FR2698924A1 - Structure de surface de glissement. - Google Patents
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Abstract
Une structure de surface de glissement (4) est formée d'un agrégat de cristaux de Fe (6) ayant une structure cubique centrée. L'agrégat comprend des cristaux de Fe orientés {222} (6) dont les plans {222} par indices de Miller sont orientés vers une surface de glissement (4a). Le taux (S) des cristaux de Fe orientés {222} (6) est dans une plage supérieure ou égale à 20 %, de préférence dans une plage supérieure ou égale à 40 %. Les cristaux de Fe orientés {222} (6) forment une forme pyramide en trigone sur la surface de glissement (4a) et procurent une bonne capacité de rétention d'huile pour la structure de surface de glissement (4). Ainsi, la structure de surface de glissement (4) montre une excellente résistance au grippage.
Description
STRUCTURE DE SURFACE DE GLISSEMENT
La présente invention concerne une structure de surface de glissement destinée à un élément d'accouplement. Un exemple, connu de manière classique, de structure de surface de glissement de ce type est une couche métallisée de Fe (fer) qui est formée autour des surfaces périphériques externes de la partie rainurée et de la jupe d'un matériau à base d'alliage d'aluminium d'un piston destiné à un moteur à combustion interne, afin de procurer une résistance à
l'usure améliorée.
Cependant, sous certaines conditions pour lesquelles une vitesse élevée et une sortie élevée du moteur à combustion interne sont désirées, les structures de surface de glissement de technique antérieure souffrent de certains problèmes tels que la
capacité de rétention d'huile insuffisante, c'est-à-
dire la rétention d'huile, et l'aptitude initiale médiocre à être mis en forme et la résistance au grippage De plus, les structures de surface de glissement de technique antérieure souffrent aussi d'une difficulté dans le domaine de la résistance à l'usure et, en outre, souffrent d'un problème en ce que si la partie rainurée et la jupe glissent sur la paroi interne d'un alésage cylindrique dans un cas o il n'y a presque pas de lubrifiant au démarrage du moteur, l'usure de la paroi interne de l'alésage cylindrique
peut être augmentée, dans certains cas, par une couche métallisée de fer ayant une dureté élevée.
Un objectif de la présente invention est de proposer une structure de surface de glissement du type précédemment décrit, ayant une capacité de rétention d'huile suffisante et une bonne aptitude initiale à être mis en forme en spécifiant la structure cristalline de cette surface, améliorant, par ce moyen,
la résistance au grippage des éléments coulissants.
Pour mener à bien cet objectif, selon la présente invention, il est proposé une structure de surface de glissement qui est formée d'un agrégat de cristaux métalliques ayant une structure cubique centrée, l'agrégat comprenant des cristaux métalliques orientés (hhh), leurs plans (hhh) par indices de Miller étant orientés vers la surface de glissement, un taux S desdits cristaux métalliques orientés (hhh) étant dans une plage supérieure ou égale à 20 W. Dans l'agrégat des cristaux métalliques ayant une structure cubique centrée, les cristaux métalliques orientés (hhh), leurs plans (hhh) par indices de Miller étant orientés vers la surface de glissement, sont tirés sous forme de colonne et ont une forme de pyramide polygonale ou de pyramide tronquée sur la surface de glissement En conséquence, si le taux S des cristaux métalliques orientés (hhh) est positionné dans la plage précédemment décrite, les cristaux métalliques orientés (hhh) adjacents sont dans un état d'emprise réciproque Comme résultat, la surface de glissement prend un aspect compliqué, constituée d'un grand nombre de fines crêtes, d'un grand nombre de fines vallées formées entre les crêtes, et d'un grand nombre de fines gorges formées par l'emprise réciproque des crêtes Par conséquent, la structure de surface de glissement possède une capacité de rétention d'huile améliorée En plus, l'aptitude initiale à être mis en forme de la structure de surface de glissement est améliorée par l'usure préférentielle des bouts d'extrémité des cristaux métalliques orientés (hhh) Ainsi, la structure de surface de glissement montre une
excellente résistance au grippage.
Cependant, si le taux S des cristaux métalliques orientés (hhh) est inférieur à 20 Y, la morphologie de la surface de glissement tend à se simplifier, avec une diminution du taux de cristaux métalliques orientés (hhh) et, de là, la capacité de rétention d'huile et l'aptitude initiale à être mis en forme de la structure de surface de glissement sont réduites Le taux S des cristaux métalliques orientés (hhh) est, de préférence, compris dans une plage supérieure ou égale à 40 W. En plus, un autre objectif de la présente invention est de proposer une structure de surface de glissement du type précédemment décrit, ayant une dureté relativement élevée, une capacité de rétention d'huile suffisante et une bonne aptitude initiale à être mis en forme en spécifiant la structure cristalline, améliorant, par ce moyen, la résistance à l'usure et la résistance au grippage des éléments coulissants. Pour mener à bien l'objectif précédent, selon la présente invention, il est proposé une structure de surface de glissement qui est formée d'un agrégat de cristaux métalliques ayant une structure cubique centrée, l'agrégat comprenant des cristaux métalliques orientés (hhh), leurs plans (hhh) par indices de Miller étant orientés vers une surface de glissement, des cristaux métalliques orientés ( 2 hhh), leurs plans ( 2 hhh) par indices de Miller étant orientés vers la surface de glissement, un taux S des cristaux métalliques orientés (hhh) étant dans une plage supérieure ou égale à 20 È, et le taux S des cristaux métalliques orientés ( 2 hhh)étant dans la plage suivante 20 % S 4 60 W. Les cristaux métalliques orientés (hhh) sont tirés sous forme de colonne et ont une forme de pyramide ou de pyramide tronquée relativement grande sur la surface de glissement et possèdent une dureté
relativement faible.
A l'inverse, les cristaux métalliques orientés ( 2 hhh) ont une forme de petite pyramide ou de petit cube et prennent une morphologie très compliquée en raison de leur emprise réciproque En outre, le plan ( 2 hhh) du cristal métallique orienté ( 2 hhh) est une surface de glissement secondaire et, pour cette raison, le cristal possède une dureté relativement élevée et
une résistance élevée.
En conséquence, si le taux S des cristaux métalliques orientés (hhh) et si le taux des cristaux métalliques orientés ( 2 hhh) sont positionnés dans la plage précédemment décrite, une cuvette d'huile est formée par les cristaux métalliques orientés ( 2 hhh), en présence de lubrification, dans une vallée entre les cristaux métalliques orientés (hhh), conduisant à une capacité de rétention d'huile améliorée pour la structure de surface de glissement En plus, l'usure préférentielle des bouts d'extrémité des cristaux métalliques orientés (hhh) procure une bonne aptitude initiale à être mis en forme pour la structure de surface de glissement Cela permet d'obtenir une résistance au grippage améliorée pour la structure de
surface de glissement.
Après la progression de l'usure des bouts d'extrémité des cristaux métalliques orientés (hhh), les cristaux métalliques orientés (hhh) et ( 2 hhh) supportent la charge de glissement La progression de l'usure est cependant supprimée grâce à l'effet de cuvette d'huile et à la dureté et à la résistance des cristaux métalliques orientés ( 2 hhh) Cela permet d'améliorer la résistance à l'usure de la structure de
surface de glissement.
Même en cas d'absence de lubrification, un effet d'amélioration de l'aptitude initiale à être mis en forme par les cristaux métalliques orientés (hhh) est obtenu Lorsque des surfaces plates, avec une usure des bouts d'extrémité des cristaux métalliques orientés (hhh), sont formées sur ces derniers, une capacité d'auto-lubrification imputable à la douceur des cristaux métalliques orientés (hhh) est obtenue et, par conséquent, les cristaux métalliques orientés (hhh) se chargent de la résistance au grippage, tandis que les cristaux métalliques orientés ( 2 hhh) se chargent de la résistance à l'usure, procurant, par ce moyen, une
bonne caractéristique de glissement.
Si le taux S des cristaux métalliques orientés (hhh) est inférieur à 20 À, dans des conditions de présence de lubrification ou d'absence de lubrification, l'aptitude initiale à être mis en forme
de la structure de surface de glissement est dégradée.
