FR2863186A1 - Element coule composite, substance poreuse a base de fer pour elements coules composites et carter sous pression procedes de fabrication de ce carter sous pression element constitutif de compresseurs - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne notamment un élément coulé composite qui inclut une substance poreuse à base de fer (11) comprenant du fer Fe et qui comporte un grand nombre de pores, et un élément d'enrobage par coulage (12) dont le constituant principal est un métal léger et qui enrobe par coulage au moins une partie de la substance poreuse à base de fer (11). La substance poreuse à base de fer (11) inclut un connecteur (11b) placé à proximité d'une frontière entre la substance poreuse à base de fer (11) et l'élément d'enrobage par coulage (12) et présentant une porosité plus importante, et un élément de renforcement (11a) très solide placé dans la substance poreuse à base de fer dépourvue de connecteur et présentant une porosité plus faible. Le connecteur est imprégné de l'élément d'enrobage par coulage, et se solidifie avec lui.
Description
La présente invention concerne un élément coulé composite dans lequel une
substance poreuse à base de fer est enrobé d'un alliage léger, une substance poreuse à base
de fer utilisée dans un élément coulé composite, un carter sous pression doté de l'élément composite, des procédés de fabrication de ce carter sous pression, un élément constitutif de compresseurs, un exemple de l'élément coulé composite ou de carter sous pression, et les compresseurs.
Pour économiser du poids, générer une puissance plus élevée et effectuer un recyclage, des matières premières destinées à diverses pièces constitutives sont transformées de matériaux à base de fer, tels que du fer, des aciers, des aciers coulés, en matériaux métalliques légers, tels que des alliages d'aluminium et des alliages de magnésium. Cependant, lorsque de tels matériaux d'alliage léger remplacent tous les éléments constitutifs, il est difficile d'assurer une solidité, une rigidité, une capacité de glissement, une résistance à l'usure et une durabilité. En conséquence, on utilisait jusqu'à présent des produits coulés composites qui sont réalisés en enrobant par coulage avec des alliages fondus en métal léger des matériaux composites ou des pièces consécutives à base de fer situés seulement au niveau de pièces qui doivent avoir, par exemple, une caractéristique de glissement élevée. Il faut noter que l'élément coulé composite de la présente spécification inclut les produits coulés composites. Les matériaux composites comprennent des matériaux hôtes constitués de métaux légers, et d'éléments de renforcement, tels que des fibres de céramique et des particules de céramique, dispersés dans les matériaux hôtes.
En ce qui concerne les applications réelles, il y a les blocs cylindres de moteurs, en particulier, les chemises de cylindre. Dans les blocs cylindres, on économise du poids en utilisant des produits coulés en aluminium pour les corps, et simultanément on assure la résistance à l'usure et la résistance composites au grippage requises en utilisant les matériaux susmentionnés, les chemises de cylindre et les douilles étant réalisés en acier coulé avec les matériaux composites.
Cependant, il l'économie de poids obtenue lorsque lesn'est pas nécessaire de dire que sur les blocs cylindres est totalement douilles en acier coulé sont enrobées par coulage avec des matériaux métalliques légers. De plus, dans cet exemple, la force d'adhérence est médiocre au niveau de l'interface entre les douilles en acier coulé et les éléments d'enrobage par coulage constitués de matériaux métalliques légers, tels que par exemple des alliages d'aluminium, et en conséquence les douilles en acier coulé et les éléments d'enrobage par coulage pourraient être séparés au niveau de l'interface lorsqu'ils sont utilisés pour les blocs cylindres. Pour satisfaire simultanément les exigences en matière d'économie de poids et d'adhérence, on place des substances poreuses à base de fer dans des produits coulés en alliage d'aluminium, c'est-à-dire que des substances poreuses à base de fer sont enrobés par coulage dans des produits coulés en alliage d'aluminium. Le brevet japonais publié avant examens (KOKAI) n 7-124 738, le brevet japonais publié avant examen (KOKAI) n 9-24 456, le brevet japonais publié avant examen (KOKAI) n 2003-181 620 et le brevet japonais publié avant examen (KOKAI) n 2003- 181 622 concernent de telles technologies.
En ce qui concerne les applications de matériaux composites, le brevet japonais publié après examen (KOKOKU) n 63-40 943 concerne les applications de matériaux composites à des chemises de cylindre. Le brevet japonais publié avant examen (KOKAI) n 11-293 364 concerne les applications de matériaux composites à des disques en nutation de compresseurs de type à disques en nutation.
Dans le cas d'éléments coulés composites dans lesquels des substances poreuses à base de fer sont enrobées par coulage de matériaux d'enrobage par coulage en alliages légers, on s'attend à ce que les substances poreuses à base de fer améliorent la solidité des éléments coulés composites. Lorsque la porosité de substances poreuses à base de fer est importante, c'est-à-dire lorsque que la fraction en volume de fer (Vf) est faible, de telles substances poreuses à base de fer ne peuvent naturellement pas présenter un effet de renforcement suffisant. D'autre part, lorsque la porosité de substances poreuses à base de fer est faible, c'est-à-dire lorsque la fraction en volume de fer (Vf) est importante, la résistance des éléments coulés composites est améliorée mais les matériaux d'enrobage par coulage sont moins susceptibles de s'imprégner dans les substances poreuses à base de fer. En conséquence, la force d'adhérence entre les substances poreuses à base de fer et les éléments d'enrobage par coulage est susceptible de se dégrader. Lorsque des séparations apparaissent entre les substances poreuses à base de fer et des éléments d'enrobage par coulage, ou lorsque l'un d'eux se détache de l'autre, les substances poreuses à base de fer sont sensiblement responsables de la solidité. En conséquence, il n'est guère possible de renforcer totalement les éléments coulés composites.
Le brevet japonais publié avant examen (KOKAI) n 7-124 738 et le brevet japonais publié avant examen (KOKAI) n 9-24 456 proposent d'ajouter du béryllium (Be) dans des métaux fondus dans une quantité appropriée pour améliorer la force d'adhérence. Cependant, il n'est pas souhaitable d'ajouter du béryllium nocif. Le brevet japonais publié avant examen (KOKAI) n 2003-181 620 et le brevet japonais publié avant examen (KOKAI) n 2003-181 622 décrivent des éléments coulé composites dans lesquels des substances poreuses en acier inoxydable sont enrobées par coulage avec des alliages d'aluminium. Cependant, le Vf des substances poreuses est compris entre 10 et 30 % en volume. En conséquence, bien que les éléments coulés composites résultants puissent garantir une résistance à l'usure lorsqu'ils sont utilisés pour des chemises de cylindre, on ne peut guère s'attendre à ce que les substances poreuses produisent dans l'ensemble l'effet de renforcement attendu des éléments coulés composites.
L'utilisation de matériaux composites n'est pas appropriée à la fabrication en série de produits qui doivent être fabriqués à faible coût, car les éléments de renforcement constitués par les fibres de céramique sont onéreux. De plus, les pièces constitutives utilisant des matériaux composites présentent une capacité de traitement médiocre car les fibres de céramique sont très dures.
La présente invention a été mise au point en ayant à l'esprit les conditions susmentionnées. Par conséquent, un but de la présente invention est de proposer un élément coulé composite dans lequel une substance poreuse à base de fer présente un effet de renforcement tout en garantissant une force d'adhérence importante entre la substance poreuse à base de fer et un élément d'enrobage par coulage.
De plus, un autre but de la présente invention est de proposer une substance poreuse à base de fer utilisée dans des éléments coulés composites, et un carter sous pression doté d'un élément coulé composite. Un autre but de la présente invention est de proposer des procédés de production de ceux-ci. En outre, un but de la présente invention est de proposer un élément constitutif de compresseurs, un exemple de carter sous pression, et les compresseurs.
Par conséquent, les présents inventeurs se sont penchés avec succès sur la résolution des problèmes, et ont répété des tests d'essai et d'erreur. En conséquence, ils ont imaginé de modifier partiellement la porosité des substances poreuses à base de fer, des substances à base de fers qui sont enrobés par coulage dans des éléments d'enrobage par coulage. En se fondant sur cette idée, ils sont arrivés à la présente invention.
