Brevet FR2607740A1 — publié le 19880610

Lorsqu'on désire obtenir une pièce frittée comportant un trou avec une cavité, on procède jusqu'à présent à une compression radiale dans une matrice entre deux ou plusieurs poinçons. Mais ce procédé est inapplicable pour former un trou borgne dirige dans une direction perpendiculaire à la direction de compression. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de pièces frittées comportant un trou qui peut, au contraire, étre utilisé dans le cas d'un trou borgne ou ayant une direction perpendiculaire à la direction de compression. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on introduit dans la poudre à fritter un insert dont la forme est complémentaire de celle du trou à obtenir, et qui est réalisé en une matière fusible ou vaporisable à la température de frittage, son volume dans le cas d'une matière fusible étant au plus égal au volume des pores résiduels avant frittage. Lorsqu'on porte à la température de frittage la pièce en poudre comprimée dans laquelle se trouve l'insert, celui-ci fond ou se vaporise et est absorbé par les pores résiduels de sorte qu'il subsiste après frittage un trou de forme complémentaire de celle de l'insert. L'insert peut être métallique ou en une matière organique. Dans le cas d'un insert métallique, son point de fusion est de préférence inférieur d'au moins 300 C à la température de frittage, laquelle n'est pas inférieure à 11200 C. L'insert peut par exemple être en un alliage comprenant au moins deux des métaux suivants : cuivre, zinc, étain, fer, nickel, plomb et manganèse. L'un des avantages d'un insert métallique est que, lorsqu'il est fondu, il remplit parfaitement les pores de la pièce voisins du trou et rend ainsi ce trou étanche; de plus, l'insert métallique étant rigide ne se déforme pas sous l'effet de la compression. L'insert peut se présenter sous la forme d'un fil ou d'un profilé; il est avantageux par exemple d'utiliser un fil écroui dans le cas d'un trou débouchant fin. L'insert peut être dopé d'un ou plusieurs élé- ments afin de limiter son avidité éventuelle pour des éléments se trouvant dans le métal support. On peut remplir en deux temps la matrice de moulage. Dans ce cas, on forme un premier lit de poudre, on place l'insert sur ce premier lit, on procède à une précompression qui tasse l'ensemble, joint et insert, on forme sur l'insert un deuxieme lit de poudre, et on procède à la compression finale de la pièce qui est ensuite portée à la température de frittage. Lorsque l'insert est formé à partir d'un fil ou d'un profilé et que le trou est un trou débouchant, on peut sectionner l'excédent d'insert par le poin çon assurant la précompression de la poudre. On peut également remplir en un seul temps la matrice de moulage. Dans ce cas on introduit l'insert dans la matrice de moulage avant le remplissage de cette matrice. Dans le cas d'un trou débouchant et d'un insert formé à partir d'un fil ou d'un profilé, celui-ci peut être préentaillé à la longueur à insérer; l'insert se sépare alors du fil ou du profilé par suite du déplacement, sous l'effet du poinçon de compression, de la poudre dans laquelle il est noyé. L'invention a également pour objet les pièces fabriquées par le procédé décrit ci-dessus. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir un trou de forme complexe et inusinable et peut éviter certaines reprises d'usinage coûteuses pour former des trous de petit diamètre, éventuellement taraudés. I1 est par exemple applicable pour réaliser des arbres à cames dits composites, c'est-à-dire formés de cames frittées indépendantes assemblées sur un tube et comportant chacune un trou de lubrification très fin et très précis; il est très difficile et délicat d'obtenir un tel trou par les procédés habituels. On a décrit ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, deux modes de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, avec référence aux dessins annexés dans lesquels Les Figures la à le sont des schémas montrant un premier mode de mise en oeuvre; La Figure 2 est une vue en coupe montrant la pièce obtenue; Les Figures 3a à 3c sont des schémas montrant un second mode de mise en oeuvre. Au dessin on voit une matrice 1 comportant un alésage 2 dans lequel peuvent coulisser un poinçon inférieur 3 et un poinçon supérieur 4. Ces poinçons sont ici creux, et montés sur une broche 5. Dans le mode de réalisation des Figures la à le, le