<Desc/Clms Page number 1>
Les blocs cylindres des moteurs à combustion interne sont habi- tuellement coulés en une fonte facilement usinable bien qu'il soit essen- tiel que les surfaces des alésages des cylindres soient suffisamment dures pour résister à l'usure et à la corrosion. La composition de la fonte choisie est habituellement un compromis car il n'est pas possible d'ob- tenir d'une fonte de n'Importe quelle composition., d'une part le degré de douceur requis pour un usinage facile et d'autre part le degré de durété nécessaire pour résister à l'usure et à la corrosion.
Afin de satisfaire les exigences précitées., il est devenu cou- rant dans les moteurs destinés à un travail particulièrement Intensif de cou couler le bloc cylindres en une fonte douce qui peut etre usinée facile- ment et d'employer des chemises de cylindres humides rapportées en fonte dure convenant particulièrement bien pour résister à l'usure et à la cor- rosion. C'est une solution très satisfaisante, mais il est évident qu'un moteur pourvu de chemises de cylindre est plus coûteux à produire qu'un mo- teur dans lequel les alésages des cylindres sont usinés directement dans le bloc cylindres coulé.
La fonte utilisée habituellement pour les blocs cylindres des moteurs d'automobiles a approximativement la composition suivante en pour- cents :
C (total 3,15
C (combiné) 0,55
Mn 0,98
Ni 0,09
Gr 0,25
S 0,10
P 0,25
Si 2,20
Fe 92,43
Une fonte ayant la composition ci-dessus peut être contrôlée à la coulée de manière qu'il n'y ait pas de points durs et que sa dureté moyenne soit d'environ 200 Brinnel de sorte qu'elle est facilement usinable Un bloc cylindres de cette fonte et avec un bon fini des alésages doit donner un service moyen sur un véhicule d'environ 40.000 miles (64.000 km) avant de devoir procéder à un réalisage, mais dans des conditions sévères, la durée des alésages est presque certainement considérablement raccourcie.
Afin de résister à des conditions de service sévères il faut que la surface des alésages ait une dureté de 400 Brinnel environ. Cette dureté plus élevée pourrait être atteinte en trempant la fonte des cylindres, mais ce procédé n'est pas applicable à cause de la nécessité de l'usinage ultérieur tandis que divers autres procédés de durcissement qui doivent se faire à chaud sont également impraticables par suite du risque de déformation du bloc cylindres.
Suivant la présente invention, le procédé de durcissement de la surface d'un alésage usiné dans un bloc cylindres de moteur en fonte sans tensions internes consiste à chauffer localement la surface de l'alésage du cylindre,, sur au moins sa zone d'usure maximum, par un procédé de chauffage par induction à haute fréquence et ensuite à tremper la surface chauffée.
Le procédé peut consister en un chauffage local progressif par Induction à haute fréquence de la surface d'un alésage de cylindre au moyen d'un inducteur mobile et à tremper progressivement la surface chauffée au moyen d'un agent refroidissant projeté par l'appareil Inducteur. L'appareil destiné à mettre ce procédé en application comprend un inducteur de
<Desc/Clms Page number 2>
chauffage cylindrique à haute fréquence comportant un anneau périphérique et pourvu de canaux internes pour l'agent refroidisseur qui communiquent avec des ouvertures d'émission de cet agent immédiatement en dessous de l'anneau inducteur.
On décrira ci-dessous l'invention plus en détails avec référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une élévation schématique de côté de l'appareil permettant de mettre l'invention à exécuter et la figure 2 est une coupe transversale de l'élévation d'un inducteur faisant partie de l'appareil.
Pour mettre l'invention à exécutions il est essentiel que le bloc cylindres soit d'abord débarrassé des tensions internes, sinon l'opération subséquente de durcissement pourrait provoquer la déformation de l'alésage.
Un procédé approprié pour supprimer les tensions internes dans un bloc cylindres de la composition détaillée ci-essus, distinct du recuite consiste à chauffer lentement le bloc pendant environ une heure à une température d'environ 500 C et à le refroidir lentement pendant une durée équivalente. La durée réelle de ce cycle dépend du poids et de la forme géométrique du bloc cylindres.
Cette opération d'élimination des tensions est effectuée au mieux après que les surfaces du bloc ont subi un dégrossissage, mais il est évident que si on le désire, cette opération peut se faire avant tout usinage.,
Cette opération d'élimination des tensions peut se faire par n' importe quel procédé appropriée mais on a trouvé que le chauffage électrique convient le mieux par suite de la température peu élevée requise.
Le bloc est ensuite achevé à tous points de vue par usinages les alésages étant amenés à leur diamètre final et achevés avant de subir l'opération de durcissement.
Sur la figure 1, le bloc cylindres 10 débarrassé des tensions internes, dont un alésage de cylindre est désigné par 11, est placé le long de l'appareil destiné à effectuer le durcissement de l'alésages cet appareil étant désigné d'une manière générale par la référence 12.
L'appareil comprend un inducteur de chauffage 13 qui peut être élevé et abaissé dans l'alésage de cylindre 11 et dans ce but 1'inducteur est porté par un bras 24 suspendu à un chariot 25 coulissant verticalement dans des guides 26. Le dispositif pour élever et abaisser le chariot 25 est dessiné sur les figures et il comporte une crémaillère 27 fixée au chariot 25 et en prise avec un pignon 28 entraîné par un autre pignon 29, 1' inversion du sens de rotation du pignon 29 provoquant le déplacement du chariot 25 en sens opposé.
