Brevet FR2427471A1 — publié le 19791228

La présente invention est relative à un procédé pour fabriquer des tiges-poussoirs de soupape pour moteurs à combustion interne ou similaires, qui présentent sur leur côté frontal qui coopère avec la came, une couche anti-usure contenant du molybdène. En général et jusqu'à présent, les tiges-poussoirs de soupape, exposées à des fatigues élevées, sont fabriquées en fonte de fer contenant, le cas échéant, de faibles additions de métaux d'alliage tels que du nickel et analogues. On réalise sur le coté frontal de tige-poussoir, qui constitue la face de contact pour la came de l'arbre à cames, une zone de grande durete des l'opération de coulée par le fait que dans cette zone la fonte de fer liquide est rapidement refroidie par une plaque de refroidissement brusque. En exploitation, les fatigues qui interviennent sont non seulement une fatigue due au frottement, mais aussi une fatigue dûe aux chocs sur le côté frontal concerné, et il s'est avéré qu'après une durée de marche d'à peu près 2000 heures, les carbures contenus dans la fonte de fer blanche formee commencent lentement à se détacher en cassant, tandis que non seulement la tige-poussoir en elle-même se dégrade, mais que la came en souffre également considérablement. Des tentatives consistant à braser en place des plaquettes dures, par exemple des pastilles de métal dur, sur la tige-poussoir ont fait apparaitre une trop forte augmentation des coûts et n'ont par conséquent pas abouti à un succès pratique. Suivant le brevet US 3.255.513, le procédé est déjà connu qui consiste à prévoir une couche anti-usure contenant du molybdène sur le côté frontal de tige-poussoir qui coopère avec la came. ;'4ais en l'occurrence, la tige-poussoir de soupape se compose d'acier et ne possède, sur sa face frontale orientée en direction de la came, qu'un simple creux plat. Or, on dépose dans ledit creux un disque en poudre de métal fritté et chauffe jusqu'a ce que le disque fonde et réalise une liaison intime avec le corps d'acier de la tige-poussoir. Le frittage du disque n'a par conséquent que le seul sens de permettre une meilleure manipulation du métal qui se trouverait, sinon, en poudre, et de pouvoir surtout respecter des le départ le mélange bien défini et désiré de métal pulvérisé. Le disque fritté ne conserve évidemment pas sa structure après avoir éte fondu et associé intimement au corps de la tige-poussoir de soupape ; bien au contraire, les particularités d'un corps fritte s 'évanouissent complètement lors du processus de fusion. Etant donné que dans ces circonstances, la majeure partie du corps de la tige-poussoir de soupape est fabriquée en acier, il résulte, en raison de l'usinage nécessaire par enlèvement de cordeaux, des frais de travail élevés, toutes comparaisons faites, que la mise en place spéciale de la couche anti-usure vient encore augmenter. Par conséquent, le problème posé à la base de l'invention est d'indiquer un procédé à l'aide duquel il soit possible de fabriquer, d'une manière relativement simple et bon marché, des tiges-poussoirs de soupape qui présentent une résistance élevée et constituent une zone particulièrement résistante à l'usure sur leur côté frontal servant de face de contact pour la came. L'invention résout le problème posé par-le fait que toute la tige-poussoir de soupape est formée en déversant deux couches de poudre métallique de composition différente dans un moule unique, en comprimant et en frittant ensuite, conjointement les deux couches de poudre métallique par le fait qu'à cet effet, on utilise pour la couche anti-usure un mélange exempt de carbone de fer non-allié et de molybdene non allie et pour le reste du corps de la tigepoussoir, du fer faiblement allie, par le fait que le frittage a lieu à une température pouvant atteindre jusqu'à 13500 C et que la couche anti-usure est apres frittage éventuellement carburée ou bien trempee par refroidissement brusque et revenu. La fabrication de la tige-poussoir de soupape a donc lieu par pressage de poudre de métal dans un moule correspondant, suivi par un frittage dans un four de frittage, tandis que cependant, seule une poudre de fer ordinaire, faiblement allié, est mise en oeuvre pour la tige de poussoir ou le reste de la partie de poussoir et que, pour la zone exposée aux fatigues élevées dans le périmètre de l'un des côtés frontaux de poussoir, est utilisé le mélange particulier de poudre, Le processus de fabrication demeure neanmoins simple, car ces deux mélanges de poudre sont déversés dans un moule commun et pressés ensemble en une opération unique