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PROCEDE POUR L'EXECUTION DE SEGMENTS DE PISTON EN COMPOUND.
Les segments de piston connus et courants sont établis en fonte élastique. Jusqu'à présent, on a considéré l'emploi de fonte pour l'exéc.- tion de segments de piston comme particulièrement avantageux, vu leur com- portement en service au milieu des conditions de fonctionnement les plus dé- favorables qui se présentent dans les moteurs à combustion. Toutefois, les segments en fonte présentent le désavantage que leur force élastique, et par- tant l'étanchéité vis-à.-vis de la paroi du cylindre, très importante pour la puissance du moteur, diminue considérablement au cours du service, la fon- te étant une matière impropre pour l'exécution de ressorts.
En outre, l'éva- cuation de la chaleur du piston par l'intermédiaire des segments en fonte, en direction du cylindre, est extrêmement inadéquate, vu que la fonte possè- de une conductibilité thermique relativement défavorable, et qui diminue mê- me avec l'élévation de la température. La présente invention a pour but d'é- liminer ces inconvénients.
Partant de l'expérience d'après laquelle les coussinets consti- tués par une armature d'acier et une couche de bronze au plomb appliquée sur la surface de frottement se comportent bien en service continu, même dans les paliers, soumis aux contraintes élevées, des moteurs d'avion, et en con- sidérant que le bronze au plomb se soude intimement à l'armature d'acier, l'invention propose de munir un manchon en acier, sur sa face extérieure, d'une couche de bronze au plomb, de mécaniser ensuite les faces extérieure. et intérieure de ce corps compound, au diamètre voulu, et, finalement, de séparer et de fendre les différents segments de piston.
Par bronze au plomb on entend des bronzes à teneur de plomb, qui peuvent par exemple contenir des additions de nickel, de manganèse, et de zinc. Il importe de réaliser, par une coulée additive appropriée, une répar- tition aussi uniforme que possible du plomb dans le bronze. Dans certains cas, il suffit d'employer des bronzes à l'étain ou d'aluminium;toutefois, les
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bronzes au plomb sont préférables.
L'application de la couche de bronze au plomb sur le manchon d'acier s'effectue de la manière connue dans les coussinets lisses, utile- ment par coulée à immersion, à savoir, de préférence, à l'aide d'un moule permanent conformément au brevet allemand 752.094, lequel forme conjointe- ment avec le coussinet de support inséré, si l'on considère la face de ce- lui-ci appelée à recevoir la matière de revêtement, un creux de moulage fermé vers le bas, ce moule étant en outre muni d'une ou de deux rangées d'orifices prévus dans la paroi extérieure, à peu près au niveau de l'ex- trémité supérieure du coussinet de support recouvrant ce moule, par les- quels la matière de revêtement peut pénétrer par en haut.
L'épaisseur de la couche de bronze au plomb sur le segment fini est utilement d'environ 20 à 30% de l'épaisseur du piston, mais de 0,3mm. au moins.
Il est connu de munir toute la surface de friction de bagues de bourrage, par voie électrolytique, d'un revêtement d'une matière relative- ment douce et d'une usure rapide, telle que le cuivre ou le zinc. Ce min- ce revêtement électrolytique d'une épaisseur d'environ 1/20 mm. est appelé à s'user complètement, lors du rodage du segment, aux endroits où il s'appli- que avec une pression accrue contre la paroi du cylindre, de sorte qu'à la fin du rodage, le piston présente une surface de contact constituée en par- tie en un métal dur et en partie en un métal dur et en partie en un métal doux. Il est en outre connu d'établir des segments de piston entièrement en tôle de cuivre mince, laminée à froid, vu la bonne conductibilité thermi- que de cette matière.
Cependant, ces derniers segments, que l'on a proposés notamment pour pistons en métal léger, n'offrent pas l'élasticité durable requise.
Dans les segments de piston dont la surface de frottement pré- sente des incrustations de bronze, de métal antifriction, de zinc, de cuivre, de graphite, ou matières analogues, ces incrustations sont appelées à s'u- ser rapidement et de laisser une bonne surface de frottement complémentaire pour la paroi du cylindre, afin d'éviter ainsi le risque de grippage lorsque la matière constitutive proprement dite du segment entre en contact avec cette paroi. Finalement, on a également procédé d'une façon inverse, en mu- nissant le segment en fonte ou en acier d'éléments encastrés en un alliage léger, plus résistant à l'usure que la matière constitutive du segment. Cet- te méthode visait à réduire l'usure de l'ensemble du segment de piston.
