Brevet FR2880563A1 — publié le 20060714

PROCEDE DE FABRICATION DE BLOC MOTEUR COMPORTANT DES CHEMISES RAPPORTEES. La présente invention concerne d'une façon générale le moulage de pièces en alliage léger tel qu'un alliage d'aluminium et plus particulièrement le moulage de pièces possédant des inserts métalliques. Plus particulièrement, il s'agit de blocs moteurs de moteurs à combustion interne comportant des inserts constitués par des chemises de cylindres. Pour la réalisation de certaines pièces en aluminium moulé, par exemple les blocs moteurs, il est actuellement nécessaire d'utiliser à certains endroits des inserts en un matériau autre que celui utilisé pour le moulage de la pièce. Dans le cas des blocs moteurs en alliage léger, la technologie la plus répandue consiste ainsi à insérer les chemises en fonte, qui assurent le contact avec les segments des pistons, dès la coulée. Pour ce faire il convient de donner à l'insert une surface d'accrochage mécanique satisfaisante, par exemple par usinage d'une gorge hélicoïdale sur la surface externe de la chemise. Si l'aluminium liquide pénètre bien dans ces reliefs, la tenue mécanique de l'ensemble est obtenue de façon satisfaisante. Or, il apparaît que les procédés de fabrication utilisés aujourd'hui et notamment le procédé par coulée sous pression de l'aluminium dans des moules métalliques ne permettent pas d'obtenir une haute qualité métallurgique notamment en terme de fissures et autres micro- porosités dans les régions de la pièce telles que le haut des cylindres, c'est-à-dire la zone où l'aluminium vient recouvrir les chemises et ce, 2880563 2 quelle que soit la forme donnée aux talons de lavage disposées dans ces zones. Ceci est susceptible d'entraîner des taux élevés de rebuts. En effet, l'existence de défauts dans cette zone s'avère préjudiciable lors 5 de la mise en place des segments: des particules peuvent se détacher et rayer la chemise, ce qui n'est pas tolérable. La présente invention a pour objet de pallier ces limitations de l'état de la technique et de permettre d'obtenir une bonne qualité métallurgique 10 dans la zone du haut des cylindres. Le procédé de fabrication d'un bloc moteur de moteur à combustion interne à cylindres en alliage léger tel qu'un alliage d'aluminium selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de former une cavité de moule à l'intérieur de laquelle est disposée au moins une chemise rapportée destinée à former au moins un cylindre dudit moteur et d'alimenter ladite cavité en alliage liquide, le liquide remplissant la cavité à la fois par l'intérieur de la chemise et par l'extérieur de la chemise. Selon une autre caractéristique du procédé fabrication d'un bloc moteur objet de la présente invention, l'alimentation de la cavité de moule est opérée sous pression, et en ce que l'alliage est introduit par la face du moule correspondant à la face inférieure du bloc moteur. Selon une autre caractéristique du procédé fabrication d'un bloc moteur objet de la présente invention, la chemise est portée par une pièce support s'étendant à l'intérieur de la chemise et en ce que la pièce support est conformée pour laisser au moins un passage pour l'alliage. 2880563 3 Selon une autre caractéristique du procédé fabrication d'un bloc moteur objet de la présente invention, le passage s'étend le long de la face intérieure de ladite chemise. Selon une autre caractéristique du procédé fabrication d'un bloc moteur objet de la présente invention, le passage est agencé pour venir alimenter la face supérieure du bloc moteur venant recouvrir le dessus de ladite chemise. Selon une autre caractéristique du procédé fabrication d'un bloc moteur objet de la présente invention, la pièce support est formée par un fût cylindrique et en ce que ce fût comporte à sa périphérie un canal pour le passage de l'alliage. Selon une autre caractéristique du procédé fabrication d'un bloc moteur objet de la présente invention, ce canal débouche dans une zone prédéterminée de ladite face supérieure du bloc moteur. Selon une autre caractéristique du procédé fabrication d'un bloc moteur 20 objet de la présente invention, ce canal à une profondeur d'environs 1 à 4mm sur une largeur de 1 à 6 cm. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux 25 dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente une vue synthétique d'une machine à mouler selon l'invention; - la figure 2 représente une vue en perspective d'un fût porte chemise pour machine à mouler selon l'invention. 2880563 4 Le processus de moulage d'un bloc moteur (ou carter cylindres) d'un moteur à combustion interne du type multicylindre en alliage d'aluminium est réalisé par une installation industrielle comportant notamment une machine à mouler, un robot d'extraction de la pièce, des moyens de poteyage, un circuit de refroidissement, un four de maintien et un dispositif d'alimentation du type à louche ainsi qu'une presse à dégrapper. Comme il est visible sur la figure 1, la machine ou presse à mouler référencée 1 comporte une empreinte fixe 2 définissant la face inférieure du bloc moteur et une empreinte mobile 3 définissant la face supérieure. L'empreinte fixe est portée par un plateau fixe 4, lequel réalise par 15 ailleurs la fonction d'injection du métal dans le moule par un canal d'injection 5 du métal liquide sous pression. L'empreinte mobile 3 est elle portée par le plateau mobile 6 de la machine à mouler 1. Le plateau mobile 6 opère par ailleurs le support des chemises 7 avant la coulée et accueille plusieurs sous-ensembles appelés noyaux ou tiroirs 8 réalisant les faces extérieures du bloc. Le plateau mobile 6 coopère par ailleurs avec des moyens d'éjection du bloc non détaillés plus avant. Les chemises 7 sont portées par des broches encore appelées fûts porte chemise 9 formés par des cylindriques faisant saillies perpendiculairement à l'empreinte mobile 3 et destinée à recevoir les chemises 7 sur toute la longueur de ces dernières. L'extrémité libre des fûts 9 fait face à l'empreinte fixe 2 du moule. 