Procédé de fabrication d'une pièce métallique, telle qu'une partie de roue destinée au roulage d'un véhicule, et une telle roue

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce métallique, telle qu'une partie de roue destinée au roulage d'un véhicule, et une telle roue. L'invention s'applique notamment à une partie métallique de roue telle qu'un disque de roue, qui est constituée d'un métal léger, tel que l'aluminium, le magnésium, ou un métal permettant un allègement substantiel, tel que le titane, ou encore qui est constituée d'un alliage de l'un de ces métaux.

[0002] Les disques de roues constitués d'un alliage métallique, tel que l'aluminium, sont usuellement fabriqués par un procédé de forgeage ou par un procédé de moulage.

[0003] Le premier procédé cité, s'il procure habituellement des disques présentant des caractéristiques mécaniques et esthétiques satisfaisantes, présente l'inconvénient majeur d'impliquer un coût de mise en oeuvre élevé.

[0004] Depuis plusieurs années, on utilise préférentiellement, pour mettre en oeuvre le second procédé cité, une matière qui est constituée d'un alliage préalablement amené à un état métallographique thixotrope et semi-solide. Cet état thixotrope peut être caractérisé par une structure d'alliage qui comprend une phase primaire non dendritique, laquelle est constituée de globules ou nodules de forme sensiblement sphérique.

[0005] On pourra par exemple se référer au document de brevet européen EP-A-7 10 515 pour la description d'un tel procédé de moulage à partir d'un alliage thixotrope et semi-solide, et d'un moule pour la mise en oeuvre de ce procédé.

[0006] On pourra en outre se référer au document de brevet européen EP-A-439 981 pour la description d'une méthode d'obtention de l'état thixotrope précité.

[0007] Ce procédé de façonnage est souvent désigné par le terme générique de thixoformage, qui inclut à la fois le principe de moulage sous pression (encore appelé thixomoulage) et le principe de moulage/ forgeage sur machine verticale (encore appelé thixoforgeage).

[0008] Les disques de roue façonnés par ce procédé de moulage présentent notamment les avantages suivants, précisément en raison de l'état métallographique précité de l'alliage qui peut être défini par des globules de taille réduite (généralement inférieure à 120 µm) et répartis d'une manière pratiquement uniforme.

[0009] Ces disques peuvent présenter une épaisseur réduite et, par conséquent, un allègement accru, par rapport à des disques obtenus à partir d'alliages moulés dans un autre état.

[0010] De plus, ils présentent une porosité réduite, qui se traduit par une compacité et une résistance mécanique uniformes et améliorées, et une aptitude aux traitements thermiques également améliorée.
   Ce procédé de façonnage présente d'autres avantages, notamment:

• un large éventail de possibilités pour l'aspect esthétique des disques de roue obtenus (avec par exemple la possibilité d'obtenir des parois minces ou des variations de section importantes),
• une grande précision dimensionnelle pour les disques obtenus, ce qui minimise les opérations d'usinage,
• une productivité élevée en raison des temps de cycle courts et de l'automatisation des tâches, et
• une durée de vie des moules qui est substantiellement augmentée par rapport à celle des moules qui sont utilisés dans des procédés classiques de moulage par injection sous pression de métaux liquides, tels que de l'aluminium.

[0011] Le but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'une roue métallique destinée au roulage d'un véhicule, ladite roue comprenant un disque de roue et une jante, ou d'une partie de roue, ladite partie de roue étant constituée d'un disque métallique de roue ou d'une jante métallique qui consiste, dans une étape initiale, à façonner ladite roue ou partie de roue au moyen d'une matière métallique présentant une structure thixotrope et un état semi-solide, qui soit tel que ladite pièce présente des propriétés mécaniques et d'allègement améliorées par rapport à celles précitées.

[0012] A cet effet, le procédé de fabrication selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes ultérieures suivantes:

(i) on soumet ladite roue ou partie de roue façonnée suite à ladite étape initiale à une étape de matricage de telle manière que la température à coeur de ladite roue ou partie de roue soit comprise entre 400° C et 500° C lors de ce matriçage, puis

(ii) on soumet tout ou partie d'au moins une face dudit disque et/ou de ladite jante de ladite roue ou partie de roue obtenue en (i) à des impacts de projectiles dans une étape de traitement à froid, en vue de sa déformation plastique.

[0013] Avantageusement, pendant l'étape (i) de matricage, la température à coeur de ladite roue ou partie de roue est d'environ 450°C.

[0014] Selon une variante de réalisation de l'invention, ce procédé de fabrication consiste à soumettre, dans une étape intermédiaire entre les étapes (i) et (ii), ladite roue ou partie de roue faconnée et matricée à un durcissement structural mis en oeuvre par:

• un réchauffage effectué à une température comprise entre 520°C et 540° C, puis par
• une trempe effectuée au moyen d'un fluide maintenu à une température comprise entre 30° C et 60° C, puis par
• un revenu.

