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"EMPLOI D'ALLIAGES D'ALUMINIUM AVEC ADDITION DE ZINC POUR PIS- TONS DE MOTEURS A COMBUSTION INTERNE".
Les alliages légers d'aluminium qui se sont montrés utili- sables dans la pratique pour la fabrioation de pistons et d' autres pièces de construction de machines subissant un frotte- ment de glissement et soumises simultanément à des températures accrues, ne contiennent en aucun cas du zinc comme composante d'alliage voulue. Ceci provient de ce que les alliages d'alu- minium renfermant du zinc, qui furent employés à titre d'essai comme matière première pour la construction des pistons, ont @
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désappointé l'homme de métier et furent rejetés par lui, parce que les alliages de cette espèce avaient en cours de travail des propriétés "d'encrassement", donc de mauvaises propriétés de glissement.
Mais des recherches ont conduit au résultat surprenant qu'une addition de zinc, par exemple aux alliages d'aluminium pour coussinets, n'agit nullement d'une manière altérante sur les propriétés de glissement, mais contribue, au contraire, à l'amélioration des propriétés de glissement. Mais cela n'expli- que pas encore le phénomène qui faisait croire jusqu'à présent à l'homme de métier à l'impossibilité d'employer des alliages pour pistons avec additions de zinc.
Le fait connu que les alliages d'aluminium-zinc sont très peu stables et subissent facilement un dédoublement en cristaux mixtes de différentes concentrations en zinc et que ce phénomè- ne agit aussi sur la constance de volume de tels alliages, admettait l'hypothèse qu'une mauvaise constance de volume était la cause de l'encrassement et du grippage antérieurement obser- vés des alliages pour pistons avec teneur de zinc. Des essais approfondis ont largement confirmés que la constance de volume des alliages d'aluminium renfermant du zinc était mauvaise à un degré surprenant par rapport aux alliages usuels pour pistons.
La constatation antérieure de l'encrassement et du grippage des alliages pour pistons à teneur de zinc peut donc etre expliquée par le fait que la constance de volume de ces alliages est tout à fait insuffisante et que déjà après peu de temps il se produit aux températures accrues subies pendant le travail, des phénomè- nes d'accroissement, qui entrainent très rapidement une diminu- tion du jeu et finalement l'encrassement et le grippage des pis- tons.
Par conséquent, il semblait qu'on ne pouvait pas espérer de pouvoir employer des alliages de cette espèce pour la fabrica- tion de pistons. Il est d'autant plus surprenant qu'on a trouvé suivant la présente*invention qu'un alliage ayant par exemple
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la composition suivante : 21% Si, 1% Mg, 0,5% Mn, 2% Zn, reste Al, dans lequel le ouivre des alliages pour pistons employés jusqu'à présent est donc remplacé par du zinc, perd, après un traitement thermique, complètement sa tendance aux variations de volume aux températures accrues et acquiert la constanoe de volume.
La possibilité de rendre des alliages plus constants en volume par un traitement thermique est connue en soi. Mais, pour tous les alliages usuels pour pistons les températures qui donnent une bonne constance de volume sont tellement élevées que les propriétés de résistance mécanique et particulièrement les propriétés de dureté en sont diminuées dans une mesure qui rend pratiquement impossible l'emploi de tels alliages pour pistons. Par conséquent, pour pouvoir employer des alliages de cette espèce comme matière première pour pistons il est néces- saire de choisir un traitement thermique qui n'abaisse pas encore trop fortement la dureté et les propriétés de résistance mécanique ou de ténacité.
Un traitement thermique de ce genre améliore dans certains cas la constance de volume jusqu'à un certain degré, mais ne permet nullement d'atteindre avec la matière première la constance de volume exigée pour alliages pour pistons aussi aux températures de travail plus élevées.
Par contre, les alliages suivant l'invention atteignent cette constance de volume déjà après un traitement thermique à une température, à laquelle les propriétés de résistance mécanique et la dureté des alliages ne subissent aucune diminution.
Le comportement surprenant et très différent des alliages pêur pistons composés suivant l'invention, comparativement aux alliages usuels pour pistons, ressort d'une manière parti- oumièrement claire des mesures au dilatomètre, dans lesquelles les variations de volume se produisant à une température accrue peuvent s'obtenir de l'accroissement saccadé ou subit des va- leurs du " vrai" coefficient de dilatation qui croissent norma- lement d'une manière progressive. Les résultats obtenus avec
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ces mesures sont réunis dans le tableau ci-dessous. Dans ce der- nier on peut comparer entre elles les variations du coefficient de dilatation à l'état coulé, ou de produit de coulée, et aussi après le traitement thermique.