Rien de nouveau n'est revendiqué dans l'appareil décrit jusqu'à présent et il est évident que différentes formes de mécanismes peuvent être imaginées pour produire les déplacements verticaux requis pour l'inducteur 13 Il est désirable que le fonctionnement de ce mécanisme soit tel que l'induc- teur 13 descende rapidement jusqu'au point le plus bas dans l'alésage 11 du cylindre que la zone de durcissement doit atteindre et que le déplacement de L'inducteur soit alors inversé et qu'il commence à remonter à une vitesse prédéterminée, cette Inversion du sens du déplacement pouvant être réalisée automatiquement par des mécanismes connus de façon générale, comprenante par exemple.\) des interrupteurs d'inversion actionnés par des cames et commandant un ou plusieurs moteurs d'entraînement.
Sur la figure 2, l'inducteur 13 comporte un corps cylindrique 14 portant un anneau inducteur périphérique 15 dont les prolongements respec-
<Desc/Clms Page number 3>
tifs 16 et 17 des extrémités sont attachés à des conducteurs d'amenée du courant 18 et 19, respectivement, ces conducteurs étant séparés par une mince feuille de matière isolante 20, par exemple du mica. L'anneau in- ducteur 15 et ses prolongements d'extrémité sont de forme tubulaires l'eau de refroidissement circulant à l'intérieur pendant le fonctionnement de l'appareil.
Immédiatement en dessous du niveau de l'anneau inducteur 15, le corps 14 de l'appareil est pourvu d'un canal interne annulaire 20 pour l'agent refroidisseur auquel aboutissent des tuyaux d'amenée 21 de cet a- gent,\) qui peut être de l'eau. Une couronne d'ouvertures 22 pour l'émis- sion de l'agent refroidisseur relient le canal 20 à la périphérie du corps
14 de l'inducteur, cette couronne d'ajutages se trouvant Immédiatement en dessous de l'anneau inducteur 15.
Pour mettre à exécution le procédé de durcissement de la sur- face de l'alésage 11 du cylindre, l'inducteur 13 se déplace vers le bas à grande vitesse jusqu'au point le plus bas dans l'alésage 11 jusqu'ou la zone à durcir doit s'étendre et à ce point prédéterminée le déplacement de l'appareil 13 s'inverser et il commence à remonter à une vitesse prédéterminée En même tempsle courant est envoyé dans l'anneau induc- teur 15 à haute fréquence et l'agent de refroidissement est admis dans le canal 20 et l'émission commence par les ajutages 220
Au cours de la remontée de l'inducteur 13,
la surface de l'alésage du cylindre est progressivement chauffée jusqu'à la température de trempe par l'effet local de chauffage de l'anneau inducteur mobile 15 et la surface chauffée est progressivement trempée par l'agent refroidisseur sortant radialement des ajutages 220
Cette opération continue jusqu'à ce que le bord supérieur de la zone à durcir dans l'alésage 11 soit atteint et à ce moment la vitesse de déplacement de l'appareil est augmentée et le courant et l'arrivée de l'agent refroidisseur sont coupés.
L'inducteur 13 retourne alors au point de départ et il est prêt pour l'opération de durcissement suivante.
Au cours de l'opération décriteun courant d'eau froide circule dans les chemises d'eau ordinaires du bloc 10, certains des trous dans la chemise étant bouchés de manière appropriée à cet effet et d'autres étant pourvus de raccords appropriés à cet effet et d'autres étant pourvus de raccords appropriés à des tuyaux d'eau 23.
On a constaté qu'avec l'appareil inducteur 13 muni d'un anneau inducteur dont les extrémités sont croisées, comme c'est décrit dans le brevet anglais No. 618.207., on obtient un durcissement uniforme satisfaisant avec une déformation minimum et avec une consommation de courant minimum, en un temps réduit.
Lorsque l'opération de durcissement est terminée, on constate que la surface trempée de l'alésage 11 a augmenté de 0,002 à 0,003 pouce (0,050 à 0,075 mm) d'épaisseur, diminuant ainsi le diamètre de cette partie de l'alésage. L'alésage est par conséquent soumis à une rectification fina- le au cours de laquelle la zone trempée est ramenée au diamètre moyen courant de l'alésage.
Il serait évidemment possible d'usiner d'abord l'alésage à un diamètre supérieur de 0,002 à 0,003 pouce (0,050 à 0,075 mm) de manière que la trempe ramène le diamètre de l'alésage à la dimension finie désirée.
L'usage du chauffage par induction à haute fréquence permet d' atteindre une température de trempe limitée à une mince pellicule de fonte entourant immédiatement l'alésage, la pénétration radiale du chauffage inten- se étant contrôlée ou déterminée par la fréquence utilisée.
Le traitement thermique et la trempe peuvent être appliqués à
<Desc/Clms Page number 4>
la partie supérieure qui est la zone d'usure maximum de l'alésage du cylin- dre c'est-à-dire la zone dans laquelle se déplace le piston, ou bien on peut l'appliquer à toute la surface de l'alésage bien que pour des raisons pratiques, le durcissement de la dite zone d'usure soit en général uniquement nécessaire.
Grâce aux procédés décrits ci--dessus., il ne se produit pratiquement aucune déformation même si le dessin est tel que le bloc ait tendance à se déformer.
Il est clair qu'on peut utiliser un certain -nombre d'inducteurs en même temps dans le même bloc ce qui réduit proportionnellement la durée de l'opération de durcissement.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.