Brevet FR2431600A1 — publié le 19800215

L'invention concerne un procédé de blindage des sièges de soupape des soupapes de moteurs à combustion interne dans lequel on applique a la région du siege un matériau de blindage sous forme fluide et on soumet ensuite la soupape à un processus de traitement thermique et d'écroûtage. Dans les procédés de ce genre usuels jusqu'ici, le processus de blindage est suivi du processus de traitement thermique et ensuite seulement du processus d'écroûtage. L'in convenaient qui en résulte est que les contraintes propres résultant du processus final d'écroutâge sont relativement grandes. Etant donné que des soupapes présentant de trop grandes contraintes propres ont tendance à se fissurer dans le fonctionnement du moteur, l'utilisation de soupapes ainsi fabriquées comporte un risque. Ce risque ne peut pas être diminué notablement, même par les procédés usuels de contrôle, car ou bien ils ne donnent pas de résultats de mesure fiables, comme par exemple le procédé aux ultrasons, ou bien ils entrainent la destruction de la pièce comme par exemple la vérification locale au moyen de jauges d'allongement des conditions de contrainte sur la soupape coupée. Un autre procédé de contrôle est le procédé de choc thermique.Celui-ci entraîne également ou bien la destruction de la pièce ou bien, si la pièce reste intacte, un dommage interne initial caché dû aux grandes contraintes thermiques d'essai et, en pareil cas, on n'obtient aucune certitude quant a la possibilité d'utiliser ensuite la soupape ainsi contrôlée. Indépendamment de la fiabilité réduite des procédés de contrôle, un autre inconvénient réside en ce qu'étant donné l'importance des moyens mis en oeuvre, une vérification par sondage des soupapes sortant du processus de fabrication est seule possible d'autant plus que dans la plupart des procédés, le blindage n'est pas contrôlé en totalité. Pour assurer qui ne subsiste pas de trop grandes contraintes propres dans les soupapes, il faut soumettre celles-ci a un nouveau traitement de recuit, ce qui rend la fabrication plus coûteuse. L'invention a, par contre, pour but de fournir un procédé de fabrication de soupapes blindées dans lequel, sans que cela nécessite de moyens supplémentaires de mesure ou technologiques on soit assuré que toute soupape finie présente des contraintes propres suffisamment réduites. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que le processus d'écroûtage fait immédiatement suite au processus de blindage et qu'il est suivi du processus de traitement thermique. Grâce a cela, aux contraintes propres qui résultent'du processus de blindage s'ajoutent encore les contraintes propres engendrées lors du processus d'écroûtage. Les contraintes totales risquent ainsi davantage de dépasser la limite de fissuration ou de rupture de la matière, mais on en tire sciemment et volontairement pour le contrôle du matériau. Ainsi, des contraintes propres excessives dues au processus de blindage apparaissent obligatoirement dans toute soupape pendant le processus normal de fabrication et ne peuvent plus rester cachées dans le matériau comme c'est le cas lorsque, en un processus de traitement thermique qui suit immédiatement on commence par réduire les contraintes propres dues au processus de blindage, après quoi, au cours du processus d'écroûtage qui suit, on les porte à nouveau a un niveau qui n'est pas approprié à un fonctionnement sûr d'un moteur a combustion interne. Pour les raisons déjà exposées, il faut alors prendre son parti du fait que des soupapes présentant des contraintes propres ainsi accrues, peuvent être mises en service. Un autre avantage procuré par l'invention réside en ce que la plage utilisable comme contrainte de service, entre la contrainte propre qui subsiste et la contrainte de rupture, est notablement plus grande que dans les soupapes soumises a l'écroûtage à la suite du traitement thermique. En outre, on est assuré que le blindage est contrôlé en totalité. D'autres particularités et avantages de l'inven- tion ressortent du dessin qui est un graphique représentant le déroulement du procédé classique et du procédé selon l'invention. Sur ce graphique, a été porté la variation de la contrainte Crqui s'établit dans la pièce en fonction du temps de traitement t. "A" indique les tronçons de courbe qui représentent la variation de la contrainte engendrée en tant que contrainte propre de blindage, UCE au cours du processus de blindage. Les contraintes propres de blindage sont causées par une déformation thermique différente entre le corps de la soupape et le blindage, sous l'effet de l'apport de chaleur localement très grand qui se produit lors de l'application par soudage du matériau de blindage. Elles sont provoquées par l'entrave mutuelle à la déformation, due aux différences de dilatation thermique, de conductivité thermique et d'élévation de température du matériau de blindage et du matériau de base. "B" indique les tronçons de courbe qui représentent la variation de la contrainte orM qui résulte de l'usinage mécanique extrêmement grossier, qu'est l'écroûtage. "C" indique les tronçons de courbe représentant la variation de la