[0015] Le réchauffage est avantageusement effectué pendant une durée comprise entre 1 heure et 10 heures.

[0016] Le revenu est avantageusement effectué à une température de 170°C.

[0017] De préférence, ledit procédé consiste à utiliser, pour mettre oeuvre ladite étape initiale de façonnage, un alliage à base d'un métal appartenant au groupe constitué par l'aluminium, le magnésium, le titane, le fer, le chrome, le cobalt, le nickel, le cuivre, le zinc, l'argent, l'étain, le plomb et l'antimoine.

[0018] On utilise avantageusement un alliage à base d'aluminium, tel qu'un alliage comprenant en outre entre 6,5 % et 7,5 % de silicium, et entre 0,5 % et 0,6 % de magnésium en poids.

[0019] Un tel alliage à base d'aluminium présente l'avantage de minimiser le phénomène de corrosion.

[0020] Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite étape initiale de façonnage consiste en un thixoformage, lequel peut être soit un thixomoulage, soit un rhéomoulage.

[0021] On notera que le procédé de thixomoulage comprend une première étape qui consiste à remplir un moule de matière métallique thixotrope à l'état semi-solide, et une seconde étape qui consiste à compacter cette matière sous une pression élevée dans le moule, par exemple de l'ordre de 100 MPa.

[0022] On notera également que, d'une manière connue, le procédé connu sous le nom de « rhéomoulage» consiste essentiellement en une agitation mécanique d'un alliage liquide pour l'obtention d'un état semi-solide, puis dans un moulage direct de l'alliage semi-solide obtenu, sans qu'il n'y ait d'étape de refroidissement préalable audit moulage.

[0023] Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit procédé consiste à mettre en oeuvre une trempe suivie d'un revenu pour ladite étape de durcissement structural.

[0024] Selon un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, au moins une opération de ladite étape de traitement à froid consiste à utiliser pour lesdits projectiles des grains de corindon de taille comprise entre 75 et 150 µm.

[0025] Selon un autre exemple conforme à l'invention, au moins une opération de ladite étape de traitement à froid consiste à utiliser pour lesdits projectiles des microbilles de verre.

[0026] Selon un autre exemple conforme à l'invention, au moins une opération de ladite étape de traitement à froid consiste à utiliser pour lesdits projectiles de la grenaille d'acier ou de fonte de taille comprise entre 200 et 800 µm.

[0027] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ladite étape initiale de façonnage consiste à façonner une roue destinée au roulage d'un véhicule, ladite roue comportant un disque de roue et une jante, de telle manière que ladite roue constitue ladite pièce métallique fabriquée, et ladite étape de traitement à froid consiste à traiter par lesdits impacts de projectiles tout ou partie d'au moins une face dudit disque et/ou de ladite jante.

[0028] Selon une variante également avantageuse, ladite étape initiale de façonnage consiste à façonner une partie d'une roue destinée au roulage d'un véhicule, ladite partie de roue étant constituée d'un disque de roue ou d'une jante, de telle manière que ladite partie de roue constitue ladite pièce métallique fabriquée, et ladite étape de traitement à froid consiste à traiter par lesdits impacts de projectiles tout ou partie d'au moins une face dudit disque ou de ladite jante.

[0029] Une roue selon l'invention destinée au roulage d'un véhicule, qui comporte une jante sur laquelle est fixé, par exemple par soudage, un disque métallique, est telle que ledit disque métallique est obtenu par le procédé de fabrication défini à l'une des revendications précédentes.

[0030] Les caractéristiques précitées de la présente invention, ainsi que d'autres, seront mieux comprises à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation de l'invention, donné à titre illustratif et non limitatif, ladite description étant réalisée en relation avec les dessins joints, parmi lesquels:

les Figs. 1a et 1b sont des schémas à blocs illustrant un procédé de fabrication d'une pièce métallique selon deux modes de mise en oeuvre de l'invention, respectivement,

la Fig. 2 est une vue schématique d'un dispositif d'émission de projectiles pour la mise en oeuvre dudit procédé de fabrication selon l'invention, et

la Fig. 3 est une vue partielle et en section d'un disque de roue et d'une jante, dans une position d'assemblage de sorte à former une roue constituant une pièce métallique selon l'invention.

[0031] En référence à la Fig. 1a, un procédé de fabrication d'une pièce métallique selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention consiste, dans une première étape 10, à façonner ladite pièce par thixomoulage d'une matière métallique présentant une structure thixotrope et un état semi-solide puis, dans une seconde étape 20 optionnelle, à soumettre ladite pièce façonnée à un durcissement structural, puis, dans une troisième étape 30, à traiter au moins une partie de ladite pièce par des impacts de projectiles.

