Brevet FR2803232A1 — publié le 20010706

PROCEDE PERFECTIONNE POUR FABRIQUER DES PIECES ALLIAGE LEGER L'invention se rattache au secteur technique de la fabrication pièces en alliage léger, notamment en aluminium, obtenues en fonderie forgeage et procédés similaires. On connaît, par le brevet EP 119.365, un procédé spécifique dénommé COBAPRESS qui combine les techniques de fonderie de forgeage de pièces en aluminium ou alliages d'aluminium. On rappelle que ce procédé consiste à couler de l'aluminium ou alliage d'aluminium dans un moule et après la coulée, à démouler la pièce encore chaude dénommée préforme à une température de l'ordre de 400'C à 500'C, on place entre deux matrices ou parties d'une matrice définissant une empreinte de dimensions légèrement inférieures à celles du moule qui correspondent à celles de la pièce finale, les deux coquilles ou parties étant fortement pressées l'une contre l'autre pour exercer sur la préforme coulée mise entre parties de matrices un effet combiné de pressage à c#ur de corroyage superficiel. On connaît par ailleurs, par le brevet FR 2.778.125, un procédé du type précite amélioré qui vise à profiter de l'opération de préchauffe pour réaliser-p- même temps l'opération de traitement thermique économisant ainsi sur l'opération de traitement thermique classique postérieure à l'opération de frappe. Entre la coulée de la préforme et le forgeage, on transfère ladite préforme coulée dans un four assurant la mise en solution de ladite preforme coulée à la température de mise en solution matériau constitutif et placée ensuite entre les deux parties de la matrice de frappe pour l'operation de forgeage avec refroidissement ambiant, cri accéléré ou trempé. Ce procédé amélioré dénommé COBAPRESS 2 permet donc de réduire temps de production et le coût de fabrication manière significative des pièces, tout en obtenant les mêmes caractéristiques des pièces rapport à l'enseignement du procédé COBAPRESS décrit dans le brevet 119.365. mise en #uvre du procédé précité dans les deux versions requiert de manière courante dans l'activité de forgeage de pulvériser sur matrice de forge une solution eau plus graphite à l'état liquide, qui a pour but de faciliter le fluage de la matière ainsi forgée et le démoulage la pièce finale. En pratique, la pulvérisation de la solution graphite sur la matrice de forge est une opération qui, en fonction de la complexité des formes de la pièce finale brute, est relativement longue et coûteuse, qui ne permet pas systématiquement d'avoir une homogénéité de pulvérisation dans les parties d'accès difficile de la pièce, et enfin qui est très salissante pour le poste de travail. Le but recherché selon l'invention était donc d'assurer une optimisation du procédé COBAPRESS initial de coulé-forgé en alliage léger. Une première démarche a été de s'orienter sur une amélioration des conditions de dépose du graphite dans la matrice de forgeage par pulvérisation de la solution de graphite sur la matrice de forge, ec un meilleur contrôle de la distribution à l'aide de robots. En pratique, cette solution est peu satisfaisante, car elle nécessite tout de même l'intervention de l'homme, et les coûts et problèmes environnementaux sont toujours là. La démarche du demandeur s'est donc orientée de manière inattendue sur une autre possibilité qui s'intercale entre les deux phases principales de coulée et de forgeage, possibilité qui offre toutes les garanties dans une répartition homogène de la solution graphite sur la préforme, qui au surplus apporte des caractéristiques particulières intéressantes, en améliorant productivité du procédé. Selon une première caractéristique, le procédé de fabrication des pièces en alliage léger est du type mettant en #uvre les phases suivantes : - coulage de la préforme à une température de l'ordre de 250' à 500-C, - transfert de la préforme dans une matrice définissant une empreinte de dimensions légèrement inférieures à celle du moule, les deux parties de la matrice etant pressées l'une contre l'autre pour exercer l'effort de forgeage, de matriçage de la pièce brute finale, refroidissement de la pièce brute à la température ambiante, le procédé étant caractérisé en ce que après coulage de la préforme et avant le transfert de la préforme dans une matrice de forge, ladite préforme, à température fin de coulée est transférée et immergée totalement dans un bac pour graphitage par enduction, puis en sortie de bac, la température de préforme pen-nettant l'évaporation de l'eau de sorte que la préforme est ecouverte d'une manière homogène de graphite. Selon une autre caractéristique, le procédé perfectionné de fabrication des pièces en alliage léger est du type mettant en #uvre les phases suivantes : - coulage de préforme à une température de l'ordre de 250' à 500'C C - transfert de la préforme coulée obtenue dans un four assurant mise en solution de ladite préforme coulée à la température de mise solution du matériau constitutif ; - transfert de la préforme mise en solution en sortie du four dans une matrice définissant une empreinte de dimensions légèrement inférieures à celles du moule, les parties de la matrice étant pressées l'une contre l'autre pour exercer l'effort de forgeage, de matriçage de la pièce brute finale ; - refroidissement de la pièce brute obtenue à la température ambiante, en accéléré ou trempé, le procédé étant caractérisé en ce que, après coulage de la préforme et avant le transfert dans le four tunnel, ladite préforme, à température de fin de coulée, est transférée et immergée totalement dans un bac pour graphitage par enduction, puis en sortie de bac, à ce stade, température de la préforme et celle du procédé en amont permettant l'évaporation de l'eau, de sorte que la préforme est recouverte d'une manière homogène de graphite, ladite préforme étant ensuite remise en température dans le four tunnel assurant l'homogénéisation en température de préforme graphitée. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite la description, Pour fixer l'objet de l'invention illustré d'une manière non limitative aux figures du dessin où la figure 1 représente le schéma de mise en #uvre du procédé selon l'invention. Le procédé de fabrication des pièces en alliage léger selon l'invention requiert une installation avec cinq zones spécifiques successives couvrant différentes étapes du procédé. La première zone (Zl) correspond à la coulée de l'alliage léger dans moule (1) permettant l'obtention d'une préforme (2) dans les conditions température rappelées précédemment. La seconde zone (Z2) correspond au transfert de la préforme (2) dans bac (3) pour immersion et graphitage par enduction de la préforme Le bain est une solution de graphite et eau. Adjacent au bac pennettant le graphitage par enduction, ou dans plan supérieur, est prévue une phase (Z3) de séchage de la pièce préformée hors du bain. La zone (Z4) suivante correspond au transfert de la préforme graphitée séchée dans le four tunnel (4) pour homogénéisation température. La zone (Z5) suivante correspond à la sortie du four tunnel de la préforme pour être ensuite forgée dans une matrice (5) qui fait l'objet d'une lubrification moindre et plus rapide limitée au cordon de bavure selon les conditions évoquées précédemment, puis refroidie température ambiante ou accélérée ou trempée. Le procédé optimisé selon l'invention apparaît donner aux pièces ainsi traitees des avantages spécifiques. avantages du procédé optimisé de l'invention sont nombreux : - une qualité d'état de surface plus affiné de la pièce grâce à une homogenisation du dépôt de solution graphite qui a une influence sur les conditions d'essai de rupture ; - une meilleure tenue en essai de fatigue - une longévité accrue de l'outillage de frappe - une amélioration de l'environnement - un gain productivité - une fon-nation humaine moindre et moins complexe, ce est important en regard recrutement de main d'#uvre qualifié, ce qui est toujours difficile ou une automatisation plus simple ; - au moment de l'homogénisation en température dans le four tunnel pour homogénéisation en température, la couleur noire issue du bain graphité permet de mieux emmagasiner les calories et donc d'améliorer les caractéristiques de structure et mécaniques de la pièce ; - De plus, une nuance de couleur pourrait répondre à un besoin d'esthétique et de coloris. Une plus grande discrétion pour des éléments de sécurité et plus particulièrement de suspension - châssis pour éviter l'effet de brillance sous carrosserie visible par les conducteurs voisins au véhicule concerné. Les avantages sont donc nombreux- Le procédé est optimisé selon l'invention et apporte des améliorations inattendues et récentes qui justifient son développement. REVENDICATIONS -1- Procédé de fabrication des pièces en alliage léger du type mettant en c #uvre les phases suivantes : - coulage de la préforme à une température de l'ordre de 250' 500'C c - transfert de la préforme dans une matrice définissant une empreinte de dimensions légèrement inférieures à celle du moule, les parties de la matrice de forge, étant pressées l'une contre l'autre pour exercer l'effort de forgeage, de matriçage de la pièce brute finale ; - refroidissement de la pièce brute à la température ambiante, le procédé étant caractérisé en ce qu'après coulage de la préforme et avant le transfert de la préforme dans une matrice de forge, ladite préforme, à température fin de coulée est transférée et immergée totalement dans un bac pour graphitage pour enduction, puis en sortie de bac, la température de la préforme permettant l'évaporation de l'eau de sorte que la préforme est recouverte d'une manière homogène de graphite. -2- Procédé perfectionné de fabrication des pièces en alliage léger est du type mettant #uvre les phases suivantes : - coulage de préforme à une température de l'ordre de 250' à 500'C ; - transfert la préforme coulée obtenue dans un four assurant la mise en solution de ladite préforme coulée à la température de mise en solution du matériau constitutif ; - transfert de la préforme mise en solution en sortie du four dans une matrice définissant une empreinte de dimensions légèrement inférieures à celles du moule, les deux parties de la matrice étant pressées l'une contre Fauti pour exercer l'effort de forgeage, de matriçage de la pièce brute finale - refroidissement de la pièce brute obtenue à la température ambiante, accéléré ou trempé, le procédé étant caractérisé en ce que, après coulage de la préforme et avant le transfert dans le four, ladite préforme, a teniperature en fin de coulée, est transférée et immergée totalement dans un bac poLir graphitage par enduction, puis cri sortie de bac, la température de la préforme et celle du procédé en amont permettant l'évaporation de l'eau, elle séchée, de sorte que la préforn-ie est recouverte d'une manière homogène de graphite, ladite préforme étant transférée dans le four assurant la mise en solution de la préforme graphitée. -3- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce introduit dans le bac pour graphitage par enduction une nuance de couleur du bain. -4- Installation pour la mise en #uvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend 5 zones successives à savoir - une première zone (ZI) correspondant à la coulée de l'alliage dans un moule (1) permettant l'obtention d'une préforme (2) ; - une seconde zone (Z2) correspondant au transfert de la préforme (2) dans un bac (3) par immersion et graphitage par enduction de la préforme (2) - une étape (Z3) de séchage de la pièce préformée (2) hors du bain graphité se trouvant dans le bac (3) ; - une quatrième zone (Z4) de transfert de la préforme séchée dans un four tunnel (4) avec homogénisation en température ; - une cinquième zone (Z5) correspondant à la sortie du four tunnel (4) de la préforme pour être forgée dans une matrice (5) puis refroidie à température ambiante ou accélérée ou trempée.