Brevet FR2786418A1 — publié le 20000602

L'invention concerne le domaine du moulage de pièces mécaniques en alliage de magnésium, en particulier de pièces destinées à tre connectées à d'autres pièces en vue d'une transmission de mouvement : axes en sortie de courbure, accrochage de ressort d'appui, rivet d'articulation de carter, etc.. L'invention s'applique notamment aux pièces de systèmes d'essuie-glace, de groupes motoventilateurs ou d'hélices. L'utilisation de tels alliages présente notamment l'avantage de permettre une réduction sensible de masse, tout en conservant les propriétés mécaniques souhaitées, et ceci sans augmentation sensible de coût. Les alliages de magnésium couramment utilisés sont à base d'aluminium et de zinc, tel que le GA9Z1 (9% d'aluminium et 1% de zinc), les alliages de zinc et de terres rares ZE33, ZE52, ZE55 (avec respectivement 3 ou 5% d zinc et, respectivement 3 ou 2% (ou 5%) de terres rares), ou des alliages composites avec, par exemple, du carbure de silicium (par exemple à 12%). Le problème que présente l'utilisation de tels alliages de magnésium est la corrosion galvanique qui apparaît au niveau des jonctions avec des pièces dont les matériaux présentent des potentiels galvaniques sensiblement élevés, tels que l'acier, I'aluminium ou le zamak, c'est-à-dire supérieur à-1 (par exemple de-1 à-0, 6), alors que le potentiel des alliages de magnésium est sensiblement plus électronégatif (entre-1,4 et-1,7). Afin de surmonter ce problème, il est connu d'utiliser des inserts métalliques et de mouler autour de celui-ci la pièce réalisée en matériau plastique ou en tôle emboutie. Cependant, les matériaux plastiques ou la tôle emboutie ne présentent pas de propriétés mécaniques équivalentes à celles des métaux. De plus, la connexion réalisée pose des problèmes au niveau des interfaces. L'invention propose, pour résoudre ce problème, de prévoir un insert en alliage métallique de potentiel galvanique proche de celui de l'alliage de magnésium utilisé, mais apte à assurer les fonctions d'interface avec des matériaux à haut potentiel galvanique sans tre corrodé. Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé d'amélioration de résistance à la corrosion de pièces en alliage de magnésium à connecter à des pièces métalliques de potentiel galvanique élevé, dans lequel il est prévu de surmouler un insert dans la pièce en alliage de magnésium par injection de l'alliage de magnésium à l'état pâteux lors du moulage de cette pièce pour empcher la refusion de l'insert, l'insert, destiné à entourer la pièce à connecter, étant constitué d'un alliage sensiblement moins corrodable que l'alliage de magnésium et de potentiel galvanique sensiblement proche de celui de l'alliage de magnésium. Le fait d'injecter l'alliage de magnésium à l'état pâteux, et non comme habituellement à l'état liquide, permet ainsi d'éviter la refusion mme partielle de l'alliage constituant l'insert lors de l'injection. La refusion est le retour à l'état fondu du matériau constitutif de l'insert. Selon des modes particuliers de réalisation : -I'alliage constitutif de l'insert est choisi parmi des alliages d'aluminium, de zinc et de titane ; -la face externe de l'insert est moletée, pour améliorer la liaison entre l'insert et la pièce coulée en alliage de magnésium ; -la face interne de l'insert est recouverte d'une couche de matériau à coefficient de frottement adapté à la tenue de la pièce à lier, afin d'améliorer l'interface avec cette pièce ; -I'alliage de magnésium est conformé en lingot avant d'tre introduit dans un tube d'injection à piston comportant des moyens de chauffage, puis est poussé sous pression par le piston dans l'empreinte d'un moule couplé au tube, cette empreinte comportant au moins un noyau autour duquel est disposé l'insert. