Brevet FR2730654A1 — publié le 19960823

À Procédé de fabrication d'une came destinée à un arbre à cames à cames rappDDortées L'invention concerne un procédé de fabrication d'une came pour un arbre à cames à cames rapportées, par frittage d'une ébauche pressée à partir d'une poudre de frittage, ébauche cali- brée après frittage puis améliorée par une trempe et un revenu. Pour pouvoir fabriquer de manière simple des arbres à cames à partir d'un matériau correspondant aux exigences de sollicita- tion spécifiques, il est connu de fabriquer les cames par la métallurgie des poudres puis, après avoir opéré un traitement d'amélioration, par exemple par trempe et revenu, d'effectuer un refroidissement rapide à partir du produit fritté très chaud ou par nitruration. nitrocarburation, nitruration au plasma, afin de relier la came à un arbre en acier, au moyen de procédés de jonc- tion usuels. Pour satisfaire aux exigences élevées en matière de précision, il faut que les cames, qui sont produites par frittage et reliées à l'arbre à cames, soient cependant soumises à un post-usinage coûteux, effectué par meulage-rectification, afin que, non seulement, la forme de contour extérieure de la came mais également sa position par rapport à l'arbre en acier se situe dans les limites de plages de tolérances étroites prédéterminées. Mal- gré la prise en considération maximale du comportement au retrait de l'ébauche de came lors du frittage et malgré la conduite d'un calibrage coûteux de l'ébauche frittée, en effet, en cas de sol- licitations élevées, on ne pouvait pas respecter la précision des plages de tolérances étroites exigées pour celles-ci dans les con- ditions d'une fabrication en série des cames, sans envisager un postmeulage-rectification de la forme de contour extérieure des cames. L'invention a par conséquent pour but l'amélioration de cames frittées pour des arbres à cames à cames rapportées du type évoqué ci-dessus, de manière à pouvoir supprimer le post-usinage des cames par meulagerectification, également lorsque l'on se trouve dans des conditions de fabrication en serie. L'invention résout le problème posé par le fait que l'ébauche est pressée de manière correspondante à une forme de contour théorique, frittée et calibrée, la forme s'écartant de la forme de contour théorique de la came, l'écart étant orienté en sens inverse du sens de retrait se manifestant lors de son traite- ment d'amélioration et en ce qu'ensuite l'ébauche calibrée est re- mise à la forme par l'action du retrait, lors de l'opération d'amélioration, pour prendre la forme de contour théorique de la came. L'invention a pour base la connaissance que le traitement thermique, lors du traitement d'amélioration des cames calibrées, du fait de la distribution irrégulière de la masse sur la périphé- rie, mène à un retrait irrégulier sur l'étendue de la périphérie de la came, ceci ayant des effets désavantageux sur la précision dimensionnelle, ce retrait pouvant être compensé par l'adoption d'une forme de profil, prenant en compte ce retrait, pour l'ébauche pressee à partir de poudre de frittage. La forme de con- tour théorique de l'ébauche frittée et calibrée doit, de ce fait, avant son traitement d'amélioration, être dimensionnée de façon à présenter, vis-à-vis de la forme de profil théorique de la came, un écart qui soit orienté en sens inverse du retrait imputable au traitement d'amélioration, de manière que la modification de forme se produisant lors du traitement d'amélioration amène une identi- fication de la forme du profil de l'ébauche à la forme de profil théorique de la came. Du fait que, en outre, les cames doivent être serrées-bridées sur leurs enveloppes lorsqu'elles doivent être soumises à un perçage par tournage de l'ouverture de passage destinée à l'arbre, du fait de la plus grande précision du profil réel de la came ayant subi un traitement d'amélioration, on ob- tient de meilleures conditions pour l'obtention d'un bridage en position correcte des cames et, ainsi, une orientation plus pré- cise de l'ouverture de passage par rapport à la forme de profil extérieure des cames, ce qui, au total, mène à ce que, dans les conditions d'une fabrication en série. des cames peuvent être fabriquées avec une grande précision dimensionnelle sans devoir soumettre les cames, reliées à l'arbre, à un post-usinage coûteux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui représentent, schématiquement et simplement à titre d'exemple, un mode de réalisation préféré du procédé de fabrica- tion d'une came pour un arbre à cames à cames rapportées. La figure 1 représente une forme de profil réel typique d'une came frittée, fabriquée de façon classique. en com- paraison de la forme de profil théorique de la came, et la figure 2 est une représentation correspondante à la figure 1 de la forme de profil théorique typique d'une came fabriquée selon l'invention, en comparaison de la forme de profil théorique de la came. Pour fabriquer une came à partir d'un acier fritté présen- tant une teneur élevée en carbone, on part d'une poudre de fer qui, par exemple, contient de 0,2 à 2,0 Z en poids de molybdène, 