(Éléments coulés composites) Par exemple, un élément coulé composite de la présente invention comprend.
une substance poreuse à base de fer comprenant du fer (Fe), et comportant un grand nombre de pores; et un élément d'enrobage par coulage comprenant un métal dont le constituant principal est au moins un élément choisi dans le groupe constitué de l'aluminium (Al) et du magnésium (Mg), et enrobant par coulage au moins une partie de la substance poreuse à base de fer; la substance poreuse à base de fer comprenant en outre un connecteur placé à proximité d'une frontière entre la substance poreuse à base de fer et l'élément d'enrobage par coulage et présentant une porosité prédéterminée, et un élément de renforcement très solide placé dans la substance poreuse à base de fer dépourvue du connecteur et présentant une porosité inférieure à celle du connecteur; et le connecteur étant imprégné de l'élément d'enrobage par coulage, et se solidifiant avec celui-ci, ce qui lie ainsi solidement la substance poreuse à base de fer à l'élément d'enrobage par coulage.
Il faut noter que le terme métal signifie ici des métaux purs et des alliages. De plus, les compositions de la substance poreuse à base de fer et de l'élément d'enrobage par coulage dépendent des applications réelles.
En premier lieu, la substance poreuse à base de fer selon la présente invention présente une importante porosité au niveau du connecteur réalisant la frontière entre la substance poreuse à base de fer et l'élément d'enrobage par coulage. En conséquence, lorsque la substance poreuse à base de fer est réellement enrobée par coulage dans l'élément d'enrobage par coulage, le connecteur est imprégné d'une importante quantité de métal fondu de l'élément d'enrobage par coulage, et se solidifie avec lui. En conséquence, un effet d'ancrage important apparaît au moins entre l'élément d'enrobage par coulage et le connecteur de la substance poreuse à base de fer de sorte qu'une liaison mécaniquement solide est établie entre la substance poreuse à base de fer et l'élément d'enrobage par coulage. Bien sûr, on pense qu'une liaison chimique pourrait éventuellement être établie entre eux. De toute façon, la substance poreuse à base de fer et l'élément d'enrobage par coulage sont liés ou raccordés solidement au niveau de la frontière de la substance poreuse à base de fer qui est directement en contact avec l'élément d'enrobage par coulage. En conséquence, des séparations sont totalement empêchées entre les substances poreuses à base de fer et les éléments d'enrobage par coulage, et l'un d'eux est également totalement empêché de se détacher de l'autre.
En second lieu, la substance poreuse à base de fer de la présente invention comprend l'élément de renforcement en plus du connecteur. L'élément de renforcement présente une solidité élevée, car il présente une porosité plus faible et une densité plus élevée car le Vf de l'élément de renforcement est élevé. Par conséquent, la substance poreuse à base de fer comprenant l'élément de renforcement peut renforcer totalement le matériau d'enrobage par coulage de solidité relativement faible. Il faut noter que l'élément de renforcement est placé dans la substance poreuse à base de fer dépourvue de connecteur, mais toute la substance poreuse à base de fer dépourvue de connecteur n'est pas nécessairement transformée en élément de renforcement. Etant donné que la solidité requise pour les éléments coulés composites est assurée en fonction de leur application, la position ou la proportion de l'élément de renforcement n'a pas d'importance. Par exemple, lorsque toute la surface de la substance poreuse à base de fer est totalement enrobée par coulage par l'élément d'enrobage par coulage, le connecteur peut être placé sur toute la surface périphérique extérieure de la substance poreuse à base de fer, et l'élément de renforcement peut être placé au centre ou au milieu de la substance poreuse à base de fer. Lorsque seulement l'une des surfaces opposées de la substance poreuse à base de fer est enrobée par coulage par l'élément d'enrobage par coulage, le connecteur peut être placé sur la surface opposée de la substance poreuse à base de fer, et l'élément de renforcement peut être placé sur l'autre des surfaces opposées de la substance poreuse à base de fer.
Par conséquent, le présent élément coulé composite assure totalement la force d'adhérence entre la substance poreuse à base de fer et l'élément d'enrobage par coulage. En même temps, la substance poreuse à base de fer présente l'effet de renforcement de façon stable et sûre car la substance poreuse à base de fer comprend l'élément de renforcement de solidité élevée.
(Procédé de fabrication de l'élément coulé composite) Il est possible d'appréhender la présente invention non seulement en tant qu'élément coulé composite décrit ci-dessus mais également en tant que procédé de fabrication de celui-ci. Par exemple, la présente invention peut être adaptée à un procédé de fabrication d'un élément coulé composite, le procédé comprenant les étapes consistant à : imprégner une substance poreuse à base de fer avec un métal fondu pour fabriquer un élément d'enrobage par coulage en versant le métal fondu dans la cavité d'un moule dans lequel une substance poreuse à base de fer est placée, la substance poreuse à base de fer comprenant un connecteur dont le constituant principal est Fe et un grand nombre de pores et présentant une porosité déterminée, et un élément de renforcement de solidité élevée présentant une porosité inférieure à celle du connecteur, le métal fondu comprenant un métal dont le constituant principal est au moins un élément choisi dans le groupe constitué par Al et Mg, imprégnant ainsi la substance poreuse à base de fer avec le métal fondu qui s'écoule vers l'intérieur depuis le connecteur jusque dans la substance poreuse à base de fer; et solidifier le métal fondu par refroidissement après étape d'imprégnation; produire ainsi un élément coulé composite dans lequel la substance poreuse à base de fer est solidement lié à l'élément d'enrobage par coulage au niveau du connecteur, et 30 est enrobé par coulage par l'élément d'enrobage par coulage.
(Substance poreuse à base de fer pour élément coulé composite) Il est possible d'appréhender la présente invention non seulement en tant qu'élément coulé composite décrit ci- dessus mais également en tant que substance poreuse à base de fer utilisée dans celui-ci. Par exemple, la présente invention peut être adaptée à une substance poreuse à base de fer comprenant du Fe et un grand nombre de pores et étant enrobée par coulage par un élément d'enrobage par coulage comprenant un métal dont le constituant principal est au moins un élément choisi dans le groupe constitué par Al et Mg, et la substance poreuse à base de fer comprenant en outre.
un connecteur placé à proximité d'une frontière potentielle entre la substance poreuse à base de fer et l'élément d'enrobage par coulage, et présentant une porosité prédéterminée; et un élément de renforcement de solidité élevée placé dans la substance poreuse à base de fer dépourvue de connecteur, et présentant une porosité inférieure à celle du connecteur.
(Procédé de fabrication de substance poreuse à base de fer pour éléments coulés composites) Il est possible d'appréhender la présente invention non seulement en tant que substance poreuse à base de fer décrite ci- dessus pour éléments coulés composites mais également en tant que procédé de fabrication de celle-ci.
(1) Par exemple, la présente invention peut être adaptée à un procédé de fabrication d'une substance poreuse à base de fer pour éléments coulés composites, le procédé comprenant les étapes consistant à : stratifier un premier comprimé de poudre présentant une porosité prédéterminée, le premier comprimé de poudre étant formé par pressage d'une poudre de fer dont le constituant principal est Fe, et un deuxième comprimé de poudre de porosité inférieure à celle du premier comprimé de poudre, le deuxième comprimé de poudre étant formé par pressage de la poudre de fer, réalisant ainsi un comprimé de poudre stratifié ; et fritter le comprimé de poudre stratifié, produisant ainsi une substance frittée poreuse à base de fer comprenant un connecteur formé sur le premier comprimé de poudre et présentant une porosité prédéterminée, et un élément de renforcement de grande solidité constitué du deuxième comprimé de poudre de porosité inférieure à celle du connecteur.
