Brevet FR2808461A1 — publié le 20011109

L'invention se rapporte à un procédé de réduction des frottements entre au moins deux pièces métalliques ainsi qu'à un piston à faible friction obtenu par le procédé. L'invention concerne notamment un piston de moteur à combustion interne ou un piston d'amortisseur, pourvu d'un revêtement à faible coefficient de frottement. Pour réduire les pertes par frottement entre pièces métalliques, une solution connue consiste à disposer un revêtement à faible coefficient de frottement sur surface frottante d'au moins une des pièces. Ainsi le document FR 2 642 475 décrit un piston de moteur à combustion interne dont la jupe est recouverte d'un revêtement constitué d'une résine synthétique armée fibres de verre contenant un polyéther sulfone. Le revêtement, qui est constitué d'une pièce rapportée sur la jupe du piston, est fixé par vissage, frettage ou collage. Le piston revêtu selon document FR 2 642 permet certes réduire son frottement dans un cylindre, cependant, il présente de nombreux inconvénients. Ainsi, le revetement du document FR 2 642 475 a un coût élevé. Par ailleurs, la fixation par collage pose des problèmes de compatibilité avec l'huile de lubrification du moteur, ainsi que des problèmes de tenue en température et mécanique. De plus, le revetement selon le document FR 2 642 475 nécessite des reprises d'usinage du piston. Un but de la présente invention est de proposer un procédé de réduction des frottements entre au moins deux pièces métalliques frottantes, palliant tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. Ce but est atteint par le fait que le procédé de reduction des frottements entre au moins deux pièces métalliques frottantes, consiste à disposer un revêtement faible coefficient de frottement sur au moins une partie de la surface d'au moins une des pièces, le revêtement étant constitué de polymère à faible coefficient de frottement, du type Poly Ether Ether Cétone (PEEK), pur et déposé par projection thermique. Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes - l'opération de dépôt du revêtement comporte une étape de fonte par chauffage de poudre dudit polymère, - l'opération de dépôt du revêtement est précédée d'une étape de préchauffage de la pièce ou de la surface à revêtir, - l'étape de préchauffage est précédée d'une étape de dégraissage de la surface â revêtir au moyen d'un solvant organique ou d'une lessive, - l'étape de préchauffage est précédée d'une étape de traitement par sablage de la surface revêtir, - l'opération de dépôt du revêtement est suivie d'un refroidissement à l'air de la pièce revêtue, de façon à obtenir un revêtement de type semi-cristallisé, - l'opération de dépôt du revetement est suivie d'un refroidissement de la pièce revêtue par trempage dans un liquide tel que l'eau, de façon à obtenir un revêtement de type amorphe, - la poudre de polymère a granulométrie moyenne comprise entre 10 et 60 #im environ de préférence de l'ordre de 25 gm, - le revêtement a une épaisseur comprise entre 5 et 150 gym, et de préférence de l'ordre de 1 à 100 gym. Un autre but de l'invention est de proposer un piston de moteur à combustion interne à faible friction, obtenu par le procédé ci-dessus. Selon l'invention, au moins partie de la surface de la jupe du piston est recouverte d'un revêtement obtenu par le procédé de réduction des frottements conforme à l'une quelconque des caractéristiques précédentes. Un autre but de l'invention est de proposer un piston d'amortisseur à faible friction obtenu le procédé ci-dessus. Selon l'invention au moins partie de la surface extérieure du piston d'amortisseur est recouverte d'un revêtement obtenu par le procédé réduction des frottements ci-dessus. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence à la figure unique, illustrant schématiquement un mode de réalisation préféré du procédé de réduction frottements selon l'invention appliqué à un piston de moteur à combustion interne. Le piston 1 comporte dans sa partie inférieure une jupe 3 qui constitue la surface sur laquelle être déposé un revêtement 2 à faible coefficient de frottement. Préalablement au dépôt du revêtement 2 sur la jupe 3, et en fonction du mode d'usinage du piston 1, la surface extérieure du piston 1 peut être dégraissée au moyen d'un solvant organique ou d'une lessive. De la même façon, un solvant ou une lessive pourra être utilisé pour enlever un éventuel liquide de protection utilisé, par exemple, lors d'un transport du piston. Le solvant, qui est fonction du type de traitement peut être, par exemple, du méthanol, la lessive peut être quant à elle à base de soude. Le traitement préalable de la surface 3 prévue pour le revêtement peut également être réalisé par sablage ou tout autre moyen équivalent. Le piston 1 est ensuite préchauffé au moyen, par exemple, d'une torche à flamme, ou de tout autre dispositif équivalent. La jupe 3 peut être préchauffée à une température de l'ordre de 250 à 450 degrés, et de préférence entre 400 et 420 degrés. Ensuite, selon l'invention, au moins une partie de la surface la jupe 3 est revêtue d'un revêtement 2 constitué d'un polymère à faible coefficient de frottement, et de préférence du Poly Ether Ether Cétone (PEEK), pur et déposé par projection thermique. Le depôt du revêtement 2 peut être réalisé à partir de polymère PEEK sous forme de poudre P qui est fondue avant d'être projetée sur la jupe 3. La poudre P est fondue par chauffage au moyen, par exemple, d'un chalumeau C disposé à quelques centimètres du piston 1. Bien entendu, la fusion de la poudre P peut être réalisée par tout autre dispositif équivalent. La poudre P de polymère PEEK peut avoir une granulométrie moyenne comprise entre 10 et 60 pm environ, et de préférence de l'ordre de 25 