<B>Procédé de</B> fabrication d'une pièce métallique La présente invention a pour objet un pro cédé de fabrication d'une pièce métallique comportant une garniture d'aluminium fritté et une partie formée et réunie à cette garniture par coulage. Par aluminium, on entend égale ment les alliages d'aluminium. Dans la fabrication de pistons pour machines à combustion interne, il est désirable de former les parties du piston qui sont exposées aux plus grands efforts à chaud en un matériel particu lièrement résistant à la chaleur.
Par exemple, dans ce but, des têtes de champignons en métal lourd ou des plaques de fer ont été employées pour former des pistons par coulage, et der nièrement, vu leur faible poids et leur capacité de résistance à la chaleur, on a employé des corps frittés en aluminium. Ces corps en métal fritté sont formés de très petites particules d'alu minium ou d'alliages d'aluminium que l'on a comprimées ensemble à chaud et sous une haute pression, et qui peuvent être encore comprimées à nouveau dans un procédé d'ex trusion. Les fines particules d'aluminium per cent, à leurs points de contact, leurs pellicules d'oxyde, et il se forme ainsi un corps à forte résistance, ayant en même temps une bonne conductibilité électrique et thermique.
Cependant, ces corps en métal fritté sont tou jours recouverts d'une mince pellicule d'oxyde sur la surface extérieure des particules, qui empêche que ces corps frittés, quand on les réunit par coulage avec des métaux, par exemple l'aluminium ou les alliages d'aluminium, s'unis sent fermement et intimement avec ceux-ci. Il en résulte qu'il est nécessaire de libérer le corps fritté de sa pellicule superficielle d'oxyde, par exemple par soufflage de sable ou par tout autre traitement de surface, à un moment aussi proche que possible de celui où on effectue la coulée. Ceci entraîne des opérations ennuyeuses et coûteuses.
En particulier, il a été jusqu'à présent impossible, dans la fabrication sur une grande échelle, de préparer des garnitures internes frittées propres à être emmagasinées. Il a été de même impossible d'empêcher qu'il se forme une pellicule fraîche d'oxyde dans l'intervalle entre l'enlèvement de l'oxyde du corps fritté et le moment du coulage, spécia lement quand lesdits corps frittés ainsi nettoyés sont, comme c'est la règle, préchauffés avant l'opération de moulage.
Le but de l'invention est d'obvier à ces inconvénients. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on libère de son oxyde la surface de cette garniture destinée à venir en contact avec le métal en fusion, on applique une couche métallique de protection à ladite surface de la garniture, et on coule du métal de façon à le réunir à ladite garniture. Il est possible, de cette manière, de produire des garnitures intérieures frittées qu'on peut stocker et conserver aussi longtemps que désiré.
De plus il n'y a ainsi plus d'intervalle entre l'enlèvement de l'oxyde et la coulée de métal pendant lequel il pourrait se former une pellicule fraîche d'oxyde, car l'application de la couche protectrice peut être effectuée dans un bain électrolytique en même temps que l'enlèvement de la couche d'oxyde, et la couche métallique de protection est enlevée partiellement ou complètement au moment où le métal coulé lui-même couvre la surface exempte d'oxyde de la garniture frittée. Un autre avantage réside dans le fait que la couche de protection, lors qu'elle est faite en un métal convenablement choisi à ces fins, se combine très intimemenu, par exemple par solution ou diffusion, avec le métal coulé, à la zone frontière entre les deux,
de sorte qu'une grande résistance de la conne xion entre la garniture frittée et le corps moulé est ainsi assurée. Il se produit alors aussi une fusion immédiate de la couche de surface du corps fritté avec le métal coulé.
L'application de la couche métallique protec trice, soit directement sur la garniture de métal fritté, soit sur le revêtement métallique, peut être effectuée en pratique de diverses manières. De préférence, on procède de façon que l'enlè vement de la couche d'oxyde ait lieu en même temps que l'application de la couche pro tectrice de métal, à l'abri de l'air, en vue d'éviter une réoxydation. On a trouvé avantageux de produire la couche de métal protectrice sur des garnitures de métal fritté par le procédé dit de contact en plongée , par exemple en plongeant des garnitures frittées en aluminium dans des solutions de sels basiques de métaux, telles que des solutions de zincates.
La couche protectrice peut cependant être produite aussi électrolytiquement, par exemple dans un bain basique. Une autre méthode consiste à fondre la couche métallique de protection sur le corps de métal fritté en employant des ondes ultra- soniques. Cela peut être fait en suspendant l'objet fritté dans un bain de métal fondu qui est agité par des ondes ultrasoniques produites par un oscillateur à magnétostriction. Une telle technique est utilisée pour teinter les surfaces d'aluminium. La couche d'oxyde peut être détachée de la surface au moyen de vibrations ultrasoniques pour permettre au métal de recou vrement de s'unir parfaitement avec la surface nettoyée du corps de métal fritté.
La couche métallique de protection peut être déposée par vaporisation sous un vide élevé, après qu'on a enlevé préalablement la couche d'oxyde de la garniture de métal fritté.
Des expériences ont montré que de nombreux métaux conviennent pour la formation de la couche métallique de protection sur des garni tures internes frittées. De façon générale, le métal de revêtement peut être choisi en partant de deux points de vue. Primo, on peut choisir des métaux ou des alliages métalliques qui se dissolvent dans le métal de coulée. Dans ce cas, cela n'a pas d'importance que le métal de revê tement, par exemple le nickel ou le chrome, ait un point de fusion beaucoup plus élevé que la température de coulée, s'il a une solubilité suffisante dans - le métal de coulée. Lorsqu'on emploie comme métal de coulée de l'aluminium ou un alliage d'aluminium, on peut employer par exemple le zinc, le cadmium, l'argent, le cui vre, le nickel et le chrome comme métal de revêtement.