Dans le présent procédé de fabrication, les comprimés de poudre dont les porosités diffèrent l'une de l'autre sont formés indépendamment l'un de l'autre. En conséquence, le degré de liberté augmente la maîtrise des porosités, et la sélection des matériaux bruts à utiliser. En conséquence, les porosités ou solidités peuvent être aisément maîtrisées en fonction des parties de la substance frittée poreuse à base de fer résultante, en conséquence il est facile de fabriquer la substance frittée poreuse à base de fer dont la porosité ou la solidité est optimisée. Il faut noter que le comprimé de poudre stratifié produit après l'étape de stratification et la substance frittée poreuse à base de fer comprennent deux couches au moins, mais peuvent naturellement comprendre trois couches ou plus.
(2) De plus, la présente invention peut être adaptée à un procédé de fabrication d'une substance poreuse à base de fer pour élément coulé composite, le procédé comprenant les étapes consistant à : fabriquer un comprimé de poudre par pressage d'une première portion pulvérulente comprenant un mélange de poudres de fer dont le constituant principal est Fe et un matériau porogène par disparition lorsqu'il est chauffé à la température de frittage de la poudre de fer ou moins, et d'une deuxième portion pulvérulente comprenant la poudre de fer dans une quantité supérieure à celle de la première portion pulvérulente et le matériau porogène dans une quantité inférieure à celle de la première portion pulvérulente; et fritter le comprimé de poudre, produisant ainsi une substance frittée poreuse à base de fer dans laquelle la première portion pulvérulente est transformée en connecteur de porosité prédéterminée et la deuxième portion pulvérulente est transformée en élément de renforcement très solide de porosité inférieure à celle du connecteur.
Dans le présent procédé de fabrication, le matériau porogène est mélangé abondamment dans la portion (c'est-à-dire, la première portion pulvérulente) qui est transformée en connecteur dans le comprimé de poudre de sorte que la portion est adaptée au connecteur dont la porosité est plus grande après frittage. Dans le présent procédé de fabrication, il est possible de maîtriser facilement la porosité de la substance frittée poreuse à base de fer fabriquée après frittage en modifiant la proportion de mélange du matériau porogène. De plus, non seulement il est facile de maîtriser la porosité de la substance frittée poreuse à base de fer, mais il est également possible de maîtriser la solidité de la substance frittée poreuse à base de fer dans certaines parties de celle- ci. De plus, le présent procédé de fabrication est très efficace car l'étape de formation peut être terminée immédiatement de la manière suivante. Spécifiquement, la poudre de fer et le matériau porogène dont les proportions de mélange sont modifiées au niveau de certaines parties de la substance frittée poreuse à base de fer résultante sont formées simplement en les pressant immédiatement après les avoir introduits dans la cavité des moules de formage.
Il faut noter que, également dans le présent procédé de fabrication, les proportions de mélange de la poudre de fer et du matériau porogène peuvent être modifiées pas à pas non seulement en deux étapes mais également en trois étapes ou plus. De plus, les proportions de mélange peuvent être modifiées progressivement de la première portion pulvérulente à la deuxième portion pulvérulente. En outre, la deuxième portion pulvérulente peut inclure une quantité résiduelle de matériau porogène, mais la teneur en matériau porogène peut être nulle.
Le matériau porogène peut être ici des poudres métalliques qui présentent des points de fusion inférieurs à la température de frittage de la poudre de fer, ou qui brûlent dans des plages de température élevées (par exemple, autour de la température de frittage de la poudre de fer) et se dissipent de façon à pouvoir les retirer par émission. Par exemple, le premier cas peut être au moins un élément choisi dans le groupe constitué par des poudres de Cu, Sn, Pb, Zn, Ag, Mg, Ca, Sr et Al, et le dernier cas peut être au moins un élément choisi dans le groupe constitué par des liants, des lubrifiants ou des poudres résineuses. Il faut noter que la phrase, le matériau porogène disparaît , signifie non seulement que les constituants du matériau porogène sont totalement retirés de la substance frittée poreuse à base de fer, mais également que le matériau porogène fond pour coller sur la surface particulaire de la poudre de fer ou pour diffuser dans le Fe, en étant pris à l'intérieur ou en étant allié à celui-ci éventuellement.
(Carter sous pression) Il est possible d'appréhender la présente invention en tant que carter sous pression, une application de l'élément coulé composite décrit ci-dessus. Par exemple, dans un carter sous pression de la présente invention, au moins une partie du présent carter sous pression comprend un élément coulé composites l'élément coulé composite comprenant: une substance poreuse à base de fer comprenant du fer et un grand nombre de pores; et un élément d'enrobage par coulage comprenant un métal dont le constituant principal est au moins un élément choisi dans le groupe constitué par Al et Mg et enrobant par coulage au moins une partie de la substance poreuse à base de fer; la substance poreuse à base de fer comprenant en outre un connecteur placé à proximité d'une frontière entre la substance poreuse à base de fer et l'élément d'enrobage par coulage et présentant une porosité prédéterminée, et un élément de renforcement de solidité élevée placé dans la substance poreuse à base de fer dépourvue de connecteur et présentant une porosité inférieure à celle du connecteur; et le connecteur étant imprégné de l'élément d'enrobage par coulage, et se solidifiant avec celui-ci, liant ainsi 30 solidement la substance poreuse à base de fer à l'élément d'enrobage par coulage.
Le présent carter sous pression assure totalement la force d'adhérence entre la substance poreuse à base de fer et l'élément d'enrobage par coulage de la même manière que l'élément coulé composite décrit ci-dessus. Simultanément, la substance poreuse à base de fer présente l'effet de renforcement de façon stable et sûre car la substance poreuse à base de fer comprend l'élément de renforcement de solidité élevée. Par conséquent, le présent carter sous pression présente non seulement les avantages d'économiser du poids mais également d'une solidité suffisante.
Le présent carter de la présente invention peut être des récipients sous pression, tels que des réservoirs et des bombes, qui conservent des fluides à pression élevée (par exemple, des gaz et des liquides), des cylindres pour moteurs et compresseurs, ou des tuyaux de plomberie. Le carter sous pression forme dans l'ensemble un espace clos car il reçoit à l'intérieur des fluides sous pression élevée. Cependant, il n'est pas nécessaire que tout le carter sous pression soit d'une seule pièce. Par exemple, comme les cylindres et les boîtiers pour moteurs et compresseurs, le carter sous pression peut comprendre une pièce constitutive en forme de cylindre (par exemple un alésage), un piston, une tête de cylindre ou une plaque de soupape pour former l'espace clos. Il faut noter que l'une quelconque des pièces constitutives peut comprendre le présent carter sous pression.
Cependant, un exemple représentatif du présent carter sous pression peut être les cylindres eux-mêmes, ou des pièces constitutives en forme de cylindre, telles que des blocs de cylindre et des boîtiers, qui entourent les cylindres. Si tel est le cas, la présente substance poreuse à base de fer ou le présent carter sous pression est adapté aux pièces constitutives en forme de cylindre. Dans cet exemple, il faut noter qu'une pression interne agit vers l'extérieur depuis le côté périphérique intérieur du carter sous pression. En conséquence, dans de telles pièces constitutives en forme de cylindre, la surface périphérique intérieure est susceptible d'être soumise à la contrainte maximale. En conséquence, la surface périphérique intérieure peut être de préférence renforcée efficacement par l'élément de renforcement de la substance poreuse à base de fer. Par conséquent, il est approprié que la substance poreuse à base de fer du présent carter sous pression peut comprendre le connecteur placé sur un côté périphérique extérieur, et l'élément de renforcement placé sur un côté périphérique intérieur; et l'élément coulé composite comprend la substance poreuse à base de fer, et l'élément d'enrobage par coulage enrobe par coulage le connecteur de la substance poreuse à base de fer.