[0032] En référence à la Fig. 1b, on voit qu'un second mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention consiste à mettre en oeuvre une première étape 110 identique ou similaire à l'étape 10 précitée, à mettre ensuite en oeuvre une seconde étape 120 consistant en un matriçage de la pièce ainsi façonnée, à mettre ensuite en oeuvre une troisième étape 130 optionnelle de durcissement structural différente de ladite étape 20, puis à mettre en oeuvre une quatrième étape 140 de traitement à froid par impacts de projectiles qui est identique ou similaire à ladite étape 30.

[0033] Pour mettre en oeuvre cette première étape 10 ou 110, on injecte dans un moule (non représenté, car tel que décrit dans le document de brevet européen EP-A-710 515) des barres cylindriques de longueur prédéterminée ou lopins qui sont par exemple constituées d'un alliage à base d'un métal léger, tel que l'aluminium ou le magnésium.

[0034] On utilise avantageusement un alliage à base d'aluminium. De préférence, ledit alliage est alors un alliage appartenant à la famille aluminium/ silicium.

[0035] A titre encore plus préférentiel, cet alliage répond à la dénomination A-S7G0,6 conformément à la norme NF A 02-004, de telle manière qu'il comporte en poids, outre l'aluminium, notamment:

entre 6,5 % et 7,5 % de silicium,

0,15 % de fer,

0,03 % de cuivre,

0,03 % de manganèse,

0,60 % de magnésium,

0,03 % de nickel,

0,05 % de zinc,

0,03 % de plomb et d'étain,

0,20 % de titane,

0,05 % de strontium.

[0036] Dans la suite de la présente description, on se réfèrera à cet alliage A-S7G0,6, d'une part, pour la description du second mode de réalisation et, d'autre part, pour les résultats de résistance mécanique et d'allègement obtenus en mettant en oeuvre ledit premier ou ledit second mode.

[0037] En amont dudit moule, on a préalablement amené l'alliage métallique à injecter, dans un premier temps, à une structure métallographique thixotrope puis, dans un second temps, dans un état semi-solide.

[0038] Plus précisément, on met par exemple en oeuvre ledit premier temps en soumettant des billettes de cet alliage à un brassage par induction électromagnétique, conformément au procédé et au dispositif correspondant décrits dans le document de brevet européen EP-A-439 981, pour l'obtention de billettes thixotropes.

[0039] Pour l'obtention dans ledit second temps de billettes thixotropes se trouvant en outre dans un état semi-solide, on procède ensuite à un réchauffage par induction desdites billettes à une température T (° C) qui est telle que:
T_fe < T < T_fe + 10 , où T_fe est la température de fusion de l'eutectique (qui est égale à 577° C pour ledit alliage A-S7G0,6 utilisé préférentiellement).

[0040] On notera que la thixotropie de l'alliage injecté dans le moule est telle que la taille maximale des globules qui le caractérisent est inférieure à 120 µm.

[0041] On notera que l'on pourrrait mettre en oeuvre d'autres procédés pour l'obtention d'une structure thixotrope et d'un état semi-solide. En particulier, on peut citer le procédé connu sous le nom de « rhéomoulage» par l'homme de l'art, qui consiste essentiellement en une agitation d'un alliage semi-solide, associée ou non à un procédé d'affinage chimique des grains dendritiques.

[0042] Lors de l'opération de moulage, qui est menée conformément audit document de brevet européen EP-A-710 515, on notera que la matière injectée dans le moule est finalement compactée avec une pression par exemple de l'ordre de 100 MPa (la valeur de la pression de compaction pouvant varier en fonction de l'alliage et du procédé utilisés).

[0043] On laisse refroidir la matière moulée jusqu'à l'obtention d'un état solide, puis on procède immédiatement au démoulage. On obtient ainsi la pièce métallique qui est façonnée selon l'empreinte du moule.

[0044] Conformément à ladite seconde étape 20 (optionnelle) de ce premier mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on procède, de préférence immédiatement après ledit démoulage, à un durcissement structural consistant successivement en une trempe de ladite pièce et à un revenu de celle-ci.

[0045] Lors de ladite trempe, qui est effectuée au moyen d'un fluide adapté tel que de l'eau et qui dure quelques secondes, ledit fluide est maintenu à une température comprise entre 30 et 60° C, de préférence entre 30 et 40° C.

[0046] Quant audit revenu, il s' effectue à une température de 170° C et pendant 6 heures.