En revanche, on peut employer comme métal de revêtement des métaux ou des alliages insolubles ou seulement peu solubles dans le métal de coulée, si leurs points de fusion sont inférieurs à la température de coulée, de telle sorte que ces métaux de revêtement sont fondus et éliminés de la surface du corps fritté par le métal de coulée, et qu'on obtient la liaison immédiate de ce dernier avec la surface du corps fritté. Ainsi le plomb, l'étain, le bismuth et l'antimoine, par exemple, con viennent comme métaux de protection pour des corps frittés en aluminium lorsque l'on emploie l'aluminium ou un alliage d'aluminium comme métal de coulée.
Le procédé peut, bien entendu, être appliqué avec des métaux de coulée autres que l'alu minium. Par exemple, il rend possible la fixation, par coulage, de garnitures frittées d'aluminium dans du cuivre. Dans ce cas, comme aussi dans beaucoup d'autres, le zinc s'est trouvé être un métal de revêtement convenable pour des garnitures frittées.
Le dessin annexé représente une photo micrographie avec agrandissement linéaire d'en viron 100 fois; on y voit la zone de liaison entre un alliage eutectique aluminium-silicium, qui convient pour des pistons, et une garniture interne frittée en aluminium, qui a été fixée en place par coulée pour former le piston. On peut voir en a la structure typique du corps fritté en aluminium, tandis que la structure de l'eu- tectique aluminium-silicium est visible en c. Entre les deux, se trouve une zone de transition b dans laquelle la garniture frittée a partiellement fondu et s'est liée au métal de piston coulé. Le zinc de la couche de transition s'est allié surtout au métal de piston.
L'épaisseur de la couche métallique de pro tection varie selon le métal employé et le temps mis au traitement. Dans le cas du zinc, on a employé des couches ayant une épaisseur d'en viron 20 à 40 #t. Pour d'autres métaux, par exemple le chrome, des couches d'une épaisseur maximum de 10 ji, ont été suffisantes.
On a trouvé, dans la pratique, que dans cer tains cas, spécialement quand on effectue la coulée à de hautes températures, non seulement la couche de protection, consistant par exemple en zinc, entre en solution et est enlevée par le métal de coulée, mais encore que des particules de la garniture métallique frittée sont aussi enlevées et enrobées de métal de coulée, ce qui nuit aux propriétés mécaniques du corps moulé, en particulier à sa dureté.
Cette difficulté peut être surmontée en for mant la couche métallique de protection en deux opérations. On munit d'abord la garniture métallique frittée d'un premier revêtement, de préférence en le métal de coulée. Cette enve loppe de métal recouvre au moins une grande partie du métal fritté; il n'est pas nécessaire qu'elle le couvre en entier. La surface extérieure de la garniture est ensuite recouverte d'un second revêtement métallique, au moins sur les parties non recouvertes par ladite enveloppe lorsque celle-ci est faite en un métal ou alliage qui ne s'oxyde pas facilement. On peut former des garnitures métalliques frittées, ainsi enveloppées, par pressage, étirage ou frittage du corps fritté avec l'enveloppe métallique.
Le résultat de cet enveloppement de la garniture métallique frittée est que, lorsqu'on verse le métal de coulée sur ou autour de la garniture, l'attaque par le métal de coulée ne peut s'étendre qu'à la couche de protection et aux zones extérieures de l'enveloppe de la garniture métallique frittée, enveloppe qui consiste en un même métal que le métal coulé ou en un métal de même genre, et non au métal fritté lui-même. Un enlèvement partiel de cette enveloppe par le métal de coulée ne peut endom mager le corps moulé.
Au contraire, l'union ho mogène avec le métal fritté est ainsi favorisée, en assurant une liaison solide de la garniture frittée, en raison de son union mécanique intime avec l'enveloppe, liaison obtenue avant l'opération de coulée, et pour laquelle on peut effectuer tout prétraitement approprié par pressage, frittage, etc.
On donne maintenant deux exemples de mise en aeuvre du procédé décrit. <I>Exemple 1</I> On insère une tige cylindrique en aluminium fritté d'un diamètre de 50 mm dans un tube en un alliage convenant pour pistons d'alu minium et qui est le même que celui devant être employé pour le coulage, ou semblable à celui-ci. Ce tube a un diamètre interne de 50 mm et un diamètre externe de 70 mm. Le métal fritté et le tube formant enveloppe sont alors traités à chaud par un procédé d'extrusion, en réduisant le diamètre total à tel point qu'il en résulte une union intime entre le métal fritté et le métal de l'enveloppe. De la masse extrudée ainsi obtenue, on découpe des disques d'une épaisseur d'en viron 10 mm que l'on libère de leur oxyde de surface.
On munit alors ces disques d'une couche protectrice métallique en zinc. Pour la fabri cation de pistons pour machines à combustion interne, on place ces plaques en forme de disques dans le moule froid de telle manière qu'elles forment une partie de la tête du piston. <I>Exemple 2</I> Des disques d'une épaisseur de 10 mm sont découpés d'une barre cylindrique d'aluminium fritté d'un diamètre de 50 mm, et sont pressés en chauffant entre des pièces en forme de disques d'une épaisseur de 5 à 10 mm, faites en le métal qui doit être coulé, ou en un métal semblable. Après que les disques de métal fritté ont été ainsi pressés entre lesdites pièces formant couverture, le traitement subséquent est effectué comme à l'exemple 1.