T A B L E A U
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" Vrai" coefficient de dilatation thermiquexIO'6cm/em C( t=25 )
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2250 24.7 20.2 9 22.2 IZI:31
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EMI4.5
2'75 23.6 21:7 23.8 21.8
EMI4.6
<tb> 300 <SEP> ; <SEP> 24.1 <SEP> (22.0) <SEP> ;23.1 <SEP> (22.1
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<tb> 300 <SEP> 22.0 <SEP> 23.5 <SEP> 22.1
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Les chiffres figurant entre parenthèses indiquent l'accrois- sement linéaire normal des valeurs, qui dépend du coefficient de dilatation thermique seul. Le dépassement de ces valeurs est provoqué par les variations de volume.
La comparaison montre clairement, qu'à l'état coulé les alliages renfermant du zinc ont des accroissements de volume semblables à ceux des alliages comparatifs pour pistons. Mais, après un traitement thermique de, en l'occurrence par exemple
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200 , les alliages renfermant du zino, suivant l'invention, ont acquis une constance de volume parfaite, alors que les alliages comparatifs pour pistons présentent, comme avant, les mêmes fortes variations de volume lors d'un accroissement lent de la température jusqu'à 300 .
Le tableau lui même donne une expli- cation du comportement surprenant et imprévisible des alliages pour pistons renfermant du zinc, en ce sens, que les variations de volume de cet alliage à l'état coulé se produisent déjà à des températures inférieures à 200 , alors que, par contre, l'alliage de comparaison présente l'accroissement de volume seulement à des températures au-dessus de 200 . Par conséquent et comme on l'a constaté par des essais, l'alliage pour pistons renfermant du zinc est déjà influençable dans une large mesure au point de vue de sa constance de volume par un traitement thermique de par exemple 200 , alors qu'il n'en est pas encore ainsi à ces températures pour les alliages pour pistons usités jusqu'à présent.
Dono, pour les nouveaux alliages renfermant du zinc et proposés pour pistons, la température de recuit pour l'obtention d'une constance de volume complète est tellement basse, que des altérations quelconques des propriétés de résis- tanoe mécanique et particulièrement de la dureté ne se produi- sent pas, mais qu'au oontraire, on obtient encore des augmen- tations des valeurs de dureté.
Alors que pour l'alliage d'alu- minium-silicium pour pistons généralement utilisé jusqu'à pré- sent et cité à titre comparatif, la dureté avant le traitement thermique était de 85 Kgs/mm2 et descendit après le traitement thermique à 80 Kgs/mm2, la dureté de l'alliage à teneur de zinc suivant l'invention est, avant le traitement thermique, d'envi- ron 94 Kgs/mm2 et est augmentée après le traitement thermique encore à plus de 100 Kgs/mm2.
Outre cet avantage essentiel, consistant dans la combinaison de la constance de volume et d'une bonne dureté, qui peuvent etre obtenues par un seul et même traitement de recuit, les alliages suivant l'invention présentent encore l'avantage consi- /
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dérable qu'ils ne contiennent plus du tout de matières de rem- plissage soumises au contrôle des devises , ou, le cas échéant, seulement de faibles additions de métaux de remplissage, sans avoir pour cela à accepter une altération ou dégradation quel- conque d'une propriété des alliages usuels pour pistons du mefie type d'alliages;
par contre, la dureté à chaud, particu- lièrement importante, montre des améliorations essentielles, par exemple comparativement à l'alliage d'aluminium-silicium généralement utilisé pour pistons, qui a déjà été cité à diverses reprises à titre de compasaison.
En outre il faut voir un avantage ultérieur des alliages suivant l'invention dans le fait que leur texture est bonifiée par une addition de phosphore et que de ce fait, ils peuvent etre améliorés dans leurs propriétés mécaniques et physiques.
REVENDICATIONS
I) Emploi d'un alliage d'aluminium composé de 8 à 25 % de silicium, 0,3 à 1,5% de magnésium, 0,3 à 2% de manganèse, 0,3 à 5% de zinc, reste aluminium, avec les impuretés usuelles, pour la fabrication des pistons et de pièces de construction de machines, qui sont soumis dans les moteurs à combustion in- terne au frottement de glissement à des températures accrues.