A l'inverse, si le taux S des cristaux métalliques orientés ( 2 hhh) est supérieur à 60 %-, la dureté de la structure de surface de glissement est trop élevée et, pour cette raison, l'aptitude initiale à être mis en forme est, de même, dégradée Si le taux S des cristaux métalliques orientés ( 2 hhh) est inférieur à 20 A, la résistance à l'usure de la structure de surface de
glissement est réduite.
Un objectif supplémentaire de la présente invention est de proposer une structure de surface de glissement du type précédemment décrit, qui possède une résistance relativement élevée, une capacité de rétention d'huile suffisante et une bonne aptitude initiale à être mis en forme, conduisant à améliorer les résistances à l'usure et au grippage et assurant, par ce moyen, que l'usure d'un élément d'accouplement
est supprimée.
Pour mener à bien l'objectif précédent, selon la présente invention, il est proposé une structure de surface de glissement qui est formée d'un agrégat de cristaux métalliques ayant une structure cubique centrée, l'agrégat comprenant des cristaux métalliques orientés (hhh), leurs plans (hhh) par indices de Miller étant orientés vers une surface de glissement, et des cristaux métalliques orientés (hho), leurs plans (hh O) par indices de Miller étant orientés vers la surface de glissement, le taux S des cristaux métalliques orientés (hhh) et le taux S des cristaux métalliques orientés (hh O) étant respectivement dans une plage supérieure ou
égale à 20 k.
Les cristaux métalliques orientés (hhh) sont tirés sous forme de colonne et ont une forme de pyramide ou de pyramide tronquée relativement grande sur la surface de glissement mais possèdent une dureté relativement faible A l'inverse, les cristaux métalliques orientés (hh O) ont une forme de plaque relativement grande sur la surface de glissement et possèdent une dureté relativement élevée et une résistance élevée, parce que chacun de leurs plans
(hh O) est un plan d'atomes serrés.
En conséquence, si le taux S des cristaux métalliques orientés (hhh) et si le taux S des cristaux métalliques orientés (hho) sont positionnés dans les plages précédemment décrites, une cuvette d'huile, ayant une cannelure compliquée, est formée par l'emprise réciproque et le chevauchement des cristaux métalliques orientés (hh O) entre les cristaux métalliques orientés (hhh), conduisant à une bonne capacité de rétention d'huile de la structure de surface de glissement pendant le mouvement de glissement De plus, l'usure préférentielle des bouts d'extrémité des cristaux métalliques orientés (hhh) procure une bonne aptitude initiale à être mis en forme pour la structure de surface de glissement Cela permet d'améliorer la résistance au grippage de la structure
de surface de glissement.
Après la progression de l'usure des bouts d'extrémité des cristaux métalliques orientés (hhh), les cristaux métalliques orientés (hhh) et (hh O) supportent la charge de glissement, mais la progression de l'usure est supprimée grâce à l'effet de cuvette d'huile et à la dureté et à la résistance des cristaux métalliques orientés (hh O) Cela permet d'améliorer la résistance à l'usure de la structure de surface de glissement Même en cas d'absence de lubrification, la structure de surface de glissement montre une résistance à l'usure et montre aussi une caractéristique de glissement qui suppriment l'usure
d'un élément d'accouplement.
Si le taux S d'au moins une des deux familles de cristaux métalliques orientés (hhh) et (hh O) est inférieur à 20 y, les résistances à l'usure et au grippage de la structure de surface de glissement et l'effet de suppression d'usure de la structure de surface de glissement par rapport à l'élément
d'accouplement sont réduits.
Les objectifs précédents et autres objectifs, particularités et avantages de l'invention deviendront
évidents à partir de la description de modes de
réalisation préférés qui va suivre, prise conjointement
avec les dessins annexés.
La figure 1 est une vue de profil d'un piston; la figure 2 est une vue en coupe, le long d'une ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective représentant une structure cubique centrée et son plan (hhh); la figure 4 est une vue en perspective d'une partie principale, représentant un exemple d'une structure de surface de glissement; la figure 5 est une vue en coupe le long d'une ligne 5-5 de la figure 4; la figure 6 est un schéma expliquant l'inclinaison du plan (hhh) dans la structure cubique centrée; la figure 7 est un modèle de diffraction aux rayons X pour un premier exemple de la structure de surface de glissement; la figure 8 est une microphotographie représentant la structure cristalline d'une surface de glissement dans le premier exemple de la structure de surface de glissement; la figure 9 est un modèle de diffraction aux rayons X pour un second exemple d'une structure de surface de glissement; la figure l OA est une microphotographie représentant la structure cristalline d'une surface de glissement dans le second exemple de la structure de surface de glissement; la figure l OB est une microphotographie représentant la structure cristalline d'une section du second exemple de la structure de surface de glissement; la figure 11 est un graphique représentant les résultats d'un test de grippage; la figure 12 est une vue en perspective représentant une structure cubique centrée et ses plans (hhh) et ( 2 hhh); la figure 13 est une vue en perspective d'une partie principale, représentant un troisième exemple d'une structure de surface de glissement; la figure 14 est un modèle de diffraction aux rayons X pour un quatrième exemple d'une structure de surface de glissement; la figure 15 A est une microphotographie représentant la structure cristalline d'une surface de glissement dans la structure de surface de glissement; la figure 15 B est une microphotographie agrandie d'une partie de la figure 15 A; la figure 16 est un graphique représentant la charge produisant le grippage pour les exemples 1, 15 et 16; la figure 17 est un graphique représentant la quantité d'usure pour les exemples 1, 15 et 16; la figure 18 est un graphique représentant la relation entre le taux des cristaux de Fe orientés { 211} et la charge produisant le grippage pour les exemples 1 à 14; la figure 19 est un graphique représentant la relation entre le taux de cristaux de Fe orientés { 211} et la quantité d'usure pour les exemples 6, 8, 9 et ; la figure 20 est une vue en perspective représentant une structure cubique centrée et ses plans (hhh) et (hh O); la figure 21 est une vue en plan d'une partie principale, représentant un cinquième exemple d'une structure de surface de glissement;10 la figure 22 est un modèle de diffraction aux rayons X pour un sixième exemple d'une structure de surface de glissement; la figure 23 est une microphotographie représentant la structure cristalline d'une surface de glissement dans le sixième exemple de la structure de surface de glissement; la figure 24 est une microphotographie représentant la structure cristalline d'une surface de glissement dans le sixième exemple de la structure de surface de glissement après le mouvement de glissement; la figure 25 est un graphique représentant la charge produisant le grippage pour les exemples 3, 7, 12 et 14; la figure 26 est un graphique représentant la relation entre le taux des cristaux de Fe orientés { 110} et la charge produisant le grippage pour les exemples 1 à 14; la figure 27 est un graphique représentant la relation entre le taux des cristaux de Fe orientés { 110} et les quantités d'usure d'une pastille et d'un disque pour les exemples 5 à 10; la figure 28 est une vue en plan représentant les plans cristallins situés sur les pentes d'une partie de bout d'extrémité en forme de pyramide en trigone; la figure 29 est une vue en plan représentant les plans cristallins situés sur les pentes d'un exemple de partie de bout d'extrémité en forme de pyramide en hexagone; la figure 30 est une vue en plan représentant les plans cristallins situés sur les pentes d'un autre exemple de partie de bout d'extrémité en forme de pyramide en hexagone; la figure 31 est une vue en perspective représentant les plans cristallins situés sur les pentes et les faces terminales d'une partie de bout d'extrémité en forme de petite pyramide; et la figure 32 est une vue en plan représentant les plans cristallins situés sur les pentes d'une partie de
bout d'extrémité en forme de pyramide quadrangulaire.
lPremier mode de réalisationl En se référant aux figures 1 et 2, un piston 1, destiné à un moteur à combustion interne, est fait d'un matériau à base d'alliage d'aluminium 2, qui comprend une partie rainurée 31 et une jupe 32, chacune ayant une structure de surface de glissement lamellaire 4
formée tout autour par plaquage.
