Brevet FR2011343A1 — publié le 19700227

La présente invention concerne des pièces métalliques moulées ainsi que leur procédé de fabrication. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de moulage de pièces métalliques dont la forme interne est 5 déterminée par un assemblage interne formant noyau dont au moins une partie est en une matière soluble dans un liquide. Après le moulage de la pièce, le noyau en matière soluble dans un liquide, ou une ou plusieurs parties de ce noyau sont enlevées, tout au moins en partie, par dissolution dans un solvant approprié. 10 Le noyau est enlevé complètement de la pièce moulée en secouant celle-ci, après la dissolution partielle de la matière soluble dans le solvant. L'invention concerne également les pièces moulées selon le procédé de 1finvention, notamment des pistons, comme ceux 15 utilisés dans les moteurs à combustion interne. Le terme " matière soluble dans un liquide " désigne une matière formée totalement ou en partie par un ou plusieurs ' constituants solubles dans un liquide approprié. Ce liquide peut être de l'eau, de l'acide dilué dans certains cas ou un 20 alcool. L'invention est utilisée en particulier pour la fabrication de pistons dont le profil intérieur comporté des dépouilles ou de pistons comportant à 1'intérieur une ou plusieurs entretoises ou garnitures, par exemple, de pistons suivant le brevet britan-25 nique n° 984 320. Selon une caractéristique de 1'invention, lorsque le piston comporte une ou plusieurs entretoises internes, celles-ci sont formées préalablement et supportées ou moulées dans un noyau ou partie de noyau soluble et sont ensuite placées dans 30 le moule ou la matrice utilisé .pour le moulage du piston, de sorte que celui-ci soit relié intimement à l1entretoise ou aux entretoises pendant l'opération de moulage. L'assemblage interne formant noyau peut également comporter une ou plusieurs parties en une autre matière, par exemple en 35 métal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre et des dessins annexés sur lesquels : 69 20800 2 2011343 La figure 1 est une coupe longitudinale d'une matrice, à angles droits par rapport à la ligne de séparation de celle-ci. La figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la 5 figure 1. La figure 3 est une coupe .longitudinale suivant la ligne III-III de la figure 1. La matrice illustrée aux dessins fait partie d'une installation de moulage sous pression, non représentée et est constituée 10 par deux moitiés ou coquilies 1 qui se rejoignent le long de la ligne 2 lorsque la matrice est fermée. Les profils des différentes parties du piston devant être moulé sont formées par des noyaux insérés dans des orifices de la matrice à des moments appropriés avant la coulée du métal. 15 Le profil de la tête du piston est défini par le noyau mobile 5 en acier, tandis que le profil des orifices pour le passage de l'axe de piston sont définis par les noyaux mobiles 6, 7> qui sont également en acier. Dans l'exemple illustré, l'intérieur du piston présente 20 des dépouilles 8, et le piston terminé doit en outre présenter des entretoises internes 9i Par exemple selon le brevet britannique n° 984 320. A cet effet, le noyau déterminant le profil intérieur du piston est formé par trois parties 10, 11,12 . Les parties 10, 12, sont moulées en un sel soluble dans 25 l'eau, tandis que la partie centrale 11 est formée par un noyau mobile en acier. Chacune des entretoises-9 est moulée dans la partie correspondante•10, 12 du noyau,' puis le noyau en trois parties 10, 11,12 et portant les entretoises 9 est placé dans la position appropriée à 1.'intérieur de la matrice. 30 - L'ajustement du noyau par rapport à la matrice t-peut être facilité par le collet ' -VJ> du- r Le- métal liquide- est ensuite injecté dans la cavité à " 1 ' intérieur-de-la-inat-rice'au' moyen' d'un 'dispositif -d'injection 35 comportant 1 |àrifice 14" et •l'e "passage-"15 - (figure ■■'3)>' à.e sorte -qu -oii "obtient une ;plècë -moulée 16 "dans laquelle- les -entretoises 9 -sont -fixées solldémént' par moulage. • ' eopt 69 20800 3 2011343 Les noyaux métalliques 5", 6, 7, 11 sont retirés dans le sens indiqué par les flèches R, la matrice est ouverte par la séparation des deux moitiés 1, puis la pièce moulée 16 avec les parties solubles 10, 12 du noyau est démoulée. Les parties 5 solubles du noyau sont ensuite dissoutes, par exemple en eau bouillante, de sorte que seules les entretoises 9 restent à l'intérieur de la pièce moulée 16. Comme solvants, on peut également utiliser des alcools et des acides dilués. Les parties 10, 12 du noyau peuvent être extraites de la pièce coulée, 10 après leur dissolution partielle, en secouant la pièce moulée. Les parties solubles 10, 12 du noyau peuvent être moulées, par exemple, en utilisant un mélange composé de 56,1# en poids de métasilicate de sodium anhydre, 37»4# de disilicate de sodium anhydre, 4,7# de borax et 1,8#'de verre broyé. Ce mélange 15 est tout d'abord rendu liquide, puis moulé dans un moule ayant la forme désirée du noyau ou de la partie de noyau. Dans l'exemple décrit, les entretoises 9 sont placées dans une surface des parties 10,12 du noyau pendant leur moulage. En variante, les parties