[0047] On notera que les paramètres de température et durée de traitement qui sont utilisés pour le durcissement structural d'une pièce sont adaptés pour l'obtention d'un couple de caractéristiques résistance/ ductilité de valeurs données.

[0048] Conformément à la troisième étape 30 dudit premier mode selon l'invention, on traite la pièce métallique obtenue suite à la seconde étape 20 par une déformation plastique à froid, en la soumettant à la température ambiante à des impacts de projectiles.

[0049] Ces impacts de projectiles sont par exemple obtenus par un dispositif 1 d'émission de projectiles 2 dont la structure est représentée d'une manière simplifiée à la Fig. 2.

[0050] Ce dispositif 1 comporte au moins une entrée 3a reliée en amont à une trémie 4 de stockage des projectiles 2, et qui comporte au moins une sortie 3b pour l'émission de jets J.

[0051] Dans l'exemple de la Fig. 2, le dispositif 1 est du type à aspiration de l'air contenu dans la trémie 4 de manière à créer une dépression dans celle-ci, et il est connu sous le nom de « Giffard ».

[0052] Plus précisément, le dispositif 1 représenté dans cet exemple de réalisation comporte un premier tuyau souple 5a dont les extrémités forment respectivement l'entrée 3a et la sortie 3b. L'entrée 3a est reliée à la partie inférieure de la trémie 4, et elle comporte une prise d'air P pourvue d'un moyen de réglage R du débit d'air aspiré.

[0053] Un second tuyau 5b d'amenée d'air comprimé (flèche A) est relié à ladite sortie 3b en amont de celle-ci. L'air acheminé par ce tuyau 5b est destiné à projeter par ladite sortie 3b les projectiles 2 qui sont extraits en permanence du fond de la trémie 4 (flèche A), par mise en dépression de ladite trémie 4. Un régulateur 5c du débit d'air comprimé et, par conséquent, du débit de projection des grains, est monté sur ledit tuyau 5b.

[0054] La sortie 3b du tuyau 5a et l'extrémité aval dudit tuyau 5b débouchent d'une manière étanche dans un pistolet 6 se terminant par une buse de projection 6a destinée à émettre lesdits jets J.

[0055] On notera que l'on pourrait utiliser un dispositif 1 utilisant à la place de l'air un fluide liquide, tel que de l'eau, à titre de fluide de propulsion.

[0056] On notera également que l'on pourrait utiliser un dispositif 1 autre que celui représenté à la Fig. 2, par exemple du type créant une gravité, une surpression, une pression directe à l'intérieur de la trémie 7 ou du type machine à turbine prévue pour projeter mécaniquement les projectiles 2. On pourrait également utiliser un dispositif 1 du type à ultrasons ou électromagnétique, pour accélérer les particules ou les mettre en vibration intense contre la pièce à traiter, ou encore du type à explosion ou générant un choc laser.

[0057] D'une manière générale, on comprendra que l'on pourrait utiliser tout dispositif pour projeter des projectiles sur la surface à traiter, qui soit tel que les paramètres mécaniques, thermiques et balistiques soient adaptés à la nature et à l'intensité du traitement souhaité.

Exemple de mise en oeuvre de l'étape 30, 140:

[0058] On a soumis à cette étape 30, 140 de traitement à froid, au moyen dudit dispositif 1 décrit en référence à la Fig. 2, une face 7a d'un disque de roue 7 (voir Fig. 3), ledit disque 7 étant constitué dudit alliage A-S7G0,6 et constituant ladite pièce métallique qui a été préalablement façonnée conformément à l'étape de moulage 10, 110.

[0059] On a utilisé dans cet exemple des projectiles 2 constitués de grains de corindon brun (oxyde d'aluminium notamment chargé en titane). Plus précisément, la composition du corindon brun qui a été utilisé est la suivante, exprimée en teneurs massiques:

Al2O3	89% à 94%
TiO2	2% à 4%
SiO2	0,4 % à 1,5 %
Fe2O3	1,5 % à 3,5 %
CaO + MgO	0,3 % à 0,5 %
Na2O + K2O	0,01 % à 0,02 %
Parties magnétiques	moins de 4 %.

[0060] De plus, les grains 2 présentaient une taille comprise entre 75 et 150 µm et une forme angulaire.

[0061] De plus, on a utilisé une pression d'air comprimé égale à 4 bars pour la propulsion des grains 2 via le tuyau 5b et la buse 6a, une direction de projection sensiblement normale à la face 7a du disque 7 à traiter, et une distance de projection de 100 mm par rapport à ladite face 1a.