(Procédé de fabrication de carter sous pression) Sans se limiter au carter sous pression décrit ci- dessus, il est possible d'appréhender la présente invention en tant que procédé de fabrication de celui-ci. Par exemple, la présente invention peut être adaptée à un procédé de fabrication d'un carter sous pression qui comprend les étapes consistant à : imprégner une substance poreuse à base de fer avec un métal fondu pour fabriquer un élément d'enrobage par coulage en versant le métal fondu dans la cavité d'un moule dans lequel est placée la substance poreuse à base de fer, la substance poreuse à base de fer comprenant un connecteur dont le constituant principal est Fe, et un grand nombre de pores et présentant une porosité prédéterminée, et un élément de renforcement de solidité élevée présentant une porosité inférieure à celle du connecteur, le métal fondu comprenant un métal dont le constituant principal est au moins un élément choisi dans le groupe constitué par Al et Mg, imprégnant ainsi la substance poreuse à base de fer avec le métal fondu qui s'écoule vers l'intérieur depuis le connecteur jusque dans la substance poreuse à base de fer; et solidifier le métal fondu par refroidissement après l'étape d'imprégnation; produire ainsi un carter sous pression partiellement doté d'un élément coulé composite dans lequel la substance poreuse à base de fer est solidement lié à l'élément d'enrobage par coulage au niveau du connecteur, et est enrobé par coulage par l'élément d'enrobage par coulage.
(Elément constitutif de compresseurs) Un exemple représentatif du présent carter sous pression décrit ci-dessus peut être des compresseurs et leurs éléments constitutifs. Par conséquent, sans se limiter au présent carter sous pression utilisant le présent élément coulé composite, il est possible d'appréhender la présente invention en tant qu'élément constitutif de compresseurs utilisant l'élément coulé composite.
Par exemple, la présente invention peut être adaptée à un élément constitutif de compresseurs qui compriment un fluide d'admission et évacue le fluide à pression élevée, au moins une partie de l'élément constitutifcomprenant: un élément coulé composite comprenant: une substance poreuse à base de fer comprenant du Fe et un grand nombre de pores; et un élément d'enrobage par coulage comprenant un métal dont le constituant principal est au moins un élément choisi dans le groupe constitué par Al et Mg, et enrobant par coulage au moins une partie de la substance poreuse à base de fer; la substance poreuse à base de fer comprenant en outre un connecteur placé à proximité d'une frontière entre la substance poreuse à base de fer et l'élément d'enrobage par coulage et présentant une porosité prédéterminée, et un élément de renforcement de solidité élevée placé dans la substance poreuse à base de fer dépourvue de connecteur et présentant une porosité inférieure à celle du connecteur, le connecteur étant imprégné de l'élément d'enrobage par coulage et se solidifiant avec celui-ci, liant ainsi solidement la substance poreuse à base de fer à l'élément d'enrobage par coulage dans l'élément coulé composite.
(Compresseur) Sans se limiter à l'élément constitutif des compresseurs décrit ci-dessus, il est possible d'appréhender la présente invention en tant que compresseur comprenant l'élément constitutif. Par exemple, la présente invention peut être adaptée à un compresseur qui comprime un fluide d'admission et qui évacue le fluide fortement comprimé, au moins une partie de l'élément constitutif comprenant: un élément coulé compositeur comprenant: une substance poreuse à base de fer comprenant du Fe et un grand nombre de pores; et un élément d'enrobage par coulage comprenant un métal dont le constituant principal est au moins un 30 élément choisi dans le groupe constitué par Al et Mg, et enrobant par coulage au moins une partie de la substance poreuse à base de fer; la substance poreuse à base de fer comprenant en outre un connecteur placé à proximité d'une frontière entre la substance poreuse à base de fer et l'élément d'enrobage par coulage et présentant une porosité prédéterminée, et un élément de renforcement de solidité élevée placé dans la substance poreuse à base de fer dépourvue de connecteur et présentant une porosité inférieure à celle du connecteur, le connecteur étant imprégné de l'élément d'enrobage par coulage et se solidifiant avec celui-ci, liant ainsi solidement la substance poreuse à base de fer à l'élément d'enrobage par coulage dans l'élément coulé composite.
Il faut noter que l'étendue de la porosité et l'importance de la solidité selon la présente invention sont les relations relatives entre le connecteur et l'élément de renforcement de la substance poreuse à base de fer.
La présente invention et bon nombre de ses avantages ressortiront aisément et plus complètement de la lecture de la description détaillée suivante faite conjointement avec celle des dessins joints et de la spécification détaillée qui forment tous une partie de la demande.
La figure 1 est une vue en perspective destinée à donner une vue générale d'un boîtier d'un compresseur selon 25 l'exemple n 1 de la présente invention.
La figure 2 est une vue agrandie du boîtier portant la référence 2 dans la figure 1.
La figure 3 est un schéma illustrant une substance frittée poreuse à base de fer selon l'exemple n 1 de la 30 présente invention, la figure 3(a) étant une vue en perspective et la figure 3(b) étant une vue en coupe transversale de la substance frittée poreuse à base de fer le long de l'axe de référence.
La figure 4 est une photographie métallographique d'un élément coulé composite selon l'exemple n 1 de la présente invention, et représente une portion adjacente à un connecteur de la substance poreuse à base de fer.
La figure 5 est une vue latérale destinée à donner une vue d'ensemble d'un boîtier selon l'exemple n 2 de la présente invention pour des compresseurs.
La figure 6 est une vue frontale destinée à donner une vue d'ensemble d'un boîtier selon l'exemple n 3 de la présente invention pour les compresseurs.
Après avoir décrit la présente invention d'une façon générale, une compréhension plus complète sera obtenue en se référant aux modes de réalisation préférés spécifiques qui sont donnés ici dans un but d'illustration seulement et sans limiter le cadre des revendications jointes.
La présente invention sera décrite en détail dans la suite en se référant à des modes de réalisation spécifiques de la présente invention. Cependant, il faut noter que, bien que cela ne soit pas mentionné dans les descriptions suivantes des modes de réalisation spécifiques, les
descriptions selon la présente spécification sont
applicables de façon appropriée non seulement à un élément coulé composite de la présente invention mais également à la substance poreuse à base de fer, au carter sous pression et aux procédés de fabrication de ceux-ci selon la présente invention, et en outre aux compresseurs et éléments constitutifs de ceux-ci selon la présente invention. De plus, il faut également mentionner que celui des modes de réalisation spécifiques suivants qui est optimale dépend des buts et des exigences en matière de performances.
(1) Substance poreuse à base de fer Les formes et procédés de fabrication de la présente substance poreuse à base de fer pour éléments coulés composites n'ont pas d'importance car la présente substance poreuse à base de fer comprend le connecteur et l'élément de renforcement. Un exemple représentatif d'une telle substance poreuse à base de fer pour éléments coulés composites est une substance frittée poreuse à base de fer. L'une des substances frittées poreuses à base de fer sera décrite en détail dans la suite.
La substance frittée poreuse à base de fer est réalisée par frittage d'un comprimé de poudre comprenant une poudre de fer. Le comprimé de poudre est fabriqué en pressant une poudre de fer introduite dans la cavité d'un moule. La composition de la poudre de fer utilisé ici peut être choisie de façon appropriée en fonction de la solidité et des conditions d'utilisation de la substance frittée poreuse à base de fer. Par exemple, lorsque l'on a l'intention d'améliorer la solidité par traitement thermique, il est conseillé d'utiliser des poudres de fer ayant la composition de divers aciers alliés. Lorsque l'on a l'intention d'améliorer la résistance à la corrosion, il est conseillé d'utiliser des poudres de fer ayant la composition d'aciers inoxydable. De plus, la poudre de fer peut être une poudre de fer pure, ou une poudre de fer ayant la composition d'aciers au carbone. Il faut noter que la poudre de fer peut être une simple poudre indépendante, ou un mélange de poudres dans lequel plusieurs poudres sont mélangées.
