et en ce qu'on emploie un alliage de métal léger dont le coefficient de dilatation ther - mique est particulièrement petit.

   3. Piston en métal léger d'après la revendication 1, caractérisé en ce qu'on emploie, comme alliage de métal léger, un alliage à base d'aluminium et de cuivre.

   4. Piston en métal léger d'après la revendication 1, caractérisé en ce qu'on emploie, comme alliage de métal léger, un alliage à base de magnésium.

   5. Piston en métal léger d'après la revendication 1, caractérisé en ce qu'on emploie, comme alliage de métal léger, un alliage à base d'aluminium et de silicium.

   6. Piston en métal léger d'après la revendication 1 ou les revendications 2-4, caractérisé en ce qu'on emploie, pour l'armature, un alliage à base de fer avec environ 27 % de ni - ckel, éventuellement avec addition de molybdène.

   @ 7. Piston en métal léger d'après la revendication 1 ou les revendications 2-4, caractérisé en ce qu'on emploie, pour l'armature, un alliage à base de fer avec 15 % de manganèse.

   8. Piston en métal léger d'après les revendications 1, 2 et 5, caractérisé en ce qu'on emploie, pour l'armature, un alliage à. base de fer avec 15 % de nickel et 5 % de cuivre.