[0062] On a cherché à caractériser l'état de surface de ladite face 7a du disque 7 qui a été ainsi traitée par les impacts des grains 2, et l'on a utilisé à cet effet des critères ou paramètres de rugosité qui sont définis précisément dans la norme NF/E05-015 (témoin de rugosité viso-tactile N10b sur Rugotest n° 3 selon la norme NF/E05-051, modèle déposé):

Paramètre	Témoin	Après traitement par impact
Ra	2 µm	11 µm
Rt	40 µm	120 µm
Rz	24 µm	94 µm
Rmax	36 µm	111 µm,

où Ra est l'écart moyen arithmétique du profil à caractériser,

Rt est la hauteur maximale dudit profil,

Rz est la hauteur des irrégularités sur 10 points,

Rmax est le maximum de la hauteur des irrégularités dudit profil.

[0063] On notera que l'on peut également utiliser d'autres matériaux et granulométries pour lesdits projectiles 2, par exemple des grains 2 de corindon blanc (oxyde d'aluminium cristallisé) à la place dudit corindon brun ou de la céramique, ou des microbilles de verre sèches ou humides, ou encore de la grenaille d'acier ou de fonte de dimension moyenne comprise entre 200 et 800 µm, de préférence égale à 400 µm.

[0064] D'une manière générale, on pourrait utiliser des projectiles 2 enrobés ou non dont le matériau, la masse, la forme et les dimensions sont appropriés pour procurer une sollicitation thermo-mécanique de la surface à traiter de manière à la soumettre à une contrainte de compression selon un degré et une profondeur donnés, et/ou pour procurer une maîtrise de l'état de surface (rugosité, replis, par exemple), et/ou pour conférer un aspect esthétique déterminé à ladite surface traitée (brillance, réflectance, diffusance, effet de satinage, couleur, notamment).

[0065] On notera que cette étape 30 de traitement à froid par impact de projectiles 2 peut être effectuée en une ou plusieurs opérations. Dans ce dernier cas, les conditions de projection, telles que la vitesse des projectiles 2, l'angle d'incidence et le taux de recouvrement, sont adpatées à chaque opération pour procurer les résultats précités.

[0066] Concernant le second mode du procédé de fabrication d'une pièce métallique selon l'invention, la seconde étape de matriçage 120 qui est mise en oeuvre à l'issue du moulage selon l'étape 110 est du type de celle qui a été décrite dans le document de brevet européen EP-A- 119 365. Plus précisément, la température à coeur de la pièce démoulée est d'environ 450° C (comprise entre 400 et 500° C) pendant l'opération de matriçage, c'est-à-dire lors du pressage de ladite pièce moulée entre les deux coquilles de la matrice.

[0067] La troisième étape 130 de durcissement structural de la pièce moulée et matricée consiste, dans un premier temps, en un réchauffage qui est destiné à mettre le magnésium dudit alliage A-S7G0,6 en solution solide de substitution dans l'aluminium puis, dans un second temps, en une trempe suivie d'un revenu de la même manière que dans l'étape 20 dudit premier mode.

[0068] Ce réchauffage est mené pendant une durée comprise entre 1 heure et 10 heures, et à une température comprise entre 520° C et 540° C pour la mise en solution solide précitée.

[0069] La trempe a dans ce cas pour but de maintenir le magnésium en solution solide sursaturée dans l'aluminium, alors que ledit revenu a pour but de créer une précipitation fine du magnésium dans l'aluminium, achevant ainsi le durcissement structural recherché.

[0070] Quant à la quatrième étape 140 de ce second mode, elle est analogue à ladite étape 30 du premier mode, comme indiqué plus haut.

[0071] On va présenter ci-après les résultats d'essais de fatigue en flexion rotative (limite de fatigue ou d'endurance L_f et allègement relatif e) qui ont été obtenus pour un disque de roue 7 de 15 pouces de diamètre constitué dudit alliage thixotrope A-S7G0,6, qui a été fabriqué en mettant en oeuvre indifféremment ledit premier ou ledit second mode de l'invention, à la nuance près qu'un premier disque D' selon l'invention a subi le traitement par impacts de l'étape 30 ou 140 sur une seule de ses faces 7a alors qu'un second disque D'' selon l'invention a subi le même traitement par impacts sur ses deux faces.

[0072] On a considéré deux disques « témoin» pour ces expériences.

[0073] Un premier témoin D1 est constitué d'un disque de structure thixotrope et moulé selon l'invention, mais n'ayant pas subi le traitement par impacts de l'étape 30 ou 140.

[0074] Un second témoin D2 est constitué d'un disque constitué d'un alliage corroyé et forgé connu sous la dénomination 6082T6 (norme européenne NF EN 573-3), c'est-à-dire comportant notamment de l'aluminium, du magnésium et du silicium, cet alliage ayant été mis en solution solide, trempé et revenu. Comme pour le premier témoin, ce second témoin n'a pas subi de traitement par impacts.