La poudre utilisée ici peut être des poudres élémentaires ou des poudres d'alliages. Les types d'utilisation de poudres peuvent être des poudres atomisées ou des poudres réduites. Les formes particulières d'utilisation de poudres n'ont pas d'importance. De plus, les compositions ou types de poudres de fer peuvent changer en fonction des parties de la substance frittée poreuse à base de fer. En particulier, lorsque l'on souhaite augmenter la porosité, il n'est pas souhaitable d'utiliser des poudres fines ayant un diamètre de particule extrêmement faible. Cependant, il est préférable d'utiliser une poudre de fer dont le diamètre de particule moyen tombe par exemple dans une plage allant de 50 à 150 gm approximativement. Il faut noter que le diamètre des particules constitutives peut être déterminé en analysant les images en deux dimensions, mais peut être déterminé aisément en utilisant des procédés de tamisage.
La poudre de fer n'est pas limitée aux poudres métalliques, mais peut être un mélange de poudres qui inclut le matériau porogène décrit ci- dessus auquel ont été ajoutés des lubrifiants et des additifs. De plus, la poudre de fer peut en outre inclure des poudres composites telles que des poudres constituées de particules céramiques servant de particules de renforcement.
Il faut noter que la porosité de la substance frittée poreuse à base de fer peut être déterminée par l'équation suivante utilisant la densité apparente p et densité réelle po des matériaux constitutifs: Porosité = {1- (p/po) } x 100 ( %) Pour référence, le deuxième membre de l'équation, {1- (p/po)} x 100 ( %), spécifie la fraction en volume de la 30 substance frittée poreuse à base de fer (Vf).
Il est approprié que la porosité se trouve dans une gamme allant de 20 à 50 % en volume, de façon plus appropriée de 35 à 40 % en volume, au niveau du connecteur. Lorsque la porosité est trop faible, on ne obtient pas une force d'adhérence suffisante car la capacité de liaison de la substance frittée poreuse à base de fer à l'élément d'enrobage par coulage est médiocre. Il est difficile de produire des substances frittées poreuses à base de fer dont la porosité est trop importante, et qui sont moins susceptibles d'assurer la solidité lorsqu'on les utilise comme connecteur. Par contre, la porosité de l'élément de renforcement se trouve de façon appropriée dans une gamme allant de 5 à 25 % en volume, de façon plus appropriée allant de 5 à 15 % en volume. Lorsque la porosité de l'élément de renforcement est trop importante, la solidité des substances frittées poreuse à base de fer se dégrade de sorte que l'élément de renforcement est moins susceptible de présenter l'effet de renforcement. De plus, il n'est pas efficace que la porosité de l'élément de renforcement soit trop faible car il est nécessaire de presser un matériau brut pulvérulent à des pressions élevées.
(Procédé de fabrication de substances poreuses à base de fer) Le procédé de fabrication de la présente substance poreuse à base de fer n'a pas d'importance. Spécifiquement, la présente substance poreuse à base de fer peut être fabriquée par les processus de fabrication suivants. Par exemple, il est possible d'utiliser un procédé de fabrication d'une substance poreuse à base de fer enrobée par coulage. Ce procédé de fabrication comprend les étapes consistant à : stratifier un premier comprimé de poudre présentant une porosité prédéterminée, le premier comprimé de poudre étant formé par pressage d'une poudre de fer dont le constituant principal est Fe, et un deuxième comprimé de poudre de porosité inférieure à celle du premier comprimé de poudre, le deuxième comprimé de poudre étant formé par pressage de la poudre de fer, réalisant ainsi un comprimé de poudre stratifié ; et fritter le comprimé de poudre stratifié, produisant ainsi une substance frittée poreuse à base de fer comprenant un connecteur formé sur le premier comprimé de poudre et présentant une porosité prédéterminée, et un élément de renforcement de grande solidité constitué du deuxième comprimé de poudre de porosité inférieure à celle du connecteur.
Dans le présent procédé de fabrication, les comprimés de poudre dont les porosités diffèrent l'une de l'autre sont formés indépendamment l'un de l'autre. En conséquence, le degré de liberté augmente la maîtrise des porosités, ou la sélection des matériaux bruts à utiliser. En conséquence, les porosités ou solidités peuvent être aisément maîtrisées en fonction des parties de la substance frittée poreuse à base de fer résultante, en conséquence il est facile de fabriquer la substance frittée poreuse à base de fer dont la porosité ou la solidité est optimisée. Il faut noter que le comprimé de poudre stratifié produit après l'étape de stratification et la substance frittée poreuse à base de fer comprennent deux couches au moins, mais peuvent naturellement comprendre trois couches ou plus.
De plus, il est possible d'utiliser un autre procédé de fabrication d'une substance poreuse à base de fer enrobé par coulage. Par exemple, le procédé de fabrication comprend les étapes consistant à : fabriquer un comprimé de poudre par pressage d'une première portion pulvérulente comprenant un mélange de poudres de fer dont le constituant principal est Fe et un matériau porogène par disparition lorsqu'il est chauffé à la température de frittage de la poudre de fer ou moins, et d'une deuxième portion pulvérulente comprenant la poudre de fer dans une quantité supérieure à celle de la première portion pulvérulente et le matériau porogène dans une quantité inférieure à celle de la première portion pulvérulente; et fritter le comprimé de poudre, produisant ainsi une substance frittée poreuse à base de fer dans laquelle la première portion pulvérulente est transformée en connecteur de porosité prédéterminée et la deuxième portion pulvérulente est transformée en élément de renforcement très solide de porosité inférieure à celle du connecteur.
Dans le présent procédé de fabrication, le matériau porogène est mélangé abondamment dans la portion (c'est-à-dire, la première portion pulvérulente) qui est transformée en connecteur dans le comprimé de poudre de sorte que la portion est adaptée au connecteur dont la porosité est plus grande après frittage. Dans le présent procédé de fabrication, il est possible de maîtriser facilement la porosité de la substance frittée poreuse à base de fer fabriquée après frittage en modifiant la proportion de mélange du matériau porogène. De plus, non seulement il est facile de maîtriser la porosité de la substance frittée poreuse à base de fer, mais il est également possible de maîtriser la solidité de la substance frittée poreuse à base de fer dans certaines parties de celle- ci. De plus, le présent procédé de fabrication est très efficace car l'étape de formation peut être terminée immédiatement de la manière suivante. Spécifiquement, la poudre de fer et le matériau porogène dont les proportions de mélange sont modifiées au niveau de certaines parties de la substance frittée poreuse à base de fer résultante sont formées simplement en les pressant immédiatement après les avoir introduits dans la cavité des moules de formage.
Il faut noter que, également dans le présent procédé de fabrication, les proportions de mélange de la poudre de fer et du matériau porogène peuvent être modifiées pas à pas non seulement en deux étapes mais également en trois étapes ou plus. De plus, les proportions de mélange peuvent être modifiées progressivement de la première portion pulvérulente à la deuxième portion pulvérulente. En outre, la deuxième portion pulvérulente peut inclure une quantité résiduelle de matériau porogène, mais la teneur en matériau porogène peut être nulle.
Le matériau porogène peut être ici des poudres métalliques qui présentent des points de fusion inférieurs à la température de frittage de la poudre de fer, ou qui brûlent dans des plages de température élevées (par exemple, autour de la température de frittage de la poudre de fer) et se dissipent de façon à pouvoir les retirer par émission.
Par exemple, le premier cas peut être au moins un élément choisi dans le groupe constitué par des poudres de Cu, Sn, Pb, Zn, Ag, Mg, Ca, Sr et Al, et le dernier cas peut être au moins un élément choisi dans le groupe constitué par des liants, des lubrifiants ou des poudres résineuses. Il faut noter que la phrase, le matériau porogène disparaît , signifie non seulement que les constituants du matériau porogène sont totalement retirés de la substance frittée poreuse à base de fer, mais également que le matériau 2863186 26 porogène fond pour coller sur la surface particulaire de la poudre de fer ou pour diffuser dans le Fe, en étant pris à l'intérieur ou en étant allié à celui-ci éventuellement.