de travail. Le mélange suivant l'invention est moins dur que les poudres correspondantes d'alliage préalable et conduit ainsi, pour une même pression de pressage, à une moindre porosite. Ce mélange etant exempt de carbone, il est possible d'appliquer des températures de frittage plus élevées ui entraînent à leur tour une résistance plus élevée, en particulier à l'usure.En l'occurrence, le molybdene présente l'avantage que la tendance à attaquer et à ronger le matériau de l'organe antagoniste, c'est-à-dire l'acier trempe de l'arbre à cames, est infime au point de pouvoir être negligée. La résistance à l'usure sur le côte frontal exposé est augmentee par la recarburation après coup ; tandis que peuvent être utilisés à cet effet, des gaz carburants, par exemple du CO ou du CH4, ou des agents carburants solides tels qu'on les trouve dans le commerce. Le processus de carburation donne lieu à la formation de carbures mixtes de Fe, Mo et C qui augmentent la dureté et la résistance à l'usure. On obtient également une augmentation de la dureté de la couche en question par refroidissement brusque à partir d'une température élevée (de 900 à 12000 C) et par revenu à une température de 500 à 700" C. En effet, à une température elevée, le molybdene est dissous jusqu'à concurrence de 35 % dans un fer a -et demeure ensuite en solution lors du refroidissement brusque.Par le traitement de revenu ; le molybdène est reprécipité en raison de sa faible solubilité à basse température dans le fer a et forme la phase qui correspond à la composition Fe7Mo6 Une texture de ce genre en deux phases présente une dureté pouvant atteindre jusqu'à RCA 50 = 60. I1 est vrai que l'on connaît déjà des corps moulés par frittage (DE-GM 7.525.331) qui se composent d'une couche porteuse constituée par du fer faiblement allié, en poudre, fritté, et d'une couche anti-usure constituée par du fer en poudre fortement allié et fritté, ou bien d'un mélange fritté constitué par un fer en poudre faiblement allié et un alliage à base de colbat, de molybdene, de silicium ou de chrome. Cependant, en l'occurrence, il s'agit de bagues de sièges de soupape ou similaires où l'important est surtout la résistance à la chaleur. En tout état de cause, il n'est pas utilise à cet effet de métaux non alliés en poudre pour la couche d'usure. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, un mélange utilisé pour la couche est un mélange de 65 à 80 % de fer et de 20 à 35 X de molybdène, ce qui permet d'obtenir les propriétes les plus avantageuses. Les essais effectués ont mis en évidence que des tigespoussoirs de soupape fabriquées suivant le procedé de l'invention présentent une résistance à l'usure trois fois plus élevée que celle de tiges-poussoirs en fpnte, tandis que l'attaque sur les cames n'est guère mesurable. La faible porosité résiduelle est avantageuse, car elle concoure a assurer la lubrification. Sur le dessin est illustrée une vue de côté d'un exemple de réalisation d'une tige-poussoir de soupape fabriquée selon le procédé suivant l'invention. La tige-poussoir de soupape est composée d'une tige I et d'une coupelle 2 dont la face frontale sert de face de contact pour la came de l'arbre à cames. Or, sur ladite face frontale est prévue une couche 3 particulièrement resistante à l'usure, pour laquelle est utilisé un mélange constitué par du fer non-allie et du molybdène non-allié,tandis que pour les parties restantes 1 et 2 de la tige-poussoir est par contre utilise de la poudre de fer faiblement allié. REVENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer des tiges-poussoirs de soupape pour moteurs à combustion interne ou similaires, qui présentent sur leur côté frontal, qui coopère avec la came, une couche antiusure contenant du molybdène, caractérisé par le fait que toute la tige-poussoir (1, 2) de soupape est formée en versant deux couches de poudre métallique de composition différente dans un moule unique, en comprimant et frittant ensuite conjointement les deux couches de poudre métalique, qu'on utilise à cet effet, pour la couche anti-usure (3), un mélange exempt de carbone de fer non-allie et de molybdène non-allié et pour le reste du corps de la tige-poussoir du fer faiblement allié et, que le frittage a lieu à une température pouvant atteindre jusqu'à 13500 C et que la couche antiusure est après frittage éventuellement carburée ou trempée par refroidissement brusque et revenu. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérise par le fait que pour la couche anti-usure (3) est utilisé un melange formé de 65 à 80 % de fer et de 20 à 35 % de molybdène.