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EP0119365A1 - Procédé pour fabriquer des pièces en aluminium ou en alliage d'aluminium - Google Patents

Procédé pour fabriquer des pièces en aluminium ou en alliage d'aluminium Download PDF

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EP0119365A1
EP0119365A1 EP83420043A EP83420043A EP0119365A1 EP 0119365 A1 EP0119365 A1 EP 0119365A1 EP 83420043 A EP83420043 A EP 83420043A EP 83420043 A EP83420043 A EP 83420043A EP 0119365 A1 EP0119365 A1 EP 0119365A1
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EP
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matrix
pressing
mold
casting
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Thomas Di Serio
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/002—Hybrid process, e.g. forging following casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/09—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure
    • B22D27/11—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure making use of mechanical pressing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D31/00—Cutting-off surplus material, e.g. gates; Cleaning and working on castings
    • B22D31/002—Cleaning, working on castings

Definitions

  • the present invention relates to a new method and device for manufacturing aluminum parts, or of cast aluminum alloy.
  • One of the known methods consists in manufacturing them by stamping, or by forging, which has the advantage of giving them a metallographic structure at heart corresponding to high mechanical performance.
  • Another known method consists in manufacturing the parts by molding with lost wax, in particular when it is desired to produce parts having precise geometric dimensions, and a surface finish of an excellent finish.
  • the object of the present invention is to avoid these drawbacks, by using an improved casting process, making it possible to manufacture pieces of aluminum or light alloy having better performances than those obtained by a conventional process.
  • the method according to the invention consists in casting aluminum or an aluminum alloy, in a mold, in order to obtain, at the end of solidification, a sufficiently rigid metal part, and it is characterized in that immediately after the pouring, the still hot part is removed from the mold, and it is placed between the two shells of the matrix defining an imprint of dimensions slightly smaller than those of the mold, the two shells of the matrix then being strongly pressed against each other, to exert on the casting, on either side of which it is located, a combined effect of pressing to the core, and of surface dressing.
  • the temperature at the heart of the molded part is still between 400 ° and 500 ° degrees centigrade at the time of pressing between the shells of the matrix.
  • the two shells of the matrix are mounted in a press, for example at eccentric, which subjects the part to a percussion or to a pressing or a pressing between the two shells of the matrix.
  • the molding of the place is carried out by tilting at ninety degrees, or one hundred and eighty degrees, in a shell, which makes it possible to obtain a quiet filling, without oxidation, no bubbling.
  • An aluminum alloy is treated with copper, of the type known under the trade name AU5GT Y34.
  • a silicon aluminum alloy is used, of the type known under the trade name A3ZG 06 Y33.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

L'invention concerne la fabrication de pièces en aluminium, ou en alliage d'aluminium coulé. Aussitôt après solidification du métal dans le moule de coulée, alors que la température à coeur de la pièce est encore comprise entre 400 et 500 degrés centigrades, on démoule la pièce et on la presse entre les deux coquilles d'une matrice, dont les dimensions sont légèrement inférieures à celles de l'empreinte du moule. Application: amélioration des caractéristiques dimensionnelles et mécaniques des pièces coulées en aluminium ou en alliage léger.

