Tous les pistons de moteur modernes sont fabriqués à partir d’un alliage d’aluminium. L’alliage se comporte différemment selon l’utilisation du piston, il est donc important de comprendre le processus de fabrication. Jusque dans les années 1970, le sujet des pistons forgés par rapport aux pistons forgés était fréquemment débattu; depuis lors, les progrès de la technologie ont rendu le débat presque redondant pour le conducteur ordinaire.
Évolution des matériaux des pistons
Dans les moteurs à combustion interne d'origine, l'acier était utilisé pour fabriquer des pistons. L'alliage d'aluminium a pris le dessus très tôt. Les premiers pistons en aluminium ont été soumis à des dilatations et à des contractions considérables en raison de la chaleur opérationnelle, et leur conception a été modifiée de manière à ce que des bagues en acier, appelées entretoises, soient moulées dans les parois afin de réduire le problème. Ce type de piston était courant jusque dans les années 1960, lorsque l’introduction du silicium dans l’alliage a rendu redondante l’appareillage. La plupart des pistons modernes sont fabriqués avec environ 25% de silicone. Le premier alliage aluminium-silicone était réputé pour sa fragilité; une chute accidentelle de la hauteur du banc entraînait généralement une fissure qui était au mieux coûteuse et au pire impossible à réparer. L'ajout de nickel à l'alliage réduit la fragilité, mais augmente la relation poids-à-masse.
Conception de piston: Les pistons ont neuf parties et sections. Le sommet du piston s'appelle correctement la couronne; en dessous se trouvent les gorges de segment dans lesquelles sont montés les segments de piston. Les zones surélevées entre les rainures de l'anneau sont appelées les terrains. Le trou de l’axe de piston se trouve sous l’assemblage de la bague. L’axe de piston - appelé le "doigt de poignet" dans l’industrie - passe par ce trou et passe par la bielle. Des bossages de goupille soutiennent ses extrémités autour de l'axe du piston. Le fond du piston s'appelle la jupe.
Pistons en fonte
Le piston en fonte est moulé dans un alliage d'aluminium en fusion, qui est aspiré dans des matrices en acier. un usinage minimal est nécessaire pour finir le piston obtenu. Ce processus est appelé «moulage par gravité». La forme et l'épaisseur de la paroi sont parfaitement maîtrisées, mais le processus est coûteux.
Pistons forgés
Le piston forgé est fabriqué en plaçant d'abord un lingot en alliage d'aluminium chauffé. dans un moule féminin; après cela, un vérin mâle est forcé dans le moule pour estamper le métal dans une ébauche de piston. Le flan subit ensuite de nombreuses opérations d'usinage; une seule configuration de forgeage produit généralement une ébauche qui peut être usinée dans de nombreuses tailles de piston pour convenir à une grande variété de véhicules.
Comparaisons
La coulée était la méthode originale de fabrication du piston; la forge est venue plus tard comme alternative. Le processus de forgeage comprime les molécules de l’alliage au niveau de la couronne, ce qui rend le métal plus dense et, par conséquent, plus résistant aux températures extrêmes. Il s'agit d'un avantage substantiel, car la couronne est exposée à plus de chaleur que toute autre partie du moteur, à l'exception de la bougie.
Applications pratiques
Les pistons moulés sont fabriqués dans des matrices de forme complexe qui déterminent leur forme à l'intérieur et dehors; Cela permet d'obtenir une épaisseur de paroi uniforme et constante qui minimise la masse du piston. Le processus de mise en place des matrices est coûteux, de sorte que les pistons moulés ne sont généralement conçus que pour de multiples applications et pour répondre aux exigences de production énormes. Les pistons forgés ont une forme interne relativement grossière après avoir été estampés, déterminé uniquement par le fait que le bélier est entraîné dans le lingot, puis rétracté. Cela nécessite normalement beaucoup de tournage et de finition à la main. Des tolérances beaucoup plus strictes sont obtenues grâce à cette méthode. Pour ces raisons, les pistons de performance sont presque toujours forgés, tandis que les pistons conformes aux spécifications OEM sont moulés.
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