Procédé de fabrication de pièces métalliques coulées comportant un insert en matière céramique

Abstract

 Procedé de fabrication d'une pièce coulée comportant un insert (2) en matière céramique, dans lequel on place cet insert dans un moule (4), et on coule ensuite le métal (1) dans le moule.
Avant la coulée du métal, on dépose sur l'insert (2) par électro-déposition, par exemple par anaphorèse, un matelas souple (3) de fibres en matière céramique.

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé pour fabri­quer des pièces métalliques coulées, notamment en alliage léger comportant un insert en matière cérami­que. L'insert peut par exemple faire fonction de revêtement interne sur des pièces telles que des tu­bulures ou collecteurs d'échappement afin de les isoler thermiquement.

[0002] Pour fabriquer de telles pièces, on commence jusqu'à présent par réaliser une pièce en matière céramique à la forme voulue et on l'insère dans le moule avant la coulée de manière à obtenir au démoulage une piè­ce métallique comportant un revêtement en céramique interne.

[0003] Les pièces ainsi obtenues cumulent les propriétés de tenue mécanique, de légéreté et d'isolement ther­mique.

[0004] Mais cette technique rencontre d'importantes diffi­cultés principalement pour les pièces de grandes di­mensions en raison des contraintes résiduelles in­duites par le retrait de l'alliage après solidifi­cation; il peut en résulter une destruction de l'in­sert en matière céramique.

[0005] Le procédé selon l'invention a pour but de remédier à ces difficultés.

[0006] Ce procédé est caractérisé en ce que, avant la cou­lée du métal, on dépose sur l'insert par électro-dé­position, par exemple par anaphorèse, un matelas souple de fibres en matière céramique.

[0007] On a décrit ci-après, à titre d'exemple non limita­tif, un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'in­vention, avec référence au dessin annexé dans lequel :

La Figure 1 est une vue en coupe d'une pièce métallique munie d'un insert céramique par le procédé selon l'invention;

La Figure 2 est une vue en coupe montrant l'insert en place dans un moule;

La Figure 3 est une vue en coupe montrant la réalisation du dépôt fibreux sur l'insert.

[0008] Selon l'invention, pour fabriquer une pièce métalli­que 1 comportant un insert 2 en matière céramique, on réalise l'insert à la forme voulue, on dépose sur cet insert un matelas souple 3 de fibres en ma­tière céramique, on place dans un moule 4 l'insert ainsi revêtu et on coule le métal 1 dans le moule (Figure 2).

[0009] Dans le mode de mise en oeuvre de la Figure 3, on rend l'insert 2 électriquement conducteur par un dépôt métallique 5 en couche mince, ce dépôt étant effectué au moyen d'un plasma, d'une peinture ou d'un vernis, on immerge l'insert avec son dépôt dans un bain 6 constitué de fibres céramique et de silice colloïdale en suspension dans de l'eau, et on connec­te le dépôt métallique 5 au pôle positif d'une source de tension dont le pôle négatif est connecté à une electrode 7 immergée dans la suspension 6; les fibres céramique de la suspension se déposent ainsi par ana­phorèse sur l'insert 2 pour former le matelas de fi­bres 3.

[0010] La silice colloïdale de la suspension 6 a un triple rôle :
- modifier le pH de la suspension pour la rendre électriquement conductrice.
- entraîner les fibres vers la surface de la pièce 2 à revêtir.
- assurer à la surface de la pièce 2 la cohésion des fibres entre elles et lier le dépôt à la surface de la pièce (rôle de ciment, la silice se déposant sous la forme de gel).

[0011] Dans le cas d'un insert 2 de grandes dimensions ou de forme compliquée, on lui imprime de préférence un mouvement de rotation pour assurer une homogénéité du dépôt. Le matelas 3 peut être réalisé en quelques minutes; par exemple en cinq à dix minutes, dans le cas d'un matelas de deux millimètres d'épaisseur.

[0012] Après formation du matelas 3, l'insert est séché à l'air ambiant puis étuvé pour retirer l'eau en excès; un traitement thermique à haute température déshydra­te le gel et fritte la silice.

[0013] Le pouvoir de déformation du matelas fibreux obtenu 3 dépend de la concentration en silice du bain (pour­centage de silice / pourcentage de fibres déposées) c'est-à-dire du rapport entre le pourcentage de sili­ce et celui de fibres déposées.

[0014] Le procédé qui vient d'être décrit présente de nom­breux avantages :

1) dépôt possédant une souplesse (déformation) cons­tante et une porosité contrôlée.

2) dépôt constant dans l'épaisseur.

3) possibilité de faire des dépôts d'épaisseur contrô­lée.

4) temps de dépôt très court.

5) ensemble très réfractaire.

6) très forte cohésion entre le dépôt (matelas 3) fibreux et la céramique massive 2.

7) bon accrochage du métal 1 sur l'ensemble de l'in­sert lors de l'insertion à la coulée dans un al­liage léger, sans apparition de bulles ou de refus de métal.

8) possibilité de dépôt sur des formes complexes.

[0015] Il va de soi que la présente invention ne doit pas être considérée comme limitée au mode de mise en oeuvre décrit et représenté, mais en couvre, au contraire, toutes les variantes.

Revendications

1. Procédé de fabrication d'une pièce coulée compor­tant un insert (2) en matière céramique, dans lequel on place cet insert dans un moule (4), et on coule ensuite le métal (1) dans le moule,
caractérisé en ce que, avant la coulée du métal,on dépose sur l'insert (2) par électro-déposition, par exemple par anaphorèse, un matelas souple (3) de fi­bres en matière céramique.

2. Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'avant l'électro-déposition on revêt l'insert (2) d'un dépôt métallique en couche mince (5), au moyen d'un plasma, d'une peinture ou d'un vernis.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce qu'on procède à l'électro-déposition dans un bain (6) constitué par une suspension de fibres céramique et de silice colloïdale dans de l'eau.

4. Procédé selon la revendication 3,
caractérisé en ce qu'on imprime un mouvement de rota­tion à l'insert (2), pendant l'électro-déposition.

5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'après l'électro-déposition on sèche l'insert à l'air ambiant, on l'étuve et on le porte à une tem­pérature propre à déshydrater et à fritter la silice.

Dessins