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WO2011004090A1 - Procede de fabrication de pieces en alliage d'aluminium - Google Patents

Procede de fabrication de pieces en alliage d'aluminium Download PDF

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WO2011004090A1
WO2011004090A1 PCT/FR2010/051151 FR2010051151W WO2011004090A1 WO 2011004090 A1 WO2011004090 A1 WO 2011004090A1 FR 2010051151 W FR2010051151 W FR 2010051151W WO 2011004090 A1 WO2011004090 A1 WO 2011004090A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aluminum alloy
parts
heat treatment
gravity
piece
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/FR2010/051151
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English (en)
Inventor
Arnaud Lucas
Jean-Yves Monnier
Céline MORISSET
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
Priority to EP10737981A priority Critical patent/EP2451597A1/fr
Publication of WO2011004090A1 publication Critical patent/WO2011004090A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0081—Casting in, on, or around objects which form part of the product pretreatment of the insert, e.g. for enhancing the bonding between insert and surrounding cast metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/16—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/057—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with copper as the next major constituent

Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing process of aluminum alloy casting under pressure with locally higher mechanical characteristics and the resulting aluminum alloy part.
  • the invention further relates to a motor vehicle and a vehicle comprising such parts.
  • the production of aluminum alloy parts by gravity casting followed by a heat treatment requires adjustments in terms of the thickness of the part relative to a part made by molding under pressure, in order to properly fill the mold and limit the deformations generated by the heat treatment. This then has an impact on the mass of the room. Also, for reasons of manufacturing cost, mass production and dimensional accuracy, the aluminum alloy parts are generally obtained by molding under pressure.
  • a heat treatment T6 or T7 dissolution, quenching and tempering / income is known to impart reinforced mechanical properties to aluminum alloy parts thus treated.
  • the document WO-A-2006/066314 describes a method of heat treatment of aluminum alloy cast parts under pressure. These parts, by the molding process, are likely to have internal defects in which gases are occluded. These defects are liable to form blisters during a conventional hardening heat treatment.
  • the treatment method which is described in the document WO-A-2006/066314 comprises a dissolution step lasting less than 30 minutes. Such a method, however, does not allow a gain in terms of mechanical properties for all aluminum alloy cast parts under pressure.
  • Document FR 2 588 017 also proposes a process for manufacturing die-cast aluminum alloy casting parts, which are then reinforced by means of a T6 heat treatment.
  • the document US Pat. No. 6,035,923 proposes a process for manufacturing aluminum alloy parts comprising a portion made of a composite material made of a porous material impregnated with the aluminum alloy. Such a part is then subjected to a heat treatment T6.
  • the casting process by underpressure casting generates internal health of the parts less good than casting gravity which can cause problems of formation of blisters during a heat treatment of the parts.
  • the subject of the present invention is a process for manufacturing an aluminum alloy part by underpressure casting, characterized in that at least one insert is incorporated during die casting of said part.
  • reinforcement consisting of a piece of gravity-molded aluminum alloy having undergone a solution heat treatment, quenching and tempering.
  • the invention thus advantageously provides parts of aluminum alloy die-cast which has as reinforcement inserts aluminum alloy parts having high mechanical characteristics. These reinforcing inserts lighter than the ferrous inserts locally give said aluminum alloy part their high mechanical characteristics without increasing the mass of the final part as much as the ferrous inserts.
  • these reinforcing inserts eliminate the risks of deformations conventionally induced by a heat treatment since it only intervenes at the inserts of smaller dimensions than the final part made and no longer on the whole. of this final piece.
  • the method according to the invention allows the use of aluminum alloys of different compositions to achieve the one or more inserts and the other part incorporating said inserts. It is thus possible to use alloys that can be molded or cast easily by gravity to form inserts, while for reasons of moldability under pressure molding, they can not be chosen to produce the main part incorporating these inserts.
  • Aluminum alloys will be used such as AICu 4 Ni 2 Mg 1 5 , AISi 7 Mg 0 3Cu 0 5 for the inserts and such as AISi 9 Cu 3 , AISi 11 Cu 2 for the die casting.
  • the method according to the present invention therefore allows to produce aluminum alloy parts obtained by die casting, having locally improved mechanical characteristics (at the inserts) while avoiding problems related to porosities present in the within said die castings. Therefore, according to the invention, there is provided a method for manufacturing aluminum alloy parts by die casting in which the risks of deformation related to heat treatment solution dissolution, quenching and then return of type T6, T7 (on income) to strengthen the piece are eliminated on said final piece.
