FR2778125A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING PARTS IN CAST ALLOYS, PARTICULARLY IN ALUMINUM - Google Patents
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Abstract
Le procédé pour fabriquer des pièces en alliages coulés, notamment en aluminium, du type consistant à couler de l'aluminium ou alliage d'aluminium dans un moule, et après la coulée, à démouler la pièce encore chaude à une température de l'ordre de 400 à 500degre C et à la placer entre deux coquilles d'une matrice définissant une empreinte de dimensions légèrement inférieure à celle du moule, les deux coquilles étant fortement pressées l'une contre l'autre pour exercer, sur la pièce coulée mise entre les coquilles, un effet combiné de pressage à coeur et de corroyage superficiel, est remarquable en ce qu'il consiste à introduire une étape intermédiaire entre la phase de fonderie et d'obtention de la solution des produits et celle du forgeage, la solution issue de la coulée de fonderie étant transférée dans un four préchauffé à haute température pour améliorer l'homogénéité du produit pendant une période de temps prédéterminée, la solution étant ensuite transférée vers la zone de pressage pour forgeage de la pièce à obtenir, puis pour refroidissement à température ambiante.The process for manufacturing parts from cast alloys, in particular aluminum, of the type consisting in casting aluminum or aluminum alloy in a mold, and after casting, in demolding the part still hot at a temperature of the order from 400 to 500degre C and to place it between two shells of a matrix defining an imprint of dimensions slightly smaller than that of the mold, the two shells being strongly pressed one against the other to exert, on the casting put between the shells, a combined effect of core pressing and surface wrinkling, is remarkable in that it consists in introducing an intermediate stage between the foundry phase and obtaining the solution of the products and that of the forging, the solution resulting of the foundry casting being transferred to a preheated oven at high temperature to improve the homogeneity of the product for a predetermined period of time, the solution was nt then transferred to the pressing area for forging the part to be obtained, then for cooling to room temperature.
Description
/À/AT
PROCEDE POUR FABRIQUER DES PIECES EN ALLIAGES PROCESS FOR MANUFACTURING ALLOY PARTS
COULES. ET NOTAMMENT EN ALUMINIUMCAST. AND ESPECIALLY ALUMINUM
L'invention se rattache au secteur technique de la fabrication de pièces en alliages coulés et notamment en aluminium, magnésium, cuivre ou autre The invention relates to the technical sector of the production of parts in cast alloys and in particular in aluminum, magnesium, copper or other
obtenus en fonderie, forgeage et procédés similaires. obtained in foundry, forging and similar processes.
On connaît par le brevet EP 119 365 un procédé spécifique dénommé 1 0 COBAPRESS qui combine les techniques de fonderie et de forgeage de pièces, EP 119 365 discloses a specific process called 1 0 COBAPRESS which combines casting techniques and forging of parts,
notamment en aluminium ou alliage d'aluminium. especially aluminum or aluminum alloy.
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 à une température i 5 de l'ordre de 400 à 500 C et à la placer entre deux coquilles d'une matrice définissant une empreinte de dimensions légèrement inférieure à celle du moule, les deux coquilles étant fortement pressées l'une contre l'autre pour exercer, sur la pièce coulée mise entre les coquilles, un effet combiné de This process consists in casting aluminum or aluminum alloy in a mold, and after casting, in unmolding the part still hot at a temperature i 5 of the order of 400 to 500 C and placing it between two shells of a matrix defining an imprint of dimensions slightly smaller than that of the mold, the two shells being strongly pressed one against the other to exert, on the casting cast between the shells, a combined effect of
pressage à coeur et de corroyage superficiel. core pressing and surface wrought.
Ce procédé dit COBAPRESS est largement exploité pour de multiples applications pour pièces automobiles du type bielles, triangles, pivots ou fusées de suspension, supports moteurs et autres, pour des pièces de cycles telles que This so-called COBAPRESS process is widely used for multiple applications for automotive parts such as connecting rods, triangles, pivots or suspension rockets, engine mounts and others, for cycle parts such as
les manivelles.the cranks.
