Brevet FR2726035A1 — publié le 19960426

L'invention concerne une chemise de cylindre pour un moteur à combustion interne, notamment pour un gros moteur diesel. L'invention concerne une chemise de cylindre pour un moteur à combustion interne, notamment pour un gros moteur diesel. D'après la demande de brevet européen EP 0 525 540 A1, on connaît une chemise de cylindre, notamment pour un gros moteur diesel, qui est formée par coulée de fonte perlitique à graphite sphéroïdal en tant qu'alliage de base, et la structure de la fonte comporte des quantités de cémentite / stéadite nettement délimitées et réparties selon un réseau et qui occupent un pourcentage de surface de 3 à 8%. En outre 0,01 à 0,03 pour cent en poids de bore et/ou 0,2 à 0,4 pour cent en poids de phosphore et - le cas échéant - 0,1 à 0,3 pour cent en poids de vanadium sont ajoutés, en tant qu'éléments d'alliage, à l'alliage de base. Une telle chemise pour cylindre possède une solidité extrêmement élevée et de très bonnes caractéristiques d'usure et de fonctionnement. Ces solidités élevées sont nécessaires dans les moteurs diesel modernes de grande puissance pour éviter la formation de fissures. La présente invention a pour but d'améliorer plus encore les caractéristiques positives d'une chemise de cylindre du type indiqué, comme par exemple la résistance à la chaleur, la stabilité de forme et la résistance à l'usure à des températures accrues. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que la chemise est constituée par de la fonte perlitique à graphite sphéroïdal et présentant les limites d'analyse suivantes: 2,8 à 3,9 % en poids de carbone 1,5 à 3 % en poids de silicium 0,05 à 1 % en poids de manganèse moins de 0,02 % en poids de soufre 0,025 à 0, 07% en poids de magnésium 0,1 à 2 % de cuivre 0,005 à 0,03 % en poids de bore et/ou 0,1 à 0,4 % en poids de phosphore 0,1 à 2 % en poids de nickel 0,1 à 1 % en poids de molybdène 0,05 à 0,5 % en poids de chrome 0,01 à 0,05 % en poids de titane 0,002 à 0,014 % en poids d'azote 0,005 à 0,1 % en poids d'étain le reste étant formé de fer, la structure de la fonte comportant, en dehors des insertions en graphite sphéroïdal, également des quantités de cémentite / stéadite nettement délimitées, réparties uniformément selon un réseau et qui occupent un pourcentage de surface compris entre 3 et 8 %. Les caractéristiques particulières de la structure ont été obtenues au moyen d'éléments d'alliage qui ont été ajoutés. Ainsi, la formation du graphite sphéroïdal a été obtenue de façon obtenue par addition de Mg ou de Mg plus Ce. On a obtenu une accélération de la précipitation de cémentite / stéatite dans la masse fondue solidifiée aux dépends du pourcentage de graphite, et la disposition spatiale nettement délimitée en forme de réseau des quantités de cémentite / stéadite ainsi que leur pourcentage de surface par addition de faibles quantités de bore et/ou de phosphore et - le cas échéant - de vanadium à la fonte perlitique à graphite sphéroïdal et présentant les limites d'analyse suivantes: 2,8 à 3,9 % en poids de carbone 1,5 à 3 % en poids de silicium 0,05 à 1 % en poids de manganèse moins de 0,02 % en poids de soufre 0,025 à 0,07 % en poids de magnésium 0, 1 à 2 % en poids de cuivre le reste étant formé de fer, en tant qu'alliage de base et avec les quantités suivantes en pourcentage en poids: 0,005 à 0,03 % en poids de bore, et éventuellement 0,1 à 0, 4 % en poids de phosphore 0,05 à 0,4 % en poids de vanadium. L'addition d'autres éléments de l'alliage dans les limites d'analyse ainsi indiquées ci-après favorise l'obtention d'autres caractéristiques positives comme par exemple la résistance à la chaleur, la stabilité de forme à des températures accrues, une résistance accrue à l'usure, grace à la présence de perlite en forme de fines bandes, un autre pourcentage réduit de ferrite ainsi que des carbu- res / nitrures spéciaux très durs: 0,1 à 2 % en poids de nickel 0, 1 à 1 % en poids de molybdène 0,05 à 0,5 % en poids de chrome 0, 01 à 0,05 % en poids de titane, 0,002 à 0,014 % en poids d'azote 0,005 à 0,1 % en poids d'étain. La forme sphéroïdale du graphite accroît la résistance à la traction et la résilience de la structure de la chemise de cylindre. En raison de la disposition spatiale particulière des quantités de cémentite / stéadite nettement délimitées dans la structure, la surface de la chemise de cylindre possède - comme dans le cas de la fonte alliée de façon correspondante et contenant du graphite lamellaire - un relief réticulaire présentant une finesse microscopique et qui garantit une bonne adhérence pour une pellicule de lubrifiant. Ceci garantit un bon comportement de glissement des segments de piston sur la surface de la chemise du cylindre. Il faut régler la teneur en bore, phosphore et vanadium dans les limites indiquées précédemment de manière à obtenir les caractéristiques désirées pour la fonte et des caractéristiques particulières optimisées en fonction du cas particulier. Par exemple, le phosphore accroît la résistance à l'usure tout en agissant également en la fragilisant, mais on obtient, avec les trois éléments d'alliage que sont le bore, le phosphore et le vanadium, la meilleure répartition selon un réseau réticulaire des quantités de cémentite / stéadite. Le bore favorise au maximum la résistance à l'usure de la structure et fournit d'une manière générale une répartition selon un réseau des quantités de cémentite / stéadite pas aussi bonne que ce que fournit le phosphore, tandis que le vanadium favorise la résistance à la traction et à l'usure, en conduisant en général à peine à une répartition selon un réseau des quantités de cémentite / stéadite et par conséquent conviendrait peu en tant qu'élément supplémentaire d'alliage, sans bore et/ou sans phosphore. Par conséquent, on a indiqué une chemise de cylindre, qui est comparativement appropriée et peut être fabriquée au moyen d'une opération de coulée et qui non seulement satisfait aux exigences, qui lui sont imposées en matière de résistance à la traction et à l'usure, mais possède simultanément la caractéristique de surface nécessaire pour l'obtention d'une action suffisante de lubrification. REVENDICATIONS 1. Chemise de cylindre pour un moteur à combustion interne, notamment pour un gros moteur diesel, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en fonte perlitique à graphite sphéroïdal, avec les limites d'analyse suivan- tes: 2,8 à 3,9 % en poids de carbone 1,5 à 3 % en poids de silicium 0,05 à 1 % en poids de manganèse moins de 0, 02 % en poids de soufre 0,025 à 0,07% en poids de magnésium 0,1 à 2 % de cuivre 0,005 à 0,03 % en poids de bore et/ou 0,1 à 0,4 % en poids de phosphore 0,1 à 2 % en poids de nickel 0,1 à 1 % en poids de molybdène 0,05 à 0,5 % en poids de chrome 0,01 à 0,05 % en poids de titane 0,002 à 0,014 % en poids d'azote 0,005 à 0,1 % en poids d'étain le reste étant formé de fer, que la structure de la fonte comportant, en dehors des insertions en graphite sphéroïdal, également des quantités de cémentite / stéadite nettement limitées, réparties uniformément selon un réseau et qui occupent un pourcentage de surface compris entre 3 et 8 %. 2. Chemise de cylindre pour un moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractériséeen ce que la fonte contient un additif de 0,05 à 0,4 % en poids de vanadium, en tant qu'élément d'alliage aux dépends de l'élément résiduel formé de fer.