Comme le représentent les figures 3 et 4, la structure de surface de glissement 4 est formée d'un agrégat de cristaux métalliques ayant une structure cubique centrée (structure bcc) L'agrégat comprend des cristaux métalliques orientés (hhh), leurs plans (hhh) par indices de Miller étant orientés vers une surface de glissement 4 a pour une paroi interne 5 d'un alésage cylindrique Le taux S des cristaux métalliques orientés (hhh) est positionné dans une plage supérieure ou égale à 20 A, de préférence supérieure ou égale à W. Le cristal métallique orienté (hhh) 6 est tiré sous une forme de colonne à partir du matériau de base 2 et a une forme de pyramide ou de pyramide tronquée, par exemple une forme de pyramide en trigone dans le mode de réalisation expliqué, sur la surface de glissement 4 a En conséquence, le taux S du cristal il métallique orienté (hhh) 6 est positionné dans la rangée précédente, les deux cristaux métalliques orientés (hhh) 6 adjacents sont dans une relation d'emprise réciproque et, ainsi, la surface de5 glissement 4 a prend une morphologie compliquée, constituée d'un grand nombre de fines parties de crêtes 7, d'un grand nombre de fines parties de vallées 8 disposées entre les parties de crêtes, et d'un grand nombre de fines gorges 9 réalisées par l'emprise réciproque des parties de crêtes 7 Cela conduit à une bonne capacité de rétention d'huile de la structure de surface de glissement 4 Le bout d'extrémité du cristal métallique orienté (hhh) 6 en forme de pyramide en trigone est, de préférence, usé, améliorant, par ce moyen, une aptitude initiale à être mis en forme de la
structure de surface de glissement 4.
Comme le représente la figure 6, une inclinaison du plan (hhh) par rapport à un plan imaginaire 10, le long de la surface de glissement 4 a, va provoquer une inclinaison de la pyramide en trigone, et, de là, va influencer la rétention d'huile et l'aptitude initiale à être mis en forme de la structure de surface de glissement 4 En conséquence, l'angle d'inclinaison e formé par le plan (hhh) par rapport au plan imaginaire 10 est compris dans la plage de 0 à 150 ( 00 E ) Dans ce cas, le sens de l'inclinaison du plan (hhh) n'est pas limité Si l'angle d'inclinaison e est supérieur à 150 (& > 150), la structure de surface de glissement 4 a une capacité de rétention d'huile réduite et une aptitude initiale à être mis en forme réduite. Les cristaux métalliques ayant la structure bcc (cubique centrée) comprennent les métaux simples tels que Fe, Cr, Mo, W, Ta, Zr, Nb, V, etc, et les alliages
de ceux-ci.
Dans le traitement de plaquage pour former la structure de surface de glissement 4, les conditions de base pour l'électrodêDosition de Fe sont données aux
tableaux 1 et 2.
Tableau 1
Composition du bain de plaquage (g/litre) Sulfate Acide borique Sulfate Additi ferreux d'ammonium organiq
300 5 50 50 200 10 -
Les additifs organiques utilisés comprennent l'urée, la saccharine, etc.
Tableau 2
Conditions de traitement p H du bain de Température du bain Densité de cc plaquage de plaquage (OC) de cathode ( 1
3 6,5 10 60 0,1 3
Dans le traitement d'électrodéposition de Fe sous les conditions précédemment décrites, la précipitation et le taux des cristaux de Fe orientés (hhh) sont commandés par la densité de courant de cathode, le p H d'un bain de plaquage, la quantité d'additif organique
incorporé et analogue.
En plus de l'électrodéposition, le traitement de plaquage peut aussi être exécuté par le procédé PVD (dépôt physique en phase vapeur), le procédé CVD (dépôt chimique en phase vapeur), le procédé de pulvérisation cathodique, le plaquage ionique et analogue, lesquels sont des procédés de plaquage en phase gazeuse Les conditions de plaquage du W ou du Mo par pulvérisation cathodique comprennent, par exemple, de l'argon sous une pression de 0,2 à 1 Pa, une puissance continue d'accélération de l'argon de 1 à 1,5 k W, et une température du matériau de base de 150 à 300 OC Les conditions de plaquage du W par un procédé CVD comprennent, par exemple, un matériau de départ tel que du WF 6, une vitesse d'écoulement de gaz de 2 à cc/min, une pression à l'intérieur d'une chambre de à 300 Pa, et une température de matériau de base de
à 600 OC.
Des exemples particuliers vont être décrits par
la suite.
Une pluralité de pistons 1, destinée à un moteur à combustion interne, est produite en soumettant les surfaces périphériques externes d'une partie rainurée 31 et d'une jupe 32 d'un matériau à base d'alliage d'aluminium 2 à une électrodéposition de Fe pour former une structure de surface de glissement 4 constituée
d'un agrégat de cristaux de Fe.
Les tableaux 3 et 4 représentent les conditions d'électrodéposition de Fe pour les exemples 1 à 8 des
structures de surface de glissement 4.
Tableau 3
N Composition du bain de plaquage (g/litre)
exemple
Sulfate Acide Sulfate Urée Saccharine ferreux borique d'ammonium
1 230 30 100 100 2
2 230 30 100 100 1
3 230 30 100 100 1
4 230 30 100 100 1,5
230 30 100 100 1
6 230 30 100 100 1
7 230 30 100 100 0,4
8 230 30 100 100 0,4
Tableau 4
N Conditions de traitement
exemple
p H du bain de Température du Densité de plaquage bain de plaquage courant de ( C) cathode (A/dm 2)
1 5,8 50 0,2
2 6,2 50 1,3
3 6 50 1,5
4 6 50 0,2
6 50 0,2
6 6 50 1
7 4 50 5
8 2,7 50 7
Le tableau 5 représente la forme cristalline de la surface de glissement 4 a, la taille du grain des cristaux de Fe, le taux S des cristaux de Fe orientés,
et la dureté pour les exemples 1 à 8.
Tableau 5
HP = pyramide hexagonale SP = petite pyramide TP = pyramide en trigone PTP = pyramide partiellement en trigone Le taux S de chacun des cristaux de Fe orientés est déterminé de la manière suivante sur la base des modèles de diffraction par rayons X (l'application des rayons X se fait dans une direction perpendiculaire à
la surface de glissement 4 a) pour les exemples 1 à 8.
Comme exemple, l'exemple 5 va être décrit ci-dessous.
La figure 7 est un modèle de diffraction par rayons X pour l'exemple 5 Le taux S des cristaux de Fe orientés NO Forme Grain Dureté exemple cristalline taille de la (Am) Taux des crist aux de Fe (Hv) surface de orien tés glissement ____ t{o 110} { 200} { 211} { 310} { 2221 1 HP environ 12 O 18 O 70 250 2 HP environ 10 3 17 O 70 305 3 HP environ 12 O 15 3 70 310 4 HP environ 9 1,5 18 1,5 70 270 HP environ 16,6 1,8 29,3 1, 7 50,6 278 SP* environ 6 T Pe environ 32,8 1,2 20, 8 2,2 43 302 SP*, plaque environ 7 grain fin environ 15 27 15 13 30 290 0,5 PTP* environ 8 grain fin environ 16 34 10 19 21 280 0,5 PTP* environ est déterminé à partir des expressions suivantes (le terme "cristal de Fe orienté { 110}" signifie un cristal de Fe orienté dont le plan { 110} est orienté vers la surface de glissement 4 a):5 cristaux de Fe orientés { 110}: 5110 ={(Ilo 0/IA 110)/T}X 100 cristaux de Fe orientés { 200}: 5200 ={(I 200/IA 200)/T}X 100 cristaux de Fe orientés { 211}: 5211 ={(I 211/IA 211)/T}X 100 cristaux de Fe orientés { 310}: 5310 ={(I 310/IA 310)/T}X 100 cristaux de Fe orientés { 222}: 5222 ={(I 222/IA 222)/T}X 100 dans lesquelles chacune des valeurs I 110, I 200, I 211, I 310 et I 222 est une mesure (cps) de l'intensité des rayons X réfléchis depuis chaque plan cristallin; chacune des valeurs I Al 10, IA 200, IA 211, IA 310 et IA 222 est un rapport d'intensité des rayons X réfléchis depuis chaque plan cristallin dans une carte ASTM (American Society for Testing Materials) De plus, I Pl 10 = 100, IA 200 = 20, IA 211 = 30, IA 310 = 12, IA 222 = 6, et T = (I 1 o 10/IA 110) + (I 200/IA 200) +
(I 211/IA 211) + (I 310/IA 310) + (I 222/IA 222).
