Brevet FR2407039A1 — publié le 19790525

Certaines pièces de machines, telles que les arbres à cames de certains moteurs, sont souvent produites par des opérations de moulage en fonderie, de rectification aux tolérances voulues et de traitement thermique pour obtenir les proprié- tés recherchées. Or, l'usinage des arbres à cames est plus économique quand la teneur en carbure des parties devant être usinées est comprise dans certaines limites. Un arbre à cames peut comporter des lobes de pignon qui exigent une faible teneur en carbure afin de permettre de tailler les dentures facilement et avec précision, tandis que les lobes de paliers demandent une plus forte teneur en carbure que les premiers. Il est donc souhaitable de produire des arbres à cames dont les lobes de paliers et de pignon ont des teneurs en carbure différentes.Il est également souhaitable de disposer d'un procédé de fonderie qui élimine la nécessité de faire subir aux arbres à cames un traitement thermique final. Selon la présente invention, un procédé pour produire un arbre à cames ferreux qui comprend au moins un lobe de palier et, au moins un lobe de pignon ayant chacun une teneur prédéterminée en carbure consiste à former un moule qui a au moins une cavité de lobe de palier et au moins une cavité de lobe de pignon, à isoler sélectivement la cavité de lobe de pignon, à couler un métal ferreux en fusion dans le moule, à injecter au moins un agent de traitement dans le moule avant de remplir celui-ci complètement et à refroidir le métal dans ledit moule à une vitesse prédéterminée. Ainsi, le métal ferreux contenu dans la cavité de lobe de palier refroidit à une vitesse différente de celle de la cavité de lobe de pignon. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement a titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une coupe longitudinale à travers un moule de fonderie conforme à l'invention ; et, - la figure 2 est me coupe longitudinale à travers un arbre à cames. En se référant à la figure 1, on voit un moule de fonderie 10 qui présente une cavité 12 à chaque extrémité pour former des lobes de pignon et une ou plusieurs cavités 14 disposées entre les cavités 12 pour former des lobes de paliers. Chaque cavité 12 est protégée intérieurement par une matière isolante 16. La matière isolante 16 est calculée et est disposée pour contrôler la vitesse de dissipation de la chaleur de chacune des cavités de pignon 12 par rapport à celles de chacune des cavité de paliers l4. L'épaasseur et la conductivité thermique de la matière isolante 16 sont fonction de la pièce à produire. En se référant à la figure 2, on voit un arbre à cames 18, par exemple un arbre à cames de véhicule automobile, en un métal ferreux, qui comporte un lobe de pignon 20, de préférence à chaque extrémité et un ou plusieurs lobes de paliers 22 disposés entre les lobes de pignon 20. Les lobes 22 ont une plus forte teneur en carbure que les lobes 20. Plus précisement, les lobes de paliers 22 ont un poureentage de carbure qui permet de les usiner facilement, tout en leur conférant la résistance et la ténacité nécessaires. De leur coté, les lobes de pignon 20 ont une teneur en carbure qui facilite la taille des dents. L'arbre à cames 18 est, de préférence, produit en isolant sélectivement les cavités de pignon 12 du moule 10 avec la matière isolante 16 et en coulant le métal ferreux en fusion dans le moule 10. De préférence, on introduit un agent de traitement, qui peut avantageusement être du silicium ou un autre agent analogue bien connu dans la technique, dans le moule 10 avant de remplir celui-ci complètement avec le métal ferreux en fusion. L'agent de traitement peut sélectivement être injecté dans les cavités 12 du moule 10 avant de couler le métal en fusion. On refroidit le métal ferreux contenu dans le moule à une vitesse prédéterminée afin de contrôler la structure métallurgique de l'arbre à cames 18 produit. Les cavités 12 destinées à produire les lobes de pignon sont refroidies à une vitesse différente des cavités 14 des lobes de paliers du fait de la présence de la matière isolante 16. De préférence, la cavité 12 refroidit plus lentement que la cavité ce ce qui a pour résultat qu'une partie déterminée 24 des lobes de pignon 20 a une plus faible teneur en carbure qu'une partie sélectionnée 26 des lobes de paliers 22. Dans un mode de réalisation préféré, on utilise comme matières isolantes des fibres de verre et on ne couvre que les cavités de pignon 12 avec une couche de fibres d'environ 12,5 mm d'épaisseur. On refroidit ensuite le moule 10 rempli avec le métal ferreux en fusion à une vitesse d'environ 330-3350C/h. L'arbre à cames résultant a des lobes de pignon qui contiennent, en poids, environ 20 % de carbure et des lobes de paliers ayant une teneur en carbure d'environ 3 %. Pendant I'opération, on contrôle la composition de l'arbre à cames 18 en réglant le refroidissement du moule 10 et en injectant un agent de traitement. Un arbre à cames 18 ayant une teneur idéale en carbure de 20 à 40 % dans les lobes de paliers 22 et de O à 2 % dans les lobes de pignons 20 présente des lobes de pignon 20 pouvant être parfaitement usinés et des lobes de paliers 22 qui ne nécessitent aucun traitement thermique.La teneur en carbure peut varier selon les applications ; toutefois, dans le cas de l'arbre à cames d'automobile 18 il suffit que la teneur en carbure des lobes de paliers 22 soit comprise entre 15 et 50 % et celle des lobes de pignon 20 soit inférieure à 15 %. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple de réalisation représenté et décrit, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour produire un arbre à cames ferreux possédant au moins un lobe de palier et au moins un lobe de pignon ayant chacun une teneur prédéterminée en carbone, caractérisé en ce qu'il consiste à former un moule ayant au moins une cavité de lobe de palier et au moins une cavité de lobe de pignon ; à isoler sélectivement seulement ladite cavité de lobe de pignon dudit moule ; à couler un métal ferreux en fusion dans ledit moule ; à injecter au moins un agent de traitement dans ledit moule avant de remplir celui-ci complètement ; et à refroidir ledit métal ferreux en fusion dans le moule à une vitesse prédéterminée, le métal contenu dans la cavité de lobe de palier refroidissant à une vitesse différente de celle contenue dans la cavité de lobe de pignon. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal contenu dans la cavité de lobe de pignon est refroidi plus lentement que celui de la cavité de lobe de palier, et en ce qu'une partie sélectionnée du lobe de pignon a une plus faible teneur en carbure qu'une partie sélectionnée du lobe de palier. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on injecte sélectivement ledit agent de traitement dans ledit moule avant d'introduire le métal ferreux en fusion dans celui-ci. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit arbre à cames a plusieurs lobes de pignon. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on place ledit isolant dans ladite cavité de lobe de pignon.