Piston ou ébauche de piston en métal léger et procédé<B>de</B> fabrication. Le magnésium et ses alliages ont<B>déjà</B> été employés pour la fabrication de certaines pièces fondues; c'est ainsi que l'on a fait des pistons en magnésium fondu. Mais la résis tance mécanique de ce métal se montre insuf fisante pour de nombreux usages, si l'on ne l'améliore au préalable par certains traite ments d'ordre thermo-mécanique.
<B>.</B> On a tenté, par la suite, de laminer et d'estamper le magnésium pour obtenir la for mation, dans le métal, d'une texture fibreuse qui améliore ses qualités mécaniques.<B>Il</B> a même été tenté de faire des pièces tubulaires filées.
Il n'a pas été possible jusqu'ici, toutefois, de faire subir au magnésium et<B>à</B> ceux de ses alliages industriels couramment employés, des transformations ou déformations mécani ques importantes, provoquant des modifica tions profondes et nettement déterminées de la structure du métal.
Le matriçage s'effectue en effet entre deux demi-mairices complètement fermées; il permet le remplissage des vides de la ma trice, mais le réseau fibreux ainsi obtenu ne se trouve pas forcément dirigé dans le sens le mieux approprié<B>à</B> la résistance du métal ni, dans le cas particulier de pistons, dans la direction la plus favorable<B>à</B> l'évacuation des calories.
La présente invention se rapporte<B>à</B> un piston ou ébauclte de piston<B>à</B> base de métal léger, caractérisé par le fait qu'il présente une structure fibreuse telle que les fibres, partant sensiblement du milieu du fond, se dirigent vers la péripliérie en suivant ap proximativement les trajectoires tiléoriques d'évacuation des calories dans les pistons<B>à</B> moteur<B>à</B> explosion ou<B>à</B> combustion interne, ces fibres aboutissant aux parois du piston dans des directions sensiblement parallèles<B>à</B> l'axe.
La présente invention se rapporte égale ment<B>à</B> un procé <B>dé</B> de fabrication de ces pis tons ou ébauclies de pistons, caractérisé par le fait que par l'action combinée d'un poin çon et d'une matrice, ou produit un refoule ment du métal entre la matrice et le poinçon en sens inverse du mouvement du poinçon, de manière<B>à</B> créer une structure fibre-use <B>à</B> fi- bres continues présentant la forme décrite ci-dessus.
Au dessin annexé, donné<B>à</B> titre d'exem ple, on a représenté: Fi-* <B>1</B> et<B>-9,</B> deux schémas explicatifs il lustrant deux modes topératoires particuliers; Fig. <B>3</B> une coupe d'un appareil montrant comment peut être réalisé l'enfoncement d'un poinçon dans une matrice fermée; Fig. 4, un croquis montrant la répartition optima des fibres dans un piston de moteur <B>à</B> combustion interne ou<B>à</B> explosion.
Les opérations combinées de forgeage et matriçage ci-dessus mentionnées peuvent évi demment être réalisées de diverses manières suivant les formes particulières dès pistons <B>Ou</B> ébauches de pistons que l'on vent obtenir et la direction qu'il est utile de donner aux fibres. Toutefois, il est avantageux de pro céder suivant l'une des deux manières d'opé rer ci-dessous décrites.
<B><I>10</I></B><I> Matrice à fond</I> pleiv.
La billette ou l'ébauche de métal est pla- eée dans une matrice ou moule, en une ou plusieurs pièces de forme convenable. Dans cette billette ou ébauche, on fait pénétrer un poinçon, ayant une dépouille suffisante pour son facile retrait. L'enfoncement de ce poinçon produit un refoulement du métal en- Iraînant sa remontée le long des parois en- fre la matrice et le poinçon.
La structure du métal, primitivement cristalline ou composée de fibres dirigées dans des directions quel conques, se trouve transformée en une strue- titre fibreuse, les fibres étant distribuées suivant une répartition voulue que l'on réa lise, en donnant<B>à</B> la matrice, d'une part, et au poinçon, d'autre part, des formes convena bles. La fig. <B>1</B> montre un exemple de répar tition de ces fibres.
La fig. <B>3</B> montre de quelle manière pour raient être constitués les dispositifs servant à effectuer cette opération. Le métal<B>1</B> est contenu dans une matrice,<B>ou</B> moule,<B>ou</B> forme '2. Le fond de cette forme 2 est obturé par un culot<B>3,</B> établi de préférence de ma nière<B>à</B> pouvoir glisser dans la forme 2.
La forme n'est pas fermée<B>à,</B> sa, partie supérieuru de manière que le métal refoulé puisse libre ment se déplacer dans le sens des flèches<B><I>f'.</I></B> Mais sur<B>la</B> forme 2 repose -une pièce<B>-1</B> for mant<B>à,</B> la fois guidage pour le poinçon<B>5</B> et butée pour Porgane de commande<B>6</B> du mou- ventent d'enfoncement du poinçon (marteau de marteau-pilon, plateau de presse, etc.) qui agit sur ce poinçon dans le sens de la flèche<B><I>f'.</I></B>
On voit immédiatement comment se passe- l'opération. Lorsque le poinçon, enfoncé dans; le sens de la flèche<B><I>f</I></B> a, effectué uine course suffisante, la pièce 4 empêche que son mou vement continue, car elle reçoit<B>à</B> partir<B>de</B> ce moment tout l'effet de l'org-11ne de com mande<B>6.</B> On éloi-ne alors Porgane <B>6</B> et l'on fait subir au culot<B>3</B> -une poussée dans<B>le</B> sens de la flèche j" poussée qui démoule<B>la</B> pièce finie.