remplissage du moule est effectué en deux temps. Le poinçon inférieur 3 ayant été amené à la hauteur voulue, on réalise un premier lit de poudre 6 en remplissant l'alésage 2 jusqu'au niveau supérieur de la matrice (Figure -la). On amène sur ce lit de poudre un fil 7, par exemple métallique, de façon que ce fil s'étende un peu au-delå du contour de la broche 5 (Figure lb); ce fil est en une matière ayant un point de fusion ou d'évaporation inférieur d'au moins 300 C à la température de frittage. On réalise une précompression du lit 6 à l'aide du poinçon supérieur 4 qui, en même temps, sectionne le fil 7 pour former un insert 7a (Figure lc). On retire le poinçon 4, on réalise un deuxième lit de poudre 8 au-dessus de l'insert 7a (Figure o) et enfin on procède à la compression finale de l'ensemble à l'aide du poinçon 4 (Figure le).Lors de cette compression, ainsi d'ailleurs que lors de la précompression, la matrice 1 qui est montée sur ressorts est entraînée par le frottement de la pièce et descend légèrement. Si l'on voulait obtenir un trou non débouchant, on déposerait l'insert sur le lit de poudre 6, avant ou après la compression de ce lit, par un mécanisme approprié. I1 ne reste plus qu'd placer dans un four la pièce moulée de façon à la porter à sa température de frittage, ce qui a pour effet en même temps de faire fondre l'insert 7a qui s'écoule dans les pores résiduels de la pièce avant frittage. La pièce frittée peut par exemple être constituée par une came 9 destinée à être montée sur un arbre creux 10 et qui comporte un trou radial de lubrification Il. La hauteur du lit de poudre 6 doit être égale à la distance entre la face inférieure du trou 11 et celle de la pièce 9 multipliée par le rapport de la densité finale après frittage (celle de la pièce 9) à la densité initiale (celle du lit de poudre). La précompression du lit de poudre 6 peut être réalisée par exemple sous une pression de 0,3.108 à 0,5.108 Pa alors que la compression finale est effectuée sous la pression usuelle. Dans le mode de réalisation des Figures 3a à 3c, le fil 7 est monté coulissant dans un tube 12 introduit dans la matrice 1 et débouchant dans l'alésage 2 de celle-ci. On fait tout d'abord coulisser le fil 7 jusqu'à ce qu'il vienne au contact de la broche 5 (Figure 3a), on remplit de poudre 13 la partie de l'alésage 2 qui se trouve au-dessus du poinçon 3 (Figure 3b) et on comprime la poudre 13 à l'aide du poinçon 4 (Figure 3c), l'insert 7a étant sectionné en fin de compression. I1 va de soi que la présente invention ne doit pas être considérée comme limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. Revendications 1. Procédé de fabrication de pièces frittées comportant un trou, caractérisé en ce qu'on introduit dans la poudre à fritter un insert (7a) dont la forme est complémentaire de celle du trou à obtenir, et qui est réalisé en une matière fusible ou vaporisable a la température de frittage, son volume dans le cas d'une matière fusible étant au plus égal au volume des pores résiduels avant frittage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'insert (7a) est métallique, son point de fusion étant inférieur d'au moins 300 C à la température'de frittage. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'insert est en un alliage comprenant au moins deux des métaux suivants : cuivre, zinc, étain, fer, nickel, plomb et manganèse. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'insert (7a) se présente sous la forme d'un fil ou d'un profilé. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on forme un premier lit (6) de poudre, on place l'insert 6. Procédé selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'on sectionne l'excédent d'insert par le poinçon assurant la précompression de la poudre. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'on effectue la précompression a une pression comprise entre 0,3.108 et 0,5.108 Pa. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on introduit l'insert (7a) dans la matrice de moulage (1) avant le remplissage de cette matrice. 9. Procédé selon les revendications 4 et 8, caractérisé en ce que le fil ou le profilé est préentaillé à la longueur à insérer. 10. Pièce frittée comportant un trou, notamment une came (9) assemblée sur un arbre (10) et présentant un trou de lubrification (11), caractérisée en ce qu'elle est fabriquée par le procédé défini à l'une quelconque des revendications 1 à 9 ci-dessus.