  • the present invention also relates to an aluminum alloy part obtained by die casting characterized in that it comprises at least one reinforcing insert consisting of a gravity-cast aluminum alloy piece and having undergone a solution heat treatment, tempering and tempering / tempering, type T6, T7.
  • a part made according to the method of the invention may advantageously be a part selected from the group comprising the housings usually with ferrous inserts such as crankshaft bearing caps, the reinforcing inserts present in the housing thus formed constituting lower half-bearings of high mechanical characteristics.
  • the invention relates to an engine comprising such a piece of aluminum alloy and a vehicle comprising at least one such aluminum alloy piece.
  • a method of manufacturing a die-casting aluminum alloy casting such as a crankshaft bearing housing having locally improved mechanical characteristics at said lower half-bearings.
  • These bearings are for this purpose constituted by aluminum alloy inserts obtained by gravity casting and having undergone a heat treatment of T6 or 17 type.
  • the manufacturing method according to the invention proposes to obtain a part in a locally reinforced aluminum alloy, namely a crankshaft bearing housing, by gravity casting at least a first aluminum alloy part in the form of a lower half-bearing, then treating said first alloy part or parts thereof aluminum, that is to say each lower half-bearing cast by gravity by a heat treatment of type T6, 17.
  • crankcase housing crankshaft incorporating said at least one piece as local reinforcement inserts.
  • the reinforced crankshaft lower half-bearings are thus made by gravity casting.
  • the aluminum casting by gravity can be classically of the type sand, shell, PMP (lost model method) or by lost wax casting.
  • the gravity casting is then followed by a completion comprising for example a demasselotage step, deburring.
  • the part thus obtained is then subjected to a heat treatment of the T6 or 17 type.
  • the heat treatment process firstly comprises a step of dissolving the piece in an oven.
  • the dissolution step is followed by a quenching step of the workpiece. This quenching is a brutal cooling of the part that freezes the particular structure obtained during the dissolution.
  • the heat treatment process finally includes a step of income or income.
  • a piece of quenched aluminum alloy has low mechanical properties.
  • the income / income stage makes it possible to obtain an improvement of the mechanical properties of this piece. All of these steps are conventional in themselves and are defined with respect to the alloy used and are not the subject of a more detailed description.
  • the use of the heat treatment process is also particularly advantageous for structural hardening aluminum alloys of the type AICu 4 Ni 2 Mg 1 5 or AISi 7 Mg 0 3Cu 0 5. Indeed such alloys are alloys having good intrinsic mechanical properties.
  • the heat treatment makes it possible to obtain high mechanical properties for the aluminum alloy parts thus produced which may serve as reinforcing inserts in another aluminum alloy part.
  • the heat treated part is subjected to a finishing step by machining.
  • This finishing step alleviates the deformations that could have occurred during the heat treatment of the insert and gives the piece its final dimensional characteristics.
  • Such aluminum alloy parts having high mechanical characteristics are then usable as reinforcing inserts to replace the ferrous inserts traditionally used.
  • the replacement of the ferrous inserts allows a gain in mass while ensuring equivalent mechanical properties. This mass gain is particularly useful when such parts are embedded or make up a vehicle.
  • the method according to the invention allows for the heat treatment on a larger number of inserts (half-bearings) than if this heat treatment was to be applied to a larger part as the housing bearing cap crankshaft.
  • the thus obtained parts constituting reinforcement inserts are then inserted into an aluminum alloy part during the production of this piece by underpressure casting, said inserts being thus enveloped by the die casting piece and reinforcing it locally at the sites where they are located.
  • the method according to the invention is proposed for parts made of aluminum alloys.
  • the aluminum alloy parts advantageously replace the iron alloy parts for a purpose of lightness.
  • the parts will be massive parts, that is to say parts whose mass is greater than 500g. Indeed the more the parts are massive and the more it is useful to seek to gain mass when designing such parts.
  • the treated parts are parts of the crankshaft bearing housing type, whose static dimensioning and fatigue is particularly sought after. These pieces can be made mainly aluminum alloy for light weight issues. However, some parts of these parts are subject to such constraints that we may prefer the addition of ferrous inserts on these places.
  • the use of aluminum alloy inserts according to the invention then makes it possible to dispense with the use of ferrous inserts in this type of parts.
  • crankshaft bearing housings present in operation risk areas as the crankshaft bearing area.
