Soupapes et accessoires de soupapes

Les guides de soupape sont constitués de matériaux offrant un bon coefficient de glissement et une bonne conduction de la chaleur. Les matériaux à base de fonte grise et de laiton dans des alliages sélectionnés ont fait leurs preuves.

G1

Fonte grise à structure perlitique. Ce matériau se distingue par sa bonne résistance à l’usure et convient aux guides soumis à des contraintes normales.

G2

Fonte grise à structure perlitique et haute teneur en phosphore. La structure réticulaire du phosphore procure une résistance accrue à l'usure et de meilleures propriétés de fonctionnement en cas de graissage insuffisant. Ce matériau convient aux moteurs à contraintes moyennes.

G3

Fonte grise à structure perlitique et haute teneur en phosphore ainsi que teneur supérieure en chrome. Ce matériau convient aux moteurs fortement suralimentés. 

B1

Alliage CuZnAl. Ce matériau possède une bonne résistance à l’usure et un coefficient de glissement élevé. Le guide peut être utilisé sur les moteurs à contraintes normales et moyennes.

Contexte technique

Le guide de soupape est maintenu en position dans la culasse par un ajustage serré. Lors de l’emboîtement, le guide de soupape est serré en sens radial dans l’alésage de la culasse qui, quant à lui, s’élargit. L’importance de cette déformation est fonction, d’une part, du rapport entre le diamètre de l’alésage et le diamètre extérieur du guide et, d’autre part, de la rigidité des deux composants. En cas d'importantes différences de rigidité au sein de la paroi, la déformation radiale peut fortement varier sur la longueur.

Montage

Lors de la pose/dépose des guides de soupape, veiller à échauffer correctement la culasse (respecter les indications du constructeur du moteur). Employer des tiges de montage appropriées pour la pose et la dépose. Un refroidissement supplémentaire des guides de soupape facilite considérablement le montage.

Après le montage

Avant d’insérer une soupape dans le guide de soupape, mesurer si l’alésage du guide de soupape est encore cylindrique, c'est-à-dire s’il présente en tous points le diamètre requis. Motorservice recommande d’une façon générale de rectifier le diamètre et la forme de l’alésage à l’aide d’un alésoir.

Valeurs recommandées pour le jeu de montage entre le guide de soupape et la tige de soupape:

Diamètre de la tige	Jeu: soupapes d‘admission	Jeu: soupapes d‘échappemen
6 à 7 mm	10 - 40 μm	25 - 55 μm
8 à 9 mm	20 - 50 μm	35 - 65 μm
10 à 12 mm	40 - 70 μm	55 - 85 μm

Les plus récentes générations de moteurs des constructeurs renommés font appel à des bagues de siège de soupape en matériaux frittés (procédé de métallurgie des poudres). Les matériaux issus des procédés de coulée conventionnels ne suffisent plus pour faire face aux contraintes thermiques et mécaniques de plus en plus élevées auxquelles est exposée la bague de siège dans la chambre de combustion. C’est pourquoi Motorservice propose, entre autres, des bagues de siège de soupape frittées, composées de 2 combinaisons de matériaux différentes, qui couvrent toutes les applications des moteurs futurs.
 

Bagues de siège en métal fritté

Série HM semi finished

(high machinability – très bonne usinabilité)
Cette combinaison de matériaux se distingue par son excellente usinabilité. La bague de siège de soupape HM frittée présente une combinaison de carbure de tungstène incorporé dans de l’acier allié, parfaitement adaptée à la contrainte. Il devient ainsi possible de réunir des propriétés matérielles impossibles à concilier jusqu’alors, comme une grande dureté et une bonne usinabilité. La série HM possède, en outre, une bonne résistance à l’usure et à la chaleur. La série HM a été développée pour les moteurs atmosphériques et suralimentés de la catégorie de puissance inférieure à supérieure. 

Série HT semi finished

(très haute résistance à la température) 
Cette combinaison de matériaux se distingue par sa haute résistance à l’usure, conservée même aux températures extrêmement élevées. La bague de siège de soupape HT frittée équivaut à un acier à outils céramique en carbure de tungstène, dont la matrice incorpore des additifs spécialement adaptés, résistant aux hautes températures. Compte tenu de la grande quantité de lubrifiants incorporés, ces bagues conviennent plus particulièrement aux moteurs essence et diesel puissants, fortement suralimentés et à contraintes élevées. En dépit des contraintes élevées de ces moteurs, le « microsoudage » de la bague de siège de soupape à la soupape est empêché. Le domaine d’application de la bague de siège de soupape HT englobe les moteurs à contraintes particulièrement élevées. Ce matériau a été développé pour les carburants secs du type GNV, GPL et Flex Fuel.

Série HT+ semi finished

(high temperature and high wear resistance - très haute résistance à la température et à l’usure) 
Cette combinaison de matériaux se distingue par sa très haute résistance à l’usure, conservée même aux températures extrêmement élevées. La composition des bagues de siège de soupape HT+ est conçue pour obtenir, malgré une résistance accrue à l’usure, une sollicitation moyenne du matériel de coupe et un usinage simplifié. La combinaison de l’acier à outils céramique en carbure de tungstène et de la très forte quantité de lubrifiants incorporés convient spécialement aux combustions sèches qui se produisent avec les gaz tels que GPL, GNV, propane et Flex Fuel. Elle peut également être utilisée sur les moteurs essence et diesel puissants, par exemple. En outre, la bague de siège de soupape HT+ se distingue par une très bonne conductivité thermique et le « microsoudage » de la bague de siège de soupape à la soupape est empêché en dépit des contraintes élevées de ces moteurs.