Après la mise en oeuvre du procédé précité et l'opération de forgeage en After the implementation of the above process and the forging operation in
particulier, les pièces sont refroidies à température ambiante. in particular, the parts are cooled to room temperature.
Il est nécessaire de procéder à une opération de détourage et de redressement par suite dans certains cas de déformation de la pièce. Un traitement thermique It is necessary to carry out a trimming and straightening operation as a result in certain cases of deformation of the part. Heat treatment
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peut suivre ensuite à une température de 540 C environ pour l'opération de can then follow at a temperature of about 540 C for the operation of
trempage. On revient ensuite à température ambiante. soaking. It then returns to room temperature.
Les phases successives au procédé coulé-forgé présentent des inconvénients de par le temps complémentaire nécessaire, l'absence de maîtrise de ce temps résiduel après la phase de forgeage et de retour à température ambiante et correspondant au stockage des pièces en l'état pendant un temps indéterminé The successive phases to the cast-forged process have drawbacks due to the additional time required, the lack of control of this residual time after the forging phase and return to room temperature and corresponding to the storage of the pieces in the state during a indefinite time
avant le traitement final de trempe. before the final quenching treatment.
Le but recherché selon l'invention était d'optimiser le procédé décrit dans le brevet EP 119 365 précité pour-réduire le temps nécessaire à la production des pièces tous traitements confondus, de supprimer l'opération finale de The aim sought after according to the invention was to optimize the process described in the aforementioned patent EP 119 365 in order to reduce the time necessary for the production of the parts, all treatments combined, to eliminate the final operation of
traitement thermique par trempage.heat treatment by soaking.
1 5 Différentes recherches ont ainsi été menées essentiellement en aval de l'opération de forgeage pour limiter les temps morts. Les études n'ont pas donné de résultats satisfaisants en continu et sur une longue période par suite de la trop grande difficulté à maîtriser le temps entre la phase finale de 1 5 Various researches were thus carried out mainly downstream of the forging operation to limit downtime. The studies have not given satisfactory results continuously and over a long period owing to the too great difficulty in controlling the time between the final phase of
forgeage du procédé et celle de traitement thermique par trempage. forging of the process and that of heat treatment by dipping.
L'originalité de l'invention a consisté à introduire une étape intermédiaire entre la phase de fonderie et d'obtention de la solution des produits et celle du forgeage, cette opération intermédiaire étant remarquable en ce que la solution issue de la coulée de fonderie est transférée dans un four préchauffé à haute température pour améliorer l'homogénéité du produit pendant une période de temps prédéterminée, la solution étant ensuite transférée vers la zone de pressagc pour forgeage de la pièce à obtenir, puis pour refroidissement à température ambiante. Dans ce cas, les opérations de redressage et de The originality of the invention consisted in introducing an intermediate stage between the foundry phase and obtaining the solution of the products and that of the forging, this intermediate operation being remarkable in that the solution resulting from the foundry casting is transferred to a preheated oven at high temperature to improve the homogeneity of the product for a predetermined period of time, the solution then being transferred to the pressing zone for forging the part to be obtained, then for cooling to room temperature. In this case, the straightening and
traitement thermique initialement effectuées ne sont plus nécessaires. heat treatment initially performed is no longer required.
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Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la These characteristics and others will become clear from the rest of the
description.description.
Pour la compréhension de l'invention, on a illustré sous forme de graphiques les différentes phases opératoires et de montées en température correspondant à la mise en oeuvre du procédé COBAPRESS décrit dans le brevet EP 119 365 (figure 1), puis selon la présente invention dans une première version du procédé incluant une phase intermédiaire entre la fonderie et le forgeage de la pièce (figure 2), puis une seconde version du procédé de l'invention incluant For the understanding of the invention, the various operating phases and temperature increases corresponding to the implementation of the COBAPRESS process described in patent EP 119 365 (FIG. 1) have been illustrated in the form of graphs. in a first version of the process including an intermediate phase between the foundry and the forging of the part (Figure 2), then a second version of the process of the invention including
1 0 d'autres phases opératoires après forgeage de la pièce. 1 0 other operating phases after forging of the part.
