Brevet FR2702687A1 — publié le 19940923

- PROCEDE DE TRAITEMENT D'UNE FONTE A GRAPHITE LAMELLAIRE DESTINEE A LA FABRICATION DES ARBRES A CAMES L'invention concerne un procédé de traitement d'une fonte à graphite lamellaire destinée à la fabrication des arbres à cames selon lequel on porte à la température de fusion ladite fonte avant d'extraire après décantation les oxydes de la fonte. L'invention concerne plus particulièrement le procédé de traitement d'une telle fonte à graphite lamellaire dans le but de préparer les arbres à cames à un traitement de refusion superficielle. La publication FR-A-2 292 043 décrit un procédé d'addition de 15 à 50 % en poids de particules de magnésium au métal fondu précédent l'opération de coulée. L'addition d'une telle quantité de magnésium dans une fonte à graphite lamellaire permet de désoxyder la fonte mais transforme le graphite lamellaire en graphite nodulaire ou sphéroidal. L'invention a pour objet la réalisation des arbres à cames en fonte à graphite lamellaire dont l'usinage est plus aisé que l'usinage effectué sur des arbres à cames en fonte à graphite nodulaire ou sphéroidal L'invention a également pour objet la réalisation d'arbres à cames en fonte à graphite lamellaire susceptibles de subir un traitement de refusion superficielle conférant auxdits arbres à cames une dureté beaucoup plus importante, sans engendrer la création de défauts notamment dans la structure des pièces finies. Ces défauts sont dûs à la présence de gaz dissous, tels que l'oxygène et l'azote, présents dans les pièces brutes d'arbres à came lors du traitement de refusion superficielle. 493981 167 -2 - L'invention a ainsi pour objet de désoxyder la fonte à graphite lamellaire avant sa coulée, sans modifier la structure lamellaire du graphite, dans le but de supprimer les défauts générés lors du traitement de refusion superficielle. Néanmoins lorsque la fonte possède une forte teneur en soufre, l'élément désoxydant, introduit en faible quantité, réagit seulement avec le soufre. L'invention a donc pour objet de réaliser une addition d'un élément désoxydant dans une fonte à très faible teneur en soufre. Selon l'invention, le procédé est caractérisé par le fait que l'on introduit avant la coulée dans le bain de fonte 0 001 % à 0 02 % en poids d'un élément désoxydant dans le but d'obtenir une fonte à graphite lamellaire à basse teneur d'oxygène et d'azote. Ce procédé s'applique en particulier à la fonte de composition: D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un exemple de réalisation du procédé. Le procédé consiste en une première étape de fusion de la fonte à graphite lamellaire qui est portée à une température de fusion d'environ 1500 'C. Selon une variante du procédé, lorsque la teneur en soufre de la fonte à graphite lamellaire initiale est supérieure à 0 035 % en poids, le bain métallique obtenu après fusion subit une désulfuration. Cette désulfuration peut être réalisée, à titre d'exemple, par addition d'un agent désulfurant introduit à l'intérieur d'un conduit fusible avec barbotage 493981 167 ( C % Si % P % Mn % Cr % Cu % Sn % V % Mo % Autres 2,6-3,5 1,6-2,8 0-0,15 0-1 0-0,6 0-1 0-0,2 0-0,2 0-0,6 0-0, 3 3 - d'un gaz inerte, la température étant maintenue aux environs de 1420 'C, de sorte à obtenir à l'issue de ce traitement une teneur en soufre inférieure à 0 035 % en poids. Le procédé se poursuit par une décantation d'une durée d'une vingtaine de minutes qui permet d'extraire les oxydes présents dans le bain de fonte sous forme de précipités, tels que Mg O, Mg S, etc Cette désoxydation n'atteint pas les gaz dissous, tels que le dioxyde d'oxygène ou d'azote. La décantation effectuée est suivie d'une montée de température qui permet l'addition d'un élément désoxydant constitué par du magnésium sous forme d'un alliage contenant de 5 à 30 % en poids de magnésium. Selon une variante de réalisation du procédé, l'élément désoxydant est constitué par du cérium. Selon une autre variante de réalisation du procédé, l'élément désoxydant est constitué par du baryum. Selon une troisième variante de réalisation du procédé, l'élément désoxydant est constitué par du calcium. On décrira à titre d'exemple le procédé pour lequel l'élément désoxydant est constitué par du magnésium. L'addition de magnésium est effectuée par exemple par utilisation d'un conduit fusible. Le magnésium ainsi introduit forme des complexes avec les oxydes restants dans la fonte, qui sont inertes lors d'un traitement de refusion superficielle. 493981 167 Ainsi lors de la refusion superficielle à l'arc, l'oxygène et l'azote ne sont en surface que dans une très faible proportion qui ne provoque pas de création de défauts. Le nombre d'arbres à cames fabriqués sans défauts, avec une teneur en défauts "acceptable" ou rebutés à l'issue du traitement de refusion superficielle réalisé par une refusion à l'arc permet de mettre en évidence les performances obtenues à l'aide de ce procédé. Sont considérées comme teneur de défauts "acceptables" les arbres à came dont la surface occupée par les défauts est inférieure à 1 % de la surface de l'arbre à came. Il apparaît clairement que la quantité de défauts sur les arbres -à cames diminue visiblement lors de l'ajout de magnésium et que la fonte à graphite lamellaire, qui possède initialement une faible teneur en soufre, engendre moins de défauts que la fonte à graphite lamellaire ayant subi une désulfuration pour aboutir à cette faible teneur en soufre. 493981 16 i sans ajout de Mg ajout de Mg + ajout de Mg désulfuration (S "acceptables" % de pièces 50 3 O rebutées 4 - -5 2702687 REVENDICATIONS 1) Procédé de traitement d'une fonte à graphite lamellaire destinée à la fabrication des arbres à cames selon lequel on porte à la température de fusion ladite fonte avant d'extraire après décantation les oxydes de la fonte, caractérisé par le fait que l'on introduit avant la coulée dans le bain de fonte 0 001 % à 0 02 % en poids d'un élément désoxydant dans le but d'obtenir une fonte à graphite lamellaire à basse teneur d'oxygène et d'azote. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fonte à traiter possède la composition: 3) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'éléments désoxydants sont additionnés sous forme d'un alliage dont la teneur en cesdits éléments est comprise entre 5 et 30 % en poids. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'addition d'éléments désoxydants dans le bain de fonte est précédée d'une opération de désulfuration du bain de fonte lorsque la fonte à graphite lamellaire initiale a une teneur en soufre supérieur à 0 035 % en poids. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'élément désoxydant est constitué par du magnésium. 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'élément désoxydant est constitué par du calcium. 493981 167 C % Si % P % Mn % Cr % Cu % Sn % V % Mo % Autres 2,6-3,5 1,6-2,8 0-0,15 0-1 0-0,6 0-1 0-0,2 0-0,2 0-0,6 0 0,3 -6 2702687 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'élément désoxydant est constitué par du baryum. 8) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'élément désoxydant est constitué par du cérium. 493981 167