FR2549758A1 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF COMPOSITE MATERIALS BASED ON ALUMINUM - Google Patents

Abstract

PROCEDE DE PREPARATION DE MATERIAUX COMPOSITES A L'ALUMINIUM. LE PROCEDE CONSISTE A HOMOGENEISER A DES TEMPERATURES DE 450 A 550C, ET PENDANT UNE DUREE DE 0,5 A 3HEURES, UN ALLIAGE D'ALUMINIUM EN FORME DE BANDE ET APTE AU DURCISSEMENT, ENSUITE A LE TREMPER, A L'APPLIQUER PAR LAMINAGE SUR LA BANDE D'ACIER ET A TREMPER LE MATERIAU COMPOSITE IMMEDIATEMENT A LA SORTIE DE L'EMPRISE. INDUSTRIE METALLURGIQUE.PROCESS FOR THE PREPARATION OF MATERIALS COMPOSITE WITH ALUMINUM. THE PROCESS CONSISTS OF HOMOGENIZING AT TEMPERATURES OF 450 TO 550C, AND FOR A PERIOD OF 0.5 TO 3 HOURS, AN ALUMINUM ALLOY IN THE FORM OF A TAPE AND SUITABLE FOR CURING, THEN SOAKING, AND APPLYING IT BY ROLLING ON THE STEEL STRIP AND TO SOAK THE COMPOSITE MATERIAL IMMEDIATELY ON EXIT FROM THE HOLD. METALLURGICAL INDUSTRY.

Description

Procédé de vréDarati ériaux composites à baseComposite based vreDaratious process

d'1 alum inium.of 1 alum inium.

L'invention concerne un procédé de fabrication de matériaux composites à base d'aluminium par placa5 ce par laminage d'une couche d'aluminium de 0, 5 à rim d'éDaisseur et d'une couche d'acier de 0,5 à 10 =m d'épaisseur, à une vitesse de placage de 1,5 x mètres/minute, et à une température de placage de à 4 Q Qe C et, de préférence, voisine de 250 c C. La fabrication de makériaux composites par placage par laminage dans lequel des largets d'un métal de base et d'un métal de placage sont amenés à adhérer l'un à l'autre par soudage sous l'effet de la pression de laminage, en étant laminés en commun, est 15 connue depuis de nombreuses années Comme métal de base, on se sert normalement d'aciers non alliés pouvant être bien soudés, tendres, mais aussi résis_nt à la chall.r; comme métaux de placage, on considère le cuivre et des alliages de cuivre des types les plus divers, 20 du nickel et des alliages de nickel, de l'aluminium et des alliages d'aluminium, de l'argent et des alliages d'argent, ainsi cue des aciers alliés On plaque des tôles, des bandes, des tubes, des barres, des fils et des profilés qui sont utilisés partout o la 25 fabrication en le métal de placage seul est trop co Oteuse et/ou ses propriétés mécaniques sont trop faibles pour des raisons contructives, comme par exemple pour des flans de monnaie, des bilames thermiques ou des pièces semblables En particulier, des matériaux composites constitués d'alliages d'aluminium plaqués sur l'acier sont mis en oeuvre depuis de nombreuses années, surtout sous forme de paliers L'alliage d'aluminium assume la fonction de glissement et l'acier la fonction de support (brevet allemand No 706 655) Ces matériaux composites conviennent, en raison de leur grande résis10 tance, à la fabrication de coussinets de paliers à parois comparativement très minces, comme par exemple de coussinets de bielles, mais sont, pour des contraintes d'usure et de pression relativement grandes, par exemple en raison des puissances spécifiques notablement 15 accrues des moteurs à combustion interne, inférieures aux matériaux composites acier-bronze préparés par  The invention relates to a process for the production of aluminum-based composite materials by laminating an aluminum layer of 0.5 to 1 mm thick and a steel layer of 0.5 to 0.5 mm thick. 10 = m thick, at a plating speed of 1.5 x meters / minute, and at a plating temperature of 4 Qe C and, preferably, close to 250 c C. The manufacture of composite mate- rials by laminating veneer in which largets of a base metal and a plating metal are adhered to one another by welding under the effect of the rolling pressure, by being laminated in common, is Known for many years As a base metal, unalloyed steels are normally used which can be well welded, soft, but also heat-resistant; as plating metals, copper and copper alloys of various types are considered, nickel and nickel alloys, aluminum and aluminum alloys, silver and silver alloys Thus, alloyed steels are used to plate sheets, strips, tubes, bars, wires and profiles which are used everywhere where the manufacture of the plating metal alone is too expensive and / or its mechanical properties are poor. too weak for constructive reasons, as for example for coin blanks, bimetallic bins or similar parts In particular, composite materials made of aluminum alloys plated on the steel have been used for many years, mainly in the form of bearings The aluminum alloy assumes the sliding function and the steel the support function (German Patent No. 706,655) These composite materials are suitable, due to their great resistance, to the manufacture of relatively thin-walled bearing bushings, such as for example connecting rod bearings, but are, for relatively great wear and pressure constraints, for example because of the significantly increased specific powers of the internal combustion engines, inferior to steel-bronze composite materials prepared by

frittageou par moulage, pour ce qui concerne la résistance à la pression et la résistance à la fatique.  sintering or molding, with regard to pressure resistance and fatigue resistance.