Le segment de piston établi selon le procédé objet de l'invention représente une nouveauté de principe vis-à-vis de l'état de la technique décrite ci-dessus. La couche de bronze au plomb de la surface de frottement reste maintenue, tout comme dans les coussinets en bronze au plomb, en tant que revêtement extérieur destiné à ménager la paroi du cylindre et conférent d'excellentes qualités de glissement au segment de piston.
On a constaté que, dans le cas des nouveaux segments, tout comme dans celui de coussinets en bronze au plomb, lesquels sont exposés au danger d'une pénétration de corps étrangers durs, les résidus durs provenant des culasses des cylindres et pé- nétrant dans les segments, et qui pourraient provoquer aisément un grippage des parois du cylindre, s'incrustent exactement dans la couche de bronze au plomb, tout comme dans les dits coussinets de bronze au plomb,sans nuire aux bonnes qualités de glissement de cette couche.'
Des essais précis ont permis de constater que lorsqu'il est fait usage des nouveaux segments de piston, et en dépit des fortes contraintes du service, la force élastique des segments, et partant une bonne étanchéité vis-à-vis de la paroi du cylindre, restent pratiquement constantes,
ce qui permet de réaliser de fortes compressions, et donc une puissance plus éle- vée du moteur pour une même consommation d'essence.
On a en outre constaté que l'emploi des nouveaux segments permet de réaliser une conductibilité thermique sensiblement améliorée du piston vers le cylindre, d'où nouvelle élévation de la puissance du moteur.
Conformément au nouveau procédé, le manchon d'acier peut être
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constitué à partir d'une pièce de tôle cintrée en cercle fermé et soudée, le diamètre intérieur de cet élément annulaire étant choisi de telle façon que le fendage du segment donne lieu à l'élimination d'au moins la totalité du joint de soudure. L'élimination de l'ensemble du joint de soudure est recom- mandable, étant donné que la résistance mécanique de l'anneau est diminuée dans la zone de ce joint.
Toutefois, le manchon d'acier peut être formé sans joint soudé, en partant d'un tronçon de tube étiré sans soudure.
Finalement, ce manchon peut être réalisé par estampage ou matri- gage.
L'invention vise également à conférer au segment compound l'élas- ticité requise, qui puisse se maintenir même en service prolongé. A cette fin, il importe d'abord que le manchon formé en tôle d'acier soit amené à la forme annulaire par cintrage dans le sens du laminage de la tôle d'acier, ce qui favorise déjà l'effet élastique.
Selon l'invention, la face intérieure du manchon - qu'il soit formé de tôle, en un tronçon de tube sans soudure ou par estampage - est soumise, après application d'une couche de bronze au plomb, mais utilement à l'état dégrossi, c'est-à-dire avant le finissage, à un traitement de pres- sion par moletage, laminage, compression ou analogues, afin de réaliser ain- si,jusqu'à une profondeur suffisante, de la face intérieure du segment, un resserrement des fibres de l'armature-d'acier, garantissant une élasticité suffisante de ce segment. Il est particulièrement avantageux de réaliser ce resserrement des fibres par moletage. Les inégalités de la surface détermi- nées par ce moletage sont utilement aplanies par compression à l'aide de cy- lindres lisses, ou organes analogues.
On a constaté que l'on obtient ainsi une bonne élasticité des segments que l'on exécute ensuite à partir de ce manchon.
Il est vrai que l'on a déjà proposé d'élever l'élasticité de segments de piston finis, par martellement) ou laminage de leur surface inté- rieure. Toutefois, l'application de cette mesure aux segments finis exige beaucoup de temps et, de plus, le but visé ne peut même pas être complète- ment atteint, vu que, même lorsque les segments sont fortement serrés, leur matière est inévitablement refoulée latéralement à la surface travail- lée. Or, ce refoulement de la matière a pour effet de diminuer le resser- rement des fibres en profondeur et, de plus, la matière refoulée latérale- ment nécessite un ébarbage supplémentaire.
Par contre, lorsque le resserre- ment des fibres s'effectue déjà conformément à l'invention, sur la surface Intérieure du manchon, à partir duquel les segments individuels sont établis dans la suite, un refoulement latéral de la matière ne peut avoir lieu qu' aux extrémités du manchon.