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront ci-après à la lecture de la description d'un exemple de réalisation, en référence aux figures annexées qui représentent : -la figure 1, une vue schématique en coupe d'un exemple de dispositif destiné à mouler des pièces par injection conformément au procédé de l'invention ; -les figures 2a et 2b, deux étapes du procédé selon l'invention, respectivement lors de la mise à l'état pâteux de l'alliage de magnésium et après injection de l'alliage dans le moule. La vue en coupe selon la figure 1 montre que le dispositif comporte une section injection et une section moulage imbriquées l'une dans l'autre. La section injection A se compose d'un tube d'injection 10 formé d'un canal 12 sensiblement horizontal, et pourvu d'une ouverture latérale 12a dans laquelle est introduite l'alliage. Le tube est équipé d'un piston d'injection cylindrique 14, ce piston étant monté coulissant dans le canal 12 et actionné par une bielle télescopique 15. Ce tube est muni de moyens de chauffage sous la forme d'une bobine d'induction 16 alimentée en courant électrique d'intensité adapté. Dans la deuxième section de moulage B, le canal d'injection 12 se prolonge par une cavité cylindrique 17 formée dans une des demi-coques 18a, 18b d'un moule 18, la cavité 17 étant dimensionnée pour recevoir le piston 14 de manière coulissante. La demi-coque 18a, apte à recevoir le piston 14, incorpore des canaux de régulation en température 20 dans lesquels circule un fluide caloporteur. Dans l'autre demi-coque 18b, est disposée une empreinte 22 dans une cavité 23 couplée à la cavité 17 par un conduit de liaison 19, cette empreinte ayant la forme de la pièce à réaliser. Le conduit de liaison 19 est creusé en surface des demicoques 18a, 18b. Un insert en aluminium 24, présentant une forme annulaire, est introduit autour d'un noyau 25 de l'empreinte correspondant à la position de la tige en acier (non représentée) à assembler. Une dépouille (non représentée) est prévue dans la paroi de l'insert 24 située en regard du noyau 25 afin de faciliter l'éjection de la pièce lors du démoulage. Pour réaliser la pièce, l'alliage de magnésium 26, préformé en lingot de dimension adapté à un poste différent, est déposé dans le canal 12 à travers l'ouverture latérale 12a et poussé, par le piston d'injection 14, dans la zone du canal 12 entourée par la bobine d'induction 16 (figure 2a). L'intensité et la fréquence du courant de la bobine sont ajustées pour que le métal atteigne une température comprise entre 560 C et 580 C. Cette température, proche tout en restant inférieure à sa température de fusion (595 C), confère à l'alliage un état pâteux ou semi-solide qui autorise son injection dans la section de moulage. L'alliage est ensuite poussé jusqu'au fond du canal 12 pour tre injecté sous pression dans la cavité 17 à travers le conduit de liaison 19. Tel qu'illustré en figure 2b, I'alliage 26 vient se mouler sur l'empreinte 22 en se soudant autour de l'insert 24. Le fait que l'alliage de magnésium soit porté et maintenu à une température sensiblement inférieure à la température de fusion de l'insert (660 C), notamment grâce aux moyens de régulation en température 20, permet d'éviter une refusion de ce dernier au contact de l'alliage. Dans ces conditions, la pièce obtenue après refroidissement et démoulage possède un insert de liaison qui ne contient pas d'alliage de magnésium, ce qui lui permet de ne pas s'exposer à la corrosion au contact de pièces en matériaux ci haut potentiel oxydo-réducteur. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté. En variante, il est possible de verser l'alliage de magnésium en fusion entre le piston et une paroi escamotable prévue dans un premier tronçon du tube d'injection. Après refroidissement jusqu'à solidification à l'aide de moyens de régulation en température adaptés, et retrait de la paroi, le lingot formé est poussé par le piston d'injection et réchauffé à la température d'état pâteux (entre environ 560 et 580 C pour l'alliage de magnésium GA9Z1) dans un deuxième tronçon du tube d'injection, selon le mode opératoire déjà décrit. Les moyens de refroidissement peuvent également servir de moyens de régulation en température. Dans ce cas, la solidification et la transformation à l'état pâteux se fait sur le mme tronçon, la