Brevet FR2096692A1 — publié le 19720225

La présente invention, due aux travaux de Messieurs Pierre Jacques BOST et Jean-Louis Yves TRUCHELUT, est relative au moulage de pièces (disques et tambours) pour freins, pourvues d'au moins une surface de frottement. On sait que ces disques et tambours de freins doivent non seulement autre exempts de porosités internes et de retassures comme toutes les pièces moulées, mais également présenter une bonne résistance à la fissuration thermique et une bonne tenue au frottement. Un procédé de moulage connu consiste à utiliser des moules en sable et à les alimenter au moyen de masselottes périphériques de volume très important par rapport à celui de la pièce moulée. Le moulage- en sable permet d'obtenir une structure à graphite lamellaire de type A (classification américaine ASTM) favorable au frottement. Cependant, à cause de la lenteur de la solidification, la teneur en carbone favorable à la bonne conductibilité du tambour ou du disque obtenu et, par conséquent, à sa résiStance à la fissuration thermique, est limite pour éviter une surface de frottement à l'aspect poreux. En outre, il est nécessaire d'ajou- ter des alliages spéciaux à la fonte pour en améliorer les caractéristiques mécaniques. De plus, un noyau en sable présente une certaine élasticité, de sorte qu'il est difficile de mouler les pièces avec des cotes précises. Un autre procédé connu consiste à couler la fonte en coquille comportant un noyau métallique parfaitement rigide, donc devant permettre d'obtenir des pièces à cotes précises. Ce procédé est dtune mise en oeuvre très délicate et donne lieu à un pourcentage élevé de rebuts car le noyau métallique empêche le retrait de sorte que les disques et tambours coulés présentent des criques lors du démoulage.En outre, le refroidissement est si rapide au contact du noyau métallique que la surface de frottement du disque ou du tambour qui est formée au contact du noyau a une structure de fonte blanche ou une structure à graphite de surfusion de type D ou E (classification américaine ASTM) avec e la ferrite dans la plupart des cas; or, cette structure est peu favorable au frottement. I1 faudrait du graphite de type A et une structure entièrement perlitique. L'invention a pour objet un procédé de moulage de pièces à au moins une surface de frottement pour freins, qui remédie aux inconvénients ci-dessus en permettant d'obtenir des pièces saines à surface de frottement de meilleure qualité que celle des pièces obtenues jusqu'ici et ce, sans emploi de masselottes et sans addition de fonte speciale. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il consiste à alimenter en métal fondu une cavité de moulage en forme de volume de révolution en partant de l'axe et à ralentir le refroidissement du métal coulé sur et au voisinage de ladite surface de frottement de la pièce coulée par rapport au refroidissement du reste de cette pièce. L'invention a également pour objet un dispositif de moulage en coquille pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, caractérisé en ce que la coquille est munie d'une tubulure axiale de coulée en matière réfractaire et d'un revêtement de sable au moins sur les parois des surfaces de frottement de la pièce moulée. D'autres caractéristiques apparattront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples: la Fig. 1 est une vue en coupe verticale d'un dispositif suivant l'invention, appliqué à un tambour de frein; la Fig. 2 est une vue en coupe horizontale partielle suivant la ligne brisée 2-2 de la Fig. 1; la Fig. 3 est une coupe partielle du tambour de frein obtenu; la Fig. 4 est une vue en coupe verticale d'un dispositif sui tuant l'invention, appliqué au moulage d'un disque de frein; la Fig. 5 en est une vue en coupe partielle, suivant la ligne 5-5 de la Fig. 4; la Fig. 6 est une coupe partielle du disque de frein obtenu. Suivant l'exemple d'exécution représenté aux Fig. 1 à 3, le dispositif suivant l'invention comporte une coquille métallique 1 qui est en forme de cuve de révolution autour d'un axe X-X et dont la surface interne 2 sert à mouler la surface externe d'un tambour de frein T (Fig. 3) en forme générale de cuvette. La coquille 1 est surmontée d'un noyau composite destiné à donner la surface interne du tambour. Ce noyau composite comprend un noyau mince en sable 3 coiffant et épousant une cuvette métallique 4 à orifice central 5. Le noyau en sable 3 comporte une tubulure centrale 6 d'axe X-X traversant ltorifice 5 et terminée à sa partie supérieure par un entonnoir 7 de coulée pour l'alimentation en métal liquide.Le noyau 3 ménage avec la coquille 1 une empreinte ou cavité de moulage 8 et, pour alimenter cette empreinte, des chenaux 9, par exemple radiaux et au nombre de quatre, qui partent de l'ex- trémité inférieure de la tubulure 6 pour aboutir à la partie intérieure de l'empreinte cylindrique 8. A l'aide de ce dispositif, on procède au moulage d'un tambour de frein T de la manière suivante: La surface interne 2 de la coquille est, de préférence, revêtue d'un enduit à base d'argile ou de réfractaire aqueux ou de noir de furmée ou d'un mélange de ces produits. Puis, la fonte est coulée dans la cavité 8 par la tubulure 6 et les chenaux 9. La fonte est donc alimentée en source. Grâce au noyau 3, le refroidissement de la fonte est plus lent du côté de la surface 10 de ce noyau qui détermine la surface interne de frottement 10a du tambour. (Fig. 3) que du côté de la surface 2 de la coquille qui détermine la surface externe 2a du tambour. La solidification de la fonte s'effectue