[0075] La limite de fatique L_f (en MPa) a été estimée en flexion rotative pour un nombre de cycles égal à 6. 10⁶.

[0076] L'allègement relatif e ( en%) a été estimé sous une charge Q à la rupture imposée pour 6. 10⁶ cycles (en kilogramme force), suivant la relation:

   avec, en flexion rotative, n=2/3.

[0077] Tous les disques testés D', D'', D1 et D2 ont le même diamètre de 15 pouces.

[0078] De plus, l'épaisseur de chaque disque a été déterminée en prenant comme épaisseur de référence e₀ l'épaisseur d'un disque analogue de référence. Ce disque de référence est constitué d'un alliage à base d'aluminium A-S7G0,3 Y33 selon la norme NF A/02-004, et il a été obtenu par un procédé de « moulage-coquille », encore connu sous le nom de moulage basse-pression par l'homme de l'art. De plus, ledit disque de référence est caractérisé par une limite de fatigue L_f1 = 105 MPa.

Résultats:
	Q rupture (kg.force) à 6.106 cycles	Lf (Mpa)	e (%)
Disque D1 épaisseur=0,75e0	705	126	14,4
Disque D2 épaisseur=0,84e0	790	119	11,0
Disque D' épaisseur=0,75e0	820	147	22,6
Disque D'' épaisseur=0,75e0	1020	183	33,3

[0079] En conclusion, il apparaît que les résultats de limite de fatigue et d'allègement sont nettement améliorés pour un disque D' ou D'' selon l'invention par rapport au témoin D1 obtenu par thixomoulage et non traité par impacts et par rapport au témoin D2 forgé et également non traité par impacts, et cela d'une manière encore plus nette pour le seul disque D''.

[0080] On a représenté à la Fig. 3 un exemple d'assemblage sur une jante 8 d'un disque 7 constituant un exemple de pièce métallique fabriquée par un procédé de l'invention, pour l'obtention d'une roue 9. La jante 8 est par exemple constituée d'un métal léger, tel que l'aluminium ou le magnésium, ou d'un alliage d'un tel métal léger, ou encore de tout autre matériau connu pour procurer un allègement et une endurance satisfaisants. Cette jante 8 peut également être constituée de fer ou d'un alliage à base de fer.

[0081] Avantageusement, cet assemblage est réalisé par un soudage connu sous la dénomination MIG, c'est-à-dire à l'arc sous gaz inerte, tel que de l'argon, et avec apport de métal. On notera que ce type de soudage est favorisé par la structure thixotrope du disque 7.

[0082] Cependant, on pourrait envisager tout autre mode de solidarisation du disque 7 avec la la jante 8, par exemple par fixation mécanique.

[0083] On notera que l'on pourrait utiliser des profils de roues 9 différents de celui représenté à la Fig. 3. En particulier, on pourrait utiliser un profil de disque 7 tel que celui commercialisé sous la dénomination Full Face™, ou un profil de jante 8 tel que celui commercialisé sous la dénomination PAX™ ou sous la dénomination Single™, par exemple.

[0084] Concernant l'application des deux modes du procédé de fabrication d'une pièce métallique selon l'invention à une roue 9 destinée au roulage d'un véhicule, on notera que l'étape initiale de façonnage 10, 110 ne se limite pas au moulage d'un disque de roue 7 seulement, mais peut également concerner le moulage de l'ensemble d'une roue 9 constituée d'un disque 7 et d'une jante 8, de sorte que la pièce finalement obtenue par ledit procédé soit constituée par ladite roue 9. Dans ce cas, l'étape de traitement à froid 30, 140 consiste à traiter par impacts de projectiles 2 tout ou partie d'au moins une face 7a du disque 7 et/ou de la jante 8.

[0085] Concernant toujours cette application à une roue 9, on notera également que l'étape initiale de façonnage 10, 110 pourrait consister à façonner une jante 8 (c'est-à-dire l'une ou l'autre partie 7, 8 d'une roue 9) à la place dudit disque 7, de sorte que la pièce finalement obtenue par le procédé de l'invention soit constituée par la jante moulée 8. Dans ce cas, comme dans le cas du disque 7, l'étape de traitement à froid 30, 140 consiste à traiter par impacts de projectiles 2 tout ou partie d'au moins une face de ladite jante 8.

[0086] On notera par ailleurs que, dans le cas d'une étape de traitement à froid 30, 140 mise en oeuvre en une seule opération pour le traitement du disque 7 sur une seule de ses faces 7a par impacts de projectiles 2, ladite face 7a peut être avantageusement celle qui est destinée à se trouver du côté de l'intérieur de la roue 9, du fait de l'aspect non lisse de cette face 7a traitée.

