Brevet FR2626319A1 — publié le 19890728

Conduit d'injection de carburant muni d'un raccord de pression refoulé, et procédé de fabrication d'un tel conduit La présente invention se rapporte à un conduit d'injection de carburant pour moteurs à combustion interne muni, à au moins l'une de ses extrémités, d'un raccord de pression refoulé qui présente un cône d'étanchéité et sert à assurer, par déformation plastique de sa surface d'étan- chement, l'étanchéité contre une surface tronconique creu- se, adaptée a son angle de conicité, d'une pièce complémen- taire de dureté supérieure a celle de la surface d'étanche- ment dudit raccord de pression, la surface postérieure d'appui de ce raccord, destinée à prendre appui contre une surface tronconique creuse d'un capuchon taraudé, revêtant la forme d'un segment hémisphérique fusionnant, par l'intermédiaire d'un arrondi, avec le pourtour externe du conduit tubulaire attenant. L'invention concerne en outre un procédé de fabri- cation d'un tel conduit d'injection. D'après l'art antérieur, pour fabriquer de tels conduits d'injection décrits, par exemple, dans les brevets DE-C-19 37 975 et DE-C-21 38 043, l'on utilise des tubes conformes à la norme DIN 73000, consistant en un acier non allié à faible teneur en carbone, par exemple de la classe St 30 Al. Préalablement au refoulement des raccords de pres- sion, ces tubes sont soumis à un recuit doux de normalisa- tion,de telle sorte que la déformation à froid, ayant lieu lors du refoulement du raccord de pression, puisse s'opérer sans formation de criques et moyennant seulement une appari- tion de tensions modérée. Le tube soumis à recuit doux avant le refoulement du raccord de pression offre, en tant que con- duit d'injection, une série d'avantages.: la résistance-à la flexion alternée n'est que légèrement dégradée dans la région contiguë située derrière le raccord de pression, qui est particuliérement sollicitée par des vibrations et soumise à un risque de rupture. Par ailleurs, au stade de l'instal- lation sur un moteur à combustion interne, le cintrage ulté- rieur du conduit d'injection réclame seulement-des forces modestes et, de ce fait, il est possible à l'aide d'outils simples. Enfin, le cintrage du conduit d'injection s'accom- pagne seulement de faibles retours élastiques, ce qui per- met d'obtenir une bonne précision de cintrage; et, d'une manière non négligeable, il est également garanti que le matériau présent sur la surface d'étanchement du raccord de - pression se déforme plastiquement, lorsque cette surfa.ce d'étanchement est pressée contre la surface tronconique creu- se de la pièce complémentaire plus dure que le raccord de pression, ce qui confère une bonne étanchéité. De tels conduits d'injection, fabriqués de la ma- nière traditionnelle, accusent néanmoins l'inconvénient con- sistant en ce que le recuit doux préalable des tubes utili- sés augmente considérablement les coûts de production, et implique le risque d'un encrassement du conduit d'Injection par des résidus de calcination. De surcroît, le recuit doux préalable s'opérant en continu se traduit par un ramollisse- ment correspondant du matériau situé dans la zone hémisphé- rique postérieure du raccord de pression refoulé, de sorte que cette surface d'appui du raccord de pression s'use rapi- dement lors du desserrage-et resserrage répétitifs du capu- chon taraudé. 25. L'invention a pour objet un conduit d'injection du type cité en introduction, amélioré de manière à permet- tre une fabrication notablement plus économique, en évitant les inconvénients susmentionnés et en conservant, dans le même temps, tous les avantages essentiels des conduits d'in- jeçtion jusqu'à présent classiques. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que le conduit d'injection est formé à partir d'un tube en acier blanc d'étirage a l'état dur; par le fait que le raccord de pression est refoulé sur ce tube en acier blanc d'étirage à l'état dur; et par le-fait que le raccord de pression refoulé est soumis a recuit doux par induction dans sa zone de matériau située au voisinage de la surface de contact de son cône d'étanchéité avec la surface tronconique creuse de la pièce complémentaire. L'expression "blanc d'étirage a l'état dur" employée dans le présent mémoire signifie que le métal a été préala- blement déformé à froid, puis laissé dans cette condition durcie et consolidée. En d'autres termes, la dernière defor- mation a froid n'a été suivie d'aucun traitement thermique. De ce fait, les tubes n'ont qu'un faible pouvoir de déforma- tion. Cette réalisation conforme a l'invention se fonde, en premier lieu, sur l'expérience selon laquelle les rac- cords de pression concernés par la présente invention, égale- ment connus sous la dénomination "raccords sphériques" et décrits dans les brevets précités DE-C-19 37 975 et DE-C- 21 38 043, se prêtent tellement bien à une déformation à froid, par leurs transitions arrondies, qu'ils peuvent éga- lement être refoulés à froid sur un matériau de départ con- sistant en de l'acier blanc d'étirage à l'état dur, sans aucun recuit doux préalable, mais toutefois sans formation de fissures. Il en résulte un abaissement des coûts de pro- -20 duction atteignant jusqu'à 20 S. - D'autres formes de raccords, par exemple selon la norme DIN 73365, ne peuvent en revanche être refoulées, sur des tubes blancs d'étirage à l'état dur, que moyennant une intense formation de fissures. Par un tube d'acier "blanc d'étirage à l'état dur", l'on entend par exemple un tube d'acier d'après la norme DIN 2391 constitué par le matériau de la classe St 30 A1, présentant les caractéristiques suivantes a) dureté 195 à 205 HV 5 (dureté Vickers} b) allongement à la rupture 16 z c) résistance la traction 525 a 610 N/mmW (N = newtons) d) limite d'étirage, res- 470 N/mme pectivement limite à 0,2 e) structure structure ferritique déformée à froid avec faible pourcentage de perlite. Grâce à la forme propice du raccord sphérique pré- vu conformément à l'invention, l'on constate seulement une faible apparition de tensions, également lorsque ce raccord est refoulé sur un tube. en acier blanc d'étirage a l'état dur, de sorte que les bonnes propriétés matérielles du tube blanc d'étirage à l'état dur sont conservées et se tradui- sent, par rapport aux conduits d'injection jusqu'à présent classiques en des tubes d'acier soumis à recuit doux, par une nette amélioration de la résistance à la flexion alter- née dans la-région critique située derrière le raccord de pression. Des mesures effectuées ont révélé, dans la pra- tique, une amélioration de la résistance à la flexion alter-. née représentant 15 % et plus. Certes, le cintrage de conduits d'injection con- formes a l'invention, en acier blanc d'étirage à l'état dur, s'assortit de plus grandes forces de retour élastique; ce- pendant, du-fait de la qualité très uniforme de tubes d'acier blancs d'étirage à l'état dur, ce retour élastique plus accentué est lui aussi très uniforme, de sorte que, lors de l'emploi des outils de cintrage, il peut être pris en compte avec une précision telle que ce retour élastique n'implique aucun inconvénient. De même, comme cela s'est révélé dans la pratique, les procédés de cintrage mécaniques disponibles - autorisent sans problème les forces de cintrage qui se mani- festent. Un autre avantage du conduit d'injection conforme à l'invention consiste en. ce que la surface postérieure d'ap- pui du raccord sphérique, configurée en un segment hémisphé- rique et servant a l'appui contre la surface tronconique creuse du capuchon taraudé associé, est plus dure que dans un conduit d'injection selon l'état de la technique, consti- tué d'un tube préalablement soumis à un recuit doux en con- tinu, il en résulte une diminution notable de l'usure se produisant au cours.du serrage du capuchon taraudé par rap- port à cette surface d'appui, de sorte que les conduits d'injection selon l'invention peuvent, pour l'essentiel, être plus fréquemment dissociés et resserrés. Dans une forme de réalisation préférentielle du conduit d'injection d'après l'invention, le recuit deux (recuit de recristallisation) de la zone de matériau s'opère à une température d'environ 7000 C, respectivement sur une profondeur ou une épaisseur d'environ 0,4 mm à 0,6 