FR2537484A1 - PROCESS FOR THE MELT TREATMENT, IN PARTICULAR OF ENGINE PISTONS BY MEANS OF AN ELECTRONIC BEAM - Google Patents
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Abstract
PROCEDE POUR LE TRAITEMENT LOCAL PAR FUSION DE LA REGION DES FLANCS D'UNE RAINURE DEVANT ETRE DECOUPEE SUIVANT LE TRAITEMENT PAR FUSION, DE PREFERENCE D'UNE RAINURE ANNULAIRE DE PISTONS POUR DES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE AU MOYEN DE FAISCEAUX ELECTRONIQUES DANS LE PROCEDE DIT DU FAISCEAU SAUTEUR; LES REGIONS EN FUSION 4A, 4B ASSOCIEES AUX FLANCS 2A, 2B DE LA RAINURE SONT FORMEES PAR SECTIONS 5 DE MEME LONGUEUR QUI SE CHEVAUCHENT LES UNES LES AUTRES, S'ETENDENT SUIVANT LA DIRECTION LONGITUDINALE DE LA RAINURE ET SE FONT ALTERNATIVEMENT FACE, LE BAIN DE FUSION 6 QUI S'ETEND SUR LA LONGUEUR D'UNE SECTION 5 ETANT RESPECTIVEMENT GUIDE, A PARTIR DU PLAN DES FLANCS DE LA RAINURE ET PARALLELEMENT A CELUI-CI, EN DIRECTION DU MILIEU DE LA RAINURE AVEC UNE PROFONDEUR DE FUSION QUI DECROIT DE FACON MONOTONE.PROCESS FOR THE LOCAL TREATMENT BY MELTING OF THE SIDED REGION OF A GROOVE TO BE CUT FOLLOWING THE MELT TREATMENT, PREFERABLY AN ANNULAR GROOVE OF PISTONS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES USING ELECTRONIC BEAMS IN THE SAID PROCESS JUMP BEAM; THE MERGED REGIONS 4A, 4B ASSOCIATED WITH THE SIDES 2A, 2B OF THE GROOVE ARE FORMED BY SECTIONS 5 OF THE SAME LENGTH OVERLAPING THE OTHERS, EXTENDING FOLLOWING THE LONGITUDINAL DIRECTION OF THE GROOVE AND ARE ALSO FACEED OF FUSION 6 WHICH SPREADS OVER THE LENGTH OF A SECTION 5 BEING RESPECTIVELY GUIDED, FROM THE PLAN OF THE SIDES OF THE GROOVE AND PARALLEL TO THE SAME, TOWARDS THE MIDDLE OF THE GROOVE WITH A DEPTH OF FUSION THAT DECREASES FROM MONOTONE WAY.
Description
Procédé pour le traitement par fusion, notamment de pistonsProcess for fusion processing, in particular of pistons
de moteur au moyen d'un faisceau électronique. engine by means of an electronic harness.
L'invention concerne un procédé pour le traite- The invention relates to a method for treating
ment local par fusion de la région des flancs d'une rainure devant être découpée suivant le traitement par fusion, de local melting of the region of the sides of a groove to be cut according to the fusion treatment,
préférence d'une rainure annulaire de pistons pour des mo- preferably an annular groove of pistons for mo-
teurs à combustion interne au moyen de faisceaux électroni- internal combustion by means of electron beams
ques dans le procédé dit du faisceau sauteur, éventuelle- in the so-called jumping beam process,
ment également pour l'amélioration des propriétés d'un ma- also lies in improving the properties of a ma-
tériau déterminant l'usure lorsque des régions soumises à une faible sollicitation sont immédiatement voisines de la surface soumise à l'usure qui doit être fabriquée ou que la wear-determining material when regions subjected to low stress are immediately adjacent to the surface subjected to wear which is to be manufactured or when the
surface soumise à une sollicitation est creusée dans le ma- surface subjected to a stress is dug in the ma-
tériau par un usinage mécanique suivi du traitement par fusion. material by mechanical machining followed by fusion treatment.