La figure 8 est la microphotographie représentant la structure cristalline de la surface de glissement 4 a pour l'exemple 5 A la figure 8, un grand nombre de cristaux de Fe orientés en forme de pyramide hexagonale est observé Ces cristaux de Fe orientés sont formés par la coalescence de cristaux de Fe orientés { 222} en forme de pyramide en trigone avec leurs plans (hhh), c'est-à-dire les plans { 222} orientés vers la surface de glissement 4 a Le taux S des cristaux de Fe orientés { 222} en forme de pyramide hexagonale est égal à 50,6 %, comme le représentent le
tableau 5 et la figure 7.
La figure 9 est un modèle de diffraction par rayons X de l'exemple 6 La figure l OA est une microphotographie représentant une structure cristalline de la surface de glissement 4 a pour l'exemple 6, et la figure l OB est la microphotographie représentant la structure cristalline d'une section de l'exemple 6 Aux figures 10 A et l OB, un grand nombre de cristaux de Fe orientés { 222} en forme de pyramide en trigone sont observés Le taux S des cristaux de Fe orientés { 222} en forme de pyramide en trigone est égal à 43 %, comme le représentent le tableau 5 et la figure 9. Un test de grippage est effectué, sur une pastille et sur un disque, en présence de lubrification, pour les exemples 1 à 8 pour déterminer la relation entre le taux S des cristaux de Fe orientés 1222} et la charge produisant le grippage, donnant, par ce moyen, les résultats représentés au tableau 6 et à la figure 11 Les conditions pour le test sont les suivantes: le matériau du disque est un Al à 10 en poids d'alliage de Si; la vitesse de rotation du disque est de 15 m/s; la quantité d'huile fournie est de 0,3 ml/min; et l'aire de la surface de glissement de la pastille fabriquée à partir de la structure de
surface de glissement est de 1 cm 2.
Tableau 6
Exemple no Charge produisant le gr (N)
1 950
2 940
3 940
4 920
860
6 850
7 500
8 300
La figure 11 est un graphique pris à partir du tableau 6, dans lequel les points ( 1) à ( 8)
correspondent respectivement aux exemples 1 à 8.
Comme le montrent le tableau 6 et la figure 11, la charge produisant le grippage augmente considérablement lorsque le taux S des cristaux de Fe orientés { 222} est dans une plage supérieure à 20 Y, et elle augmente doucement lorsque S est supérieur ou égal à 40 W Dans chacun des exemples 1 à 6, le taux S est à Y 0, et la surface de glissement 4 a possède une bonne capacité de rétention d'huile et une bonne aptitude initiale à être mis en forme et, de là, la charge produisant le grippage augmente de manière sensible, en comparaison des exemples 7 et 8 Particulièrement dans le cas des exemples 1 à 3, la charge produisant le grippage est plus élevée On croît que cela est le cas10 parce que la taille et la précipitation des cristaux de Fe orientés { 222} sont uniformes en raison du fait que le taux S d'au moins une des deux familles de cristaux
de Fe orientés { 200} et { 310} est égal à O %.
lSecond mode de réalisationl Les pistons 1, destinés à des moteurs àcombustion interne, sont produits en formant une structure de surface de glissement 4 autour des surfaces périphériques externes d'une partie rainurée 31 et d'une jupe 32 d'un matériau à base d'un alliage d'aluminium 2 en effectuant un plaquage, de la même
manière que dans le premier mode de réalisation.
Comme le représentent les figures 12 et 13, la structure de surface de glissement 4 est formée d'un agrégat de cristaux métalliques ayant une structure cubique centrée (structure bcc) L'agrégat comprend des cristaux métalliques orientés (hhh), leurs plans (hhh) par indices de Miller étant orientés vers une surface de glissement 4 a pour une paroi interne 5 d'un alésage cylindrique, et comprend des cristaux métalliques orientés ( 2 hhh), leurs plans ( 2 hhh) par indices de
Miller étant orientés vers la surface de glissement 4 a.
Le taux S des cristaux métalliques orientés (hhh) est positionné dans une plage supérieure ou égale à 20 A, et le taux S des cristaux métalliques orientés ( 2 hhh) est positionné dans la plage suivante: 20 % ZC S 4 W. Le cristal métallique orienté (hhh) 6 est tiré sous forme de colonne et a une forme de pyramide relativement grande ou de pyramide tronquée, par exemple, une forme de pyramide en trigone dans le mode de réalisation représenté, sur la surface de glissement 4 a La dureté du cristal métallique orienté (hhh) 6 est
relativement faible.
Le cristal métallique orienté ( 2 hhh) il a une forme de petite pyramide ou de petit cube sur la surface de glissement 4 a, et la surface de glissement 4 a prend une morphologie compliquée constituée de ces cristaux ayant une emprise les uns avec les autres En outre, le plan ( 2 hhh) du cristal métallique orienté ( 2 hhh) il est une surface de glissement secondaire, et, pour cette raison, les cristaux 11 possèdent une dureté
relativement élevée et une résistance élevée.
En conséquence, si les taux S des cristaux métalliques orientés ( 2 hhh) et (hhh) sont positionnés de la manière précédente, une cuvette d'huile est formée par les cristaux métalliques orientés ( 2 hhh) au niveau d'une vallée entre les cristaux métalliques orientés (hhh), en présence de lubrification, procurant, par ce moyen, une bonne rétention d'huile pour la structure de surface de glissement 4 De plus, l'usure préférentielle du bout d'extrémité du cristal métallique orienté (hhh) donne une bonne aptitude initiale à être mis en forme pour la structure de surface de glissement 4 Cela améliore la résistance au
grippage de la structure de surface de glissement 4.
Après la progression de l'usure du bout d'extrémité du cristal métallique orienté (hhh), les cristaux métalliques orientés (hhh) et ( 2 hhh) 6 et Il supportent une charge de glissement, mais la progression de l'usure est supprimée grâce à l'effet de cuvette d'huile et à la dureté et à la résistance des cristaux métalliques orientés ( 2 hhh) 11, de sorte que la résistance à l'usure de la structure de surface de glissement 4 est améliorée Même en cas d'absence de lubrification, un effet d'amélioration de l'aptitude initiale à être mis en forme par le cristal métallique orienté (hhh) 6 est obtenu Lorsqu'une surface plate est formée, en tant que résultat de l'usure du bout d'extrémité du cristal métallique orienté (hhh) 6, une capacité d'auto-lubrification imputable à la douceur des cristaux métalliques orientés (hhh) 6 est obtenue et par conséquent, les cristaux métalliques orientés (hhh) 6 se chargent de la fonction de résistance au grippage, tandis que les cristaux métalliques orientés ( 2 hhh) 11 se chargent de la fonction de résistance à l'usure, procurant, par ce moyen, une bonne
caractéristique de glissement.
Comme dans le premier mode de réalisation, l'inclinaison du plan (hhh), par rapport au plan imaginaire 10 (voir figure 6), le long de la surface de glissement 4 a, va provoquer une inclinaison de la pyramide en trigone, et de là, va influencer l'aptitude initiale à être mis en forme de la structure de surface de glissement 4 En conséquence, l'angle d'inclinaison e formé par le plan (hhh), par rapport au plan imaginaire 10 est compris dans la plage de O à 15 ( 00 O 5 150) L'angle d'inclinaison O du plan ( 2 hhh) est de même situé dans une plage comprise entre 0 et 150 ( O O O 5 150) Dans ce cas, le sens de l'inclinaison des plans (hhh) et ( 2 hhh) n'est pas limité Si l'angle d'inclinaison O est supérieur à 150 (e > 150), la structure de surface de glissement 4 a une capacité de rétention d'huile réduite et une aptitude initiale à
être mis en forme réduite.