De préférence, on ménage<B>à la</B> partie supérieure de la matrice 2 une rainure cireulaire <B>8</B> destinée<B>à</B> recevoir, le cas échéant, l'excédent de métal refoulé vers<B>le</B> haut par l'action dit poinçon.
Ce mode opératoire tire son intérêt parti- .Ulier du fait que le métal subit un refouk- ment sous très forte pression ayant pour effet non pas seulement de l'appliquer latérale ment contre les parois de la matrice. mai.- surtout de provoquer<B>la</B> remontée du métal entre le poinçon et<B>ha</B> matrice;
cette remontée du métal entre le poinçon et la matrice pro duit une force de filaIg#e (en sens inverse)<B>du</B> métal, qui lui donne des fibres sensiblement parallèles aux parois et fortement compri mées, de sorte que, d'une part, la structure du métal présente un intérêt tout particulier <B>à</B> cause de la disposition des fibres et que.
d'autre part, la dureté superficielle est con- sidérablemeni augmentée, aussi bien sur<B>le</B> fond de la pièce qui(, latéralement.' <I>à fond</I> oittiert. Le poinçon dans ce cas, tout en s'enfon çant dans la matière, comme dans le cas pré cèdent, la fait déboucher par le fond, en lui faisant subir une très forte friction latérale qui ajoute<B>à</B> l'effet de formation des fibres (fig. 2).
Le mouvement d'entraînement est princi palement obtenu par suite, simplement, du fait que le poinçon porte des projections la térales, de préférence en forme de rebord ou collerette<B>7</B> (fig. 2) qui viennent s'appuyer sur le métal. Sous l'effet de l'enfoncement du poinçon, un peu de matière tend<B>à</B><I>s'é-</I> chapper par l'orifice ménagé dans le fond du moule. Quand les collerettes<B>7</B> viennent s'ap puyer sur le métal, celui-ci est alors forçé de passer par l'orifice ménagé dans le fond du moule.
<B><I>30</I></B><I> Procédé</I> wzixte.
Le second mode opératoire peut être avan- ta,geusement combiné avec le premier; les ébauches préparées dans une matrice<B>à</B> fond plein sont alors finies dans une matrice<B>à</B> fond ouvert. Cette seconde opération pré sente un intérêt particulier du fait de la sur compression des fibres obtenues.
Ces modes d'opérer permettent, en outre, de réduire au minimum et même de suppri mer dans certains cas la dépouille exté rieure et intérieure, ce qui est particulière ment intéressant pour réduire les frais d'usi nage, économiser le métal constitué par la<B>dé-</B> pouille et laisser intacte la forme des fibres au voisinage des parois. On admet en g6né- ral comme dépouille normale<B>10 % à</B> l'estam page et comme dépouille minimum<B>3</B> %. Il est possible ici de la supprimer entièrement dans la majorité des cas, en tous cas de la ré duire<B>à</B> des proportions ne dépassant pas<B>1</B> %.
L'emploi de la matrice<B>à</B> fond ouvert permet en particulier d'obtenir directement et sans dépouille des surfaces parfaitement cylindriques; il sera possible ainsi de donner <B>à</B> la pièce mécanique sa forme définitive sans avoir, a l'usinage,<B>à</B> couper aucune des fibres ainsi obtenues.
On sait que les calories réparties sur le fond des pistons (par exemple dans les mo teurs<B>à</B> 'explosion ou<B>à</B> combustion interne) s'évacuent presque complètement par les pa rois refroidies<B>du</B> cylindre en suivant des trajectoires<B>à</B> peu près paraboliques (fig. 4). L'accroissement considérable, dans les moteurs modernes, de la compression sur le fond des pistons et de la vitesse de rotation, et l'augmentation consécutive du nombre de calories réparties sur le fond du piston, im pliquent une pressante nécessité d'assurer la meilleure évacuation possible des calories, tout en réduisant au minimum le poids du piston.
Le procédé ci-dessus spécifié permet pré cisément<B>à</B> la fois d'obtenir une amélioration des qualités mécaniques générales du métal et la disposition des fibres la mieux appro priée<B>à</B> l'évacuation des calories et<B>à</B> la ré sistance aux pressions développées dans le cylindre.
Les fig. <B>1</B> et 4 montrent schématiquement la disposition générale des fibres, obtenue par les procédés ci-dessus et,qui sont favo rables au dégagement des calories et<B>à</B> l'amé lioration des caractéristiques physiques.
Il doit être entendu que le procédé de fa brication ci-dessus décrit, s'applique égale ment aux métaux et alliages -légers autres que le magnésium et ses alliages.