contrainte qui s'établit pendant le traitement thermique de recuit. Ainsi, les contraintes propres apparues par suite du blindage ou de l'écroûtage, peuvent être réduites. La courbe en trait plein I caractérise le déroulement classique de la fabrication. Selon celui-ci on soumet la soupape, après le processus de blindage A, à un traitement thermique C qui diminue tout d'abord la contrainte propre de blindage 6E. Ensuite s'effectue l'usinage mécanique, ltecroû- tage B, par suite duquel s'établit à nouveau dans la pièce une contrainte propre aM qui subsiste dans la pièce si l'on n'y applique pas à nouveau un processus final de traitement thermique. Or ce processus est en général omis, car du point de vue du prix de revient il ne peut plus être justifié. Dans ce cas, il subsiste donc une contrainte propre relativement grande qui réduit la marge utilisable comme contrainte de service du moteur ZOMBI (= CrB - 6rMI), avant d'arriver à la limite de rupture orBt ce qui se traduit en service par une moindre longévité et une plus grande sensibilité de la soupape aux dérangements. La courbe "-I" indique les valeurs de contrainte propre qui se produisent en général dans le processus de fabrication d'une soupape à blinder. Toutefois, étant donné les contraintes propres de blindage ctE qui s'établissent, le processus de blindage est difficile à maîtriser puisque les nombreux paramètres qui sont à llorigine des contraintes propres de blindage ne peuvent guère être déterminés par des moyens économiquement justifiables. I1 faut donc s'attendre, lors du blindage, à une grande marge de variation des contraintes propres de blindage a-E qui s'établissent. Ce fait est représenté sur le graphique Dar la courbe en tirets II, pratiquement parallele à la courbe I. I1 est donc possible que même des soupapes présentant des contraintes de blindage propres excessives, comme celles qui sont indiquées par sE sur le graphique, passent par le processus de fabrication selon la courbe I, ce qui fait que la contrainte propre résiduelle o-M est fortement accrue M11 et qu'il ne reste qu'une très petite marge de contrainte de service utilisable crMB . Il Par conséquent, en service, une soupape de ce genre sera déjà détériorée au bout de quelques heures. Etant donné que selon les procédés antérieurs un contrôle par sondages des soupapes est seul admissible, il faut accepter cette incertitude, à savoir que des soupapes présentant de trop fortes contraintes propres peuvent sortir du processus de fabrication et être mises en service. En revanche, le procédé selon l'invention, représenté par les courbes en traits mixtes III et IV garantit absolument que les soupapes présentant de trop grandes contraintes propres de-blindage crE soient déjà détériorées par fissu ration- lors du processus d'écroûtage qui suit et soient mises au rebut car en pareil cas, par la superposition de la contrainte propre de blindage crE et des contraintes d'écroûtage #M, la contrainte résultante dépasse la limite de rupture a-B Le déroulement de ce processus est représenté par la courbe IV, la fissuration se produisant au point d'intersection R de cette courbe avec la limite de rupture orB dirigée horizontalement. Si toutefois la contrainte résultante orE + #M est inférieure à g , comme l'indique la courbe III sur le graphique et si l'on effectue ensuite un recuit, les tensions propres résiduelles #MIII présentent une grande marge de sécurité par rapport à la tension de rupture crB, donc une contrainte de service utilisable #MBIII, importante. Le Le procédé selon l'invention tire parti, pour le contrôle de qualité, d'un rebut causé sciemment et planifié, c'est-a-dire de pièces dont la qualité insuffisante, due à des contraintes propres résiduelles cachées ou non détectables,n'appa rairait sans cela que lors d'un contrôle séparé, ou seulement en service. Il est ainsi assuré que le blindage de chacune des soupapes soit soumis obligatoirement en totalité au contrôle, sans que cela nécessite des moyens supplémentaires particuliers de mesure ou technologiques. En outre, il en résulte l'avantage que les soupapes fabriquées selon ltinvention présentent des contraintes résiduelles notablement plus réduites, de sorte que par rapport à la limite de rupture #B, on obtient une marge de sécurité crMB notablement plus grande qu'avec les procédés III classiques. Un autre avantage réside en ce que des soupapes présentant des défauts de blindage, qui sont découverts au moment de l'écroûtage, peuvent être blindées à nouveau, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de les mettre au rebut, tandis que des défauts de blindage, découverts à un stade plus avancé de la fabrication ou sur la soupape finie, entraînent une mise au rebut définitive de celle-ci. REVENDICATION Procédé de blindage des sieges de soupape des soupapes de moteurs à combustion interne, dans lequel on applique sur la région du siege un matériau de blindage sous forme fluide et on soumet ensuite la soupape à un processus de traitement thermique et d'écroûtage, procédé caractérisé en ce que le processus d'écroûtage suit immédiatement le processus de blindage et qu'il est suivi du traitement thermique.