mm, de préférence d'environ 0,5 mm. Dans cette zone de matériau tendre du cône d'étanchéité du raccord sphérique, soumise à un recuit de recristallisation, l'on obtient les mêmes propriétés que celles des cônes d'étanchéité de raccords sphériques connus selon l'état de la technique, méenagés sur des conduits d'injection globalement soumis, au préalable, à'un recuit doux; conformément a l'invention, l'on obtient sensiblement les valeurs suivantes a) dureté 115 à 125 HV 5 b) allongement à la rupture 38 % c) résistance à la traction 380 N/mm2 d) limite d'étirage, respectivement limite a 0,2 220 N/mm2 e) structure structure de recristal- lisation a grains fins. Lorsqu'on utilise, pour le conduit d'injection con- forme à l'invention, un tube en acier à forte teneur en carbone, qui peut être non allié, voire même allié pourvu qu'il se prête encore, dans l'absolu, à l'étirage de tubes, l'on obtient, tout en conservant l'étanchéité sans problème du raccord de pression par rapport à la pièce complémentaire, une très bonne résistance du conduit d'injection a la flexion alternee, en particulier également sur la partie du conduit attenante au raccord de pression, ainsi qu'une complexité consequemment réduite de l'amortissement des vibrations sur des conduits d'injection posés et également, pour finir, une faculté de réutilisation notablement accrue après démon- tage de tels conduits d'injection. L'utilisation d'un tube en acier non allié à fai- ble teneur en carbone se traduit par un avantage pécuniaire d'environ 20 % par rapport au procédé de fabrication jusqu'à présent classique L'invention est commentée plus en détail ci-après à titre d'exemple, en se référant au dessin; la figure unique de ce dessin illustre un conduit d'injection sur le- quel un raccord sphérique est ménagé, représente en coupe la pièce complémentaire qui est munie d'un capuchon taraudé et est associée audit raccord, et évoque par des traits mixtes un outil de formage par fluage destiné au refoulement du raccord de pression. Le conduit 1 d'injection de carburant selon une forme de réalisation de l'invention, illustré sur te des- sin, est fabriqué en un matériau de base constitué par de l'acier blanc d'étirage à l'état dur, comme déje exposé ci- avant. A l'une de ses extrémités (ou bien également, d'une manière non illustrée, aux deux extrémités), le conduit d'injection 1 comporte respectivement un raccord de pres- sion 3 refoulé dans un outil fermé 2 de formage par fluage, figuré par des traits mixtes. Ce raccord de pression C possê- de un cône d'étanchéité 4 qui est formé lors du refoulement et qui sert à assurer, par l'intermédiaire de sa surface d'étanchement 5, l'étanchéité contre une surface tronconique creuse 6 d'une pièce complémentaire 7, adaptée avec un angle de conicité c d'environ 600. Par exemple, cette pièce com- plémentaire 7 peut être un élément constitutif d'une pompe d'injection non illustrée délivrant, par l'intermédiaire du conduit d'injection 1, du carburant à une buse d'injection (également non représentée>. La surface postérieure d'appui du raccord de pres- sion 3 est respectivement constituée par une zone ou un segment hémisphérique 8, et sert a assurer l'appui corfntre une surface tronconique creuse 9 d'un capuchon taraudé 10. Pour presser de manière étanche le raccord de pression 3 contre la pièce complémentaire 7, le capuchon taraudé 10 est vissé de façon classique sur un filetage externe 1il de la pièce complémentaire 7. Le raccord de pression 3 illustré et décrit ci- dessus est également qualifié de "raccord sphérique" étant donné que, notamment a cause de son segment hémisphérique 8 garantissant, de manière connue, un autocentrage du raccord de pression 3 lors du serrage du capuchon taraude 10, il rappelle la forme d'une sphère. L'outil 2 de formage par fluage, seulement évoqué sur le dessin, est aisément en mesure de refouler le raccord de pression 3 illustré ou bien également d'autres raccords sphériques" de configurations similaires - sur des conduits d'injection 1 consistant en n'importe quel acier blanc d'étirage à l'état dur, c'est-a-dire également a forte te- neur en