Brevet FR2985205A1 — publié le 20130705

PROCEDE DE POTEYAGE DE MATRICE DE FORGE DANS LA MISE EN OEUVRE DE PIECES OBTENUES PAR DEUX OPERATIONS SUCCESSIVES DE COULAGE DE FONDERIE PUIS DE FORGE L'invention se rattache au secteur technique des pièces obtenues suivant des opérations de coulage de fonderie, de forgeage et aussi de pièces subissant deux opérations successives de coulage de fonderie puis de forge. Cette dernière technologie a été développée et décrite dans le brevet EP 119 365 exploitée par le Demandeur, en particulier pour le traitement de pièces en aluminium et/ou alliage d'aluminium, et alliages légers. Ainsi ce procédé consiste à réaliser en coulage de fonderie de pièces en aluminium ou en alliage d'aluminium une préforme puis à la transférer dans une matrice de forge dont l'empreinte est de dimensions sensiblement inférieure aux dimensions de la préforme et d'exercer une opération de frappe afin d'obtenir une pièce aux formes et aux dimensions choisies avec des caractéristiques mécaniques supérieures. Le Demandeur a développé de nombreux perfectionnements dans cette technologie et en particulier celui d'une enduction graphite après l'obtention de la préforme de fonderie. Cette technologie d'une dépose d'une enduction graphite a été décrite en particulier dans le brevet FR 2 803 232. En pratique, la préforme obtenue de coulage de fonderie est immergée dans un bain contenant une enduction graphite puis transférée dans un four tunnel à une température de l'ordre de 400 à 500°. Cette opération de transfert dans le four tunnel a pour but de rendre notamment plus malléable la préforme pour l'opération suivante de forge. Puis la préforme ainsi enduite est transférée dans la matrice de forge pour l'exécution de la frappe. La matrice de forge a aussi un poteyage préalable type émulsion pour faciliter le fluage de la matière dans la zone de la bavure et éviter l'adhésion de l'alliage sur les outils. Cette solution technique est largement exploitée par le Demandeur. Ceci étant, et en pratique, elle entraîne des surcoûts à deux niveaux : - Tout d'abord l'utilisation de l'enduction graphite nécessite un contrôle des bains et de la dilution car le graphite utilisé est dilué dans de l'eau. Le contrôle reste donc contraignant en exigeant la mise en oeuvre de moyens correcteurs et de stabilisation du bain de l'enduction graphite. - Ensuite, il est nécessaire d'utiliser une émulsion à pulvériser sur la matière de forge, émulsion qui refroidit la matrice à chaque fois et génère des chocs thermiques ce qui diminue la durée de vie de la matrice. Face à cette problématique inhérente à l'exploitation de cette technologie du coulé-forgé connue sous la marque `COBAPRESS' du Demandeur, c'est-à-dire de la fabrication de pièces en aluminium ou alliage d'aluminium ou alliages légers par deux opérations successives de coulage d'une préforme puis de forgeage de celle-ci, le Demandeur a tenté de réfléchir et de rechercher une solution qui améliore la phase d'enduction graphitée ou qui puisse se substituer à celle-ci. La démarche du Demandeur a donc été de s'intéresser à la technique du poteyage connue de manière courante séparément dans le domaine de la fonderie puis celle de la forge, totalement indépendantes l'une de l'autre à la connaissance du Demandeur. Succinctement, et à titre de rappel, en fonderie le poteyage est l'action consistant à déposer un revêtement protecteur pour faciliter le démoulage de la pièce. Cette pratique est connue pour le moulage au sable, le moulage métallique, la fonderie gravitée. Le poteyage peut être permanent (ex fonderie moule métallique) ou appliqué entre chaque coulée. Le poteyage s'effectue par le biais de buses ou de pinceaux. On connaît aussi en fonderie le poteyage à l'huile par manifold ou par robot et aussi le poteyage à sec dans le cas particulier de la fonderie sous pression. Dans le domaine de la forge traditionnelle, on utilise aussi