Le procédé de fabrication des pièces en alliage coulés, notamment en aluminium, est remarquable en ce qu'il met en oeuvre les opérations suivantes: - coulage de l'alliage, notamment en aluminium, dans un moule à une température de l'ordre de 400 à 500 C; - la coulée obtenue à la température de sortie du moule est transférée immédiatement dans un four assurant la mise en solution de ladite coulée à une température de l'ordre de 540 C; - la solution traitée et portée à 540 C environ est ensuite transférée entre deux coquilles d'une matrice définissant une empreinte de dimensions légèrement inférieures à celles du moule, les deux coquilles étant fortement pressées l'une contre l'autre pour exercer l'effort de pressage par forgeage; - puis, on laisse refroidir la pièce à température ambiante, celle-ci étant obtenue sans qu'il soit nécessaire d'effectuer comme selon l'art antérieur à un The process for manufacturing cast alloy parts, in particular aluminum, is remarkable in that it implements the following operations: - casting of the alloy, in particular aluminum, in a mold at a temperature of the order of 400 to 500 C; - The casting obtained at the outlet temperature from the mold is immediately transferred to an oven ensuring the dissolution of said casting at a temperature of the order of 540 C; - the treated solution and brought to approximately 540 ° C. is then transferred between two shells of a matrix defining an imprint of dimensions slightly smaller than those of the mold, the two shells being strongly pressed one against the other to exert the effort pressing by forging; - Then, the part is allowed to cool to room temperature, this being obtained without it being necessary to carry out as according to the prior art to a
traitement thermique final par trempage. final heat treatment by soaking.
Selon l'invention, le four utilisé après la première coulée de la pièce est un four à tunnel. Lc temps de chauffage à 540 C ou sensiblement, et correspondant à According to the invention, the oven used after the first casting of the part is a tunnel oven. Lc heating time at 540 C or more, and corresponding to
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la température de trempe de la pièce mise en solution, se situe dans une the quenching temperature of the part dissolved, is within a
fourchette de 40 minutes à 2 heures et avantageusement de 1 heure. range from 40 minutes to 2 hours and preferably 1 hour.
En sortie du four à tunnel, se produit un choc thermique de la pièce avec la température environnante tendant à une baisse de la température de l'ordre At the outlet of the tunnel oven, there is a thermal shock of the part with the surrounding temperature tending to lower the temperature by around
d'une dizaine de degrés pendant le temps de transfert vers le poste de forgeage. about ten degrees during the transfer time to the forging station.
Ce transfert s'effectue de toute manière appropriée à l'aide de moyens de manipulation appropriés. La température de pressage reste cependant à un niveau de l'ordre de 530 , ce qui permet de conférer à la pièce toutes les This transfer is carried out in any suitable manner using appropriate handling means. The pressing temperature however remains at a level of the order of 530, which gives the part all the
qualités requises de caractéristiques mécaniques. required qualities of mechanical characteristics.
Le procédé ainsi décrit selon l'invention permet de supprimer les opérations de traitement thermique et de redressage initialement nécessaires pour éviter et The method thus described according to the invention makes it possible to eliminate the heat treatment and straightening operations initially necessary to avoid and
corriger les déformations de la pièce selon l'art antérieur. correct the deformations of the part according to the prior art.
Ainsi, selon l'invention, l'opération intermédiaire de traitement dans le four à tunnel pendant une durée de 1 heure environ permet de supprimer les opérations qui s'effectuaient selon la technique précédente en aval des opérations coulées-forgées et qui se déroulaient pendant une période de 6 à 8 heures, et tout en obtenant des caractéristiques sensiblement égales à celles de Thus, according to the invention, the intermediate treatment operation in the tunnel oven for a period of approximately 1 hour makes it possible to eliminate the operations which were carried out according to the previous technique downstream from the cast-forged operations and which took place during a period of 6 to 8 hours, and while obtaining characteristics substantially equal to those of
l'art antérieur.prior art.