solubles du noyau peuvent être 20 moulées en utilisant des sels fondus à base de sulfate ou de • carbonate de sodium, comme décrit dans le brevet britannique n° 1 055 737* kës sels à base de sulfate de sodium peuvent comporter' une ou plusieurs des additions suivantes ; sulfates de potassium, lithium, baryum et calcium, chlorure de sodium, Ç des charges telles que l'alumine. Les sels à base de carbonate de sodium peuvent contenir, par exemple, un ou plusieurs des produits suivants : carbonate de potassium, carbonate de baryum et alumine. Suivant une autre alternative, les.parties solubles du noyau 30 peuvent sfotolr une composition comportant un mélange de sel soluble à l'eau et d'une résine synthétique, comme décrit dans la demande de brevet britannique n° 42 147/67. ^ Il est évident que là totalité du profil';" interne de la pièce moulée peut être déterminé par un noyau soluble, sans 35 lfutilisation d'un noyau métallique 11. En outre, il est possible d'incorporer des entretoises comme décrites ci-dessus ou des entretoises de toute autre forme connue ou appropriée. Bien entendu, la pièce moulée peut également ne pas comporter des entretoises internes. COPY 69 20800 4 2011343 L'invention peut être appliquée avantageusement dans les procédés de moulage par gravité, ainsi que dans les procédés de moulage à faible et à haute pressions, notamment lorsque la pièce devant être moulée a une forme intérieure 5 comportant des dépouilles. 208G0 5 2011343 REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage d'une pièce métallique, selon lequel la forme intérieure de la pièce est déterminée par.un assemblage interne formant noyau, caractérisé en,ce qu'au 5 moins une partie de l'assemblage interne formant noyau est en \ine matière soluble dans un liquide. 2. Procédé selon la revendication 1, pour le moulage d'un piston métallique comportant une ou plusieurs entretoisas ou garnitures intérieures, caractérisé en ce que la ou les 0 entretoises ou les garnitures sont formées au préalable et supportées ou moulées dans un noyau ou partie de noyau soluble dans un solide, puis mises en place dans lenoule ou la matrice dans lequel le piston est moulé, et en ce que du métal liquide est ensuite versé ou injecté dans le moule ou 15 la matrice, de sorte que le piston est lié intimement à l'entre-toise ou garniture ou aux entretoises ou garnitures pendant l'opération de moulage. j}. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'assemblage interne formant noyau comporte également une 20 ou plusieurs parties en une autre matière, par exemple en métal. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3» caractérisé en ce que le ou les noyaux solubles, ou la ou les parties solubles de ce noyau sont formés entièrement ou principalement 25 par un ou plusieurs constituants solubles dans l'eau. 5. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le ou les noyaux solubles, ou la ou les parties solubles de ce noyau, sont formés entièrement ou principalement par un eu plusieurs constituants solubles dans un acide dilué ou dans un 30 alcool. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le oy les noyaux solubles, ou la ou les parties solubles de ce noyau sont moulés en utilisant un mélange dont les constituants principaux sont formés par du métasilicate de sodium 35 anhydre et du disilicate de sodium aphydre. 69 20800 6 2011343 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le ou les noyaux solubles, ou la ou les parties solubles d'un tel noyau sont constitués par 56,1# en poids de métasilicate de sodium anhydre, 37»4# en poids de di- 5 silicate de sodium anhydre, 4,7# en poids de borax et 1,8# en poids de verre broyé. 8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ou les noyaux solubles, ou la ou les parties solubles d'un tel noyau sont moulés en un sel fondu à base 10 de sulfate de sodium ou à base de carbonate de sodium. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le sel à base de sulfate de sodium comporte des additions d'au moins l'un des produits suivants : le sulfate de potassium, de lithium, de baryum et de calcium ou du chlorure 15 de sodium. 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les sels à base de carbonate de sodium comportent des additions sous forme de carbonate de potassium et/ou de carbonate de baryum. 20 11. Procédé selon les revendications 9 ou 10, caracté risé en ce que la composition utilisée pour le noyau contient également une charge telle que l'alumine. 12. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qtfe le ou les noyaux solubles, ou la ou les parties solubles 25 d'un tel noyau sont formés par un mélange d'un sel soluble et d'une résine synthétique. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en-ce que le métal utilisé pour le moulage du piston est introduit selon un procédé de moulage 3 0 par gravité. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 12, caractérisé en ce que le métal utilisé pour le moulage du piston est injecté sous pression selon un procédé de matriçage. 69 20800 7 2011343 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est utilisé plus particulièrement pour le moulage d'un piston comme décrit dans le brevet britannique 984 320.