  • ferrous inserts cast iron or sintered steel inserted in the casting is then avoided resulting in gains in weight.
  • a vehicle comprising one or parts made of aluminum alloy cast under pressure is a lighter vehicle and therefore has a more economical consumption.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication de pièce en alliage d'aluminium par coulée sous-pression. L'invention consiste en ce qu'on incorpore, lors de la coulée sous pression de ladite pièce, au moins un insert de renfort constitué d'une pièce d'alliage d'aluminium moulée par gravité et ayant subi un traitement thermique de mise en solution, trempe et revenu/sur revenu.

Description

PROCEDE DE FABRICATION DE PIECES EN ALLIAGE D'ALUMINIUM
[0001] La présente invention revendique la priorité de la demande française 0954769 déposée le 9 juillet 2009 dont le contenu (texte et revendications) est ici incorporé par référence.
[0002] La présente invention concerne un procédé de fabrication de pièce en alliage d'aluminium coulée sous-pression présentant localement des caractéristiques mécaniques plus élevées ainsi que la pièce en alliage d'aluminium obtenue. L'invention concerne en outre un moteur pour véhicule ainsi qu'un véhicule comportant de telles pièces.
[0003] Pour des problèmes de masses de pièces, par exemple dans le domaine de l'automobile, des pièces en alliage d'aluminium sont préférées aux pièces en acier ou en fonte bien que ces pièces ne présentent pas de caractéristiques mécaniques équivalentes à celles des pièces en acier ou en fonte. [ooo4] On propose ainsi de réaliser en alliage d'aluminium des pièces telles que des carters chapeaux de paliers de vilebrequin. Ces pièces sont généralement obtenues par moulage par gravité ou sous-pression.
[oooδ] Cependant comme déjà évoqué, de telles pièces en alliages d'aluminium ne possèdent pas de propriétés mécaniques comparables à celles de l'acier ou de la fonte et ces différences de propriétés mécaniques empêchent la substitution de toutes les pièces en acier ou en fonte par des pièces uniquement en alliage d'aluminium. Par ailleurs, il est connu qu'un traitement thermique de type T6 ou T7 comprenant la mise en solution, la trempe et le revenu/sur revenu d'une pièce en alliage d'aluminium permet de conférer des propriétés mécaniques renforcées aux pièces ainsi traitées.
[0006] Toutefois, la réalisation de pièces en alliage d'aluminium par coulée gravité suivie d'un traitement thermique nécessite des aménagements en termes d'épaisseur de pièce par rapport à une pièce réalisée par moulage sous-pression, afin de remplir correctement le moule et de limiter les déformations générées par le traitement thermique. Ceci a alors un impact sur la masse de la pièce. [0007] Aussi, pour des raisons de coût de fabrication, de production de masse et de précision dimensionnelle, les pièces en alliage d'aluminium sont généralement obtenues par moulage sous-pression.
[oooδ] De manière à renforcer de telles pièces, on a proposé de mettre en place des inserts ferreux en fonte, en acier ou en acier fritte au sein de pièces en alliage d'aluminium. Cependant une telle insertion a pour conséquence d'augmenter significativement le poids.
[0009] De manière à permettre la suppression de tels inserts ferreux, il est nécessaire de pouvoir renforcer les pièces en alliage d'aluminium. Un traitement thermique T6 ou T7 de mise en solution, trempe et revenu/sur revenu est connu pour conférer des propriétés mécaniques renforcées aux pièces en alliage d'aluminium ainsi traitées.
[ooio] Ainsi, le document WO-A-2006/066314 décrit un procédé de traitement thermique de pièces en alliage d'aluminium coulées sous-pression. Ces pièces, de par le procédé de moulage, sont susceptibles de présenter des défauts internes dans lesquels des gaz sont occlus. Ces défauts sont susceptibles de former des cloques lors d'un traitement thermique de durcissement conventionnel. Le procédé de traitement qui est décrit dans le document WO-A-2006/066314 comprend une étape de mise en solution d'une durée inférieure à 30 minutes. Un tel procédé ne permet cependant pas un gain en termes de propriétés mécaniques pour toutes pièces en alliage d'aluminium coulées sous-pression.
[0011] Le document FR 2 588 017 propose également un procédé de fabrication de pièces en alliage d'aluminium moulé en fonderie sous pression, qui sont ensuite renforcées par le biais d'un traitement thermique T6. [0012] Le document US 6 035 923 propose quant à lui un procédé de fabrication de pièces en alliage d'aluminium comportant une partie en matériau composite constituée d'un matériau poreux imprégné de l'alliage d'aluminium. Une telle pièce est ensuite soumise à un traitement thermique T6.
