Brevet FR2860244A1 — publié le 20050401

L'invention concerne un procédé permettant le prétraitement d'une surface d'une pièce de structure. Des pièces de structure d'un véhicule automobile, comme par exemple une bielle, doivent présenter une qualité de matériau appropriée en fonction des exigences d'après lesquelles elles sont prévues dans le cadre du fonctionnement du véhicule automobile. Ainsi, le grand oeil d'un pied de bielle ou d'une tige de bielle doit présenter de bonnes qualités de glissement, car la surface de ce grand oeil de pied de bielle doit être conformée en conséquence. Pour obtenir ces qualités de glissement, on sait utiliser des paliers lisses, faisant que la fabrication de l'ensemble du dispositif est cependant très coûteuse. On peut se dispenser d'utiliser un palier lisse ou un coussinet de palier lisse, sur l'oeil d'un pied de bielle, lorsque la surface est recouverte, dans une zone correspondante, par exemple par un procédé de projection au plasma. Pour ce faire, un prétraitement est d'ailleurs nécessaire et il doit être réalisable en étant fiable du point de vue du procédé, dans des conditions de fabrication pour de grandes séries. Dans le cadre d'un prétraitement, on sait par exemple, comment grenailler la surface avec du corindon. De cette manière, la surface est rendue rugueuse pour un processus de revêtement ultérieur, de sorte qu'un revêtement adhère mieux. Le prétraitement d'une surface, au moyen de corindon, présente cependant un inconvénient, étant donné que le corindon, dans le cas d'un nettoyage de la surface en utilisant de l'eau de lavage - ce nettoyage étant rendu nécessaire après le prétraitement -, ne peut être éliminé, par l'eau de lavage, que de façon très onéreuse et jamais complètement. De telles impuretés dues au corindon peuvent encrasser des ateliers de fabrication, dans la mesure où, dans ces ateliers de fabrication, on utilise de l'eau de lavage contaminée par du corindon. Compte tenu de cet état de fait, il est proposé le prétraitement d'une surface par un procédé dans lequel la surface est soumise à un processus la rendant tensioactive, au moyen de particules ferromagnétiques. L'invention concerne un procédé permettant le prétraitement d'une surface d'une pièce de structure, avant un processus de revêtement, procédé dans lequel la surface est soumise à un processus la rendant tensioactive, au moyen de particules ferromagnétiques. Cette disposition a l'avantage qu'après le processus rendant la surface tensioactive, des particules ferromagnétiques se trouvant sur la surface peuvent, lors d'un nettoyage ultérieur, qui est effectué par exemple avec de l'eau de lavage, être éliminées avec l'eau de lavage plus facilement que dans le cas de particules de corindon. Il est par conséquent possible, avec des séparateurs magnétiques appropriés ou bien avec des dispositifs de filtration fonctionnant de façon magnétique, d'éliminer complètement ces particules ferromagnétiques, alors qu'une élimination de particules de corindon n'est pas possible de manière complète. Habituellement, lors du processus rendant la surface tensioactive, la surface est grenaillée avec les particules ferromagnétiques. Pour ce faire, les particules ferromagnétiques peuvent être guidées dans un flux d'air comprimé. Au moyen du processus rendant la surface tensioactive, on parvient au fait qu'une partie de la surface est agrandie. Ici, les particules ferromagnétiques ont un impact sur la surface, avec une énergie cinétique élevée, et donnent une rugosité à cette surface. Cela provoque une augmentation de la profondeur de rugosité intérieure de la surface, de sorte que pour un traitement ultérieur de la surface, se produisant par la suite, l'on dispose d'une plus grande surface pouvant être traitée. Dans une configuration possible de l'invention, il peut être prévu qu'une trajectoire des particules ferromagnétiques soit influencée par un champ magnétique. Ainsi, la possibilité est donnée de modifier la vitesse des particules ferromagnétiques ou, également, de régler un angle suivant lequel les particules ferromagnétiques ont un impact sur la surface. De cette façon, on peut influencer, de manière appropriée, la profondeur de rugosité intérieure. Dans une configuration préférée de l'invention, l'on utilise des particules ferromagnétiques de grenaille d'acier moulé. Bien sûr, on peut utiliser également d'autres particules contenant du fer. L'utilisation de grenaille d'acier moulé offre cependant un autre avantage expliqué par la suite. Dans le cas du processus rendant la surface tensioactive, on détermine un degré de l'augmentation de la surface, entre autres par la présence d'arêtes vives de la matière ayant un impact sur la surface. Ici, il convient de prendre en considération le fait qu'une particule, lors