(2) Elément d'enrobage par coulage L'élément d'enrobage par coulage comprend au moins un élément choisi dans le groupe constitué par Al pur, des alliages de Al, Mg pur et des alliages de Mg. La composition des alliages n'a pas d'importance, cependant il est possible d'utiliser divers alliages corroyés comme stipulés par les normes industrielles japonaises. Des alliages appropriés peuvent être sélectionnés en fonction des spécifications des éléments coulés composites, des carters sous pression et des compresseurs. Les procédés suivants sont disponibles pour le coulage coulage par gravité ; coulage sous pression; coulage en sable; moulage sous pression, par exemple. Cependant, il est préféré de réaliser un moulage sous pression en utilisant un moule, en particulier le forgeage liquide afin d'assurer l'imprégnation sûre de substances poreuses à base de fer avec des alliages fondus pour réaliser l'élément d'enrobage par coulage. Cependant, si on prend en considération la fabrication en série, on peut utiliser le moulage sous pression. L'étape de solidification suivante peut être réalisée par refroidissement naturel. Cependant, dans le cas de procédés de refroidissement, tel que de l'eau de refroidissement à vitesse rapide, la structure coulée de l'élément d'enrobage par coulage est micro-affinée de sorte qu'il est possible d'améliorer dans l'ensemble la solidité de l'élément coulé composite résultant.
(3) Application Le présent élément coulé composite peut être utilisé dans diverses parties constitutives et appareils. En particulier, le présent élément coulé composite est approprié à des pièces constitutives qui nécessitent une solidité plus élevée que celle des produits coulés comprenant l'élément d'enrobage par coulage seul, car le présent élément coulé composite est renforcé par la substance poreuse à base de fer. Par exemple, de telles pièces constitutives peuvent être des blocs cylindres, divers boîtiers de compresseurs, des pièces constitutives d'ossatures, des coques intérieures ou des coques extérieures de conteneurs sous pression, et des tuyaux de plomberie.
Il faut noter que, lorsque le présent élément coulé composite est adapté à des composants qui sont conformés en cylindre et qui sont soumises à des pressions internes, par exemple, des cloisons étanches de récipients sous pression, la substance poreuse à base de fer peut être conformée de façon appropriée en cylindre dans lequel le connecteur est placé sur le côté périphérique extérieur et l'élément de renforcement est placé sur le côté périphérique intérieur, ceci en raison du fait que la contrainte maximale apparaît du côté périphérique intérieur du présent élément coulé composite ou de a substance poreuse à base de fer.
Le présent carter sous pression peut être adapté à des douilles de cylindre, des blocs cylindres ou des boîtiers, qui sont utilisés dans des pompes, des compresseurs ou des moteurs, des cloisons étanches, et des tuyaux de plomberie, en plus de divers récipients sous pression. Il faut noter que le présent compresseur et ses éléments constitutifs représentent certains modes de réalisation spécifiques du présent carter sous pression.
EXEMPLES
(Exemple n 1)
(vue d'ensemble) Les figures 1 et 2 illustrent un boîtier 1 conformé en cylindre et destiné à des compresseurs, l'Exemple n 1 de la présente invention. Il faut noter que le présent élément coulé composite, les éléments constitutifs du compresseur ou du carter sous pression incluent le boîtier 1 conformé en cylindre. La figure 2 est une vue agrandie d'une surface d'extrémité opposée du boîtier 1 conformé en cylindre et portant la référence 2 de la figure 1. De plus, comme illustré dans la figure 1, le boîtier 1 conformé en cylindre est réalisé en supposant qu'une pression interne P résultant généré par un fluide de travail agit vers l'extérieur depuis le côté périphérique intérieur.
Le boîtier 1 est un élément coulé composite qui comprend une substance frittée poreuse à base de fer 11 conformée en cylindre, et un élément d'enrobage par coulage 12. L'élément d'enrobage par coulage 12 est réalisé en coulant un alliage d'aluminium de fonderie autour de la surface périphérique extérieure de la substance frittée poreuse à base de fer 11. Comme illustré dans la figure 2, la substance frittée poreuse à base de fer 11 comprend un élément de renforcement 11a, et un connecteur llb. L'élément de renforcement lia est placé du côté périphérique intérieur de la substance frittée poreuse à base de fer 11, et présente une porosité plus faible, c'est-à-dire qu'elle présente un Vf plus grand. Le connecteur llb est placé sur le côté périphérique extérieur de la substance frittée poreuse à base de fer 11, et présente une porosité plus grande et c'est-à-dire qu'il a un Vf plus faible. De plus, les pores de la substance frittée poreuse à base de fer sont imprégnés de métal fondu pour réaliser l'élément d'enrobage par coulage 12, et se solidifient avec lui. En particulier, dans les pores placés dans le connecteur llb, l'élément d'enrobage par coulage 12 est solidifié solidement après l'imprégnation. Par conséquent, la substance frittée poreuse à base de fer 11 et l'élément d'enrobage par coulage 12 sont solidement liés par un effet d'ancrage.
(Fabrication d'une substance frittée poreuse à base de fer) La substance frittée poreuse à base de fer 11 ci-dessus, conformée en cylindre, a été fabriquée de la manière suivante. On a préparé comme poudres de matériau brut les poudres suivantes: la poudre de fer réduite servant de poudre de fer; du graphite (C) ; de l'acide stéarique, un lubrifiant pour métallurgie des poudres; et une poudre de cuivre. La poudre de fer réduite est constituée de fer pur, et est du KIP240M obtenu auprès de KAWASAKI SEITETSU Co, Ltd, et a un diamètre de particule moyen de 75 m. L'acide stéarique a un point de fusion de 60 C. Le lubrifiant est du W-02 obtenu auprès de DAIWA WAx Co. La poudre de cuivre es du CE-5 obtenu auprès de FUKUDA KINZOKU Co et a un diamètre de particule moyen de 80 m. Ces poudres de matériau brut ont été utilisées pour préparer une première poudre de mélange et une deuxième poudre de mélange (c'est-à- dire, l'étape de mélange). 1l faut noter que la première poudre de mélange est constituée de 74 % en masse de Fe, 0,8 % en masse de C, et 3 % en masse d'acide stéarique. La deuxième poudre de mélange est constituée de 87 % en masse de Fe, 0,8 % en masse de C, 2 % en masse de Cu, 3 % en masse d'acide stéarique. La première poudre de mélange et la deuxième poudre de mélange ont été mélangées toutes les deux pendant une heure en utilisant un appareil de malaxage.
La première poudre de mélange a été introduite dans une cavité cylindrique d'un premier moule (c'est-à-dire, étape de remplissage), puis a été formée par pressage (c'est-à-dire, étape de formage). Par conséquent, un premier comprimé de poudre a été produit dont le diamètre intérieur était de 90 mm, le diamètre extérieur est de 100 mm et la longueur est de 50 mm. La deuxième poudre de mélange a été introduite dans une cavité cylindrique d'un deuxième moule (c'est-à- dire, étape de remplissage), puis a été formé par pressage (c'est-à-dire, étape de formage). En conséquence, un deuxième comprimé de poudre a été produit qui a été introduit dans le premier comprimé de poudre et dont le diamètre intérieur est de 80 mm, le diamètre extérieur est de 90 mm et la longueur est de 50 mm. Le premier comprimé de poudre résultant (c'est-à- dire, la coque extérieure) et le deuxième comprimé de poudre résultant (c'est-à-dire la coque intérieure) ont été stratifiés en introduisant le deuxième comprimé de poudre dans le premier comprimé de poudre, réalisant ainsi un comprimé de poudre à double structure (c'est-à-dire, étape de stratification).