2880563 5 Les noyaux 8 définissant les faces latérales du bloc moteur sont montés mobiles en translation sous l'action de vérins de sorte qu'à l'ouverture du moule, les noyaux puissent coulisser et libérer la pièce formant le bloc moteur. Ainsi donc la machine à mouler définit une cavité de moulage 10 délimitée principalement par les empreintes 2 et 3, les tiroirs 8, les chemises 7 et les fûts 9. Cette cavité 10 destinée à être remplie par un alliage d'aluminium, est conformée pour que les chemises 7 soient recouvertes d'aluminium à leur extrémité dirigée vers la face supérieure du bloc moteur. Le fonctionnement d'une telle machine à mouler est le suivant: On opère tout d'abord la fermeture du moule, le piston d'injection du mécanisme d'injection sous pression recule et on fait descendre la louche d'alimentation dans le four de maintien de l'aluminium en fusion. La louche alimente ensuite le canal d'injection en alliage liquide. L'injection commence ensuite par une première phase où le métal liquide est amené jusqu'aux attaques de la pièce (vitesse du piston 0, 2m/s) puis dans une seconde phase on injecte le métal dans la pièce à vitesse élevée (vitesse du piston 4.5m/s, vitesse aux attaques 60m/s). Le moulage se termine par une phase de compression, la pression dans le métal atteignant 950 bars. Cette phase terminée on procède à l'ouverture de la machine, au démoulage des noyaux et à l'éjection du bloc. Il ne reste plus alors qu'à opérer le poteyage et le soufflage des empreintes et insérer les chemises pour recommencer ensuite le cycle de moulage. Le bloc moulé est quant à lui ensuite conduit vers l'outil de dégrappage où il est débarrassé de 2880563 6 tous les artifices nécessaires à sa réalisation (masselottes, talons de lavage, coulée, etc.). Comme cela est représenté à la figure 2, afin de faciliter le passage du métal et faire en sorte que la zone du trottoir d'aluminium recouvrant les chemises (face supérieure ou tablature du carter cylindres) présente une parfaite santé métallurgique et en particulier ne présente pas de fissure, une ou plusieurs veines formant des canaux d'alimentation 91 sont aménagées à la périphérie des fûts 9 de façon à permettre l'alimentation de la zone par l'intérieur des chemises. Ces veines 91 sont définies par des usinages de profondeur et de largeur adaptés pratiqués sur la surface des fûts 9 et ce, afin de pouvoir assurer un passage prédéterminé du métal liquide et faciliter ensuite l'élimination du métal lors du dégrappage. Selon l'exemple illustré, le fût comporte une veine d'environ 2cm de large sur lmm de profondeur. Bien évidemment les dimensions de la veine et le nombre de veine sont adaptées en fonction au cas par cas en fonction des dimensions des moteurs. Ainsi la profondeur peut varier d'environ 1 à 4mm et la largeur de 1 à 6 cm. Lors du remplissage du moule, cette veine 91 permet de venir alimenter et/ou de nettoyer la zone de la tablature directement par l'intérieur de la chemise et ainsi d'assurer une montée rapide en température et/ou un nettoyage de la zone assurant la bonne santé métallurgique de cette dernière. 7 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un bloc moteur de moteur à combustion interne à cylindres en alliage léger tel qu'un alliage d'aluminium, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de former une cavité de moule (10) à l'intérieur de laquelle est disposée au moins une chemise rapportée (7) destinée à former au moins un cylindre dudit moteur et d'alimenter la dite cavité (10) en alliage liquide, le liquide remplissant la cavité (10) à la fois par l'intérieur de la chemise (7) et par l'extérieur de la chemise (7). 2. Procédé de fabrication d'un bloc moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation de la cavité de moule (10) est opérée sous pression, et en ce que l'alliage est introduit par la face du moule correspondant à la face inférieure du bloc moteur. 3. Procédé de fabrication d'un bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ladite chemise (7) est portée par une pièce support (9) s'étendant à l'intérieur de ladite chemise (7) et en ce que ladite pièce support (9) est conformée pour laisser au moins un passage (91) pour l'alliage. 4. Procédé de fabrication d'un bloc moteur selon l'une quelconque des 25 revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit passage (91) s'étend le long de la face intérieure de ladite chemise (7). 5. Procédé de fabrication d'un bloc moteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que ledit passage (91) est agencé pour venir alimenter la face supérieure du bloc moteur venant recouvrir le dessus de ladite chemise (7). 2880563 8 6. Procédé de fabrication d'un bloc moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite pièce support (9) est formée par un fût cylindrique et en ce que ledit fût comporte à sa périphérie un canal (91) pour le passage de l'alliage. 7. Procédé de fabrication d'un bloc moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit canal (91) débouche dans une zone prédéterminée de ladite face supérieure du bloc moteur. 8. Procédé de fabrication d'un bloc moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit canal (91) à une profondeur d'environs 1 à 4mm sur une largeur de 1 à 6 cm.