Ce comportement, qui présente des inconvénients, est à 20 mettre au compte du fait que l'alliage d'aluminium présente, à l'état plaqué, une dureté comparativement basse de 45 à 55 HB Il n'est pas possible d'augmenter la dureté par un traitement thermique spécial, car l'homogénéisation effectuée à une température de 500 C 25 environ, de pair avec une trempe et un entreposage à chaud qui y fait suite, provoquerait une destruction de la liaison par soudure par friction,  This behavior, which has disadvantages, is due to the fact that the aluminum alloy has, in the plated state, a comparatively low hardness of 45 to 55 HB It is not possible to increase the hardness by a special heat treatment, since homogenization at a temperature of about 500 ° C, together with quenching and subsequent hot storage, would destroy the friction weld bond,

constituée entre l'alliage d'aluminium et l'acier.  formed between the aluminum alloy and the steel.

L'invention vise donc à trouver une possibilité 30 permettant de régler le durcissement de l'alliage d'aluminium à l'état plaqué à des valeurs qui sont égales aux valeurs correspondantes de matériaux composites acierbronze,sans ainsi porter atteinte de quelque façon que ce soit, à la résistance de la liai35 son par soudure par friction constituée entre l'alliage  The invention therefore aims to find a possibility 30 to adjust the hardening of the aluminum alloy in the plated state to values which are equal to the corresponding values of composite steel bronze materials, without thereby affecting in any way that either to the resistance of the liai35 son by friction welding formed between the alloy

d'aluminium et l'acier.of aluminum and steel.

Le procédé suivant l'invention consiste à homogénéiser à des températures de 450 à 550 C, et pendant une durée de 0,5 à 3 heures, un alliage d'alumi5 nium en forme de bande et apte au durcissement ensuite à le tremper, à l'appliquer par laminage sur la bande d'acier et à tremper le matériau composite immédiatement à la sortie de l'emprise et, le cas échéant, à l'entreposer à des températures de 150 à 250 C pendant une durée  The process according to the invention consists in homogenizing at 450.degree. C. to 550.degree. C., and for a period of 0.5 to 3 hours, a strip-shaped aluminum alloy which can then be hardened by soaking it with apply it by rolling on the steel strip and soaking the composite material immediately at the exit of the right-of-way and, if necessary, storing it at temperatures of 150 to 250 ° C for a period

de 2 à 10 heures.from 2 to 10 hours.

Avantageusement, on utilise des alliages d'aluminium qui conviennent comme alliages de friction ou  Advantageously, aluminum alloys are used which are suitable as frictional alloys or

pour paliers, de préférence du type Al Si 12 Cu Ni Mg, 15 Al Zn 5 Pb Cu Mg, Al Sn 6 Cu, Al Si 18 Ni Mg ou Al Si 21 Cu Ni Mg.  for bearings, preferably of the type Al Si 12 Cu Ni Mg, Al Zn 5 Pb Cu Mg, Al Sn 6 Cu, Al Si 18 Ni Mg or Al Si 21 Cu Ni Mg.

Le placage par laminage s'effectue, avantageusement, à chaud, c'est-àdire à des températures supérieures à 200 C Dans les cas o la résistance à la fatigue de la zone de liaison est d'importance secon20 daire, il suffit d'effectuer le-placage par laminage  The rolling plating is advantageously carried out hot, that is to say at temperatures above 200 ° C. In cases where the fatigue strength of the bonding zone is of secondary importance, it is sufficient to perform the-rolling veneer

à froid.Cold.

Pour faciliter le rodage du palier fabriqué en le matériau composite préparé suivant l'invention on dépose, sur la couche d'aluminium, une cou25 che de quelques microns d'épaisseur en Pb Sn Cu, en  To facilitate the running-in of the bearing made of the composite material prepared according to the invention, a layer of a few microns of thickness in Pb Sn Cu is deposited on the aluminum layer,

Al Sn, en Al Pb ou en phosphate de fer.  Al Sn, Al Pb or iron phosphate.

Grâce aux mesures opératoires suivant 1 'invention, on parvient à augmenter la dureté de l'alliage d'aluminium  Thanks to the operating measures according to the invention, it is possible to increase the hardness of the aluminum alloy

plaqué sur l'acier de 45 à 55 HB, jusqu'à des valeurs 30 de 65 à 85 HB Cela signifie que l'on atteint et dépasse en partie la dureté de couches de bronze plaquées sur de l'acier.  plated on steel 45 to 55 HB, up to 65 to 85 HB This means that the hardness of bronze layers plated on steel is met and exceeded.

