17 juillet 2013

Nouveaux sièges de soupape en acier fritté de Federal-Mogul

Federal-Mogul a développé deux nouveaux matériaux de siège de soupape qui permettent de répondre à des défis difficiles auxquels sont confrontés les constructeurs de gros moteurs diesel. Les contraintes sont des températures élevées (950°C à l’admission et 1050°C à l’échappement), le plus faible refroidissement des sièges sur les moteurs au gaz GPL ou CNG ou l’acidité de l’éthanol). La solution vient de formulations complexes à base de poudre métallique spécialement élaborées pour satisfaire aux propriétés physiques requises.

Différentes étapes de la fabrication des sièges de soupape en acier fritté par Federal-Mogul


Compatible avec les soupapes trempées et nitrurées, le FM-S33E est un matériau composite en acier fritté fortement allié, constitué d’un mélange d’acier à coupe rapide et de particules dures de cobalt pour la résistance à l’usure, plus une infiltration cuivre pour une bonne conductivité thermique. Initialement développé pour les applications de sièges de soupapes échappement, ce matériau apporte également une solution pour les sièges de soupapes d'admission fonctionnant en environnement particulièrement agressif. Le FM-S33E est en production série depuis 2011. « Le FM-S33E peut résoudre les problèmes d’usure par abrasion et par adhésion pour à peu près tout type d’application, des moteurs essence suralimentés downsizés aux gros Diesel », annonce Olaf Weidlich, Directeur général Sièges et Guides de Soupapes chez Federal-Mogul.

Le second nouveau matériau, le FM-S25A est un composite en acier poudre métallique à haute teneur en chrome qui offre une grande résistance à la corrosion, tout en conservant sa robustesse et sa résistance à l’usure grâce à sa microstructure et à sa composition. Il a été développé en réponse aux problèmes spécifiques d’usure corrosive rencontrés sur les sièges des soupapes d'admission, imputables aux écarts de teneur en soufre du gazole selon les pays, un enjeu majeur pour le marché des gros Diesel. A la différence de l’alliage d’acier classique, le FM-S25A possède une double structure, constituée de phases à la fois ferritique et austénitique. Cette double structure, combinée à des carbures sphéroïdaux finement dispersés, des nitrures submicroscopiques et des particules de lubrifiant solide au sein du matériau, garantit une durée de vie élevée avec une bonne résistance à l’usure par abrasion et par adhésion.

Des tests comparatifs du FM-S25A avec des sièges de soupapes conventionnels ont été réalisés selon la norme VDA 230-214 relative à la corrosion de l’Association des constructeurs automobiles allemands. Plongé dans une solution fortement corrosive de chlorure de sodium et d’acide sulfurique et nitrique à une température atteignant 400°C, le nouveau matériau a révélé une perte de poids au moins trois fois inférieure à celle des sièges de soupapes communément utilisés.

  Yvonnick Gazeau

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