[0013] Cependant, lorsqu'on réalise une pièce totalement en aluminium par moulage sous pression, traité thermiquement à l'aide d'un traitement T6 ou même T7, on génère des déformations importantes de la pièce complète. Ceci implique alors des géométries particulières avec des épaisseurs accrues de l'aluminium dans ladite pièce.
[0014] En outre, le procédé de fonderie par coulée sous-pression engendre une santé interne des pièces moins bonne qu'en fonderie gravité ce qui peut générer des problèmes de formation de cloques lors d'un traitement thermique des pièces.
[0015] II existe donc un besoin pour un procédé permettant l'obtention de pièces en alliage d'aluminium présentant des caractéristiques mécaniques au moins localement plus élevées et ce, sans insert ferreux. [0016] Aussi, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication de pièce en alliage d'aluminium par coulée sous-pression, caractérisé en ce qu'on incorpore, lors de la coulée sous pression de ladite pièce, au moins un insert de renfort constitué d'une pièce d'alliage d'aluminium moulée par gravité et ayant subi un traitement thermique de mise en solution, trempe et revenu/sur revenu. [0017] L'invention permet donc avantageusement l'obtention de pièces en alliage d'aluminium coulées sous-pression qui présente en tant qu'inserts de renfort des pièces en alliage d'aluminium présentant des caractéristiques mécaniques élevées. Ces inserts de renfort plus légers que les inserts ferreux confèrent localement à ladite pièce en alliage d'aluminium leurs caractéristiques mécaniques élevées sans augmenter autant la masse de la pièce finale que les inserts ferreux. Par ailleurs, ces inserts de renfort éliminent les risques de déformations induites classiquement par un traitement thermique puisque celui-ci n'intervient qu'au niveau des pièces d'inserts de dimensions plus réduites que la pièce finale réalisée et non plus sur l'ensemble de cette pièce finale. [0018] De plus, le procédé selon l'invention permet l'utilisation d'alliages d'aluminium de compositions différentes pour réaliser d'une part le ou les inserts et d'autre part la pièce intégrant le ou lesdits inserts. Il est ainsi permis d'utiliser des alliages pouvant être moulés ou coulés facilement par gravité pour former des inserts alors que pour des raisons de coulabilité en moulage sous pression, ils ne peuvent être choisis pour réaliser la pièce principale intégrant ces inserts. On utilisera des alliages d'aluminium tels que AICu4Ni2Mg1 5, AISi7Mg03Cu05 pour les inserts et tels que AISi9Cu3, AISi11Cu2 pour la pièce coulée sous pression.
[0019] Le procédé selon la présente invention permet donc de réaliser des pièces en alliage d'aluminium obtenues par coulée sous pression, présentant des caractéristiques mécaniques améliorées localement (au niveau des inserts) tout en s'affranchissant des problèmes liés aux porosités présentes au sein desdites pièces coulées sous pression. De ce fait, on propose selon l'invention un procédé de fabrication de pièces en alliage d'aluminium par coulée sous pression dans lequel les risques de déformation liés aux traitements thermiques de mise en solution, trempe puis revenu de type T6, T7 (sur revenu) permettant de renforcer la pièce sont éliminés sur ladite pièce finale.
[0020] En outre, lors de la coulée sous-pression de la pièce en alliage d'aluminium, survient une légère fusion superficielle de l'aluminium des inserts, de sorte qu'il s'ensuit une cohésion intime entre les inserts et le reste de la pièce. On élimine ainsi les risques de lame d'air ou de défauts à l'interface qui étaient jusque là constatés lors de l'utilisation des inserts ferreux.
[0021] La présente invention a également pour objet une pièce en alliage d'aluminium obtenue par moulage sous-pression caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un insert de renfort constitué d'une pièce en alliage d'aluminium moulée par gravité et ayant subi un traitement thermique de mise en solution, trempe et revenu/sur revenu, de type T6, T7.
[0022] Une pièce réalisée selon le procédé de l'invention peut avantageusement être une pièce choisie dans le groupe comprenant les carters habituellement avec des inserts ferreux tels que les carters chapeaux de paliers de vilebrequin, les inserts de renfort présents dans le carter ainsi formé constituant des demi-paliers inférieurs de caractéristiques mécaniques élevées.