Revendications

1. Procédé de fabrication d'une roue métallique destinée au roulage d'un véhicule, ladite roue comprenant un disque de roue (7) et une jante (8), ou d'une partie de roue (7, 8), ladite partie de roue (7, 8) étant constituée d'un disque métallique de roue (7) ou d'une jante métallique (8), ledit procédé comprenant dans une étape initiale (110), le façonnement de ladite roue ou partie de roue (7, 8, 9) au moyen d'une matière métallique présentant une structure thixotrope et un état semi-solide,
   caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes ultérieures suivantes:

(i) on soumet ladite roue (9Y ou partie de roue (7, 8) façonnée suite à ladite étape initiale à une étape de matriçage (120) de telle manière que la température à coeur de ladite roue ou partie de roue (7, 8, 9) soit comprise entre 400° C et 500° C lors de ce matriçage, puis

(ii) on soumet tout ou partie d'au moins une face (7a) dudit disque et/ou de ladite jante (8) de ladite roue (9) ou partie de roue (7, 8) obtenue en (i) à des impacts de projectiles (2) dans une étape de traitement à froid (140), en vue de sa déformation plastique.

2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant l'étape (i) de matriçage, la température à coeur de ladite roue ou partie de roue (7, 8, 9) est d'environ 450° C.

3. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on soumet en outre, dans une étape (130) intermédiaire entre les étapes (i) et (ii), ladite roue ou partie de roue (7, 8, 9) façonnée et matricée à un durcissement structural mis en oeuvre par:

- un réchauffage effectué à une température comprise entre 520° C et 540° C, puis par

- une trempe effectuée au moyen d'un fluide maintenu à une température comprise entre 30° C et 60° C, puis par

- un revenu.

4. Procédé de fabrication selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit réchauffage est effectué pendant une durée comprise entre 1 heure et 10 heures.

5. Procédé de fabrication selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit revenu est effectué à une température de 170° C.

6. Procédé de fabrication selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour mettre oeuvre ladite étape initiale de façonnage (110), on utilise un alliage à base d'un métal appartenant au groupe constitué par l'aluminium, le magnésium, le titane, le fer, le chrome, le cobalt, le nickel, le cuivre, le zinc, l'argent, l'étain, le plomb et l'antimoine.

7. Procédé de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit alliage est à base d'aluminium.

8. Procédé de fabrication selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit alliage comprend en outre entre 6,5 % et 7,5 % de silicium, et entre 0,5 % et 0,6 % de magnésium en poids.

9. Procédé de fabrication selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins une opération de ladite étape (ii) de traitement à froid (140) consiste à utiliser pour lesdits projectiles (2) des grains de corindon de taille comprise entre 75 et 150 µm.

10. Procédé de fabrication selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins une opération de ladite étape de traitement (ii) à froid (140) consiste à utiliser pour lesdits projectiles (2) des microbilles de verre.

11. Procédé de fabrication selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins une opération de ladite étape (ii) de traitement à froid (140) consiste à utiliser pour lesdits projectiles (2) de la grenaille d'acier ou de fonte de taille comprise entre 200 et 800 µm.

Claims

1. A process for manufacturing a metallic wheel (9) for the rolling system of a vehicle, said wheel comprising a wheel disk (7) and a rim (8), or a wheel part (7, 8), said wheel part (7, 8) consisting of a metallic wheel disk (7) or a metallic rim (8), said process comprising, in an initial stage (110), forming said wheel or wheel part (7, 8, 9) by means of a metallic material in a semi-solid state and having a thixotropic structure,
   characterised in that it additionally comprises the following subsequent stages:

(i) said formed wheel (9) or wheel part (7, 8) is subjected, after said initial stage, to a die forging stage (120) in such a way that the core temperature of said wheel or wheel part (7, 8, 9) is between 400°C and 500°C during die forging, then

(ii) all or part of at least one face (7a) of said disk and/or said rim (8) of said wheel (9) or wheel part (7, 8) obtained under (i) is blasted with projectiles (2) in a cold treatment stage (140), with a view to plastic deformation thereof.

2. A manufacturing process according to claim 1, characterised in that, during the die forging stage (i), the core temperature of said wheel or wheel part (7, 8, 9) is approximately 450°C.

3. A manufacturing process according to claim 1 or 2, characterised in that said formed and die-forged wheel or wheel part (7, 8, 9) is additionally subjected, in an intermediate stage (130) between stages (i) and (ii), to structural hardening implemented by:

- heating to a temperature of between 520°C and 540°C, then by

- quenching performed by means of a fluid held at a temperature of between 30°C and 60°C, then by

- annealing.

