CH321966A - Procédé de fabrication d'une pièce métallique - Google Patents

Description

  <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.

Claims (1)

1. REVENDICATION: Procédé de fabrication d'une pièce métal lique comportant une garniture d'aluminium fritté et une partie formée et réunie à cette garniture par coulage, caractérisé en ce qu'on libère de son oxyde la surface de cette garniture destinée à venir en contact avec le métal en fu sion, 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. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce qu'on utilise pour ladite couche de protection un métal soluble dans l'aluminium. 2.

   Procédé selon la revendication, carac térisé en ce qu'on utilise pour ladite couche de protection un métal insoluble dans l'aluminium et fondant à une température inférieure à la température de fusion de l'aluminium. 3. Procédé selon la revendication, caracté risé en ce qu'on forme ladite garniture en pres sant ensemble une tige d'un métal fritté con tenant au moins une forte proportion d'alu minium et un tube métallique externe formant enveloppe, dans des conditions de chaleur et de pression permettant de presser le métal du tube en union intime avec le métal fritté, on dé coupe la garniture à partir du métal fritté revêtu ainsi formé, le métal du tube et le métal de coulée étant choisis de manière à être au moins très proches l'un de l'autre. 4.

   Procédé selon la revendication, pour fabriquer une pièce moulée en métal léger com portant une garniture faite d'un métal fritté comprenant au moins une forte proportion d'aluminium, caractérisé en ce qu'on forme ladite garniture en pressant ensemble un disque du métal fritté et un disque d'un métal au moins très proche du -métal de coulée, pour former une garniture en forme de disque.