de l'impact sur la surface, est brisée en un ou plusieurs fragments. Dans le cas de grenaille d'acier moulé, la présence d'arêtes vives de ces fragments n'est pas diminuée par comparaison avec l'une des particules d'origine. Par conséquent, de la grenaille d'acier moulé peut être utilisée, pour le processus rendant la surface tensioactive, nettement plus souvent que d'autres matériaux dont la présence d'arêtes vives est réduite lors de l'impact. En outre, il est proposé, conformément à l'invention, un procédé permettant le traitement d'une surface d'une pièce de structure, procédé dans lequel la surface, dans le cadre d'un prétraitement avant l'application d'un revêtement, est soumise à un processus la rendant tensioactive, au moyen de particules ferromagnétiques. Grâce à cette disposition, la surface est préparée de façon idéale pour l'application du revêtement. La surface est augmentée de manière suffisante, de sorte que de la matière qui, lors du processus de revêtement, est appliquée sur la surface, adhère particulièrement bien. Lors du processus de revêtement, il peut être prévu que la surface de la pièce de structure soit dotée d'un revêtement direct. Cette disposition a l'avantage, par exemple, dans le cas de paliers lisses, comme dans le cas du grand oeil d'un pied de bielle ou d'une tige de bielle, que ce grand oeil n'a plus besoin d'être doté d'un coussinet de palier lisse. Les propriétés de glissement, nécessaires pour la fonction du palier lisse, sont fournies uniquement par le revêtement direct. Dans le cas d'une configuration possible, la surface est recouverte au moyen d'un procédé de projection au plasma. En variante à ce procédé, la surface peut être recouverte au moyen d'un procédé de projection métallique à l'arc (LDS). Dans le cas de tels procédés de revêtement thermiques, des particules d'une matière de revêtement sont chauffées de manière telle, qu'elles se liquéfient et, sous la forme de gouttelettes, ont un impact sur la surface et y adhèrent. En raison du processus rendant la surface tensioactive, un ancrage intérieur d'une couche projetée est possible. Ici, l'application du revêtement peut être réalisée, par exemple, avec un alliage de cuivre. Ce faisant, il peut être avantageux d'ajouter une proportion d'argent suivant un ordre de grandeur égal à un pour cent. Ainsi, on peut remplacer un métal lourd tel que le plomb qui est utilisé sinon pour des revêtements. Grâce à l'influence de paramètres de ces procédés de revêtement thermiques, on peut régler, au moyen d'un calibrage de précision, une porosité souhaitée de la surface. Il convient de prendre en considération également le fait que des cavités peuvent se former partiellement entre les différentes gouttelettes après leur solidification, lesquelles cavités servent au dépôt d'huile. Grâce à cette disposition, la qualité de glissement de la surface peut être traitée de manière appropriée. Dans le cas d'un revêtement de la surface, proposée en variante, il est possible que ce revêtement puisse être réalisé par compactage à froid. En outre, il peut être prévu, de préférence, que la surface soit nettoyée avant l'application du revêtement. Un nettoyage de la surface peut être effectué une fois que la surface a été rendue tensioactive, indépendamment du fait de savoir par quel procédé la surface continue à être traitée une fois qu'elle a été rendue tensioactive. Dans le cas du revêtement thermique effectué, de préférence, par la suite, on favorise une adhérence de particules - en particulier des gouttelettes - à appliquer sur la surface, après élimination de particules par lesquelles la surface a été sollicitée lors du processus la rendant tensioactive. Le nettoyage peut être effectué avec de l'eau de lavage à laquelle on ajoute un produit de protection contre la corrosion et/ou un lubrifiant. Conformément à l'invention, il est prévu qu'une pièce de structure forgée soit traitée au moyen des procédés utilisés de façon combinée: à savoir un prétraitement pour rendre la surface tensioactive et/ou un traitement ultérieur, en particulier par application d'un revêtement. En règle générale, une telle pièce de structure est en acier. Concernant cette pièce de structure, il peut s'agir d'un élément lisse pour un moteur. Cet élément lisse peut être configuré comme un grand ou également comme un petit oeil de pied de bielle ou de tige de bielle, dans une combinaison possible avec un vilebrequin ou bien comme un vilebrequin ou comme un palier lisse. En outre, l'élément lisse peut être configuré également comme un système de paliers composites. Un nettoyage de la surface de la pièce de structure peut être effectué, conformément à l'invention, avec de l'eau de lavage. Avec l'eau de lavage, on élimine les particules restant à la surface lors du processus