4. A manufacturing process according to claim 3, characterised in that said heating is performed for a period of between 1 hour and 10 hours.

5. A manufacturing process according to claim 3 or claim 4, characterised in that said annealing is performed at a temperature of 170°C.

6. A manufacturing process according to any one of the preceding claims, characterised in that, to perform said initial forming stage (110), there is used an alloy based on a metal belonging to the group comprising aluminium, magnesium, titanium, iron, chromium, cobalt, nickel, copper, zinc, silver, tin, lead and antimony.

7. A manufacturing process according to claim 6, characterised in that said alloy is aluminium-based.

8. A manufacturing process according to claim 7, characterised in that said alloy additionally comprises between 6.5 % and 7.5 % by weight of silicon and between 0.5 % and 0.6 % by weight of magnesium.

9. A manufacturing process according to any one of claims 1 to 8, characterised in that at least one operation of said cold-treatment (140) stage (ii) consists in using as said projectiles (2) corundum grains between 75 and 150 µm in size.

10. A manufacturing process according to any one of claims 1 to 8, characterised in that at least one operation of said cold-treatment (140) stage (ii) consists in using glass microspheres as said projectiles (2).

11. A manufacturing process according to any one of claims 1 to 8, characterised in that at least one operation of said cold-treatment (140) stage (ii) consists in using as said projectiles (2) steel or cast iron pellets between 200 and 800 µm in size.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Rades (9), das für das Fahren eines Fahrzeuges vorgesehen ist, wobei das Rad eine Radscheibe (7) und eine Felge (8) umfaßt, oder eines Radteiles (7, 8), wobei das Radteil aus einer metallischen Radscheibe (7) oder einer metallischen Felge (8) besteht, wobei das Verfahren in einem ersten Schritt 110) die Formung des Rades oder des Radteils (7, 8, 9) aus einem metallischen Material umfaßt, das eine thixotrope Struktur und einen halbfesten Zustand aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem die folgenden späteren Schritte umfaßt:

(i) das geformte Rad (9) oder Radteil (7, 8) wird nach dem ersten Schritt einem Warmpressschritt (120) unterzogen, der so durchgeführt wird, dass die Temperatur im Kern des Rades oder des Radteils (7, 8, 9) während des Warmpressens im Bereich von 400 bis 500 °C liegt,

(ii) mindestens eine Seite (7a) oder ein Teil mindestens einer Seite (7a) der Scheibe und/oder der Felge (8) des Rades (9) oder Radteils (7, 8), das unter (i) erhalten wurde, wird während eines Kaltbehandlungsschrittes (140) für ihre/seine plastische Verformung dem Aufprall von Projektilen ausgesetzt.

2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerntemperatur des Rades oder des Radteiles (7, 8, 9) während des Warmpressschrittes (i) bei etwa 450 °C liegt.

3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das geformte und warmgepresste Rad oder Radteil in einem Zwischenschritt (130) zwischen den Schritten (i) und (ii) einem Ausscheidungshärten unterzogen wird, das folgendermaßen durchgeführt wird:

- Wiedererwärmen auf eine Temperatur im Bereich von 520 bis 540°C, anschließend

- Abschrecken, das mit Hilfe eines Fluids durchgeführt wird, das bei einer Temperatur gehalten wird, die im Bereich von 30 bis 60 °C liegt, dann

- Anlassen.

4. Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wiedererwärmen über einen Zeitraum durchgeführt wird, der im Bereich von 1 bis 10 h liegt.

5. Herstellungsverfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlassen bei einer Temperatur von 170°C durchgeführt wird.

6. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Durchführung des ersten, aus der Formgebung bestehenden Schritts (110) eine Legierung auf der Basis eines Metalls verwendet wird, das zur der Gruppe gehört, die aus Aluminium, Magnesium, Titan, Eisen, Chrom, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Silber, Zinn, Blei und Antimon besteht.

7. Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung eine Legierung auf Aluminiumbasis ist.

8. Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung außerdem 6,5 bis 7,5 Gew.-% Silicium und 0,5 bis 0,6 Gew.-% Magnesium enthält.

9. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Arbeitsgang des Kaltbehandlungschrittes (ii) (140) darin besteht, Korundkörnchen mit einer Größe, die im Bereich von 75 bis 150 µm liegt, als Projektile (2) zu verwenden.

10. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Arbeitsgang des Kaltbehandlungschrittes (ii) (140) darin besteht, Mikrokugeln aus Glas als Projektile (2) zu verwenden.

11. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Arbeitsgang des Kaltbehandlungschrittes (ii) (140) darin besteht, Körner aus Stahl oder Gußeisen, deren Größe im Bereich von 200 bis 800 µm liegt, als Projektile (2) zu verwenden.

Dessins