Il est connu, dans le cas de matériaux appro- It is known, in the case of suitable materials,
priés, d'augmenter localement, par fusion limitée locale- requested, to increase locally, by local limited merger-
ment d'une pièce d'oeuvre, par exemple à l'aide de fais- ment of a piece of work, for example using
ceaux lasers ou électroniques, les propriétés du matériau déterminant l'usure, la dureté, la-résistance à la flexion alternée ou d'autres propriétés du matériau Le traitement laser or electronic, the properties of the material determining wear, hardness, resistance to alternating bending or other properties of the material Treatment
par fusion a lieu de manière que la surface particulière- by fusion takes place so that the particular surface-
ment sollicitée devant être creusée ultérieurement se trouve dans la région de matériau fondu L'effet à la base des améliorations des propriétés repose sur le refroidissement extrêmement rapide, impliqué par la conduction de chaleur, The stress required to be dug later is in the region of molten material. The effect underlying the improvements in properties lies in the extremely rapid cooling involved in the conduction of heat,
de la région en fusion, qui conduit à la formation de for- of the region in fusion, which leads to the formation of
mes de structure nettement différentes du matériau de base. very different in structure from the base material.
Pour la fabrication de rainures soumises à l'usure, comme par exemple la première rainure annulaire de pistons de moteurs à combustion interne, il est connu de produire deux For the manufacture of grooves subject to wear, such as for example the first annular groove of pistons of internal combustion engines, it is known to produce two
25374 ô 425374 ô 4
zones en fusion associées aux flancs de la rainure et sui- molten zones associated with the sides of the groove and
vant au-?dessus du fond de la rainure Il est également connu flying above the bottom of the groove It is also known
de réaliser ces deux zones en fusion, s'étendant parallèle- to realize these two zones in fusion, extending parallel-
ment, quasi-simultanément par déviation du faisceau par sauts périodiques dans des positions de déviation détermi- ment, almost simultaneously by deflection of the beam by periodic jumps in determined deflection positions
nées associées aux flancs de la rainure Un défaut détermi- born associated with the sides of the groove A definite defect
nant de ce procédé réside dans le fait qu'en fonction de la teneur et du type d'impuretés contenues dans le matériau, il nant of this process lies in the fact that depending on the content and type of impurities contained in the material, it
peut se former dans la région en fusion des pores qui peu- can form in the molten pore region which can
vent se traduire par des perturbations dans les surfaces des flancs de la rainure En outre, il peut se produire entre wind result in disturbances in the surfaces of the flanks of the groove In addition, it can occur between
les deux zones en fusion, en raison des contraintes de re- the two zones in fusion, due to the constraints of re-
trait qui apparaissent, des fissures qui pénètrent dans la rainure creusée lorsque la profondeur de fusion nécessaire dépasse une valeur déterminée Un autre défaut qui apparait notamment lors du traitement par fusion de pièces coulées, réside dans le fait que des retassures existant lors de la coulée laissent derrière elles dans la région en fusion des espaces creux qui peuvent également conduire à des surfaces lines which appear, cracks which penetrate into the groove dug when the necessary depth of fusion exceeds a determined value Another defect which appears in particular during the treatment by fusion of castings parts, resides in the fact that of the recesses existing during the casting leave behind them in the molten region hollow spaces which can also lead to surfaces
défectueuses de la rainure.defective groove.
L'invention se propose de fournir un procédé qui The invention proposes to provide a method which
évite les inconvénients décrits lors du traitement par fu- avoids the disadvantages described during treatment with fu-
sion avec des faisceaux électroniques et qui permet la fa- ion beams and which allows the fa-
brication de surfaces résistant à l'usure, notamment dans brication of wear-resistant surfaces, especially in
le cas de pistons de moteurs à combustion interne. the case of pistons of internal combustion engines.
Le problème à la base de l'invention est de déve- The problem underlying the invention is to develop
lopper un procédé pour le traitement local par fusion, notam- lopper a process for local treatment by fusion, in particular-
ment de la région de la première rainure annulaire de pis- ment of the region of the first annular groove of pis-
tons pour des moteurs à combustion interne, ce procédé étant tones for internal combustion engines, this process being
conçu de manière à éviter la formation de pores dans la ré- designed to prevent pore formation in the re-
gion en fusion, qu'aucune fissure pénétrant dans la rainure molten region, that no cracks penetrating into the groove
creusée ne puisse apparaître et que l'apparition de retassu- can only appear and the appearance of shrinkage
res dans la région des flancs de la rainure soit largement évitée. Ce problème est résolu suivant l'invention grâce au fait que les régions en fusion associées aux flancs de la rainure sont formées par sections de même longueur qui se chevauchent les unes les autres, s'étendent suivant la res in the region of the flanks of the groove is largely avoided. This problem is solved according to the invention thanks to the fact that the molten regions associated with the sides of the groove are formed by sections of the same length which overlap each other, extend along the
direction longitudinale de la rainure et se font alternati- longitudinal direction of the groove and alternate
vement face, le bain de fusion qui s'étend sur la longueur d'une section étant respectivement guidé, à partir du plan des flancs de la rainure et parallèlement à celui-ci, en direction du milieu de la rainure avec une profondeur de vement face, the molten bath which extends over the length of a section being respectively guided, from the plane of the flanks of the groove and parallel to it, in the direction of the middle of the groove with a depth of
fusion qui décroît de façon monotone. fusion which decreases monotonously.