paroi étant retirée après transformation à l'état pâteux. La suite des étapes reprend celle précédemment décrite. II est également possible de prévoir un agencement vertical du tube d'injection avec introduction du métal en fusion par le haut ou par le bas, afin de s'affranchir de la paroi escamotable. Par ailleurs, l'alliage de magnésium à l'état pâteux peut tre préparé sur un poste différent du poste d'injection et de moulage précédemment décrit. A ce premier poste, l'alliage en fusion est solidifié puis réchauffé pour se présenter à l'état semisolide. L'alliage pâteux est alors versé dans le canal de la section injection précédemment décrite, ou dans une section injection du type à vis, utilisée en thixoforgeage dans les machines à injection de métal à l'état pâteux. REVENDICATIONS 1. Procédé d'amélioration de la résistance à la corrosion de pièce en alliage de magnésium à connecter à des pièces métalliques de potentiel galvanique élevé, caractérisé en ce qu'il consiste à surmouler un insert (24) dans la pièce en alliage de magnésium par injection de l'alliage de magnésium à ftât pâteux lors du moulage de cette pièce pour empcher la refusion de l'insert, ce dernier, destiné à entourer la pièce à connecter, étant constitué d'un alliage sensiblement moins corrodable que l'alliage de magnésium et de potentiel galvanique sensiblement proche de celui de l'alliage de magnésium. 2. Procédé selon la revendication1, caractérisé en ce que l'alliage constitutif de l'insert est choisi parmi des alliages d'aluminium, de zinc et de titane. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la face externe de l'insert est moletée pour améliorer la liaison entre l'insert et la pièce en alliage de magnésium. 4. Procédé selon la revendication1, caractérisé en ce que la face interne de l'insert est recouverte d'une couche de matériau à coefficient de frottement adapté à la tenue de la pièce à lier. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alliage de magnésium est conformé en lingot avant d'tre introduit dans un dispositif de moulage comportant une section injection (A) à tube (10) incluant des moyens de chauffage (16) pour transformer l'alliage à l'état pâteux, puis est poussé sous pression dans l'empreinte (22) d'un moule (18) couplé au tube (10), cette empreinte (22) comportant au moins un noyau (25) autour duquel est disposé l'insert (24). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi de l'insert (24) située en regard du noyau (25) comporte une dépouille. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 précédentes, caractérisé en ce que, la pièce d'alliage de magnésium étant réalisée dans un dispositif composé d'une section d'injection (A) à tube (10) et d'une section de moulage (B), I'alliage de magnésium est versé en fusion entre le piston du tube d'injection et une paroi escamotable de ce tube, le tube comportant des moyens de refroidissement et de régulation en température pour solidifier puis transformer l'alliage de magnésium à l'état pâteux, l'alliage pâteux étant ensuite poussé par le piston d'injection dans l'empreinte d'un moule couplé au tube, cette empreinte comportant au moins un noyau autour duquel est disposé l'insert. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tube est agencé verticalement, avec une introduction de l'alliage de magnésium en fusion à l'une des extrémités du tube. 9. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'alliage de magnésium, à la place d'tre introduit sous forme de lingot et transformé à l'état pâteux dans la section d'injection (A), est préparé à l'état pâteux sur un poste différent du dispositif d'injection et de moulage, dans lequel l'alliage, versé en fusion, est solidifié puis réchauffé ci la température d'état pâteux par des moyens de refroidissement et de régulation en température, I'alliage pâteux étant ensuite versé dans le canal (12) du tube (10) de la section injection. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'alliage est injecté à l'état pâteux dans une section injection à vis de type thixoforgeage.