Les cristaux métalliques ayant la structure bcc (cubique centrée) comprennent les métaux simples tels que Fe, Cr, Mo, W, Ta, Zr, Nb, V, etc, et les alliages
de ceux-ci.
Dans le traitement de plaquage pour former la structure de surface de glissement 4, selon la présente invention, les conditions de base pour l'électrodéposition de Fe sont données aux tableaux 7 et 8.
Tableau 7
Composition du bain de plaquage (g/litre) Sulfate Acide borique Sulfate Additif(s ferreux d'ammonium organique(
300 5 50 50 200 10 150
Les additifs organiques utilisés comprennent l'urée, la saccharine, etc.
Tableau 8
Conditions de traitement p H du bain de Température du bain Densité de coura: plaquage de plaquage ( O C) de cathode (A/dm:
2,5 6,5 10 60 0,1 3
Dans le traitement de déposition électrolytique de Fe sous les conditions précédemment décrites, la précipitation et les taux des cristaux de Fe orientés (hhh) et ( 2 hhh) sont commandés par la densité de courant de cathode, le p H du bain de plaquage, la quantité d'additif organique
incorporé et analogue.
En plus de la déposition électrolytique, le traitement de plaquage peut être exécuté par les procédés de plaquage en phase gazeuse, comme décrit dans le premier mode de réalisation Par exemple, les conditions de plaquage du W ou du Mo par pulvérisation cathodique ou les conditions de plaquage du W par procédé CVD sont les
mêmes que dans le premier mode de réalisation.
Des exemples particuliers vont être décrits par
la suite.
Une pluralité de pistons 1, destinée à un moteur à combustion interne, est produite en soumettant les surfaces périphériques externes d'une partie rainurée 31 et d'une jupe 32 d'un matériau à base d'alliage d'aluminium 2 à un procédé de déposition électrolytique de Fe pour former une structure de surface de glissement 4 constituée
d'un agrégat de cristaux de Fe.
Les tableaux 9 et 10 représentent les conditions de déposition électrolytique de Fe pour les exemples 1 à 16 des structures de surface de glissement 4.
Tableau 9
N Composition du bain de plaquage (g/litre)
exemple
Sulfate Acide Sulfate Urée Saccharine ferreux borique d'ammonium
1 230 30 100 100 1
2 230 30 100 100 1
3 230 30 100 100 0,4
4 300 30 100 20 0,4
230 30 100 120 O
230 30 100 120 O
7 230 30 100 120 O
8 230 30 100 100 O
9 230 30 100 100 O
230 30 100 100 0,4 il 230 30 100 100 0,4
12 300 30 100 20 1
13 230 30 100 100 1
14 -300 30 100 20 1
230 30 100 100 1
16 300 30 100 20 0,4
Tableau 10
N Conditions de traitement
exemple
p H du bain de Température du Densité de plaquage bain de plaquage courant de (OC) cathode (A/dm 2)
1 5,1 50 1
2 6 50 1
3 4,2 50 5
4 3,3 50 10
2,8 50 1,5
6 2,8 50 1
7 2,8 50 0,8
8 2,8 50 1
9 3 50 1
3 50 7
11 2,7 50 7
12 5,7 50 10
13 2,8 50 8
14 6 50 1
6 50 0,8
16 3,3 50 17
Les tableaux 11 et 12 représentent la forme cristalline de la surface de glissement 4 a, la taille du grain des cristaux de Fe, le taux S des cristaux de
Fe orientés, et la dureté pour les exemples 1 à 16.
_
Tableau il
N Forme Grain Due-j exemple cristalline taille de la (gm) Taux des cristaux de Fe (Hv) surface de orien tés glissement ______-_{zzo} 110 ( 200} ( 211 { 310} { 222} 1 T Pe environ 20,7 3,3 30 5,4 40,6 400 SP*, plaque environ 2 TP* environ 32,8 1,2 20,8 2,2 43 302 SP*, plaque environ 3 TP environ 12 23 15 10 40 280 grain fin < 0, 5 4 TP environ 2 O 75 O 23 580 SP* environ TP environ 10 7 60 3 20 540
SP* < 0,5
6 TP environ 16 6 50 8 20 510
SP* < 0,5
7 TP environ 15 8 50 5 22 510
SP* < 0,5
8 TPX environ 20 12 30 18 20 410 SP*, plaque environ SP* TP* TP = petite pyramide = pyramide en trigone
Tableau 12
N Forme Grain Dureté exemple cristalline taille de la (tm) Taux des crist aux de Fe (Hv) surface de orien tés glissement __ _{_l 10} { 200} { 211} { 310} { 222} 9 TP environ 30 10 20 20 20 340 SP*, plaque environ grain fin < 0,5 12 30 15 23 20 200 PTP * environ 11 grain fin < 0,5 16 34 10 19 21 280 PTP * environ 12 SP environ 10 12 40 23 15 300 grain fin < 0,5 13 grain fin < 0,5 10 20 20 40 10 230 S* SP environ
1 _ _ _
14 plaque environ 60 7 15 8 10 300 HP* environ 22 5 15 8 50 300 plaque environ 16grainfin < 0,5 100 6001 16 grain fin < 0,5 0 0 100 0 0 600 HP* SP* TP = pyramide hexagonale = petite pyramide = pyramide en trigone PTP = pyramide partiellement en trigone Le taux S de chacun des cristaux de Fe orientés est déterminé de la même façon que dans le premier mode de réalisation sur la base de modèles de diffraction par rayons X des exemples 1 à 16 (l'application des rayons X se fait dans une direction perpendiculaire à
la surface de glissement 4 a).
La figure 14 est un modèle de diffraction par
rayons X de l'exemple 1.
Les figures 15 A et 15 B sont des microphotographies représentant la structure cristalline de la surface de glissement 4 a de l'exemple 1, dans lequel les agrandissements des figures 15 A et B sont différents l'un de l'autre Aux figures 15 A et B, un grand nombre de cristaux de Fe orientés (hhh) en forme de pyramide en trigone relativement grande et un grand nombre de cristaux de Fe orientés ( 2 hhh) en forme de petite pyramide sont observés Le cristal de Fe orienté (hhh) est un cristal de Fe orienté { 222}, son plan (hhh), c'est-à-dire son plan { 222}, étant orienté vers la surface de glissement 4 a Le taux S des cristaux de Fe orientés { 222} est égal à 40,6 Y, comme le montrent le tableau il et la figure 14 Le cristal de Fe orienté ( 2 hhh) est un cristal de Fe orienté { 211}, son plan ( 2 hhh), c'est-à-dire son plan { 211}, étant orienté vers la surface de glissement 4 a Le taux S des cristaux de Fe orientés { 211} est égal à 30 A, comme le montrent le tableau il et la figure 14 Une cuvette d'huile est formée entre les cristaux de Fe orientés { 222}, et une cuvette d'huile est aussi formée par les cristaux de Fe orientés { 211} précipités dans un état très compliqué dans les vallées entre les
cristaux de Fe orientés { 222}.
Un test de grippage est effectué, sur une pastille et sur un disque, en présence de lubrification, pour les exemples 1 à 16, pour déterminer la charge produisant le grippage, donnant,
par ce moyen, les résultats représentés au tableau 13.
Les conditions pour le test sont les mêmes que pour le
premier mode de réalisation.
Tableau 13
Exemple N O Charge produisant le grippage (N)
1 800
2 850
3 600
4 300
600
6 650
7 650
8 650
9 600
300
il 300
12 350
13 300
*14 300
810
16 400
Un test d'usure est effectué, sur une pastille et sur un disque, en présence de lubrification, pour les exemples 1, 15 et 16, pour déterminer la quantité d'usure de ceux-ci, donnant, par ce moyen, les résultats représentés au tableau 14 Les conditions pour le test sont les suivantes: le matériau du disque est un Al à 10 % en poids d'alliage de Si; la vitesse de rotation du disque est de 5 m/s; la quantité d'huile fournie est de 0,3 ml/min; la charge est de N; la distance de glissement est de 10 km; l'aire de la surface de glissement de la pastille fabriquée à partir de la structure de surface de glissement est de 1 cm 2 La quantité d'usure montrée est un
amoindrissement (mg) par cm 2 de la pastille.