0.5 à 2,0 Z en poids de chrome, jusqu'à 2,0 Z en poids de cuivre. et de 0,6 à 1,2 Z en poids de carbone, ceci constituant les éléments de l'alliage, qui peuvent se présenter sous forme élémen- taire et également pré-alliee ou alliée par diffusion, à l'excep- tion du carbone. Cette poudre de fer est pressée au moyen d'un ou- til de pressage, pour donner une ébauche dont la masse volumique, aussi régulière que possible, doit être superieure à 6,9 g/cm3. Après pré-frittage, l'ébauche est soumise à un processus de pres- sage subséquent qui donne un compactage supplémentaire permettant d'atteindre une masse volumique de 7.4 à 7.6 g/cm3, avant que l'ébauche soit soumise à un frittage final à une température de 1200 à 1300'C. Suite à ce frittage à température élevée, l'ébauche est calibrée en vue d'améliorer la précision dimensionnelle. en la faisant passer avec pressage à travers un outil de matriçage. Pour effectuer un traitement d'amélioration de l'ébauche calibrée, celle-ci est soumise à un traitement thermique pour obtenir la dureté et la résistance à la rupture, ainsi que la résistance à l'usure nécessaires. L'ébauche peut être trempée, en effectuant une trempe à l'huile, en opérant depuis une température d'austéni- tisation de 850'C à 900'C, en descendant à une température d'huile supérieure à 120'C ou bien en effectuant une trempe à partir du produit fritté très chaud, par insufflation d'azote. Une autre possibilité de traitement d'amélioration consiste en une nitrura- tion, une nitrocarburation ou une nitruration au plasma, le re- trait se manifestant d'une façon relativement moindre. du fait de la température de traitement relativement faible lors de la nitru- ration. Malgré cela, on obtient une influence non négligeable, qui nuit à la précision dimensionnelle, sur la forme extérieure du profil de la came, comme ceci peut être vu sur la figure 1, dans laquelle la forme de contour théorique indiquée en trait mixte de la came est désignée par 1. C'est à cette forme de contour théori- que 1 de la came que correspond, dans le cas de la fabrication classique de la came en acier de frittage, également la forme de contour théorique de l'ébauche frittée, calibrée avant traitement d'amélioration et qui prend ensuite une forme de contour réelle 2 qui est la conséquence d'un retrait 3, qui a été représenté de fa- çon excessivement accent dans le dessin afin d'obtenir une meilleure représentation et qui est en réalité de l'ordre de gran- deur de, par exemple, 0.01 à 0,02 mm, ce qui cependant peut déjà donner des écarts de forme inadmissibles. Pour éviter ces écarts de forme inadmissibles, selon l'in- vention, l'outil de pressage et l'outil de calibrage destinés à l'ébauche ne sont pas conçus de manière que l'ébauche calibrée selon l'état de la technique corresponde autant que possible à la forme de profil théorique 1 de la came, mais au contraire à une forme de profil réelle 4 qui diffère de la forme de profil théori- que de la came, la différence étant orientée dans le sens inverse de celui exercé par le retrait attendu au moment du traitement d'amélioration, comme tout ceci peut se voir sur la figure 2. La valeur de retrait qui a été déterminée lors d'essais préliminai- res, par exemple, lors d'un traitement d'amélioration déterminé, lorsque la périphérie de la came, est prise en compte lors de la conception des outils de formage destinés à l'ébauche, si bien que, par exemple, pour l'outil de matriçage destiné à calibrer l'ébauche avant le traitement d'amélioration, on a une section transversale à l'étirage qui correspond au profil théorique 4 de l'ébauche n'ayant pas encore subi le traitement d'amélioration. Cette forme de profil théorique de l'ébauche n'ayant pas été su- jette au traitement de l'amélioration a, lors du traitement ther- mique d'amélioration, comme conséquence l'apparition d'un retrait qui donne une bonne approximation à la forme de profil réelle 2 de la came améliorée concernant sa forme de profil théorique 1. La comparaison des écarts, entre un profil théorique typique 2 d'une came fabriquée selon la figure 1 et d'une came fabriquée selon l'invention, selon la figure 2, par rapport à la forme de profil théorique de la came, restitue directement de façon nette l'oppor-5 tunité du traitement par rapport à la fabrication classique. REVENDICATION 1. Procédé de fabrication d'une came pour un arbre à cames à cames rapportées, par frittage d'une ébauche, pressée à partir d'une poudre de frittage et ayant été après frittage calibrée puis soumise à un traitement d'amélioration par trempe et revenu, caractérisé en ce que l'ébauche est pressée de manière correspon- dante à une forme de contour théorique (4), frittée et calibrée, cette forme présentant un écart par rapport à la forme de contour théorique (1) de la came, écart orienté dans le sens inverse de celui du retrait (3) se manifestant lors de son amélioration par trempe et revenu, et en ce que, ensuite, l'ébauche calibrée soit remise à la forme par l'effet du retrait (3) opérant lors de l'amélioration par trempe et revenu, pour prendre la forme de con- tour théorique (1) de la came.