Bagues de siège en fonte

Série G1 finished

(haute résistance à la chaleur)
La série G1 se compose d’un alliage de fonte grise à haute résistance à la chaleur, additionnée de chrome et de molybdène. La série G1 a été développée pour couvrir un vaste domaine d’application et est utilisée principalement sur les véhicules utilitaires. Cette bague de siège de soupape présente une composition parfaitement adaptée à la contrainte, à savoir du revenu martensitique avec un réseau dense de carbure. Cette bague de siège de soupape possède donc une bonne résistance à l’usure et résiste aux températures élevées.

Série G2 finished

(haute résistance à l’usure)
La série G2 se compose d’un alliage de fonte grise à haute résistance à l’usure, avec une forte teneur en chrome et en vanadine. Cette combinaison de matériaux se distingue par sa haute résistance à l’usure, conservée même aux températures très élevées. Il s’agit d’un matériau fortement allié, avec un réseau fermé, bien marqué, de carbures mixtes et spéciaux dans une matrice martensitique et des composants lubrifiants solides répartis de façon homogène. 
 

	HM	HT	G1	G2	HT+
	High Machinability	High Temperature Resistance	High Temperature Resistance	Highly Wear Resistrance	High Temperature and High Wear Resistance
Type de carburant/  combustion	Essence (sans plomb), diesel	Essence (sans plomb), diesel	Essence (sans plomb), diesel	GNV, GPL, Flex Fuel, essence (sans plomb), diesel	Essence (sans plomb), gazole, GNV, GPL, propane, Flex Fuel
Matériaux de la culasse	Aluminium,  fonte grise	Aluminium,  fonte grise	Aluminium,  fonte grise	Aluminium,  fonte grise	Aluminium,  fonte grise
Moteurs	Moteurs essence et diesel peu puissants à contraintes faibles à normales	Moteurs essence et diesel puissants, fortement suralimentés, à contraintes élevées	Moteur atmosphériques, moteurs suralimentés	Moteurs à puissance accrue, à contrainte élevée, tous les moteurs à gaz ci-dessus	Applications gaz comme GPL, GNV, propane, Flex Fuel; moteurs essence et diesel puissants

Attention:

Les conditions d'exploitation extrêmes et les contraintes élevées du moteur considéré doivent être prises en compte et relèvent de la responsabilité du rectifieur.

Il revient au rectifieur de vérifier attentivement la sélection des spécifications des pièces de moteurs.

Soupape d’admission

• Soupape monométallique
• Soupape monométallique avec siège trempé
• Soupape monométallique avec blindage du siège
• Soupape bimétallique
• Soupape bimétallique avec blindage du siège

Soupape d'échappement

• Soupape monométallique
• Soupape monométallique avec blindage du siège
• Soupape bimétallique
• Soupape bimétallique avec blindage du siège

Soupape monométallique

Les soupapes monométalliques se composent d’un unique matériau. Le matériau est choisi pour satisfaire les deux exigences requises, à savoir une haute résistance à la chaleur et un bon coefficient de glissement.

Soupape bimétallique

Les soupapes bimétalliques permettent de coupler un matériau à haute résistance à la chaleur (tête) et un matériau pouvant être trempé (queue de la tige) tout en offrant un bon coefficient de glissement pour le guide de soupape. Ces matériaux sont réunis par soudage par friction.

Manipulation des soupapes creuses à remplissage de sodium

Une grande prudence est de mise pour le traitement et le découpage des soupapes creuses à remplissage de sodium. Il faut éviter d’ouvrir l’espace creux par mégarde car le sodium réagit fortement avec l’eau ou avec l’émulsion de perçage et de tournage. La réaction du sodium avec de l’eau produit de l’hydrogène et de la soude caustique.

Examen et élimination

Les petites quantités de soupapes creuses peuvent être cafutées de la façon habituelle sans qu'il soit nécessaire de respecter de prescriptions particulières. Si des soupapes à remplissage de sodium doivent être examinées ou éliminées en grande quantité, l’espace creux doit être ouvert sans utiliser de liquide de refroidissement, soit en le perçant en deux endroits, soit en sectionnant la soupape en son milieu. Les soupapes ainsi préparées sont jetées une à une dans un seau d’eau pour neutraliser le sodium. A l’issue de la réaction, les soupapes peuvent être cafutées de la façon normale. La soude caustique restante sera éliminée conformément à la réglementation locale en vigueur.

Consignes de sécurité

Compte tenu de la réaction parfois forte et de la libération d’hydrogène au cours de la réaction du sodium avec l’eau, la neutralisation des soupapes doit se dérouler dans un local bien ventilé ou à l’extérieur. Eviter dans tous les cas le contact avec la peau et les yeux. La manipulation du sodium doit, par conséquent, être réservée au personnel qualifié, portant une tenue de protection adéquate (gants, lunettes de protection, etc.). Observer les règlements de sécurité habituels concernant la manipulation de substances agressives et corrosives et de gaz explosifs.

La queue de la soupape

Les contraintes qui s’exercent sur la queue de la soupape sont dues à l'actionnement de la soupape (culbuteurs, poussoirs). Pour prévenir l’usure à cet endroit, les queues de soupape en acier trempable sont trempées. Les queues de soupape qui ne peuvent pas être trempées reçoivent un blindage en stellite ou une plaquette trempée soudée.