des poteyages pour aider au fluage de la matière et éviter l'adhésion du métal sur les matrices. Ainsi sont utilisées des huiles graphites, des solutions aqueuses graphitées ou non pour pulvérisation ou enduction, des céramiques, des lubrifiants solides type poteyage à sec. Si aussi bien dans la fonderie et la forge prises séparément on connaît la mise en oeuvre du poteyage à sec, la mise en oeuvre de cette solution n'a jamais été appliquée dans un procédé susceptible de combiner les deux opérations successives de coulage de fonderie puis de forgeage. Le Demandeur a lui-même été à l'origine du procédé `COBAPRESS' défini dans le brevet EP 119 365, a développé la mise en oeuvre d'une enduction graphite comme rappelé précédemment dans le brevet FR 2 803 232. En pratique, c'est par la nature de ce procédé `COBAPRESS' du coulé-forgé qu'il y avait l'impossibilité d'utiliser la technique de poteyage dans ses solutions traditionnelles et des techniques connues utilisées en fonderie traditionnelle et en forge traditionnelle. Le Demandeur qui s'est longuement intéressé à cette problématique en examinant toutes les incidences du coût et de mise en oeuvre a découvert une solution particulièrement intéressante dans le cadre d'une sélection particulière de l'opération de poteyage et ainsi une maîtrise des coûts de fabrication et des conditions d'intervention sans être une gêne pour un coût d'investissement rédhibitoire. Les tests effectués confirment l'intérêt de la solution apportée par le Demandeur. Ainsi selon l'invention, celle-ci consiste à mettre en oeuvre dans un procédé consistant à couler en fonderie une préforme selon des formes à dimensions souhaitées, à transférer la dite préforme de fonderie dans un four tunnel puis une opération de préchauffage à une température de l'ordre de 500°, à transférer la préforme de fonderie préchauffée dans une matrice de forge aux dimensions et forme sensiblement moindre et effectuer l'opération de frappe à une pression de l'ordre de 600 à 700 MPa, le procédé étant caractérisé en ce que avant le transfert de la préforme de fonderie préchauffée dans la matrice de forge, la dite matrice de forge et les moyens de positionnement de la préforme constitués par des broches sont soumises à une opération de pulvérisation d'une poudre sur toute la surface intérieure de la matrice de forge susceptible de recevoir la préforme de fonderie préchauffée et sur les broches. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pulvérisation peut se faire avec ou sans dépôt électrostatique. Le dépôt électrostatique assure un dépôt homogène et permet d'atteindre des zones inaccessibles sur la matrice de forge en égard de la configuration de la préforme. La poudre qui est projetée et pulvérisée contient une cire servant de vecteur aux agents démoulant et elle fond à 100°C. La poudre peut inclure une composition à base de particules graphitées ou non dans des proportions très limitées dans le cas du dépôt électrostatique de l'ordre de 10% maximum. La solution apportée par l'invention présente de nombreux avantages par rapport à la technologie développée par le Demandeur. Il n'est plus nécessaire d'avoir de bac de rétention de l'enduction graphitée et il n'y a plus d'eau à utiliser. Il n'y a plus nécessité d'assurer un suivi du taux de dilution ce qui réduit considérablement le coût de suivi et d'entretien. On réduit au niveau environnemental le bruit fait pour la projection du poteyage liquide sur la matrice, quant à la suppression des bacs d'enduction, il n'y a plus de rejet liquide et il n'y a pas d'encrassement du réseau d'aspiration lié à la projection de poteyage liquide sur la matrice. Au niveau technique, on améliore le fluage de la préforme lors de l'opération de forgeage, on diminue l'encrassement des outils utilisés lors du forgeage et on a une augmentation de la durée de vie de la matrice de frappe qui est soumise à moins de chocs thermiques.