Brevet FR2549758A1 — publié le 19850201

Procédé de vréDarati ériaux composites à base d'1 alum inium. L'invention concerne un procédé de fabrication de matériaux composites à base d'aluminium par placa5 ce par laminage d'une couche d'aluminium de 0, 5 à rim d'éDaisseur et d'une couche d'acier de 0,5 à 10 =m d'épaisseur, à une vitesse de placage de 1,5 x mètres/minute, et à une température de placage de à 4 Q Qe C et, de préférence, voisine de 250 c C. La fabrication de makériaux composites par placage par laminage dans lequel des largets d'un métal de base et d'un métal de placage sont amenés à adhérer l'un à l'autre par soudage sous l'effet de la pression de laminage, en étant laminés en commun, est 15 connue depuis de nombreuses années Comme métal de base, on se sert normalement d'aciers non alliés pouvant être bien soudés, tendres, mais aussi résis_nt à la chall.r; comme métaux de placage, on considère le cuivre et des alliages de cuivre des types les plus divers, 20 du nickel et des alliages de nickel, de l'aluminium et des alliages d'aluminium, de l'argent et des alliages d'argent, ainsi cue des aciers alliés On plaque des tôles, des bandes, des tubes, des barres, des fils et des profilés qui sont utilisés partout o la 25 fabrication en le métal de placage seul est trop co Oteuse et/ou ses propriétés mécaniques sont trop faibles pour des raisons contructives, comme par exemple pour des flans de monnaie, des bilames thermiques ou des pièces semblables En particulier, des matériaux composites constitués d'alliages d'aluminium plaqués sur l'acier sont mis en oeuvre depuis de nombreuses années, surtout sous forme de paliers L'alliage d'aluminium assume la fonction de glissement et l'acier la fonction de support (brevet allemand No 706 655) Ces matériaux composites conviennent, en raison de leur grande résis10 tance, à la fabrication de coussinets de paliers à parois comparativement très minces, comme par exemple de coussinets de bielles, mais sont, pour des contraintes d'usure et de pression relativement grandes, par exemple en raison des puissances spécifiques notablement 15 accrues des moteurs à combustion interne, inférieures aux matériaux composites acier-bronze préparés par frittageou par moulage, pour ce qui concerne la résistance à la pression et la résistance à la fatique. Ce comportement, qui présente des inconvénients, est à 20 mettre au compte du fait que l'alliage d'aluminium présente, à l'état plaqué, une dureté comparativement basse de 45 à 55 HB Il n'est pas possible d'augmenter la dureté par un traitement thermique spécial, car l'homogénéisation effectuée à une température de 500 C 25 environ, de pair avec une trempe et un entreposage à chaud qui y fait suite, provoquerait une destruction de la liaison par soudure par friction, constituée entre l'alliage d'aluminium et l'acier. L'invention vise donc à trouver une possibilité 30 permettant de régler le durcissement de l'alliage d'aluminium à l'état plaqué à des valeurs qui sont égales aux valeurs correspondantes de matériaux composites acierbronze,sans ainsi porter atteinte de quelque façon que ce soit, à la résistance de la liai35 son par soudure par friction constituée entre l'alliage d'aluminium et l'acier. Le procédé suivant l'invention consiste à homogénéiser à des températures de 450 à 550 C, et pendant une durée de 0,5 à 3 heures, un alliage d'alumi5 nium en forme de bande et apte au durcissement ensuite à le tremper, à l'appliquer par laminage sur la bande d'acier et à tremper le matériau composite immédiatement à la sortie de l'emprise et, le cas échéant, à l'entreposer à des températures de 150 à 250 C pendant une durée de 2 à 10 heures. Avantageusement, on utilise des alliages d'aluminium qui conviennent comme alliages de friction ou pour paliers, de préférence du type Al Si 12 Cu Ni Mg, 15 Al Zn 5 Pb Cu Mg, Al Sn 6 Cu, Al Si 18 Ni Mg ou Al Si 21 Cu Ni Mg. Le placage par laminage s'effectue, avantageusement, à chaud, c'est-àdire à des températures supérieures à 200 C Dans les cas o la résistance à la fatigue de la zone de liaison est d'importance secon20 daire, il suffit d'effectuer le-placage par laminage à froid. Pour faciliter le rodage du palier fabriqué en le matériau composite préparé suivant l'invention on dépose, sur la couche d'aluminium, une cou25 che de quelques microns d'épaisseur en Pb Sn Cu, en Al Sn, en Al Pb ou en phosphate de fer. Grâce aux mesures opératoires suivant 1 'invention, on parvient à augmenter la dureté de l'alliage d'aluminium plaqué sur l'acier de 45 à 55 HB, jusqu'à des valeurs 30 de 65 à 85 HB Cela signifie que l'on atteint et dépasse en partie la dureté de couches de bronze plaquées sur de l'acier. Le procédé suivant l'invention est explicité d'une manière plus précise et à titre d'exemple dans 35 ce qui suit. Une bande d'acier de 200 mm de largeur et de 3 mm d'épaisseur est rendue rugueuse sur une face et chauffée sous gaz protecteur dans une bobine d'induction à 500 C environ et est envoyée à l'emprise en vue d'une déformation pour placage par laminage Indépendamment de cela, un alliage d'aluminium du type Al Zn 5 Pb Cu Mg ou Al Si 12 Cu Ni Mg ayant une épaisseur de 1,2 mm et une largeur de 195 mm est homogénéisé à une température de 510 C pendant une durée de 2 heu10 res, après une activation de surface, est trempé et est envoyé à froid, en même temps que la bande d'acier, à l'emprise, en vue de subir une déformation pour placage par laminage A la sortie de l'emprise, le matériau composite est trempé et soumis ensuite à 15 un entroposage à une température de 185 C pendant une durée de 10 heures La dureté de l'alliage d'aluminium déposé par placage s'élève à 81 HB. REVENDICATIONS 1 Procédé de préparation de matériaux composites à l'aluminium par placage par laminage d'une couche d'aluminium de 0,5 à 5 mm d'épaisseur, et d'une 5 couche d'acier de 0,5 à 10 mm d'épaisseur, à une vitesse de placage de 1,5 à 5 mètres/minute, et à une température de placage de 200 à 400 C et, de préférence, voisine de 250 C, caractérisé en ce qu'il consiste à homogénéiser à des températures de 450 à 550 C, et pendant une durée de 0,5 à 3 heures, un alliage d'aluminium en forme de bande et apte au durcissement ensuite à le tremper, à l'appliquer par laminage sur la bande d'acier et à tremper le matériau composite immédiatement à la sortie de l'emprise. 15 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce au'il consiste à entreposer le matériau composite à chaud, à une température de à 250 C, pendant une durée de 2 à 10 heures. 3 Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par l'utilisation d'un alliage d'aluminium qui convient comme alliage de friction ou de palier, de préférence du type Al Si 12 Cu Ni Mg, Al Zn 5 Pb Cu Mg, Al Sn 6 Cu, Al Si 18 Ni Mg ou Al Si 21 Cu Ni Mg. 4 Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à déposer sur la couche d'aluminium une couche de quelques microns 2549758 ' d'épaisseur en Pb Sn Cu, Al Sn, A 1 Pb ou en phosphate de fer.