Le procédé suivant l'invention est explicité  The process according to the invention is made explicit

d'une manière plus précise et à titre d'exemple dans 35 ce qui suit.  in a more precise manner and by way of example in the following.

Une bande d'acier de 200 mm de largeur et de 3 mm d'épaisseur est rendue rugueuse sur une face et chauffée sous gaz protecteur dans une bobine d'induction à 500 C environ et est envoyée à l'emprise en vue d'une déformation pour placage par laminage Indépendamment de cela, un alliage d'aluminium du type Al Zn 5 Pb Cu Mg ou Al Si 12 Cu Ni Mg ayant une épaisseur de 1,2 mm et une largeur de 195 mm est homogénéisé à une température de 510 C pendant une durée de 2 heu10 res, après une activation de surface, est trempé et est envoyé à froid, en même temps que la bande d'acier, à l'emprise, en vue de subir une déformation pour placage par laminage A la sortie de l'emprise, le matériau composite est trempé et soumis ensuite à 15 un entroposage à une température de 185 C pendant une durée de 10 heures La dureté de l'alliage d'aluminium  A strip of steel 200 mm wide and 3 mm thick is roughened on one side and heated under protective gas in an induction coil at about 500 ° C and is sent to the right-of-way for In contrast to this, an aluminum alloy of the Al Zn 5 Pb Cu Mg or Al Si 12 Cu Ni Mg type having a thickness of 1.2 mm and a width of 195 mm is homogenized at a temperature of 510. C for a period of 2 hours, after a surface activation, is quenched and is cold-stripped, along with the steel strip, to the right-of-way, to undergo deformation for rolling veneer. out of the right-of-way, the composite material is quenched and then subjected to entroposing at a temperature of 185 ° C. for a duration of 10 hours. The hardness of the aluminum alloy

déposé par placage s'élève à 81 HB.  deposited by veneering amounts to 81 HB.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1 Procédé de préparation de matériaux composites à l'aluminium par placage par laminage d'une couche d'aluminium de 0,5 à 5 mm d'épaisseur, et d'une 5 couche d'acier de 0,5 à 10 mm d'épaisseur, à une vitesse de placage de 1,5 à 5 mètres/minute, et à une température de placage de 200 à 400 C et, de préférence, voisine de 250 C, caractérisé en ce qu'il consiste à homogénéiser à des températures de 450 à 550 C, et pendant une durée de 0,5 à 3 heures, un alliage d'aluminium en forme de bande et apte au durcissement ensuite à le tremper, à l'appliquer par laminage sur la bande d'acier et à tremper le matériau composite immédiatement à la sortie de l'emprise. 15 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce au'il consiste à entreposer le matériau composite à chaud, à une température de  Process for the preparation of aluminum composite materials by rolling plating an aluminum layer 0.5 to 5 mm thick and a steel layer 0.5 to 10 mm thick thickness, at a plating speed of 1.5 to 5 meters / minute, and at a plating temperature of 200 to 400 ° C. and, preferably, close to 250 ° C., characterized in that it consists in homogenizing at 450 to 550 ° C, and for a period of 0.5 to 3 hours, a band-like aluminum alloy, which is then hardenable by soaking, rolling, and rolling on the steel strip, and dipping the composite material immediately at the exit of the right-of-way. Process according to Claim 1, characterized in that it consists in storing the composite material under heat, at a temperature of à 250 C, pendant une durée de 2 à 10 heures.  at 250 C for a period of 2 to 10 hours. 3 Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par l'utilisation d'un alliage d'aluminium qui convient comme alliage de friction ou de palier, de préférence du type Al Si 12 Cu Ni Mg, Al Zn 5 Pb Cu Mg,  Process according to Claim 1 or 2, characterized by the use of an aluminum alloy which is suitable as a friction or bearing alloy, preferably of the type Al Si 12 Cu Ni Mg, Al Zn 5 Pb Cu Mg, Al Sn 6 Cu, Al Si 18 Ni Mg ou Al Si 21 Cu Ni Mg.  Al Sn 6 Cu, Al Si 18 Ni Mg or Al Si 21 Cu Ni Mg. 4 Procédé suivant l'une des revendications  4 Process according to one of the claims 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à déposer sur la couche d'aluminium une couche de quelques microns  1 to 3, characterized in that it consists in depositing on the aluminum layer a layer of a few microns 2549758 '2549758 ' d'épaisseur en Pb Sn Cu, Al Sn, A 1 Pb ou en phosphate de fer.  of thickness in Pb Sn Cu, Al Sn, A 1 Pb or in iron phosphate.