Tableau 14
Exemple N O Quantité d'usure (mg)
1 1
-15 1,5
16 0,7
La figure 16 est un graphique pris à partir du tableau 13 et représentant la relation entre la charge produisant le-grippage et les exemples 1, 15 et 16 La figure 17 est un graphique pris à partir du tableau 14 qui représente la relation entre la quantité d'usure et les exemples 1, 15 et 16 On peut voir à partir des tableaux 11 à 13 et des figures 16 et 17 que, dans l'exemple 1, la charge produisant le grippage est élevée, et que la quantité d'usure est faible Cela est imputable au fait que le taux S des cristaux de Fe orientés { 222} est supérieur à 20 %, et que le taux S des cristaux de Fe orientés { 211} est compris dans la plage O % < S < 60 W Dans l'exemple 15, parce que le taux S des cristaux de Fe orientés { 211} est inférieur à 20 À, la dureté est faible, et la résistance au grippage est bonne, mais la résistance à l'usure est inférieure à celle de l'exemple 1 Dans l'exemple 16, la résistance à l'usure est excellente, mais la résistance au grippage est faible, parce que le taux S des cristaux de Fe orientés { 222} est inférieur à 20 %, et que le taux S des cristaux de Fe orientés { 211} est supérieur à 60 W. La figure 18 représente la relation entre le taux S des cristaux de Fe orientés { 211} et la charge produisant le grippage pour les exemples 1 à 14 A la figure 18, les points ( 1) à ( 14) correspondent respectivement aux exemples 1 à 14 Une ligne x 1 indique une relation de ce type dans le cas o le taux S des cristaux de Fe orientés { 222} est dans la plage suivante: 40 < S < 43 %; une ligne x 2 indique une relation de ce type dans le cas o le taux S des cristaux de Fe orientés { 222} est dans la plage suivante: 20 % < S < 23 %; et une ligne x 3 indique une relation de ce type dans le cas o le taux S des cristaux de Fe orientés { 222} est dans la plage suivante: 10 % < S < 15 W. Les tableaux 11 et 12 et la figure 18 montrent que la résistance au grippage de la structure de surface de glissement 4 est améliorée en réglant le taux S des cristaux de Fe orientés { 222} dans une plage supérieure à 20 d et en réglant le taux S des cristaux de Fe orientés { 211} dans la plage suivante: 20 % 4 S h. Un test d'usure est effectué, sur une pastille et sur un disque, en absence de lubrification, pour les exemples 6, 8, 9 et 10, pour déterminer le taux S des cristaux de Fe orientés { 211} et la quantité d'usure pour les exemples 6, 8, 9 et 10, donnant, par ce moyen, les résultats représentés au tableau 15 et à la figure 19 Les conditions pour le test sont les suivantes: le matériau du disque est un Al à 10 % en poids d'alliage de Si; la vitesse de rotation du disque est de 0,5 m/s; la charge est de 100 N; la distance de glissement est de 1 km; l'aire de la surface de glissement de la pastille fabriquée à partir de la structure de surface de glissement est de 1 cm 2 La quantité d'usure est mesurée comme un amoindrissement
(mg) par cm 2 de la pastille.
Tableau 15
Exemple N O Taux S des cristaux Quantité d'usure de Fe orientés { 211} (mg)
6 50 0,8
8 30 1
9 20 1,1
15 1,6
La figure 19 est un graphique pris à partir du tableau 15, dans lequel les points ( 6), ( 8) à ( 10)
correspondent respectivement aux exemples 6, 8 à 10.
Les tableaux 11, 12 et 15 et la figure 19 montrent que la résistance au grippage de la structure de surface de glissement 4 est améliorée, même en l'absence de lubrification, en réglant le taux S des cristaux de Fe orientés { 211} dans une plage supérieure à 20 % et en réglant le taux S des cristaux de Fe orientés { 222} dans la plage suivante: 20 % < S < 60 W. lTroisième mode de réalisationl De la même façon que pour le premier mode de réalisation, les pistons 1, destinés à des moteurs à combustion interne, sont produits en formant une structure de surface de glissement lamellaire 4 autour des surfaces périphériques externes d'une partie rainurée 31 et d'une jupe 32 d'un matériau à base d'un
alliage d'aluminium 2 en effectuant un plaquage.
Comme le représentent les figures 20 et 21, la structure de surface de glissement 4 est formée d'un agrégat de cristaux métalliques ayant une structure cubique centrée (structure bcc) L'agrégat comprend des cristaux métalliques orientés (hhh), leurs plans (hhh) par indices de Miller étant orientés vers une surface de glissement 4 a pour une paroi interne 5 d'un alésage cylindrique, et des cristaux métalliques orientés (hh O), leurs plans (hh O) par indices de Miller étant orientés vers la surface de glissement 4 a Le taux S des cristaux métalliques orientés (hhh) et le taux S des cristaux métalliques orientés (hh O) sont respectivement positionnés dans une plage supérieure ou égale à 20 W. Les cristaux métalliques orientés { 222} sont tirés sous forme de colonne et ont une forme de pyramide ou de pyramide tronquée relativement grande, par exemple une forme de pyramide en trigone dans le mode de réalisation représenté, sur la surface de glissement 4 a, comme le représente la figure 21 La dureté du cristal métallique orienté (hhh) 6 est relativement faible A l'inverse, les cristaux métalliques orientés (hh O) 12 ont une forme de plaque relativement grande et possèdent une dureté relativement élevée et une résistance élevée, parce que chacun de leurs plans (hh O) est un plan d'atomes serrés. Si les taux S des cristaux métalliques orientés (hhh) et (hh O) 6 et 12 sont positionnés dans la plage précédemment décrite, une cuvette d'huile, ayant une cannelure compliquée 13, est formée entre les cristaux métalliques orientés (hhh) 6 par l'emprise réciproque et le chevauchement des cristaux métalliques orientés (hh O) 12, conduisant à une bonne capacité de rétention d'huile de la structure de surface de glissement 4 pendant le mouvement de glissement De plus, l'usure préférentielle des bouts d'extrémité des cristaux métalliques orientés (hhh) 6 procure une bonne aptitude initiale à être mis en forme de la structure de surface de glissement 4 Cela permet d'améliorer la résistance
au grippage de la structure de surface de glissement 4.
Après la progression de l'usure des bouts d'extrémité des cristaux métalliques orientés (hhh) 6, les cristaux métalliques orientés (hhh) et (hh O) 6 et 12 supportent la charge de glissement, mais la progression de l'usure est supprimée grâce à l'effet de cuvette d'huile et à la dureté et à la résistance des cristaux métalliques orientés (hh O) 12, conduisant à une résistance à l'usure améliorée de la structure de surface de glissement 4 De plus, même en cas d'absence de conditions de lubrification, la structure de surface de glissement 4 montre une résistance à l'usure et montre aussi une caractéristique de glissement qui suppriment 1 'usure de la paroi interne 5 de l'alésage cylindrique, qui est
l'élément d'accouplement.
Comme dans le premier mode de réalisation, l'inclinaison du plan (hhh), par rapport au plan imaginaire 10 (voir figure 6), le long de la surface de glissement 4 a, va provoquer une inclinaison de la pyramide en trigone, et de là, va influencer l'aptitude initiale à être mis en forme de la structure de surface de glissement 4 En conséquence, l'angle d'inclinaison e formé par le plan (hhh), par rapport au plan imaginaire 10, est compris dans la plage de O à 15 ( O 9 15 ) L'angle d'inclinaison e du plan (hh 0) influence aussi la capacité de rétention d'huile de la structure de surface de glissement 4 et, de là, l'angle d'inclinaison ë du plan (hh 0) est de même situé dans une plage comprise entre O et 15 ( O 5 O 15 ) Dans ce cas, le sens de l'inclinaison des plans (hhh) et (hh 0) n'est pas limité Si les angles d'inclinaison des plans (hhh) et (hh 0) dépassent 15 (O > 15 ), la structure de surface de glissement 4 a une capacité de rétention d'huile réduite et une aptitude initiale à
être mis en forme réduite.