Description

  • La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif nouveaux, pour fabriquer des pièces en aluminium, ou en alliage d'aluminium coulé.
  • On connaît divers procédés pour fabriquer des pièces en aluminium, ou en alliage léger. L'un des procédés connus consiste à les fabriquer par matriçage, ou par forgeage, ce qui présente l'avantage de leur conférer à coeur une structure métallographique correspondant à des performances mécaniques élevées.
  • Un autre procédé connu consiste à fabriquer les pièces par moulage à la cire perdue, notamment lorsqu'on veut réaliser des pièces possédant des dimensions géométriques précises, et un état de surface d'une excellente finition.
  • Ces procédés connus présentent tous l'inconvénient de nécessiter un outillage compliqué, et de conduire à un prix de revient élevé.
  • Un autre procédé connu, économiquement très avantageux, consiste à fabriquer les pièces par coulée. Malheureusement, la qualité des pièces coulées selon les procédés traditionnels est inférieure aux qualités obtenues par les procédés précédents en ce qui concerne la résistance mécanique et le respect des tolérances géométriques.
  • La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients, en utilisant un procédé de coulée perfectionnée, permettant de fabriquer des pièces d'aluminium ou d'alliage léger possédant des performances meilleures que celles obtenues par un procédé classique.
  • Le procédé selon l'invention consiste à couler de l'aluminium ou un alliage d'aluminium, dans un moule, pour obtenir dès la fin de la solidification, une pièce métallique suffisamment rigide, et il est caractérisé en ce qu'aussitôt après la coulée, on démoule la pièce encore chaude, et on la place entre les deux coquilles de la matrice définissant une empreinte de dimensions légèrement inférieures à celles du moule, les deux coquilles de la matrice étant alors fortement pressées l'une contre l'autre, pour exercer sur la pièce coulée, de part et d'autre de laquelle elle se trouve, un effet combiné de pressage à coeur, et de corroyage superficiel.
  • Suivant une autre caractéristique de l'invention, la tem- perature à coeur de la pièce démoulée est encore comprise entre 400° et 500° degrés centigrades au moment du pressage entre les coquilles de la matrice.
  • Suivant une autre caractéristique de l'invention, les deux coquilles de la matrice sont montées dans une presse, par exemple à excentrique, qui soumet la pièce à une percussion ou à un pressage ou à un pressage entre les deux coquilles de la matrice.
  • Suivant une caractéristique supplément aire de l'invention, le moulage de la place s'effectue par basculement à quatre-vingt-dix degrés, ou cent-quatre vingts degrés, dans une coquille, ce qui permet d'obtenir un remplissage tranquille, sans oxydation, ni bouillonnement.
  • A titre d'exemple non limitatif, on va maintenant décrire quelques modes d'utilisation possibles du procédé selon l'invention.
    • Exemple numéro 1 :
  • On traite un alliage d'aluminium au cuivre, du type connu sous la dénomination commerciale AU5GT Y34.
  • Pour une même pièce, réalisée en cet allizge, on a obtenu le résultat suivant :
    • - limite d'allongemeat élastique: 8 à 11% pour une pièce coulée en coquille, selon le procédé traditionnel. 16 à 20% pour une pièce coulée et matricée selon l'invention ;
    • - résistance à la rupture ; de 340 à 360 MPA (mégapascals) pour une pièce obtenue par coulée classique en coquille. 400 à 450 MPA, pour une pièce fabriquée selon l'invention.
    • - essai de fatigue : le temps de tenue des pièces obtenu par le procédé selon l'invention est sensiblement le double de celui des pièces obtenues par moulage classique.
    Exemple numéro 2 :
  • On utilise, cette fois, un alliage d'aluminium au silicium, de type connu sous la dénomiaation commerciale A3ZG 06 Y33.
  • Le résultat obtenu est le suivant :
    • - limite d'allongement élastique : 4 à 6 % pour une pièce coulée par gravité en coquille selon le procédé traditionnel ; 5 à 9% pour une piàce moulée sous pression suivant un autre procédé connu ; 9 à 14% pour une pièce coulée et pressée selon l'invention ;
    • - résistance à la rupture : de 290 à 320 MPA, pour une pièce coulée en coquille ; de 250 à 300 MPA pour une pièce moumée sous pression ; de 320 à 360 KPA, pour une pièce coulée et pressée selon l'invention ;
    • - essai de fatigue : le temps de tenue des pièces est sensiblement le double de celui des pièces obtenues par des procédés connus ;
    • - coût relatif des outillages : la référence de prix 100 affectée à l'outillage pour la coulée en coquille, le moulage sous pression de type connu correspond à un coût de 300, alors que le, pour le procédé coulé -pressé selon l'invention, le coût de l'outillage est seulement de 150. On constate donc que, parmi ces trois procédés, c'est le procédé objet de l'invention qui conduit à l'amortissement d'outillage le plus rapide.
    Exemple numéro 3 :
  • Dans le cas particulier de la fabrication d'une pièce constituée par une manivelle d'un pédalier de bicyclette, le tableau ci-dessous permet de comparer les résultats des essais mécaniques sur des pièces fabriquées par le procédé connu de coulée par gravité (colonne de gauche) ou par le procédé coulé -pressé selon l'invention :
    Figure imgb0001

Claims (5)

1 - Procédé consistant à couler de l'aluminium ou untalliage d'aluminium dans un moule , pour obtenir une pièce métallique dès que la solidification est terminée , caractérisé én ce qu'aussitôt après la coulée , on démoule la pièce encore chaude , et on la place entre les deux coquilles d'une matrice définissant une empreinte de dimensions légèrement inférieures à celles du moule , les deux coquilles de la matrice étant alors fortement pressées l'une contre l'autre , pour exercer sun la pièce coulée de part et d' autre de laquelle elle se trouve , un effet combiné de pressage et de corroyage superficiel.
2 - procédé`ssuivant la revendication 1 , caractérisé en ce que la température à coeur de la pièce démoulée est encore comprise entre 400 et 500 degrés centigrades au moment du pressge entre les coquilles de la matrice.
3 - procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que les deux coquilles de la matrice sont montées dans une presse qui soumet la pièce à une percussion ou à un pressage entre les deux coquilles de la matrice.
4 -Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que le moulage de la pièce s'effectue par basculement à 90 degrés , ou à 180 degrés , dans une coquille , ce qui permet d'obtenir un remplissage tranquille , sans oxydation , ni bouillonnement , suivant la qualité des pièces à obtenir.
5 - Pièce d' aluminium ou d'alliage d'aluminium , fabriquée par la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisée en ce que , dans la zone superficielle , elle présente un effet de corroyage qui améliore sa résistance à la corrosion et sa résistance à l'usure , tout en présentant un excellent aspect fini.
EP19830420043 1983-03-14 1983-03-14 Procédé pour fabriquer des pièces en aluminium ou en alliage d'aluminium Expired EP0119365B1 (fr)

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