carbone ou bien même allie, pourvu que le matériau utilisé possede encore la nécessaire réserve de deformation à froid, et se prête absolument a l'étirage des tubes requis pour des conduits d'injection. Pour tirer intégralement parti des avantages déjà mentionnés de tubes pour conduits d'injec- tion en acier blanc d'étirage à l'état dur, qui sont plus durs que dans l'état de la technique et sur lesquels, con- formément à l'invention, les raccords de pression 3 sont refoulés sans recuit doux préalable, il est toutefois néces- saire de tenir compte des considérations ci-après. Dans les conduits d'injection selon la norme DIN 73000 consistant en un acier a faible teneur en carbone, jusqu'à présent classiques d'après l'etat de la technique-et soumis à recuit doux, par une passe de travail distincte, avant le formage des raccords de pression, l'on obtient aisé- ment un raccord de pression plus tendre comparativement à- la dureté de la pièce complémentaire 7. De ce fait, la sur- face d'étanchement de ce raccord est déformée plastiquement contre la surface tronconique creuse 6 lors du serrage du capuchon taraudé 10, ce qui garantit une étanchéité fiable. Une telle étanchéité est extraordinairement importante dans les conditions de fonctionnement rudes, notamment en pré- sence des sollicitations vibratoires imposées a des moteurs à combustion interne. C'est pourquoi, d'après l'art antérieur, il a été tenu compte du fait que le matériau de tendreté identique des raccords sphériques jusqu'à présent classiques, - qui forme respectivement la zone hémisphérique ou le segment hémisphérique, est sujet a une usure relativement rapide lors du serrage du capuchon taraudé 10, si bien qu'un nombre res- treint d'interventions de montage suffit déjà à rendre inuti- lisables de tels conduits d'injection classiques. En revanche, dans le raccord de pression 3 conforme a l'invention, illustré sur le dessin et formé a partir d'un acier blanc d'étirage à l'état dur sans aucun recuit doux préalable, l'on obtient l'avantage d'une zone hémisphérique 8 conséquemment plus dure et, par conséquent, une résistance a l'usure substantiellement accrue lors du desserrage et du resserrage du capuchon taraudé 10. Cependant, aussitôt après le formage du raccord de pression 3, sa surface d'étan- chement 5 présente elle aussi tout d'abord une dureté telle qu'aucune déformation plastique ne pourrait être obtenue, sur la surface d'étanchement 5 du raccord de pression 3, lors du serrage du capuchon taraudé 10. Pour combler cette lacune, le raccord de pression 3 refoulé sur le conduit d'injection 1 est soumis à un recuit doux par induction (recuit de re- cristallisation) dans sa zone de matériau 13 qui est repérée par des traits mixtes sur le dessin et se trouve au voisinage de la surface de contact de son cône d'étanchéité 4 avec la surface tronconique creuse 6 de la pièce complémentaire 7, et cela, de préférence, de façon telle que les paramètres matériels déjà mentionnés ci-avant s'établissent dans cette zone de matériau 13. La zone de matériau 13.soumise a recuit doux s'étend alors, de préférence, de la manière visible sur le dessin, au-dela de la surface de contact du cône-d'étan- chéité 4 avec la pièce complémentaire 7, c'est-a-dire, d'une part, en direction de la naissance du c ne d'étaAchéité 4 et, d'autre part également, jusque dans la face frontale 14 située A l'extrémité libre dudit cône. Le recuit doux par induction s'opère alors au moyen d'une bobine a induction classique, qui est alimentée par un courant alternatif et est placée, de manière adéquate et traditionnelle, tout autour du raccord de pression 3. Une circulation de courant dans la bobine a induction a pour effet d'induire, dans une zone de matériau déterminée par la geomé- trie de la bobine a induction et par son interrelation géo- métrique avec le raccord de pression 3, un courant parasite qui entraîne un échauffement localement délimité et commanda- ble avec précision, ce qui permet une détermination précise non seulement de la géométrie de la zone de matériau 13, c'est- a-dire de son étendue superficielle et de sa profondeur, mais également de la température d'échauffement'et éventuellement aussi, moyennant une commande correspondante de la circula- tion de courant, du refroidissement a l'issue de l'échauffe- ment, jusqu'à la température souhaitée. Ainsi, l'avantage particulier du recuit doux par induction, dont il est tireé parti ici, consiste au premier chef en ce qu'une zone de matériau 13 parfaitement détermi- née et prédéterminable est soumise, avec localisation préci- se, a un recuit doux de la manière souhaitée. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées a l'invention telle que décrite et repré- sentée, sans sortir de son cadre. - REVENDICATIONS- 1. Conduit (1) d'injection de carburant pour mo- teurs à combustion interne muni, a au moins l'une de ses extrémités, d'un raccord de pression (3)-refoulé qui présen- te un cône d'étanchéité (4) et sert à assurer, par déforma- tion plastique de sa surface d'étanchement (5), l'étanchéité contre une surface tronconique creuse.(6), adaptée à son angle de conicité (a), d'une pièce complémentaire (7) de dureté supérieure à celle de la surface d'étanchement (5) dudit raccord de pression (3), la surface postérieure d'appui (8) de ce raccord, destinée a prendre appui contre une sur- face tronconique creuse (9) d'un capuchon taraudé (10), re- vêtant la forme d'un segment hémisphérique fusionnant, par l'intermédiqire d'un arrondi, avec le pourtour externe du conduit tubulaire attenant, conduit caractérisé par le fait que ce conduit d'injection (1) est formé à partir d'un tube en acier blanc d'étirage à l'état dur; par le fait que le raccord de pression (3) est refoulé sur ce tube en acier blanc d'étirage à l'état dur; et par le fait que le raccord de pression (3) refoulé est soumis à recuit doux par induc- tion dans sa zone de matériau (13) située au voisinage de la surface de contact de son cône d'êtanchéité (4) avec la surface tronconique creuse (6) de la pièce complémentaire (7). 2. Conduit d'injection sel on la revendication 1, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la zone de maté- riau (13) soumise à recuit doux est d'environ 0,4 mm a 0,6 mm, de préférence d'environ 0,5 mm. 3. Conduit d'injection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la zone de matériau (13) soumise a recuit doux s'étend au-delà de la surface de contact du cane d'étanchéité (4) avec la pièce complémentaire (7), aussi bien en direction de la naissance du cône d'étanchéité (4), que jusque dans la face frontale (14) du raccord de pression (3), située à l'extrémité libre dudit cône. 4. Conduit d'injection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ce conduit d'injection (1) est formé à partir d'un tube en acier I! non allié à faible teneur en carbone, blanc d'étirage à l'état dur. 5. Conduit d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ce conduit d'injection (1) est formé à partir d'un tube en acier à forte teneur en carbone, blanc d'étirage à l'état dur. 6. Conduit d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ce conduit d'injection (1) est formé a partir d'un tube en acier allié, blanc d'étirage à l'état dur. 7. Procédé de fabrication d'un conduit d'injection selon l'une quelconque des revendications précédentes, pro- cédé caractérisé par le fait qu'un tube en acier blanc d'éti- rage à l'état dur est utilisé en tant que matériau de base pour constituer le conduit d'injection; par le fait que le raccord de pression est tout d'abord refoulé sur ce tube en acier blanc d'étirage à l'état dur; et par le fait que, dans l'enchainement, le raccord de pression refoulé est soumis à recuit doux, par échauffement inductif localement délimité, dans sa zone de matériau située au voisinage de la surface de contact de son cône d'étanchéité avec la surface tronco- nique creuse de la pièce complémentaire. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le recuit doux de la zone de matériau s'opère, en tant que recuit de recristallisation, à une température d'environ 7000 C. 9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait que le raccord de pression est refou- lé, sur le conduit d'injection, dans un outil fermé de formage par fluage.