[0023] Enfin, l'invention a pour objet un moteur comportant une telle pièce en alliage d'aluminium ainsi qu'un véhicule comportant au moins une telle pièce en alliage d'aluminium. [0024] D'autres propriétés et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple uniquement.
[0025] II est proposé un procédé de fabrication d'une pièce en alliage d'aluminium coulée sous-pression telle qu'un carter chapeau de paliers de vilebrequin présentant localement des caractéristiques mécaniques améliorées au niveau desdits demi- paliers inférieurs. Ces paliers sont à cet effet constitués d'inserts en alliage d'aluminium obtenus par coulée gravité et ayant subi un traitement thermique de type T6 ou 17. [0026] Ainsi, le procédé de fabrication selon l'invention propose d'obtenir une pièce en alliage d'aluminium renforcée localement à savoir un carter chapeau de paliers de vilebrequin, en coulant par gravité au moins une première pièce en alliage d'aluminium en forme de demi-palier inférieur, puis en traitant la ou lesdites premières pièces en alliage d'aluminium, c'est-à-dire chaque demi-palier inférieur coulé par gravité par un traitement thermique de type T6, 17. Puis, on coule sous pression une seconde pièce en alliage d'aluminium formant un carter chapeau de paliers de vilebrequin incorporant la ou lesdites premières pièces en tant qu'inserts de renfort locaux. Les demi-paliers inférieurs de vilebrequin renforcés sont donc réalisés par coulée gravité. [0027] Le moulage d'aluminium par gravité peut être classiquement du type sable, coquille, PMP (procédé modèle perdu) ou encore par moulage à cire perdue.
[0028] La coulée par gravité est ensuite suivie d'un parachèvement comprenant par exemple une étape de démasselotage, d'ébavurage.
[0029] La pièce ainsi obtenue est ensuite soumise à un traitement thermique du type T6 ou 17. Le procédé de traitement thermique comporte d'abord une étape de mise en solution de la pièce dans un four. L'étape de mise en solution est suivie d'une étape de trempe de la pièce. Cette trempe est un refroidissement brutal de la pièce qui permet de figer la structure particulière obtenue lors de la mise en solution.
[0030] Le procédé de traitement thermique comprend enfin une étape de revenu ou de sur revenu. Une pièce en alliage d'aluminium brut de trempe a de faibles propriétés mécaniques. L'étape de revenu / sur revenu permet d'obtenir une amélioration des propriétés mécaniques de cette pièce. L'ensemble de ces étapes sont classiques en soi et sont définies par rapport à l'alliage utilisé et ne font pas l'objet d'une description plus détaillée. [0031] L'utilisation du procédé de traitement thermique est en outre particulièrement avantageuse pour les alliages d'aluminium à durcissement structural du type AICu4Ni2Mg1 5 ou AISi7Mg03Cu05. En effet de tels alliages sont des alliages ayant de bonnes propriétés mécaniques intrinsèques.
[0032] Le traitement thermique permet l'obtention de propriétés mécaniques élevées pour les pièces en alliage d'aluminium ainsi réalisées qui pourront servir d'inserts de renfort dans une autre pièce en alliage d'aluminium.
[0033] Une fois la pièce traitée thermiquement, celle-ci est soumise à une étape de finition par usinage. Cette étape de finition permet d'atténuer les déformations qui auraient pu intervenir lors du traitement thermique de l'insert et confère à la pièce ses caractéristiques dimensionnelles finales.
[0034] De telles pièces en alliage d'aluminium présentant des caractéristiques mécaniques élevées sont alors utilisables en tant qu'inserts de renfort pour remplacer les inserts ferreux traditionnellement utilisés. Le remplacement des inserts ferreux permet un gain en masse tout en assurant des propriétés mécaniques équivalentes. Ce gain en masse est particulièrement utile lorsque de telles pièces sont embarquées ou composent un véhicule.
[0035] En outre, le procédé selon l'invention permet de réaliser le traitement thermique sur un plus grand nombre d'inserts (demi-paliers) que si ce traitement thermique devait être appliqué à une pièce plus grande comme le carter chapeau de paliers de vilebrequin.
[0036] La ou les pièces ainsi obtenues constituant des inserts de renfort sont alors insérées dans une pièce en alliage d'aluminium lors de la réalisation de cette pièce par coulée sous-pression, lesdits inserts étant ainsi enveloppés par la pièce coulée sous pression et renforçant celle-ci localement aux emplacements où ils sont implantés. [0037] Le procédé selon l'invention est proposé pour des pièces réalisées en alliages d'aluminium. Les pièces en alliage d'aluminium remplacent avantageusement les pièces en alliage de fer dans un objectif de légèreté.