Par conséquent, le resserrement des phases s'opè- re d'une manière sensiblement plus favorable, tout en économisant des frais de mécanisage,
Lorsque les manchons de tôle sont obtenus par cintrage d'une tôle suivant la direction du laminage, ou en partant de tronçons de tubes étirés sans soudure, dans lesquels les fibres de la moitié intérieure du manchon se trouvent déjà à l'état comprimé, on peut réaliser une nouvelle élévation de l'élasticité des segments exécutés à partir de tels manchons, si l'on soumet la face extérieure de ces derniers à un chariotage jusqu'à la zone de la fibre neutre, avant de procéder à la coulée de la couche de bronze au plomb.
De cette manière, on conserve uniquement la moitié inté- rieure du manchon, laquelle contient exclusivement des fibres comprimées, lesquelles favorisent l'élasticité des segments finis.
Une autre méthode pour obtenir une bonne élasticité du nouveau segment en compound consiste à utiliser, pour l'exécution des manchons, d'un acier à ressorts à tremper. Dans ce cas, le manchon d'acier non trempé est soumis à un mécanisage aussi avancé que possible, avec enlèvement de co- peaux, avant l'application de la couche de bronze au plomb. Le refroidisse- ment du manchon d'acier, revêtu de la couche de bronze au plomb d'après le '
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procédé de coulée par immersion, à l'aide d'un courant d'agent de refroidis- sement, donne lieu à la trempe de l'acier. Dans ce cas, le calibre intérieur exact du manchon est obtenu à la meule. De même, les segments individuels sont séparés du manchon à l'aide de disques d'émeri, le fendage des segments se faisant également à la meule.
Même lorsqu'il est fait usage d'acier à ressorts, le manchon peut être réalisé en tôle cintrée et soudée, en tronçons de tubes, ou par estampage.
Ici également, et dans le cas où les manchons sont établis en tôle ou en tronçons de tuyau, il est recommandé de charioter le manchon d'a- cier depuis l'extérieur, jusqu'à mi-épaisseur, c'est-à-dire jusqu'à la zone de la fibre neutre, avant de couler le revêtement de bronze au plomb.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait que le calibre de finissage précis, notamment en ce qui concerne la forme par- faitement circulaire de la périphérie extérieure du segment de piston en compound, est obtenu en enfonçant à force le segment fini, et à l'état fen- du à travers une bague d'acier dont le diamètre intérieur correspond au dia- mètre intérieur du cylindre auquel le segment est destiné. Grâce à cette opé- ration de défonçage, le segment acquiert un calibre extérieur précis, tel qu' il résulte généralement du rodage, de sorte que le temps de rodage qui était nécessaire à ce jour devient superflu.
Dans le segment compound selon l'invention, le coefficient de dilatation inégal du bronze au plomb et de l'acier a pour effet que, lors de réchauffement du segment, la dilatation plus prononcée de la couche de bronze au plomb détermine une fermeture complète, ou pratiquement complète de la fente, ce qui supprime dans une large mesure les pertes de compression dans le moteur.
Selon l'invention, l'évacuation de la chaleur du piston en di- rection du cylindre peut encore être améliorée lorsque la face en bout du segment, constamment appliquée contre le piston, est garnie complètement ou partiellement d'une couche de bronze au plomb appliquée par soudure. Ain- si, on obtient une transmission directe de la chaleur du piston à la couche de bronze au plomb, et de celle-ci à la.paroi du cylindre. Par conséquent, dans cette exécution des segments, on tire un parti hautement avantageux de la bonne conductibilité du bronze au plomb, laquelle devient encore plus favorable avec l'élévation de la température.
Selon l'invention, les segments de piston en compound, présen- tant une couche de bronze au plomb soudée sur une de leurs faces en bout, peuvent être réalisés d'une manière simple, en pratiquant dans la surface extérieure du manchon d'acier, à intervalles, des dépouilles circulaires en forme de gorges, et en coulant ensuite une couche de bronze au plomb sur ce manchon, de manière à remplir ces gorges de bronze au plomb. Le corps compound ainsi établi est ensuite mécanisé intérieurement et extérieurement au calibre de finissage, après quoi il est tronçonné pour former les seg- ments individuels, la saignée étant pratiquée alternativement au milieu d' une gorge remplie de bronze au plomb et à mi-distance entre deux gorges con- sécutives du manchon d'acier.
Ainsi, on obtient à partir de ce manchon des segments de piston présentant une couche de bronze au plomb soudée alternati- vement sur leur face en bout supérieure ou inférieure. Suivant que la gorge taillée au tour dans le manchon d'acier est plus ou moins profonde, la couche de bronze au plomb s'étend sur une partie plus ou moins importante de la surface en bout du segment.
REVENDICATIONS.
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