Ceci est obtenu grâce au fait que le faisceau This is achieved by the fact that the beam
électronique est dévié périodiquement par sauts et alter- electronics is deflected periodically by hopping and alter-
nativement dans les plans des flancs des rainures qui se font face, transversalement par rapport à la direction longitudinale de la rainure, et de là est guidé en direction natively in the planes of the flanks of the grooves which face each other, transversely with respect to the longitudinal direction of the groove, and from there is guided in the direction
du milieu de la rainure avec une vitesse de déviation crois- from the middle of the groove with an increasing deflection speed
sant de façon monotone à partir de zéro, et qu'à cette dé- health monotonously from scratch, and that at that
viation du faisceau est superposée de façon additive une oscillation pendulaire bidimensionnelle du faisceau avec une fréquence nettement plus importante que la fréquence beam viation is additively superimposed a two-dimensional pendulum oscillation of the beam with a frequency significantly greater than the frequency
de la fonction de saut, l'amplitude de l'oscillation pendu- of the jump function, the amplitude of the pendulum swing-
laire du faisceau correspondant à la longueur desdites sec- beam area corresponding to the length of said sec-
tions suivant la direction longitudinale de la rainure et étant importante par rapport au diamètre du faisceau, et l'amplitude de la composante de l'oscillation pendulaire tions along the longitudinal direction of the groove and being important with respect to the diameter of the beam, and the amplitude of the component of the pendulum oscillation
qui y est perpendiculaire étant plus faible que la compo- which is perpendicular to it being weaker than the composition
sante suivant la direction longitudinale de la rainure. health in the longitudinal direction of the groove.
Il est avantageux d'utiliser comme dessin de It is advantageous to use as a drawing of
l'oscillation pendulaire un " 8 " disposé suivant la direc- the pendulum oscillation an "8" arranged in the direction
tion longitudinale de la rainure ou une double parabole ouverte en direction du milieu de la rainure Il est en tion of the groove or a double parabola open towards the middle of the groove It is in
outre avantageux de superposer de façon additive une fonc- additionally advantageous to additively superimpose a function
tion en dents de scie à la déviation du faisceau suivant la direction longitudinale de la rainure, de sorte que pendant le temps de séjour dans une section suivant la direction sawtooth at the deflection of the beam in the longitudinal direction of the groove, so that during the residence time in a section in the direction
longitudinale de la rainure, le faisceau électronique effec- longitudinal of the groove, the electron beam effected
25374 b 425374 b 4
tue un dessin d'oscillation permanent par rapport à la sur- kills a permanent oscillation pattern relative to the over-
face déplacée de la pièce d'oeuvre. displaced side of the workpiece.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la The invention will be better understood using the
description suivante d'un mode de mise en oeuvre préféré following description of a preferred embodiment
mais non limitatif illustré au dessin annexé sur lequel -la figure unique est une coupe du développement d'une région de surface d'un piston de moteur à combustion interne qui est traitée par fusion dans la région des flancs but not limiting illustrated in the attached drawing in which the single figure is a section of the development of a surface region of a piston of an internal combustion engine which is treated by fusion in the region of the sides
de la rainure annulaire du piston.of the annular groove of the piston.