rendant la surface tensioactive. Au cours d'une étape ultérieure du procédé, l'eau de lavage, à son tour, peut être nettoyée complètement, de manière simple, en éliminant les particules ferromagnétiques, avec un séparateur magnétique ou avec un dispositif de filtration fonctionnant de façon magnétique. D'autres avantages et d'autres configurations de l'invention résultent de la description et des dessins annexés. Il est entendu que les caractéristiques citées précédemment et les caractéristiques devant être encore expliquées par la suite peuvent être utilisées non seulement dans la combinaison indiquée à chaque fois, mais aussi dans d'autres combinaisons ou bien de façon isolée, sans sortir du cadre de la présente invention. L'invention est représentée schématiquement dans les dessins, à l'aide d'un exemple de réalisation, et est expliquée par la suite, de façon détaillée, en faisant référence aux dessins. La figure 1 montre un organigramme d'une configuration du procédé conforme à l'invention. La figure 2 montre une représentation schématique d'un dispositif de réalisation du procédé conforme à l'invention. La figure 3 montre une surface après un processus rendant la surface tensioactive, conformément à un procédé classique. La figure 4 montre une surface après un processus - conforme à l'invention - rendant la surface tensioactive. Dans le cas du procédé conforme à l'invention montré à l'aide d'un organigramme, sur la figure 1, un processus 2 rendant tensioactive la surface d'une pièce de structure est réalisé au cours d'une première étape lors d'un prétraitement. Ensuite, un nettoyage 4 de la surface de la pièce de structure est effectué au cours d'une seconde étape. Ensuite, la surface de la pièce de structure ou aussi la totalité de la pièce de structure peut être soumise à un traitement ultérieur 6, en particulier à un revêtement de la surface, et être dotée ici d'un revêtement direct. Lors du processus 2 rendant la surface tensioactive, il est prévu que la surface de la pièce de structure soit sollicitée par des particules ferromagnétiques, en particulier par de la grenaille d'acier moulé, grâce à quoi l'on obtient une augmentation de la surface. Lors du nettoyage 4, on élimine de la surface, des résidus de particules ferromagnétiques. Ce nettoyage 4 peut être réalisé, de préférence en utilisant de l'eau de lavage. Au cours d'une étape supplémentaire, l'eau de lavage peut êtres soumise à un nettoyage 10. Ici, les particules ferromagnétiques peuvent être éliminées, par exemple, avec un séparateur magnétique ou bien avec un dispositif de filtration approprié fonctionnant de façon magnétique. Le traitement ultérieur 6 auquel est soumise la surface de la pièce de structure, après le nettoyage 4, peut comporter, de préférence, un processus de revêtement thermique. Ici, au moyen d'un procédé de projection au plasma ou au moyen d'un procédé de projection métallique à l'arc, on peut appliquer, sur la surface, un alliage approprié, par exemple un alliage de cuivre ou d'un autre métal approprié. En raison des températures régnant lors du processus de revêtement thermique, des particules individuelles de cet alliage ont, sous la forme de gouttelettes, un impact sur la surface de la pièce de structure. Ce faisant, le processus rendant la surface tensioactive, qui est intervenu au cours du prétraitement, fait en sorte que ces gouttelettes adhèrent particulièrement bien sur la surface. Le revêtement direct en résultant donne à la surface de la pièce de structure d'excellentes qualités de glissement. Il est question du procédé conforme à l'invention, par exemple pour un élément lisse d'un moteur, en particulier pour un véhicule automobile. Un tel élément lisse peut être configuré comme une tige de bielle, comme un vilebrequin ou, généralement, comme un palier lisse. En outre, au moyen du procédé conforme à l'invention, on peut usiner plusieurs systèmes de paliers composites ou de volants moteur à deux masses. Ainsi, on peut se dispenser d'un coussinet de palier tel qu'il est sinon nécessaire dans le cas du grand oeil d'un pied de bielle. On peut par conséquent fournir une bielle dite sans coussinet de palier, bielle dans laquelle le nombre des pièces a diminué et où le coût de fabrication est réduit. La figure 2 montre une représentation schématique d'une configuration possible d'un dispositif de réalisation du procédé conforme à l'invention, lequel dispositif est configuré comme un système à table circulaire 12. Ce système à table circulaire 12 peut tourner autour d'un axe central 13, dans le sens de la flèche courbe, donc dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Des dispositifs de logement 14 - par exemple des mandrins qui sont disposés respectivement par paires, au bord du système à table circulaire 