Brevet FR2004264A1 — publié le 19691121

L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une électrode utilisable pour des opérations d'usinage électrique, tel que, par exemple, l'usinage par étincelage ou l'usinage électrochimique. Les électrodes destinées à cet emploi, qui sont normalement réalisées 5 en cuivre, sont obtenues, jusqu'à présent au moyen d'une série d'opérations de fraisage. Toutefois, ces dernières opérations demandent un temps considérable, en raison des tolérances étroites â observer, et elfes sont, par conséquent, très coûteuses. En outre, quand l'électrode est utilisée pour une opération d'usinage par étincelage, sa surface se noircit, se pique profondément, et l'électrode doit 10 être retirée de la machine après chaque emploi, afin que sa surface de travail soit remise en état. Cette dernière opération est elle-même très longue, et elle ne peut être accomplie que quelques fois. Selon l'invention, le procédé de fabrication d'une électrode utilisable pour des opérations d'usinage à l'aide de l'électricité, consiste â réaliser une 15 forme, ayant une surface qui correspond à la surface de travail de l'électrode â obtenir, à déposer par électrolyse une couche métallique sur la surface de la forme, et â effectuer une séparation entre cette dernière et la couche en question. Cette couche peut être renforcée par une matière qui fa soutient. Ainsi qu'on le comprendra, l'invention permet d'obtenir une électrode 20 réalisée beaucoup plus économiquement, de sorte que l'on peut admettre, en pratique, de la jeter après une unique opération d'usinage par étincelage. La forme a, de préférence, un point de fusion substantiellement inférieur â celui de la couche, et on peut donc la séparer de cette dernière en la faisant fondre. Par exemple, la forme peut être en cire, ou en un alliage â 25 point de fusion peu élevé. La forme peut être réalisée en une matière conductrice. En variante, elle peut être en une matière non conductrice mais, dans ce cas7 on recouvre sa surface d'une matière conductrice, avant l'opération d'électrc-déposïtion. La couche est, de préférence, une couche de cuivre, et la matière 30 de renforcement est, de préférence également métallique. La surface de travail peut avoir au moins une région en fretrait. De cette façon, l'électrode peut servir â une opération d'usinage électrique visant à créer un passage d'air de refroidissement dans une partie d'une aube profilée, la région en question pouvant produire, pendant l'utilisation, une partie d'un 35 passage d'air de refroidissement. 6906444 2 2004264 L'invention concerne également une électrode utilisable en électrousinage, et obtenue par la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. L'invention concerne aussi, un procédé d'électro-usînage d'une pièce, comportant l'emploi d'une électrode conforme â l'invention. La pièce peut être 5 une aube profilée, présentant un passage d'air de refroidissement, qui y a été ménagé par l'emploi de l'électrode en question. On donnera maintenant, uniquement à titre d'exemple, une description de la mise en oeuvre du procédé de l'invention, et d'une électrode obtenue conformément â l'invention. On se référera au dessin annexé dans lequel : 10 - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une forme qui peut servir à la réalisation d'une électrode, conformément au procédé de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective, d'une couche métallique obtenue grâce à l'emploi de la forme de la figure 1 ; 15 ~la figure 3 représente une pièce d'une ébauche d'une aube en deux parties, qui a été fabriquée avec des passages d'air de refroidissement, au moyen d'une électrode à laquelle était incorporée la couche métallique de la figure 2;et - la figure 4 est une vue schématique en perspective de l'ébauche en deux pièces, avant son usinage en aube profilée terminée. 20 On peut voir, sur la figure 4, une ébauche 10, qui doit être usinée pour devenir une aube profilée, utilisable dans un moteur â turbine à gaz. L'ébauche 10 est constituée de deux pièces 11 et 12, qui ont des surfaces incurvées correspondantes 13 et 14, destinées à être brasées ensemble. Comme on le remarquera les surfaces 13 et 14, bien qu'elles soient incurvées, ne sont pas cylindriques, 25 de sorte qu'un mouvement de roulement relatif entre elles est impossible. Chacune des pièces 11 et 12, présente des régions surélevées 15, 16, 17, qui constituent les parois limitant des passages d'air de refroidissement (non représentés). Les régions surélevées 15 à 17 sont réalisées dans les pièces 11 et 12, par une technique d'usinage par étincelage, nécessitant l'emploi d'une électrode (non représen-30 tée). Cette électrode est produite elle-même par le procédé décrit ci-dessouç elle présente â sa surface de travail des régions en retrait qui sont .capables de donner naissance aux régions surélevées 15 à 17. Afin d'obtenir cette électrode, on confectionne une forme 20 (figure 1) qui a une surface 21, correspondant à la surface de travail de ladite électrode, 6906449 3 2004264 cette forme étant réalisée en une matière à bas point de fusion, telle que, par exemple, de la cire, ou un alliage à point de fusion peu élevé. Comme exemples d'un tel alliage, on indiquera celui qui contient 50% de bismuth, 30% de plomb et 20% d'étain, et le métal pour soudure, composé de 50% d'étain et 50% de plomb. Mais l'alliage préféré est celui qui est vendu sous la marque déposée CERROBEND. La forme 20 est réalisée par moulage de I alliage à bas point de fusion, autour d'une électrode pleine en acier (non représentée) disposée dans un moule convenable 'non représenté). Quand l'alliage est solidifié, on retire le moulage, et on le plonge dans de l'eau froide. En conséquence, les régions surélevées 22, qui correspondent aux régions en retrait de l'électrode finale, apparaissent sur la forme 20. On réunit ensemble plusieurs (par exemple six) formes 20, après que les surfaces de chacune d'elles, qui ne doivent pas être plaquées, ont été recouvertes d'un vernis à base de résine