Les cristaux métalliques ayant la structure bcc (cubique centrée) comprennent les métaux simples tels que Fe, Cr, Mo, W, Ta, Zr, Nb, V, etc, et les alliages
de ceux-ci.
Dans le traitement de plaquage pour former la structure de surface de glissement 4, selon la présente invention, les conditions de base pour déposition électrolytique de Fe sont données aux tableaux 16
et 17.
Tableau 16
Composition du bain de plaquage (g/litre) Sulfate Acide borique Sulfate Additi ferreux d'ammonium organiq
400 5 50 50 200 10
Les additifs organiques utilisés comprennent l'urée, la saccharine, etc.
Tableau 17
Dans le traitement de déposition électrolytique de Fe sous les conditions précédemment décrites, la précipitation et le taux des cristaux de Fe orientés (hhh) et (hh O) sont commandés par la densité de courant de cathode, le p H d'un bain de plaquage, la quantité d'additif
organique incorporé et analogue.
En plus de la déposition électrolytique, l 'un quelconque des procédés de plaquage en phase gazeuse, similaires à
ceux du premier mode de réalisation, peut être utilisé.
Par exemple, les conditions de plaquage du W ou du Mo par pulvérisation cathodique et les conditions de plaquage du W par procédé CVD sont similaires à celles
du premier mode de réalisation.
Des exemples particuliers vont être décrits par
la suite.
Une pluralité de pistons 1, destinée à un moteur à combustion interne, est produite en soumettant les surfaces périphériques externes d'une partie rainurée 31 et d'une jupe 32 d'un matériau à base d'alliage d' aluminium 2 à une déposition électrolytique de Fe pour former une structure de surface de glissement 4 constituée
d'un agrégat de cristaux de Fe.
Les tableaux 18 et 19 représentent les conditions d'électrodéposition de Fe pour les exemples 1 à 14 des
structures de surface de glissement 4.
Tableau 18
N Composition du bain de plaquage (g/litre)
exemple
Sulfate Acide Sulfate Urée Saccharine ferreux borique d'ammonium
1 230 30 100 100 1
2 230 30 100 100 1
3 230 30 100 100 1
4 230 30 100 100 0,4
230 30 100 100 1
6 230 30 100 100 1
7 230 30 100 100 1
8 230 30 100 100 0,4
9 230 30 100 100 0,4
300 30 100 20 0,4
11 300 30 100 20 1
12 300 30 100 20 1
13 230 30 100 100 1
14 230 30 100 100 1
Tableau 19
N Conditions de traitement
exemple
p H du bain de Température du Densité de plaquage bain de plaquage courant de (OC) cathode (A/dm 2)
1 6 50 1
2 5,8 50 1
3 5,1 50 1
4 4,2 50 5
3,5 50 1
6 3 50 0,8
7 2,8 50 1
8 3,2 50 7
9 3 50 7
3,3 50 10
11 6 50 1
12 6,2 50 6
13 2,8 50 6
14 2,8 50 8
Les tableaux
et 21 représentent cristalline de la surface de glissement 4 a, la forme la taille du grain des cristaux de Fe, le taux S des cristaux de
Fe orientés, et la dureté pour les exemples 1 à 14.
Tableau 20
N Forme Grain Dureté exemple cristalline taille de la (gm) Taux des crist_aux de Fe (Hv) surface de orientés glissement
{ 110} { 200} { 211} 310} { 222}
1 T Pe environ 32,8 1,2 20,8 2,2 43 302 SP*, plaque environ 2 TP* environ 30 6 15 9 40 270 SP*, plaque environ 3 TP^ environ 20,7 3,3 30 5, 4 40,6 400 plaque environ 4 TP* environ 12 23 15 10 40 280 grain fin environ TP* environ 50 5 10 15 20 350 plaque environ 6 TP environ 30 12 20 13 25 350 SP*, plaque environ 7 T Px environ 20 12 30 18 20 410 SP plaque environ SP = petite pyramide TP = pyramide en trigone
Tableau 21
SP = petite pyramide TP = pyramide en trigone PTP = pyramide partiellement en trigone Le taux S est déterminé de la même façon que dans le premier mode de réalisation sur la base de modèles de diffraction par rayons X pour les exemples 1 à 14 (l'application des rayons X se fait dans une direction
perpendiculaire à la surface de glissement 4 a).
La figure 22 est un modèle de diffraction par rayons X pour l'exemple 3, et la figure 23 est une microphotographie représentant la structure cristalline de la surface de glissement 4 a de l'exemple 3 A la N Forme Grain Dureté exemple cristalline taille de la (gm) Taux des cristaux de Fe 'Hv) surface de orientés glissement { 10 o} { 200} { 211} { 310} { 222} 8 PTP: environ 15 30 15 20 20 190 grain fin < 0,5 9 PTP environ 12 30 15 23 20 200 grain fin < 0,5 SP environ 2 O 75 O 23 580 TP* environ 11 plaque environ 60 7 15 8 10 300 12 plaque environ 30 20 15 25 10 270 grain fin < 0,5 13 grain fin < 0,5 20 20 20 30 10 350 SP*, plaque environ 14 grain fin < 0,5 10 20 20 40 10 230 SP* environ figure 23, des cristaux de Fe orientés (hhh) en forme de pyramide en trigone relativement grande et un grand nombre de cristaux de Fe orientés (hho) en forme de plaque sont observés Le cristal de Fe orienté (hhh) est un cristal de Fe orienté { 222}, son plan (hhh), et donc son plan { 222}, est orienté vers la surface de glissement 4 a, et le taux S des cristaux de Fe orientés (hhh) est égal à 40,6 Y, comme le montrent le tableau et la figure 22 Le cristal de Fe orienté (hho) est un cristal de Fe orienté { 110}, son plan (hh O), et donc son plan { 110}, est orienté vers la surface de glissement 4 a, et le taux S des cristaux de Fe orientés { 110} est égal à 20,7 a, comme le montrent le tableau et la figure 22 Une cuvette d'huile est formée entre les cristaux de Fe orientés { 222} par l'emprise
réciproque des cristaux de Fe orientés { 110}.
Un test de grippage est effectué, sur une pastille et sur un disque, en présence de lubrification, pour les exemples 1 à 14, pour déterminer la charge produisant le grippage, donnant,
par ce moyen, les résultats représentés au tableau 22.
Les conditions pour le test sont les mêmes que pour le
premier mode de réalisation.
La figure 24 est une microphotographie représentant la structure cristalline de la surface de glissement dans l'exemple 3 après le mouvement de glissement, et la figure 24 montre que les bouts d'extrémité du cristal de Fe orienté { 222} ont été usés.
Tableau 22
Exemple N O Charge produisant le grippage (N)
1 850
2 810
3 800
4 600
700
6 650
7 650
8 325
9 300
300
il 300
12 350
13 300
14 300
La figure 25 est un graphique pris à partir du tableau 22 pour représenter la relation entre la charge
produisant le grippage et les exemples 3, 7, 12 et 14.
On peut voir à partir du tableau 22 et de la figure 25 que, dans les exemples 3 et 7, la charge produisant le grippage est élevée Cela est imputable au fait que le taux S des cristaux de Fe orientés { 222} et que le taux S des cristaux de Fe orientés { 110} sont respectivement supérieurs ou égaux à 20 W. La figure 26 représente la relation entre le taux S des cristaux de Fe orientés { 110} et la charge produisant le grippage pour les exemples 1 à 14 A la figure 26, les points ( 1) à ( 14) correspondent respectivement aux exemples 1 à 14 La ligne x 1 indique la relation dans le cas o le taux S des cristaux de Fe orientés { 222} est dans la plage supérieure ou égale à %; la ligne x 2 indique la relation dans le cas o le taux S des cristaux de Fe orientés { 222} est dans la plage suivante: 20 % C S '-' 25; et la ligne x 3 indique la relation dans le cas o le taux S des
cristaux de Fe orientés { 222} est égal à 10 %.
