Brevet FR2180986A1 — publié le 19731130

Les segments de piston destinés par exemple aux moteurs à combustion interne sont fabriqués habituellement à partir d'une ébauche cylindrique creuse ou annulaire en fonte du type se solidifiant à l'état gris. En général, on utilise des modèles (cylindres creux) de forme ovale ou ronde, formés en sable, et à partir de chaque ébauche coulée on obtient un seul segment ou bien on forme un modèle permettant la division de chaque ébauche ainsi coulée en plusieurs anneaux et on forme avec ces anneaux des segments de piston. Les ébauches en fonte sont usinées au tour et les segments sont obtenus par division de l'ébauche et fendus transversalement. Dans une opération de martelage, par exemple, on donne aux segments de piston la résilience requise. Par suite des granules de graphite inclus dans la fonte, les segments de piston ont une certaine propriété de lubrification favorable. La présente invention concerne cependant un procédé de fabrication des segments de piston grtce auquel l'effet de lubrifia, tion des segments de piston est fortement augmenté o La caractéristique de l'invention consiste en ce qu'au cons d'un stade de sa fabrication l'ébauche est laminée à une température comprise dans l'intervalle entre 600e et 11000 C de sorte que les granules de graphite incorporés dans la fonte prennent une forme oblongue dont les axes longitudinanx 'étendent essentiellement selon la direction périphérique de l'ébauche.L'ébauche est de préférence usinée au tour de telle manière que son diamètre intérieur devienne légèrement plus petit que le diamètre du segment de piston à fabriquer, après quoi l'ébauche est laminée entre des cylindres intérieur et extérieur dont les axes longitudinaux sont parallèles à l'axe longitudinal de l'ébauche. FinaleDent, l'ébauche est usinée au tour aux dimensions désirées et les segments de piston sont ensuite achevés de toute manière connue. Comme les granules de graphite ont pris une forme allongée par suite de l'opération de laminage et que leurs axes longitudinaux s'étendent selon la direction périphérique du segment, ils se trouveront, en position de travail du segment dans le cylindre associé, en chevauchement sur la surface périphérique du segment.Cela garantit qu'une fraction considérable de la surface périphérique du segment se composera de graphite et ainsi l'effet de lubrification devient extremement bon. Plusieurs qualités de fonte dédà connues conviennent à leur utilisation pour des segments de piston. Les exemples donnés ciaprès concernent des alliages de fontes convenant particulièrement pour la fabrication de segments de piston selon L'invention. Les valeurs indiquées se réfèrent toutes à des pourcentages en poids. Fonte ordinaire Fonte nodulaire Fonte malléable O 2,9 - 3,5 O 3,30 - 3,60 Q 2,50 - 2,90 Si 1,00 - 2,00 Si 2,00 - 2,60 Si 0,70 - 1,20 Mn 0,5 - 1,20 Mn 0,30 - 1,00 Mn 0,00 - 0,15 P 0,02 - 0,30 P max. 0,10 ss 0,01 - 0,10 S mai. 0,05 S max. 0,05 En 0,25 - 0,65 Cu 0,10 - 1,5 Cu 0,10 - 1,50 Cu 0,30 - 1,00 Mo 0,05 - 0,50 Mo 0,20 - 0,60 Cr max. 0,10 Ni 0,05 - 1,50 Ni 0,2 - 1,00 Mo 0,10 - 0,50 Y 0,02 - 0,25 V 0s02 - 0,25 V max. 0,03 Ti 0,02 - 0,50 Mg 0,03 - 0,08 Il est cependant possible aussi d'allier la fonte à l'aide d'additions métalliques autres que celles mentionnées ci-dessus et on peut envisager des proportions de mélange autres que celles indi quées si on considère que les propriétés mécaniques des segments de pistons seront ainsi améliorées. Le laminage de l'ébauche de fonte doit titre effectué à chaud, Des intervalles de température convenables pendant le laminage sont par exemple les suivants fonte 700 - 9000 C fonte nodulaire 700 - 10500 C fonte malléable 700 - 11000 C On expliquera davantage l'invention ci-après en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 montre en vue en bout schématique une ébauche de fonte pendant l'opération de laminage la figure 2 montre un segment après achèvement des opérations de tournage et de fendage la figure 3 est une vue transversale de l'ébauche de fonte avant 11 opération de laminage, montrant l'ébauche en un agrandissement d'environ 500 fois ; et la figure 4 est une coupe transversale semblable montrant 11 ébauche après l'opération de laminage. Selon la figure 1, l'ébauche de fonte 1, ayant subi un tournage grossier, est supposée insérée entre deux cylindres rotatifs comprenant un cylindre intérieur 2 et un cylindre extérieur 3. Le diamètre intérieur 4 de l'ébauche 1 a été choisi pour titre lé gère- ment plus petit que-le diamètre intérieur 5 du segment 6 à fabriquer. Be diamètre 4 a été choisi à la fois en considération du fait que l'ébauche de fonte reçoit un diamètre un peu plus grand comme conséquence du laminage et du fait que les surépaisseurs d'usinage requises doivent subsister pour toute opération ultérieure de tournage pour produire le diamètre intérieur du segment 6. Le diamètre extérieur 7 de l'ébauche doit aussi entre choisi en tenant compte des mimes saints. Sur la figure 2, on a indiqué en trait mixte les circonférences extérieure et intérieure de l'ébauche 1 pour les opérations de laminage et de tournage. Après laminage de l'ébauche, on achève le segment 6 de la façon habituelle. D'après la figure 3, il apparaît clairement, par comparaison avec la figure 4, qu'après laminage les granules de graphite 8 (figure 3) ont pris une forme plus ou moins allongée indiquée en 8a sur la figure 4 de telle sorte qu'ils s'étendent essentiellement dans la direction de la périphérie de l'ébauche et du segment futur Entant donné que le graphite, comme mentionné ci-dessus et ainsi qu'il est bien connu, présente un bon effet de lubrification en service, quand le segment se déplace dans son cylindre associé dans la direction indiquée par la double flèche 9 sur la figure 4, il est évident que le segment fabriqué selon l'invention aura des propriétés de lubrification ex*rOmement bonnes. Selon les principes ci-dessus, l'opération de laminage s'effectue entre deux opérations de tournage. Cependant, il est parfaitement possible, dans le cadre de la présente invention, d'accomplir l'opération de laminage après complet tournage au tour de l'ébauche ou du segment mais avant toute opération ultérieure de forgeage ou martelage. Be laminage et les opérations de martelage peuvent ttre remplacés par exemple par une opération de pressage telle que celle effectuée par exemple entre des plaques de pression. R E V E N D i C Â T i 0 N S. lo Procédé pour la fabrication de segments de piston à partir d'une ébauche en forme de manchon ou annulaire en alliage de fonte, caractérisé par le laminage de la dite ébauche pendant un stade de la fabrication à une température comprise dans l'intervalle entre 6000 et 11000 C environ de telle manière que les granules de graphite présents dans la fonte prennent une forme allongée dont l'axe longitudinal s'étend essentiellement dans la direction de la périphérie de la dite ébauche. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le tournage de la dite ébauohe à un diaiaètre intérieur qui est moindre que le diamètre intérieur du segment de piston à fabriquer, puis à laminer la dite ébauche entre un cylindre intérieur et un cylindre extérieur dont les axes longitudinaux sont parallèles à l'axe longitudinal de la dite ébauche à tourner au tour la dite ébauche aux dimensions désirées et à compléter les segments de piston dune nnnière connue en soi. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le remplacement de la dite opération de laminage par une opération de pressage ou de martelage.