Des expérimentations ont été effectuées et ont donné les résultats suivants, sur un alliage AS7G03 ou A356 dans sa correspondance américaine ou LM25 dans sa correspondance anglaise: Experiments were carried out and gave the following results, on an AS7G03 or A356 alloy in its American correspondence or LM25 in its English correspondence:
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Procédé classique EP 119 365 suivant des Procédé de l'invention opérations de coulage forgeage et traitement thermique Rp 0,2 limite élastique moyenne 210 moyenne 212 RM résistance matériaux moyenne 290 moyenne 298 Limite allongement moyenne 8,8 moyenne 9,5 élastique Le procédé selon l'invention permet ainsi d'optimiser le procédé COBAPRESS Conventional process EP 119 365 according to processes of the invention casting operations forging and heat treatment Rp 0.2 average elastic limit 210 average 212 RM material resistance average 290 average 298 Average elongation limit 8.8 average 9.5 elastic The process according to the invention thus makes it possible to optimize the COBAPRESS process
décrit dans le brevet EP 119 365.described in patent EP 119,365.
Un autre développement de l'invention consiste à procéder à d'autres phases Another development of the invention consists in carrying out other phases
opératoires si l'on veut affiner encore les performances de l'invention. operating if we want to further refine the performance of the invention.
Ainsi, selon la variante complémentaire, les trois opérations de coulage, de traitement dans un four tunnel à 540 , puis de pressage sont effectuées comme indiqué précédemment et sont ensuite prolongées par une quatrième phase opératoire en sortie de pressage consistant à réaliser une opération complémentaire de remise en solution de la pièce dans un autre four tunnel à 540 environ pendant une durée de 40 minutes à 2 heures et de préférence 1 heure. Cette quatrième opération est suivie d'une cinquième opération de trempage, puis les pièces obtenues sont refroidies jusqu'à la température ambiante. Thus, according to the additional variant, the three operations of casting, of treatment in a tunnel oven at 540, then of pressing are carried out as indicated above and are then extended by a fourth operating phase after pressing, consisting in carrying out an additional operation of re-solution of the part in another tunnel oven at about 540 for a period of 40 minutes to 2 hours and preferably 1 hour. This fourth operation is followed by a fifth soaking operation, then the parts obtained are cooled to room temperature.
Ce procédé permet d'affiner les résultats et d'homogénéiser les pièces traitées. This process allows the results to be refined and the parts treated to be homogenized.
On a représenté aux figures 1, 2 et 3 les différentes étapes de température. La période x (figure 1) correspond au temps d'attente à température ambiantc de la pièce obtenue selon le brevet EP 119 365 avant l'opération de trempage Figures 1, 2 and 3 show the different temperature stages. The period x (FIG. 1) corresponds to the waiting time at ambient temperature of the part obtained according to patent EP 119 365 before the soaking operation
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ultérieur. La période y (figures 2 et 3) correspond au temps de passage de la solution dans le four à tunnel. Le procédé perfectionné selon l'invention dans ses deux variantes d'exécution permet d'une manière substantiel de réduire le temps de production et le coût de fabrication dans une valeur approximative de l'ordre de 8 à 10 % tout en obtenant les mêmes caractéristiques des pièces par ulterior. The period y (Figures 2 and 3) corresponds to the time taken for the solution to pass through the tunnel oven. The improved method according to the invention in its two alternative embodiments makes it possible to substantially reduce the production time and the manufacturing cost by an approximate value of the order of 8 to 10% while obtaining the same characteristics. pieces by
rapport au procédé COBAPRESS décrit dans EP 119 365. compared to the COBAPRESS process described in EP 119 365.
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