plus rapidement que dans un moule en sable puisque la coquille 1 est métallique et que le noyau en sable 3 est mince et est appliqué sur la cuvette métallique 4 qui évacue les calories, jouant ainsi le rôle de refroidisseur. La vitesse de refroidissement eSt néanmoins atténuée par l'enduit réfractaire appliqué sur la surface 2 d la coquille 1. En tout cas, le refroidissement de la surface interne du tambour est moins brutal que dans le cas où le noyau est entièrement métallique. I1 en résulte que la surface de frottement 10 du tambour T n'est nullement trempée mais a, au contraire, une excellente structure à graphite de type A, favorable au frottement. Grâce à la cuvette métallique 4, on a un noyau rigide non déformé par la pression du métal liquide. Le tambour T ainsi obtenu est tout à fait sain, exempt de porosités et de retassures et est moulé avec précision. Grâce à la tubulure de coulée axiale 6 en matière réfractaire tel que du sable, on évite un premier contact direct du métal liquide avec la cavité de moulage ménagée dans la coquille et on prolonge ainsi la durée de service de cette coquille. Ce dispositif de moulage suivant l'invention est donc très avantageux en raison de sa grande simplicité, de la qualité des pièces obtenues avec le minimum de rebuts et de la longévité de la coquille. Ce dispositif de moulage peut eAtre avantageusement intégré dans une installation automatique. Le procédé et le dispositif suivant l'invention permettent encore d'u utiliser une fonte à teneur en carbone plus élevée qu'à l'accoutumé. Enfin, les tambours ainsi obtenus ont une durée de service sensiblement améliorée. En variante, la coquille métallique peut être en deux parties avec ouverture latérale, afin d'obtenir des formes de tambour non démoulables par translation axiale, par exemple des tambours à ailettes extérieures. Suivant un autre exemple d'exécution représenté aux Fig. 4 à 6, l'invention est appliquée au moulage d'un disque de frein D à surfaces de frottement 11 et à moyeu de fixation 12. On utilise comme précbdemment une coquille 1 et une cuvette métallique 4a servant de noyau. On retrouve également une tubulure axiale de coulée 6a en sable pour l'alimentation en métal liquide de l'em- éreinte de moulage par des chenaux radiaux 9 . Dans cet exemple, la tubulure axiale 6a repose par une bride 13 sur la face supé rieure de la cuvette métallique 4a et se trouve ainsi suspendue. Pour atténuer la vitesse de refroidissement des surfaces de frot tement 12, conformément à l'invention, des galettes ou disques de sable 3a et 3b revêtent les parois de la cavité de moulage 8a, c'est-à-dire de la coquille 1 la et de la cuvette 4 qui détermine ront les surfaces 12 du disque de frein D. Le disque de sable da repose sur une face horizontale 14 de la coquille 1 . Le disque de sable 3b repose par un cordon périphérique 15 sur le disque 3a A l'aide de ce moule, on obtient des disques de frein D par faitement sains dont les surfaces de frottement 11 ne contiennent éventuellement que superficiellement du graphite de type D ou E; la couche superficielle étant enlevée par usinage, la couche sous-jacente à graphite de type A, favorable au frottement, appa rait. C'est grâce aux disques de sable 3a et 3b que la couche de graphite D ou E a une faible épaisseur et que la couche sous jacente, beaucoup plus épaisse, est à graphite de type A. Bien entendu, dans le premier exemple, pour le moulage d'un tambour de frein, on pourrait avoir également un revêtement de sable 3 de la cuvette 4, limité à la zone de la surface de frottement 10a et une tubulure axiale de coulée 6 en sable, séparée du revêtement 3 et suspendue par une bride à la cuvette 4, comme dans l'exemple de la Fig. 4. REVENDICATIONS 1.- Procédé de moulage d'une pièce pour frein telle que tambour ou disque, à au moins une surface de frottement, caractérisé en ce qu'il consiste à alimenter en métal fondu une cavité de moulage en forme de volume de révolution en partant de l'axe et à ralentir le refroidissement du métal coulé sur et au voisinage de ladite surface de frottement de la pièce coulée par rapport au refroidissement du reste de cette pièce. 2.- Dispositif de moulage en coquille pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la coquille (l-la) est munie d'une tubulure axiale (6-6a) de coulée en matière réfractaire et d'un revêtement (3, 3 , 3b) de sable ou autre matériau mauvais conducteur -de la chaleur, sur au moins celle de ses parois donnant naissance à ladite surface de frottement (10a,11) sur la pièce coulée (T, D). 3. - Dispositif de moulage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la tubulure axiale (6 - 6a) d'alimentation en métal liquide de la cavité (8 - 8a) de moulage débouche dans celle-ci à sa partie inférieure, par des chenaux (9 4.- Dispositif de moulage suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'un noyau en sable (3) coiffe une cuvette métallique (4) servant de noyau. 5.- Dispositif de moulage suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la tubulure axiale (6) est solidaire du noyau (3) en sable. 6.- Dispositif de moulage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que deux disques de sable (3a et 3b) revêtent les parois de la coquille (la) et d'une cuvette (4 ) correspondant aux surfa- ces de frottement (11) de la pièce (D) à obtenir. 7. - Dispositif de moulage suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la tubulure axiale (6 ) de coulée en sable est suspendue à la cuvette (4a) par une bride (13) etest séparée des revêtements de sable (3a et 3 ).