[0038] II est ensuite proposé une pièce en alliage d'aluminium obtenue par moulage sous-pression incorporant des inserts coulés par gravité traités thermiquement selon un procédé de traitement thermique précédemment décrit. L'utilisation de ces pièces traitées selon le procédé précédemment décrit permet le remplacement d'inserts réalisés généralement en alliage de fer, par exemple en acier ou en fonte. De plus l'ensemble de la pièce en alliage d'aluminium coulée sous-pression ainsi traitée bénéficie de l'augmentation locale des propriétés mécaniques. En outre le gain au niveau de l'allégement des pièces en alliage d'aluminium ainsi traitées peut être de l'ordre de plusieurs kilogrammes, par exemple deux kilogrammes sur un carter chapeau de paliers de vilebrequin pour un moteur 4 cylindres. En définitive ces pièces traitées permettent un gain de masse pour des propriétés mécaniques se rapprochant de celles des matériaux ferreux.
[0039] De préférence les pièces seront des pièces massives, c'est-à-dire des pièces dont la masse est supérieure à 500g. En effet plus les pièces sont massives et plus il est utile de chercher à gagner de la masse lors de la conception de telles pièces.
[0040] Plus particulièrement les pièces traitées sont des pièces du type carter chapeau de paliers de vilebrequin, dont le dimensionnement en statique et fatigue est particulièrement recherché. Ces pièces peuvent être réalisées principalement en alliage d'aluminium pour des questions de légèreté. Cependant certaines parties de ces pièces sont soumises à des contraintes telles que l'on peut préférer l'adjonction d'inserts ferreux sur ces endroits. L'utilisation d'inserts en alliage d'aluminium selon l'invention permet alors de s'affranchir de l'utilisation d'inserts ferreux dans ce type de pièces.
[0041] Particulièrement les carters chapeau de paliers de vilebrequin présentent en fonctionnement des zones à risques comme la zone de paliers de vilebrequin. L'utilisation d'inserts ferreux en fonte ou en acier fritte insérés à la coulée est alors évitée entraînant des gains en poids. [0042] Enfin un véhicule comportant une ou des pièces réalisées en alliage d'aluminium coulées en sous-pression est un véhicule plus léger et qui possède donc une consommation plus économique.
[0043] L'invention n'est bien entendu nullement limitée à l'exemple donné mais englobe en outre l'ensemble de variantes possibles.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication de pièce en alliage d'aluminium par coulée sous- pression caractérisé en ce qu'on incorpore, lors de la coulée sous pression de ladite pièce, au moins un insert de renfort constitué d'une pièce d'alliage d'aluminium moulée par gravité et ayant subi un traitement thermique de mise en solution, trempe et revenu/sur revenu.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le moulage par gravité est choisi parmi un moulage gravité du type sable, coquille, PMP (procédé modèle perdu), moulage à cire perdue.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le traitement thermique de l'insert de renfort est du type T6 et comprend les étapes de mise en solution de la pièce moulée par gravité, de trempe de la pièce ; et de revenu de la pièce trempée.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le traitement thermique de l'insert de renfort est du type T7 et comprend les étapes de mise en solution de la pièce moulée par gravité; de trempe de la pièce ; et de sur revenu de la pièce trempée.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un insert est constitué d'un alliage d'aluminium à durcissement structural tel que AICu4Ni2Mg1 5,
AISi7Mg03CUo 5-
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pièce coulée sous pression est constituée d'un alliage d'aluminium tel que AISi9Cu3, AISinCu2.
7. Pièce en alliage d'aluminium obtenue par un moulage sous-pression caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un insert de renfort constitué d'une pièce en alliage d'aluminium moulée par gravité et ayant subi un traitement thermique de mise en solution, trempe et revenu/sur revenu.
8. Pièce selon la revendication 7, caractérisée en ce que la pièce a une masse supérieure à 500g.
9. Moteur pour véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une pièce selon la revendication 7 ou 8.
10. Véhicule caractérisé en ce qu'il comporte au moins une pièce selon la revendication 7 ou la revendication 8.
PCT/FR2010/051151 2009-07-09 2010-06-10 Procede de fabrication de pieces en alliage d'aluminium Ceased WO2011004090A1 (fr)

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