époxy séchant à l'air. On les soumet ensuite à un nettoyage électrolytique alcalin et on les sèche, puis on les soumet à une attaque chimique, en plongeant l'ensemble pendant 5 secondes, dans de l'acide nitrique à 25%. On nettoie ensuite cet ensemble par un soufflage d'air et d'eau, puis on le plonge dans un bain de cyanure de cuivre électrolytique, agité par de l'air, qui est maintenu à 50°C. On peut commencer le dépôt métallique en se servant d'un courant inversé périodiquement de faible densité, de l'ordre de 55 ampères par mètre carré environ, pendant 30 minutes, puis on l'élève graduellement jusqu'à 220 ampères par mètre carré environ quand on a obtenu sur la surface 21 une couche régulière de cuivre. La concentration du cyanure de cuivre peut être de 162 grammes par litre. Il se crée de cette façon une couche de 5/100 de millimètre par heure ; après être arrivé à une épaisseur de 2 â 2,5 millimètre, on retire l'ensemble, on le rince entièrement à l'eau froide, et on le sèche. Pour effectuer la séparation entre la couche de cuivre 23 (figure 2) ainsi produite 'dans laquelle se sont formées des régions 24 en retrait) et la forme 20, on peut éliminer mécaniquement le vernis à base de résine époxy et, si on le désire, on peut faire une coupe tout autour du côté de la forme plaquée, cette coupe étant suffisamment profonde pour pénétrer à l'intérieur de la matière de cette dernière. On peut suspendre la Forme plaquée dans un gobelet d'eau bouillante où, après quelques minutes, la forme, fond, et laisse la couche de cuivre 23, qui tient seule. 6906449 4 2004264 Si on le désire, afin d'éviter l'adhérence de la manière de la forme 20 à la couche 23, on peut recouvrir d'abord cette forme, d'une couche de graphite colloïdal, ou de bisulfure de molybdène. En variante, ou en plus, on peut effectuer la séparation, en projetant 5 un jet de vapeur sur la forme 20. Ceci produit l'enlèvement de la plupart de la matière de la forme, dont les parfies restantes sont dissoutes ensuite par immersion, dans une solution saturée de nitrate de cuivre, pendant une durée maximum d'une minute, suivie d'une plongée rapide de 5 è 10 secondes, dans une solution froide d'acide nitrique à 50%. 10 On lave ensuite la couche 23 dans de l'eau courante propre, puis on la dégraisse dans de l'acétone, après quoi elle peut être usinée. Afin de renforcer la couche 23 ainsi obtenue, â la fois pour améliorer sa tenue, sa durée d'utilisation, et ses propriétés de dissipation de la chaleur, on peut, si on le désire, la rigîdifier par une matière de soutien. Cette dernière 15 peut être de la soudure ou du cuivre projeté, mais il est préférable d'utiliser un fil de brasage tel que, par exemple, celui vendu sous la marque "EASIFLO". Pendant que la couche 23 repose sur un support en céramique, on couvre sa face arrière d'un fil de brasage EASIFLO numéro 2, puis on l'introduit dans une botte de brasage étanche à l'air. On purge la botte, en y faisant passer 20 un fort courant d'argon pendant 15mn, puis un courant d'hydrogène pendant 45mn. Après lOmn supplémentaires, le. gaz s'échappant de ia botte de brasage peut être allumé, et la botte peut être poussée â moitié, dans un four électrique maintenu â 810°C. L'extrémité froide peut être supportée, et la bouche du four peut être obturée avec une brique profilée en céramique. Après 30mn, on peut 25 retirer la botte, et la laisser se refroidir à l'air pendant 20mn. On effectue une autre opération de purge à l'argon pendant lOmn, puis on retire l'électrode. Au lieu d'être fabriquée en matière à bas point de fusion, la forme peut être réalisée en matière plastique susceptible d'être moulée par injection, en grande quantité, ce qui permet de parvenir à une forme précise dans tous ses 30 détails, et facilement reproduite. Avant l'opération d'électraformage, on peut y déposer une couche conductri ce telle qu'une laque à l'argent, un vernis pour miroir, ou un dépôt d'argent sous vide. On peut utiliser aussi le procédé de l'invention pour fabriquer des électrodes en nickel. 35 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux termes de la description 3ui précède, mais elle en comprend, au contraire, toutes les variantes à la portée 'un homme de métier. 6906449 5 2004264 Revendications 1 . Procédé de fabrication d'une électrode utilisable pour des opérations d'électro-usinage, caractérisé en ce qu'on réalise une forme ayant une surface qui correspond à la surface de travail de l'électrode à obtenir, on dépose par électrolyse une couche métallique sur la surface de la forme, et on effectue 5 une séparation entre celle-ci et la couche. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la forme a un point de fusion substantiellement inférieur à celui de la couche déposée, et qu'on réalise la séparation en la faisant fondre. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on élimine 10 par un jet de vapeur et/ou par un traitement chimique, les parfies de la forme qui continuent â adhérer â la couche, après l'opération de fusion. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la forme est réalisée en matière non conductrice, mais que la surface intéressante est recouverte d'une matière conductrice, avant l'opération 15 d'électro-déposition. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications T à 4, caractérisé en ce que la couche est une couche de cuivre. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche est renforcée à l'aide de matière de soutien. 20 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la matière de soutien est métallique. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 â 7, caractérisé en ce que la surface de travail présente au moins une région en retrait. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'électrode 25 est destinée â réaliser, par électro-usinage, un passage d'air de refroidissement dans une partie d'une aube profilée, une région de cette électrode étant destinée, pendant son utilisation, à produire une partie du passage d'air de refroidissement qui lui correspond.