12, à une distance angulaire de 90 , servent au logement de pièces de structure, dans ce cas des tiges de bielle 16. Les dispositifs de logement 14 sont conformés de manière telle, qu'à chaque fois, une tige de bielle 16, par son grand oeil 15, trouve logement sur ces dispositifs. En outre, les dispositifs de logement 14 peuvent être conformés de manière telle, que plusieurs tiges de bielle 16 puissent être empilées les unes sur les autres. Au cours d'un cycle d'usinage, les tiges de bielle 16 passent, par une rotation du système à table circulaire 12, par quatre postes d'usinage 22, 24, 26, 28. En commençant par le poste d'usinage 28, les tiges de bielle 16 sont disposées sur les dispositifs de logement 14. Au niveau du poste d'usinage 22, il se produit, dans le cadre d'un prétraitement, le processus rendant la surface tensioactive. Après une autre rotation du système à table circulaire 12, les surfaces des tiges de bielle 16 sont, au cours de l'étape suivante, nettoyées dans le poste d'usinage 24. Au cours de l'étape suivante, qui se produit au niveau du poste d'usinage 26, après une autre rotation du système à table circulaire, les surfaces des tiges de bielle 16 sont recouvertes thermiquement. Cela peut être réalisé au moyen d'un procédé de projection au plasma ou d'un procédé de projection métallique à l'arc. Enfin, les tiges de bielle 16, après une dernière rotation, atteignent leur position initiale, à savoir le poste d'usinage 28 dans lequel les tiges de bielle sont enlevées des dispositifs de logement 14 du système à table circulaire 12. Il est à prendre en considération le fait que les dispositifs de logement 14 sont configurés de manière telle, que lorsque des tiges de bielle 16 sont, de façon multiple, empilées les unes sur les autres et qu'elles peuvent être serrées mécaniquement, leur alignement est réalisé, par exemple par un mandrin, de manière telle qu'il ne se produise aucun déséquilibre. En outre, le dispositif de logement 14 doit être configuré de manière telle, que la surface à solliciter, conformément à l'invention, lors de toutes les phases du procédé, soit sollicitée de façon optimale. Dans le cas d'une configuration possible, le système à table circulaire 12 peut être doté de lances de grenaillage et de lances de soufflage. La figure 3 montre, à titre d'illustration, une surface grossie 150 fois, après un processus classique rendant la surface tensioactive, où la surface de la pièce de structure a été sollicitée par du corindon raffiné. Par comparaison, la figure 4 montre également une surface d'une pièce de structure, grossie 150 fois, après un processus conforme à l'invention rendant la surface tensioactive, processus qui a été réalisé par grenaillage avec de l'acier moulé. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé permettant le prétraitement d'une surface d'une pièce de structure (16) avant un processus de revêtement, procédé dans lequel la surface est soumise à un processus la rendant tensioactive, au moyen de particules ferromagnétiques. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la surface, lors du processus la rendant tensioactive, est soumise à un grenaillage avec des particules ferromagnétiques. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les particules ferromagnétiques sont guidées dans un flux d'air comprimé. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel une trajectoire des particules ferromagnétiques est influencée par un champ magnétique. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'on utilise des particules ferromagnétiques de grenaille d'acier moulé. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la surface est nettoyée après le processus la rendant tensioactive. 7. Procédé permettant le traitement d'une surface d'une pièce de structure (16), dans lequel la surface est soumise, avant l'application d'un revêtement, à un processus la rendant tensioactive, au moyen de particules ferromagnétiques. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la surface de la pièce de structure est dotée d'un revêtement direct. 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la surface est recouverte au moyen d'un procédé de projection au plasma. 10. Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la 10 surface est recouverte au moyen d'un procédé de projection métallique à l'arc. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel la surface est nettoyée avant l'application 15 du revêtement. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel est traitée une pièce de structure forgée (16). 13. Procédé selon la revendication 6 ou 11, dans lequel la surface de la pièce de structure est nettoyée avec de l'eau de lavage. 14. Elément lisse pour un moteur, qui est traité par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.