pm. Classiquement, l'opération de projection peut être réalisée par une torche 4 de projection. Par exemple, la torche 4 peut être du type portant la référence "CASTODYN 8000". La distance de projection peut être de l'ordre de 20 cm environ avec un débit de poudre P de l'ordre de 16g/min. La torche 4 peut assurer un balayage de la jupe 3 à une vitesse, par exemple, de 20mmls. De préférence également, la température de projection est comprise entre 250 et 450 degrés. Cette température de projection peut être contrôlée par un thermocouple (non représenté) disposé sur le piston 1. Pour assurer une projection sur l'ensemble de la jupe 3 du piston 1, ce dernier peut être mis en rotation R autour de son axe 5 de révolution. La rotation R du piston 1 peut être réalisée, par exemple, avec une vitesse de l'ordre de 400 tours/min. Le revêtement a, par exemple, une épaisseur comprise entre 5 et 150 Fm, et de préférence de l'ordre de 10 100 gym. Avantageusement, pour éviter que le polymère se dépose dans les gorges 5 du piston 1 prévues pour les segments, un cache 6 peut etre disposé sur l'extrémité supérieure du piston 1 lors de la projection. De la même façon, un bouchon 7 ou faux axe de piston peut être introduit dans le logement transversal prévu pour l'axe de piston 1 lors de la projection. II est également possible de réaliser un revêtement 2 sur une partie seulement de la surface de la jupe 3. A cet effet, un masque de forme déterminée pourra être disposé sur la jupe 3. Lorsque projection du revêtement 2 est achevée, et en fonction des propriétés mécaniques que l'on souhaite donner au revêtement 2, il est possible de réaliser un refroidissement contrôlé ou non du piston 1. Ainsi, pour obtenir un revêtement 2 de type semi- cristallisé, le piston 1 peut être refroidi à l'air ambiant. Dans ce cas on constate que le revêtement a une dureté Vickers de l'ordre de 25HV10. En revanche, pour obtenir une couche amorphe, le piston 1 peut être refroidi par trempage dans de l'eau. Dans ce cas, le revêtement est sensiblement transparent et a une dureté Vickers de l'ordre de 13HV10. On conçoit donc aisément que le procédé selon l'invention, tout en étant de structure simple, permet de réduire de manière significative les pertes par frottement entre deux pièces métalliques. Par ailleurs, le dépôt du revêtement 2 selon l'invention ne nécessite pas une recuisson, ce qui limite la température et la durée du traitement du piston 1. Le temps et la température de préchauffage sont déterminées en fonction notamment de la nature du substrat, pour obtenir un revêtement adhérant, sans modifier les caractéristiques mécaniques du substrat. Le procédé selon l'invention est particulièrement adapté aux pièces constituées d'un alliage léger. De plus, le dépôt selon l'invention respecte parfaitement les formes géométriques du substrat. Ainsi, il n'est pas nécessaire de modifier la géométrie de la pièce à traiter, mais seulement de constituer une pièce à la forme de la pièce finale en diminuant localement son épaisseur de la valeur de l'épaisseur du revêtement 2 prévu. L'invention peut s'appliquer également aux pistons d'amortisseurs ou à toute autre pièce constituée d'acier fritté ou de tout autre matériau métallique. Enfin, bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits. REVENDICATIONS 1. Procédé de réduction des frottements entre au moins deux pièces métalliques, consistant à disposer un revêtement à faible coefficient de frottement sur au moins une partie de la surface (3) d'au moins une (1) des pièces, caractérisé en que le revêtement (2) est constitué de polymère à faible coefficient de frottement, du type Poly Ether Ether Cétone (PEEK), pur et déposé par projection thermique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce l'opération de dépôt du revêtement (2) comporte une étape de fonte par chauffage de poudre (P) dudit polymère, la poudre fondue étant ensuite projetée sur ladite surface (3). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'opération de dépôt du revêtement (2) est précédée d'une étape de préchauffage de la pièce (1) ou de la surface (3) à revêtir. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape de préchauffage est précédée d'une étape de dégraissage de la surface (3) à revêtir au moyen d'un solvant organique ou d'une lessive. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape de préchauffage est précédée d'une étape de traitement par sablage de la surface (3) à revêtir. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'opération de dépôt du revêtement (2) est suivie d'un refroidissement à l'air de la pièce (1) revêtue, de façon obtenir un revêtement (2) de type semi-cristallisé. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'opération de dépôt du revêtement (2) est suivie d'un refroidissement de la pièce revêtue par trempage dans un liquide tel que l'eau, de façon à obtenir un revêtement (2) de type amorphe. 8. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la poudre (P) de polymère a une granulométrie moyenne comprise entre 10 et 60 #im environ et de préférence de l'ordre de 25 um. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 8, caractérisé en ce que le revêtement (2) a une épaisseur comprise entre 5 et 150 pm, et de préférence de l'ordre de 10 100 Pm. 10. Piston de moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'au moins une partie de la surface de sa jupe (3) est recouverte d'un revêtement (2) obtenu par le procédé de réduction des frottements conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. 11. Piston d'amortisseur, caractérisé en ce qu'au moins une partie de sa surface extérieure est recouverte d'un revêtement (2) obtenu par le procédé de réduction des frottements conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9.