Dans la section représentée 1 de la pièce d'oeu- In the section shown 1 of the work piece
vre doit être fabriquée une rainure annulaire 2 indiquée your must have an annular groove 2 indicated
par la ligne en pointillés La résistance à l'usure du maté- by the dotted line The wear resistance of the material
riau doit être augmentée dans la région des deux flancs 2 a et 2 b de la rainure par fusion locale au moyen du faisceau électronique 3 Une fois le traitement par fusion effectué, la rainure 2 doit être creusée de manière que les flancs 2 a et 2 b de la rainure se trouvent dans le matériau traité par fusion Le traitement par fusion a lieu de manière que les régions en fusion 4 a et 4 b associées aux flancs 2 a et 2 b de la rainure soient produites à l'aide du faisceau électronique 3 Dans ce but, le faisceau électronique 3 agit alternativement dans des sections 5 de même longueur qui se chevauchent mutuellement et sont situées les unes en face des autres Ce faisant, le bain de fusion 6 qui s'étend riau must be increased in the region of the two flanks 2 a and 2 b of the groove by local fusion by means of the electron beam 3 Once the fusion treatment has been carried out, the groove 2 must be dug so that the flanks 2 a and 2 b of the groove are found in the material treated by fusion The fusion treatment takes place so that the molten regions 4 a and 4 b associated with the sides 2 a and 2 b of the groove are produced using the electron beam 3 For this purpose, the electron beam 3 acts alternately in sections 5 of the same length which overlap each other and are located opposite one another. In doing so, the fusion bath 6 which extends
sur la longueur de la section 5 est guidé, en partant res- along the length of section 5 is guided, leaving res-
pectivement des flancs 2 a ou 2 b de la rainure, en direction du-milieu de la rainure, avec une profondeur de fusion qui décroît de façon monotone Le faisceau électronique 3 peut pectively flanks 2 a or 2 b of the groove, towards the middle of the groove, with a melting depth which decreases monotonously The electron beam 3 can
être dévié suivant la direction longitudinale et transver- be deviated in the longitudinal direction and
salement par rapport à la rainure annulaire prévue 2 Pour la mise en oeuvre du traitement par fusion, le faisceau électronique 3 est dévié, transversalement par rapport à la direction longitudinale de la rainure annulaire 2, par dirty with respect to the planned annular groove 2 For the implementation of the fusion treatment, the electron beam 3 is deflected, transversely with respect to the longitudinal direction of the annular groove 2, by
sauts périodiques et alternativement dans les plans se fqi- periodic jumps and alternately in the planes fqi-
sant face des flancs 2 a et 2 b de la rainure, et de là est 25374 u 4 -5 sant opposite sides 2a and 2b of the groove, and from there is 25374 u 4 -5
dévié en direction des flèches 7, avec une vitesse crois- deflected in the direction of arrows 7, with increasing speed
sant de façon monotone à partir de zéro. health monotonically from scratch.
A cette déviation du faisceau électronique 3 est superposée de façon additive une oscillation pendulaire bidimensionnelle du faisceau avec une fréquence nettement To this deflection of the electron beam 3 is superimposed superimposed a two-dimensional pendulum oscillation of the beam with a frequency clearly
plus importante que la fréquence de la fonction de saut - more important than the frequency of the jump function -
L'amplitude de la composante de l'oscillation pendulaire The amplitude of the pendulum swing component
suivant la direction longitudinale de la rainure, caracté- along the longitudinal direction of the groove, character-
risée par la double flèche 8, est importante par rapport au diamètre du faisceau électronique 3 et correspond à la laughed at by the double arrow 8, is large relative to the diameter of the electron beam 3 and corresponds to the
longueur des sections-5, et détermine donc l'étendue longi- length of sections-5, and therefore determines the length
tudinale du bain de fusion 6.tudinal of the fusion bath 6.
La composante transversale de l'oscillation pen- The transverse component of the oscillation
dulaire, caractérisée par la double flèche 9, est plus fai- dular, characterized by the double arrow 9, is weaker
ble que la composante longitudinale et est faible par rap- ble than the longitudinal component and is weak compared to
port à la largeur de la rainure annulaire 2 A la déviation suivant la direction longitudinale de la rainure annulaire 2 est superposée de façon additive une fonction en dents de scie supplémentaire présentant une fréquence double de celle de la fonction de saut et de même phase, de sorte que pendant le temps de séjour dans une section 5 suivant la port at the width of the annular groove 2 At the deflection in the longitudinal direction of the annular groove 2 is additively superimposed an additional sawtooth function having a frequency twice that of the jump function and of the same phase, so that during the dwell time in a section 5 following the
direction longitudinale de la rainure 2, le faisceau élec- longitudinal direction of the groove 2, the electric beam
tronique 3 effectue un dessin pendulaire permanent par rap- tronique 3 performs a permanent pendulum drawing relative to
port à la surface du matériau déplacée en direction de la port on the surface of the material moved towards the
flèche 10, Par conséquent, lors d'une oscillation pendu- arrow 10, Therefore, during a pendulum swing-
laire calme, le faisceau électronique 3 est guidé en perma- calm area, the electron beam 3 is guided permanently
nence le long des flèches 7 sur les sections 5 et saute le nence along arrows 7 on sections 5 and skip the
long des flèches hachurées d'une section 5 à la suivante. along the hatched arrows from one section 5 to the next.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ail- As it goes without saying, and as it results from
leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nul- their already from the above, the invention is not limited to
lement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui ont été plus spécialement envisagés elle en embrasse, in addition to those of its embodiments and applications which have been more especially envisaged, it embraces them,
aucontraire, toutes les variantes.on the contrary, all variants.
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| SE8306760D0 (en) | 1983-12-07 |
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