Le comprimé de poudre résultant a été placé dans un four électrique, et a été fritté en chauffant à 1100 C pendant 30 minutes dans une atmosphère inerte ou sous vide (c'est-à-dire, étape de frittage). Par conséquent, la substance frittée poreuse à base de fer 11 a été fabriquée dont le diamètre intérieur est de 80 mm, le diamètre extérieur est de 100 mm et la longueur est de 50 mm. Le côté périphérique extérieur de la substance frittée poreuse à base de fer 11 est constitué du premier comprimé de poudre fritté, et présente une porosité d'environ 27 % en volume. Il faut noter que le connecteur llb de la présente invention inclut le côté périphérique extérieur de la substance frittée poreuse à base de fer 11. Le côté périphérique intérieur de la substance poreuse frittée à base de fer 11 est constitué du deuxième comprimé de poudre fritté, et présente une porosité d'environ 13 % en volume. Il faut noter que l'élément de renforcement lia de la présente invention inclut le côté périphérique intérieur de la substance poreuse à base de fer 11. La figure 3 représente schématiquement l'aspect de la substance frittée poreuse à base de fer 11. Il faut noter que la figure 3a est la vue en perspective de toute la substance frittée poreuse à base de fer 11; et la figure 3b est une vue en coupe transversale de la substance frittée poreuse à base de fer 11 suivant l'axe de référence.
(Fabrication de l'élément coulé composite) La substance frittée poreuse à base de fer 11 a été enrobée par coulage avec un alliage d'aluminium conformément aux normes industrielles japonaises 2024 et a été transformée en élément d'enrobage par coulage 12. Par conséquent, on a fabriqué un élément coulé composite conformé en cylindre, c'est-à-dire le boîtier 1. Le métal fondu de l'alliage aluminium a été versé à l'intérieur à partir du côté périphérique extérieur de la substance frittée poreuse à base de fer 11, c'est-à-dire du côté du connecteur llb. Dans cet exemple, les conditions de coulage ont été fixées de telle sorte que la température du métal fondu soit de 750 C, la température du moule soit de 200 C, la substance frittée poreuse à base de fer 11 a été préchauffée à 300 C, et le métal fondu a été mis sous pression à 100 MPa. Par conséquent, la substance frittée poreuse à base de fer 11 a été imprégnée de métal fondu d'alliage d'aluminium en s'écoulant vers l'intérieur depuis le connecteur llb vers l'élément de renforcement lla. Ensuite, le moule a été refroidi à l'eau pour solidifier le métal fondu, achevant ainsi l'élément coulé composite conformé en cylindre.
La figure 4 représente une photographie métallographique de l'élément coulé composite qui a été observé au microscope optique après découpage de l'élément coulé composite à proximité du connecteur llb et attaque chimique de la section transversale de la structure métallique avec une solution de 3 % d'alcool nitrique (ou nital) pendant 15 secondes. À partir de la photographie métallographique, on a observé que les pores du connecteur llb ont été densément imprégnés de métal fondu d'alliage d'aluminium et solidifiés avec lui, et que la liaison entre la substance frittée poreuse à base de fer 11 et l'élément d'enrobage par coulage 12 était solide (c'est-à-dire, matrice).
De plus, on pense que la poudre de Cu (c'est-à-dire le matériau porogène), qui a été mélangé dans le deuxième comprimé de poudre, a fondu à la chaleur pendant le frittage et contribue à la formation des pores dans le connecteur llb. De plus, il faut avoir à l'esprit que la poudre de Cu elle-même a fondu pendant le frittage, et s'est écoulée dans des vides ménagés lorsque la poudre de Fe a été frittée, et a rempli les vides. Il faut noter que l'élément coulé composite présentant une résistance à la traction comprise entre 535 et 564 MPa. La résistance à la traction était de 546 MPa sur une moyenne de 3 mesures.
(Exemple n 2)
La figure 5 illustre un boîtier 2 conformé en cylindre pour compresseurs,Exemple n 2 de la présente invention. Il faut noter que les présents éléments constitutifs de compresseurs ou de carter sous pression incluent le boîtier 2 conformé en cylindre. Le boîtier 2 a été réalisé en modifiant la forme de la substance frittée poreuse à base de fer 11 dans l'Exemple n 1 pour donner une substance frittée poreuse à base de fer en cuvette 21 dont la section a la forme d'un demi-cercle, et en enrobant par coulage la périphérie extérieure de la substance frittée poreuse à base de fer 21 avec un élément d'enrobage par coulage 22. Dans l'exemple n 2, le côté périphérique intérieur de la substance frittée poreuse à base de fer 21 est transformé en élément de renforcement, et son côté périphérique extérieur est transformé en connecteur. L'exemple n 2 est efficace lorsqu'une résistance élevée, seulement à la traction, est requise au niveau de la partie supérieure du côté périphérique intérieur du boîtier 2.
(Exemple n 3)
La figure 6 représente un boîtier 3 conformé en cylindre pour compresseurs, Exemple n 3 de la présente invention. Il faut noter que les présents éléments constitutifs des compresseurs ou du carter sous pression incluent le boîtier 3 conformé en cylindre. Le boîtier 3 a été réalisé en modifiant la forme de la substance frittée poreuse à base de fer 11 dans l'exemple n 1 pour donner une substance frittée poreuse à base de fer en cuvette 21 dont la section a la forme d'un demi-cercle, et en enrobant par coulage la périphérie intérieure de la substance frittée poreuse à base de fer 31 avec un élément d'enrobage par coulage 32. Dans l'exemple n 3, le côté périphérique extérieur de la substance frittée poreuse à base de fer 31 est transformé en élément de renforcement, et le côté périphérique intérieur est transformé en connecteur. Dans l'exemple n 3, il faut noter que la substance frittée poreuse à base de fer 31 n'est pas placé sur toute la longueur du boîtier 3, mais est placé seulement au milieu du boîtier 3. L'exemple n 3 est efficace lorsqu'une résistance élevée, seulement à la traction, est requise au niveau de la partie supérieure du côté périphérique extérieur du boîtier 2 et au milieu de celle-ci.
Sans se limiter aux exemples décrits ci-dessus, il est possible d'imaginer un grand nombre d'autres exemples dépendant des types et spécifications de compresseurs et des applications et formes de carter sous pression.
Après avoir décrit totalement la présente invention, il ressortira à l'homme du métier que de nombreuses modifications et de nombreux changements peuvent être apportés sans s'écarter de l'esprit ou du cadre de la présente invention présentée ici et incluant les
revendications jointes.
Claims (14)
1. Elément coulé composite, comprenant: une substance poreuse à base de fer (11) comprenant du fer (Fe), et comportant un grand nombre de pores; et un élément d'enrobage par coulage (12) comprenant un métal dont le constituant principal est au moins un élément choisi dans le groupe constitué de l'aluminium (Al) et du magnésium (Mg), et enrobant par coulage au moins une partie de la substance poreuse à base de fer; la substance poreuse à base de fer comprenant en outre un connecteur (llb) placé à proximité d'une frontière entre la substance poreuse (11) à base de fer et l'élément d'enrobage par coulage (12) et présentant une porosité prédéterminée, et un élément de renforcement (lia) très solide placé dans la substance poreuse à base de fer dépourvue du connecteur et présentant une porosité inférieure à celle du connecteur; et le connecteur (llb) étant imprégné de l'élément d'enrobage (ila) par coulage, et se solidifiant avec celui-ci, ce qui lie ainsi solidement la substance poreuse à base de fer (11) à l'élément d'enrobage par coulage (12).
2. Elément coulé composite selon la revendication 1, dans lequel le connecteur (llb) présente une porosité allant de 25 à 50 % en volume, et l'élément de renforcement (lla) présente une porosité allant de 5 à 25 %.
3. Elément coulé composite selon la revendication 1, dans lequel la porosité diminue progressivement d'une valeur important à une valeur faible du connecteur à l'élément de renforcement.
4. Elément coulé composite selon la revendication 1, dans lequel une substance frittée poreuse à base de fer (11) est fabriquée par frittage d'un comprimé de poudre formé par pressage d'une poudre de fer dont le constituant principal est Fe.
5. Elément coulé composite selon la revendication 1, dans lequel la substance poreuse à base de fer (11) est conformée en élément en forme de cylindre (2) dans lequel le connecteur (llb) est placé sur un côté périphérique extérieur, et l'élément de renforcement (lla) placé sur un côté périphérique intérieur, et l'élément de renforcement est soumis à une pression interne.