La figure 26 montre que la résistance au grippage de la structure de surface de glissement est améliorée en réglant respectivement le taux S des cristaux de Fe orientés { 222} et le taux S des cristaux de Feorientés { 110} dans une plage supérieure ou égale à 20 W. Un test d'usure est effectué, sur une pastille ou sur un disque, en présence de lubrification, pour les exemples 5 à 10, pour trouver une relation entre le taux S des cristaux de Fe orientés { 110} et les quantités d'usure de la pastille et du disque, donnant, par ce moyen, les résultats représentés au tableau 23 et à la figure 27 Les conditions pour le test sont les mêmes que pour le second mode de réalisation On notera que chacune des quantités d'usure est un amoindrissement (mg) par cm 2 de la pastille et du disque.
Tableau 23
_ _ Quantité d'usure (mg) La figure 27 est un graphique pris à partir du tableau 23, dans lequel les points ( 5) à ( 10) correspondent respectivement aux pastilles des exemples
à 10.
Il découle du tableau 23 et de la figure 27 que les pastilles des exemples 5 à 7, dont les taux S des cristaux de Fe orientés { 222} et { 110} sont respectivement supérieurs ou égaux à 20 y, sont moins usées, en comparaison des exemples 8 à 10, et l'usure des disques, en tant qu'éléments d'accouplement, peut Exemple 5) pastille 0,9 disque 1,2 Exemple 6) pastille 1 disque 1,4 Exemple 7) pastille 1 disque 1,6 Exemple 8) pastille 1,3 disque 2,8 Exemple 9) pastille 1,6 disque 3,2 Exemple 10) pastille 2,2 disque 3,8
être sensiblement supprimée aux exemples 5 à 7.
Un test d'usure a aussi été exécuté en absence de lubrification, mais même pour un test d'usure en présence de lubrification, une tendance similaire à celle du test en absence de lubrification est observée. On notera que les conditions de test en absence de lubrification sont les mêmes que pour le second mode de réalisation. Dans les cristaux métalliques ayant la structure cubique centrée, la forme cristalline sur la surface de glissement, les plans cristallins situés sur les pentes (qui comprennent les faces terminales triangulaires opposées à la figure 31) pour les cristaux métalliques
orientés et analogue sont représentés au tableau 24.
Tableau 24
On notera que pour la mouillabilité à l'huile ou analogue des plans cristallins situés sur les pentes,
le plan (hhh) est supérieur au plan (hh O).
La structure de surface de glissement est applicable, par exemple, à une partie de glissement de n'importe laquelle des parties suivantes destinées à des moteurs à combustion interne: pistons (rainures de segments), segments de piston, tiges de connexion, vilebrequins, métaux antifriction, rotors de pompe à huile, capots de rotor de pompe à huile, arbres à cames, ressorts (faces terminales), sièges de ressorts, Cristal Forme Plan Caractéristique Dessin de métallique cristalline de cristallin de pente référence orienté surface de situé sur glissement chaque pente Pyramide en plan (hho): dureté élevée figure 28 (hhh) trigone plan serré bonne mouillabilité bonne résistance à l'usure Pyramide plan (hhh): excellente figure 29 hexagonale 50 % mouillabilité pente plan ( 5 hhh): car plan (hhh) concave % a une grande énergie de surface plan (hh 0): dureté élevée figure 30 % bonne pente plate plan ( 2 hhh): mouillabilité pente plate % et bonne plan (hh O): résistance à % l'usure plan serré ( 2 hhh) Petite plan (hh O): dureté élevée figure 31 pyramide plan serré bonne mouillabilité et bonne résistance à l'usure (hh O) Pyramide plan (hh O): dureté élevée figure 32 quadrangulaire plan serré bonne mouillabilité et bonne résistance à l'usure dispositifs d'arrêt de ressort, clavettes, culbuteurs, boîtiers extérieurs de roulements à rouleaux, boîtiers intérieurs de roulements a rouleaux, tiges de soupapes, surface de contact de soupape, poussoirs hydrauliques, arbres de rotor de pompe à eau, poulies, engrenages, parties d'arbre de transmission, plateaux d'embrayage, rondelles, et boulons (surfaces de fatigue et parties filetées).
Claims (5)
1 Structure de surface de glissement, qui est formée d'un agrégat de cristaux métalliques ayant une structure cubique centrée, ledit agrégat comprenant des cristaux métalliques orientés (hhh) dont leurs plans (hhh) par indices de Miller sont orientés vers une surface de glissement, le taux S desdits cristaux métalliques orientés (hhh) étant dans la plage supérieure ou égale à 20 W. 2 Structure de surface de glissement selon la revendication 1, dans laquelle le taux S desdits cristaux métalliques orientés (hhh) est dans une plage supérieure ou égale à 40 W. 3 Structure de surface de glissement selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle lesdits cristaux métalliques sont des cristaux de Fe, lesdits plans (hhh) étant des plans { 222}, et les cristaux de Fe orientés { 222} sur la surface de glissement ont une
forme de pyramide.
4 Structure de surface de glissement selon la revendication 3, dans laquelle le taux S d'au moins une des familles de cristaux de Fe orientés { 200}, dont leurs plans { 200} par indices de Miller sont orientés vers la surface de glissement, et de cristaux de Fe orientés { 310}, dont leurs plans { 310} par indices de Miller sont orientés vers la surface de glissement, est égal à O W. Structure de surface de glissement selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l'angle d'inclinaison 9, formé par les plans (hhh) par rapport à un plan parallèle à la surface de glissement, est
réglé dans la plage suivante: O < e < 150.
6 Structure de surface de glissement, qui est formée d'un agrégat de cristaux métalliques ayant une structure cubique centrée, ledit agrégat comprenant des cristaux métalliques orientés (hhh) dont leurs plans (hhh) par indices de Miller sont orientés vers une surface de glissement, et des cristaux métalliques orientés ( 2 hhh) dont leurs plans ( 2 hhh) par indices de Miller sont orientés vers la surface de glissement, et dans lequel le taux S desdits cristaux métalliques orientés (hhh) est dans une plage supérieure ou égale à Y, et le taux S desdits cristaux métalliques orientés ( 2 hhh) est dans la plage suivante:
20 % < S < W. 7 Structure de surface de glissement selon la revendication 6, dans laquelle lesdits cristaux métalliques sont des cristaux de Fe, lesdits plans (hhh) étant des plans { 222}, et les cristaux de Fe orientés { 2221 sur la surface de glissement ont une forme de pyramide, et lesdits plans ( 2 hhh) sont des plans { 211}, et les cristaux de Fe orientés { 211} sur la surface de glissement ont une forme de petite pyramide 8 Structure de surface de glissement selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle l'angle d'inclinaison 8, formé par les plans (hhh) par rapport à un plan parallèle à la surface de glissement, est
réglé dans la plage suivante: O < O < 150.
9 Structure de surface de glissement, qui est formée d'un agrégat de cristaux métalliques ayant une structure cubique centrée, ledit agrégat comprenant des cristaux métalliques orientés (hhh) dont leurs plans (hhh) par indices de Miller sont orientés vers la surface de glissement, et des cristaux métalliques orientés (hh O) dont leurs plans (hh O) par indices de Miller sont orientés vers la surface de glissement, et dans laquelle le taux S desdits cristaux métalliques orientés (hhh) et le taux S desdits cristaux métalliques orientés (hho) sont respectivement dans une plage supérieure ou égale à 20 W. Structure de surface de glissement selon la revendication 9, dans laquelle lesdits cristaux métalliques sont des cristaux de Fe, lesdits plans (hhh) étant des plans { 222}, et les cristaux de Fe orientés { 222} sur la surface de glissement ont une forme de pyramide, et lesdits plans (hh O) sont des5 plans { 110}, les cristaux de Fe orientés { 110} sur la surface de glissement ont une forme de plaque 11 Structure de surface de glissement selon la revendication 9 ou 10, dans laquelle l'angle d'inclinaison 6, formé par les plans (hhh) par rapport à un plan parallèle à la surface de glissement, est
réglé dans la plage suivante: O < e < 150.
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