Brevet FR2367117A1 — publié le 19780505

La présente invention concerne des procédés et appareils de traitement de surfaces métalliques de portée de composants. L'expression "surface de portée" est utilisée dans le présent mémoire pour désigner toute surface qui est destinée à coopérer avec une autre surface pour effectuer un mouvement coulissant relatif et inclut à la fois un mouvement coulissant linéaire et un mouvement coulissant rotatif. I1 est eonnu de plaquer des zones déterminées d'une surface coulissante. Ce placage a été effectué par des procédés d'implantation d'ions dans lesquels des atomes chargés d'une substance résistant à l'usure sont projetés dans le réseau de la matière constituant~la surface coulissante. Seules des zones déterminées de la surface coulissante sont balayées pour effectuer son placage. Un tel traitement ntest habituellement effectué que pour protéger des zones d'une grande usure, bien qu'il soit concevable que des zones non traitées puissent s'user dans une plus grande mesure pendant l'utilisation du composant. Dans certaines applications, il est souhaitable de ménager des alvéoles dans des surfaces coulissantes de composants complémentaires dans lesquels une huile peut se rassembler. Pendant le coulissement relatif entre de telles surfaces, l'huile est entrainée par une surface associée se déplaçant sur un alvéole contenant l'huile pour maintenir un film d'huile entre les surfaces. Selon une caractéristique de la présente invention, un procédé de traitement d'une surface métallique de portée d'un composant consiste à ne traiter thermiquement que des zones déterminées de la surface de portée pour modifier les propriétés métallurgiques des zones traitées de manière à améliorer leur résistance à l'usure. Etant donné que seules des surfaces déterminees sont traitées thermiquement, les zones restantes de la surface de portée restent inchangées, et ces zones non traitées peuvent s'user pendant l'utilisation du composant pour former des alvéoles, gorges, canaux ou cavités analogues destinés à contenir une réserve de lubrifiant. Le traitement thermique peut être effectué en balayant les zones déterminées au moyen d'un faisceau de grande énergie, par exemple un faisceau laser ou un faisceau électronique. Le. faisceau de grande énergie assure un chauffage localisé de zones de la surface à traiter, le corps principal du composant constituant un dissipateur ou puits de chaleur afin d'assurer un refroidissement rapide de chaque zone chauffée de manière que les zones déterminées de la surface coulissante subissent un traitement thermique analogue à un cycle classique de chauffage et de refroidissement rapide. Au cours de la période de rOdage d'un composant présentant une surface de portée traitée par le procédé décrit ci-dessus, une huile de rOdage ou composé abrasif analogue peut être introduit entre la surface de portée et sa surface complémentaire pour assurer 11 usure des zones non traitées de la surface de portée, en formant ainsi les cavités nécessaires destinées à contenir le lubrifiant. En variante, l'usure naturelle qui se produit au cours de l'usage peut être utilisée pour assurer une usure différentielle entre les zones traitées relativement dures et les -zones non traitées relativement molles de la surface de portée, de manière à produire les alvéoles de retenue de l'huile. Une surface de portée traitée par le procédé décrit ci-dessus n'est pas nécessairement plane et peut être par exemple cylindrique, comme la surface interne d'une chemise de cylindre. Les zones traitées sélectivement peuvent être disposées de façon à définir toute configuration ou forme voulue pour les cavités destinées au lubrifiant, par exemple une zone non traitée hélicoidale peut être définie dans l'alésage d'une chemise de cylindre qui, après usure, forme un canal hélicoidal permettant un pompage de l'huile de bas en haut à partir d'une réserve située à la base de la chemise, par le mouvement coulissant relatif d'un piston dans ladite chemise. Selon une autre caractéristique de la présente invention, un appareil destiné à ne traiter thermiquement que des zones déterminées d'une surface métallique de portée d'un composant, comporte une table destinée à supporter le composant, une source destinée à émettre un faisceau de grande énergie et un dispositif destiné à ne concentrer le faisceau de grande énergie que sur des zones déterminées de la surface métallique de portée du composant. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, un composant présente une surface métallique de portée dont seules des zones déterminées ont été traitées thermiquement pour modifier leurs propriétés métallurgiques afin d'améliorer leur résistance à l'usure. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 représente schématiquement un appareil destiné à traiter thermiquement une surface métallique de portée d'un composant la figure 2 représente schématiquement une zone d'une surface métallique de portée traitée par l'appareil de la figure 1; et la figure 3 représente schématiquement une surface métallique de portée analogue à celle de la figure 2 après une période d'utilisation au cours de laquelle la surface a subi une usure. Comme le montre la figure 1, un appareil 1 destiné à ne traiter thermiquement que des zones déterminées dtun alésage d'une chemise 10 de cylindre, comporte une table tournante 11 sur laquelle la chemise 10 est montée de façon qu'elle puisse tourner autour de son axe longitudinal pendant le procédé de traitement thermique. L'appareil 1 comporte également une tête de concentration 12 ressemblant à un périscope renversé qui est destinée à concentrer le faisceau d'un laser (non représenté) sur l'alésage de la chemise 10. La tête 12 comporte un corps tubulaire vertical (comme représenté) 13 fermé à son extrémité inférieure et comportant un court tronçon tubulaire horizontal 14 se prolongeant audelà d'une ouverture ménagée dans la paroi du corps 13 à son extrémité inférieure. Un miroir 15 est situé à l'extrémité inférieure du corps 13 et est disposé obliquement par rapport à l'axe dudit corps 13 afin de réfléchir le faisceau du laser, ledit faisceau passant axialement dans le corps 13 et dans le tronçon 14. Une lentille 16 est située dans le tronçon 14 de la tête 12 pour concentrer le faisceau laser sur l'alésage de la chemise 10 du cylindre. La tête 12 de concentration est montée sur un chariot mobile verticalement (non représenté) de façon qu'elle puisse être déplacée parallèlement à l'axe de la chemise 10 du cylindre. En fonctionnement, la table 11 est mise en rotation de façon à faire tourner la chemise 10 du cylindre et la tête 12 de concentration est déplacée verticalement d'une extrémité de la chemise à l'autre. La vitesse de rotation de la chemise 10 e-t la vitesse de déplacement vertical de la tête 12 sont choisies de façon que le point de concentration du faisceau laser sur l'alésage se déplace le long d'une zone hélicoidale 17 dont il assure le traitement thermique (voir figure 2) en laissant une zone hélicoidale 18 à l'état non traité entre les spires de l'hélice. Pendant une période de rôdage d'une chemise traitée, comme celle représentée sur la figure 2, la zone non traitée 18 subit une usure plus rapide que la zone traitée 17 pour former un évidement ou gorge hélicoïdal 19 réservé à l'huile, comme on le voit sur la figure 3. Selon un exemple particulier d'un procédé selon l'invention, le traitement thermique s'applique à une chemise de cylindre ayant un diamètre interne de 125 ma, une longueur de 200 mm et une paroi d'une épaisseur de 12 mm. Le matériau constituant la chemise est de la fonte durcie par cémentation. Un laser émettant un faisceau d'une puissance de 2 kW est dirigé sur la surface interne de la chemise par un appareil comme celui représenté sur la figure 1 afin de former un point d'un diamètre de 3 mm. La vitesse de rotation de la chemise est égale à 4 tours par minute et le mouvement descendant de la tête de concentration est de 20 mm par minute,ce qui donne une zone hélicoïdale traitée thermiquement présentant un pas de 5 mm. Il va de soi que le procédé et l'appareil décrits peuvent subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'une surface métallique de portée d'un composant, caractérisé en ce qu'il consiste à ne traiter thermiquement que des zones déterminées (17) de la surface de portée pour modifier leurs propriétés métallurgiques et améliorer leur résistance à l'usure. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones déterminées (17) sont traitées thermiquement au moyen d'un faisceau laser. 3. Appareil destiné à ne traiter thermiquement que les zones déterminées d'une surface métallique de portée d'un composant, caractérisé en ce qu-'il comporte une table (11) destinée à supporter le composant (10), un laser et une tête (12) destinée à concentrer le faisceau laser sur des zones déterminées seulement de la surface métallique de portée du composant. 4. A titre de produit nouveau, un composant traité thermiquement par un procédé selon la revendication 1.