6. Procédé de fabrication de l'élément coulé composite selon la revendication 1, le procédé comprenant les étapes consistant à . imprégner une substance poreuse à base de fer (11) avec un métal fondu pour fabriquer un élément d'enrobage par coulage (12) en versant le métal fondu dans la cavité d'un moule dans lequel une substance poreuse à base de fer (11) est placée, la substance poreuse à base de fer (11) comprenant un connecteur (llb) dont le constituant principal est Fe et un grand nombre de pores et présentant une porosité déterminée, et un élément de renforcement (11a) de solidité élevée présentant une porosité inférieure à celle du connecteur (llb), le métal fondu comprenant un métal dont le constituant principal est au moins un élément choisi dans le groupe constitué par Al et Mg, imprégnant ainsi la substance poreuse à base de fer (11) avec le métal fondu qui s'écoule vers l'intérieur depuis le connecteur (llb) jusque dans la substance poreuse à base de fer (11) ; et solidifier le métal fondu par refroidissement après étape d'imprégnation; produire ainsi un élément coulé composite dans lequel la substance poreuse à base de fer (11) est solidement liée à l'élément d'enrobage par coulage au niveau du connecteur, et est enrobée par coulage par l'élément d'enrobage par coulage (12).
7. Substance poreuse à base de fer utilisée dans l'élément coulé composite selon la revendication 1, la substance poreuse à base de fer (11) comprenant Fe et étant enrobée par coulage par un élément d'enrobage par coulage (12) comprenant un métal dont le constituant principal est au moins un élément choisi dans le groupe constitué par Al et Mg, et la substance poreuse à base de fer (11) comprenant en outre.
un connecteur (llb) placé à proximité d'une frontière potentielle entre la substance poreuse à base de fer (il) et l'élément d'enrobage par coulage (12), et présentant une porosité prédéterminée; et un élément de renforcement (lla) de solidité élevée placé dans la substance poreuse à base de fer (11) dépourvue de connecteur(llb), et présentant une porosité inférieure à celle du connecteur (1lb).
8. Procédé de fabrication de la substance poreuse à base de fer selon la revendication 7, le procédé comprenant les étapes consistant à : stratifier un premier comprimé de poudre présentant une porosité prédéterminée, le premier comprimé de poudre étant formé par pressage d'une poudre de fer dont le constituant principal est Fe, et un deuxième comprimé de poudre de porosité inférieure à celle du premier comprimé de poudre, le deuxième comprimé de poudre étant formé par pressage de la poudre de fer, réalisant ainsi un comprimé de poudre stratifié ; et fritter le comprimé de poudre stratifié, produisant ainsi une substance frittée poreuse à base de fer (11) comprenant un connecteur (llb) formé sur le premier comprimé de poudre et présentant une porosité prédéterminée, et un élément de renforcement (lla) de grande solidité constitué du deuxième comprimé de poudre de porosité inférieure à celle du connecteur.
9. Procédé de fabrication de la substance poreuse à base de fer selon la revendication 7, le procédé comprenant les étapes consistant à : fabriquer un comprimé de poudre par pressage d'une première portion pulvérulente comprenant un mélange de poudres de fer dont le constituant principal est Fe et un matériau porogène par disparition lorsqu'il est chauffé à la température de frittage de la poudre de fer ou moins, et d'une deuxième portion pulvérulente comprenant la poudre de fer dans une quantité supérieure à celle de la première portion pulvérulente et le matériau porogène dans une quantité inférieure à celle de la première portion pulvérulente; et fritter le comprimé de poudre, produisant ainsi une substance frittée poreuse à base de fer dans laquelle la première portion pulvérulente est transformée en connecteur de porosité prédéterminée et la deuxième portion pulvérulente est transformée en élément de renforcement très solide de porosité inférieure à celle du connecteur.
10. Carter sous pression, au moins une partie du carter sous pression comprenant un élément coulé composite, l'élément coulé composite comprenant: une substance poreuse à base de fer (11) comprenant Fe et un grand nombre de pores; et un élément d'enrobage par coulage (12) comprenant un métal dont le constituant principal est au moins un élément choisi dans le groupe constitué par Al et Mg et enrobant par coulage au moins une partie de la substance poreuse à base de fer (11) ; la substance poreuse à base de fer (11) comprenant en outre un connecteur (llb) placé à proximité d'une frontière entre la substance poreuse à base de fer (11) et l'élément d'enrobage par coulage (12) et présentant une porosité prédéterminée, et un élément de renforcement (11a) de solidité élevée placé dans la substance poreuse à base de fer (11) dépourvue de connecteur et présentant une porosité inférieure à celle du connecteur (llb) ; et le connecteur (llb) étant imprégné de l'élément d'enrobage par coulage (12), et se solidifiant avec celui-ci, liant ainsi solidement la substance poreuse à base de fer (11) à l'élément d'enrobage par coulage (12).
il. Carter sous pression selon la revendication 10, dans lequel la substance poreuse à base de fer (11) et l'élément coulé composite sont conformés en élément en forme de cylindre (2), respectivement, et le carter sous pression est soumis à une pression interne exercée depuis un côté périphérique intérieur de l'élément coulé composite.
12. Carter sous pression selon la revendication 11, dans lequel la substance poreuse à base de fer (11) peut comprendre le connecteur (11b) placé sur un côté périphérique extérieur, et l'élément de renforcement (lla) placé sur un côté périphérique intérieur; et l'élément coulé composite comprend la substance poreuse à base de fer (11), et l'élément d'enrobage par coulage (12) enrobant par coulage le connecteur (llb) de la substance poreuse à base de fer (11).
13. Procédé de fabrication du carter sous pression selon la revendication 10, comprenant les étapes consistant à : imprégner une substance poreuse à base de fer (11) avec un métal fondu pour fabriquer un élément d'enrobage par coulage (12) en versant le métal fondu dans la cavité d'un moule dans lequel est placée la substance poreuse à base de fer (11), la substance poreuse à base de fer comprenant un connecteur (llb) dont le constituant principal est Fe, et un grand nombre de pores et présentant une porosité prédéterminée, et un élément de renforcement de solidité élevée présentant une porosité inférieure à celle du connecteur (llb), le métal fondu comprenant un métal dont le constituant principal est au moins un élément choisi dans le groupe constitué par Al et Mg, imprégnant ainsi la substance poreuse à base de fer (11) avec le métal fondu qui s'écoule vers l'intérieur depuis le connecteur (llb) jusque dans la substance poreuse à base de fer (11); et solidifier le métal fondu par refroidissement après l'étape d'imprégnation; produire ainsi un carter sous pression partiellement doté d'un élément coulé composite dans lequel la substance poreuse à base de fer (11) est solidement liée à l'élément d'enrobage par coulage (12) au niveau du connecteur, et est enrobée par coulage par l'élément d'enrobage par coulage (12).
14. Elément constitutif de compresseurs qui compriment un fluide d'admission et évacue le fluide à pression élevée, au moins une partie de l'élément constitutif comprenant: un élément coulé composite comprenant: une substance poreuse à base de fer (11) comprenant du Fe et un grand nombre de pores; et un élément d'enrobage par coulage (12) comprenant un métal dont le constituant principal est au moins un élément choisi dans le groupe constitué par Al et Mg, et enrobant par coulage au moins une partie de la substance poreuse à base de fer (il); la substance poreuse à base de fer (11) comprenant en outre un connecteur (llb) placé à proximité d'une frontière entre la substance poreuse à base de fer (11) et l'élément d'enrobage par coulage (12) et présentant une porosité prédéterminée, et un élément de renforcement (11a) de solidité élevée placé dans la substance poreuse à base de fer dépourvue de connecteur et présentant une porosité inférieure à celle du connecteur (llb), le connecteur (llb) étant imprégné de l'élément d'enrobage par coulage et se solidifiant avec celui-ci, liant ainsi solidement la substance poreuse à base de fer à l'élément d'enrobage par coulage (12) dans l'élément coulé composite.
15. Compresseur, comprenant l'élément constitutif selon la revendication 14.
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