Brevet FR2004200A1 — publié le 19691121

La présente invention a pour objet un procédé et un appareil pour l'attaque d'une pièce métallique, par voie électrolytique. Les procédés classiques d'attaque d'une pièce métallique comportent la disposition d'une électrode-outil et d'une électrodepièce, en vue de leur déplacement relatif l'une vers l'autre, de telle sorte qu'un intervalle soit ménagé entre elles ; la polarisation positive de l'une des électrodes par rapport à ltautre l'envoi d'un courant d'électrolyte dans ledit intervalle, et le déplacement relatif l'une vers l'autre. Dans ces procédés, la direction de l'érosion coïncide avec celle du déplacement relatif ; ou encore, dans les procédés d'af- stage, lesdites directions sont obliques l'une par rapport à l'autre. Selon la présente invention, des formes compliquées peuvent etre obtenues, et des vitesses d'outil accrues peuvent être atteintes, du fait que l'électrode-outil présente une surface de travail qui, à un moment donné quelconque du fonctionnement, est inclinée par rapport à la direction dudit déplacement relatif, d'un angle positif n'excédant pas 150. Ledit angle est, de préférence, compris entre 1/4 de degré et 5 degrés. La surface de travail peut comporter au moins deux parties inclinées suivant des angles différents par rapport à la direction instantanée du déplacement relatif. O'est ainsi que la surface de travail peut présenter une première partie, dont l'angle d'inclinaison sera pratiquement d'un demi-degré, et une seconde partie, dont l'angle d'inclinaison sera pratiquement de 9 degrés. Ladite surface de travail peut être pourvue d'au moins un orifice, à travers lequel l'électrolyte peut btre fourni audit intervalle, lorsque l'appareil est en service. En outre, ladite surface de travail peut également autre pourvue d'au moins une ouverture, à travers laquelle l'électrolyte est extrait dudit intervalle, lorsque l'appareil est en service. De préférence, la surface de travail est pourvue de plusieurs orifices et ouvertures, une canalisation maîtresse d'alimentation communiquant avec chacun desdits orifices, et une canalisation maîtresse d'évacuation communiquant avec chacune des ouvertures. L'outil peut être courbe, et la pièce à usiner peut affecter une forme annulaire interrompue, et être susceptible d'entrarne- ment en rotation par rapport à l'outil. Selon un autre aspect de la présente invention, il est réalisé un appareil pour effectuer un enlèvement de matière d'une pièce métallique par voie électrolytique, ledit appareil comprenant une électrode-outil susceptible d'un déplacement relatif par rapport une électrode-pièce, et à proximité de celle-ci, de telle sorte qutun intervalle soit ménagé entre elles ; des moyens permettant de rendre l'une des électrodes positive par rapport à l'autre des moyens permettant d'envoyer un courant d'électrolyte dans ledit intervalle, et des moyens pour effectuer ledit déplacement relatif ; l'outil présentant une surface de travail qui, à un moment quelconque du fonctionnement, soit inclinée par rapport à la direction dudit déplacement relatif, d'un angle positif n'excédant pas 150. De préférence, ledit angle sera compris entre 1/4 de degré et 5 degrés. Ladite surface de travail peut comporter au moins deux parties, les angles d'inclinaison de ces parties par rapport à la direction instantanée du déplacement relatif, étant différents. C'est ainsi que l'outil peut présenter une surface de travail comportant une première partie dont l'angle d'inclinaison sera pratiquement d'un demi-degré par rapport à la direction instantanée du déplacement relatif, et une seconde partie dont angle d'inclinaison sera pratiquement de 5 degrés. Ladite surface de travail est constituée, de préférence, de plusieurs éléments séparés montés sur une base, de manière à pouvoir coulisser sur celle-ci. Ces éléments peuvent présenter un profil transversal étagé. Lesdits moyens pour l'envoi de l'électrolyte peuvent comprendre une conduite maitresse d'alimentation, une pluralité dlorifi- ces communiquant avec ladite surface de travail, et une pluralité de conduits reliant lesdits orifices à ladite conduite maîtresse. L'invention comprend unsegment d'étanchéité de rotor de moteur à turbine à gaz, produit par le procédé précité, ou au moyen de l'appareil précité. B'invention sera expliquée, à titre de simple exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - La figure 1 est une vue schématique illustrant le procédé d'enlèvement de métal par voie électrolytique, selon la présente invention ion La figure 2 est une vue schématique, en élévation latérale, d'un appareil pour l'enlèvement de métal par voie électrolytique conforme à la présente invention, lorsque celui-ci est utilisé pour la fabrication de segments d'étanchéité pour des rotors de moteurs à turbine à gaz - la figure 3 est une vue schématique en élévation latérale et à grande échelle, de l'appareil faisant l'objet de la figure 2, lorsque celui-ci est en fonctionnement - La figure 4 est une vue en coupe prise suivant la ligne 4-4 de la figure 3 ;; et - La figure 5 est une vue en plan d'une partie de l'appareil représenté figure 4. la figure 1 représente schématiquement une électrode-outil 10, et une électrode-pièce 11, séparées par un intervalle 12. En service, l'électrolyte (non représenté) est fourni à l'intervalle 12, des petites flèches indiquant la direction d'écoulement du courant. Une grande flèche 13 indique la direction de déplacement de l'électrode-outil 10, cette direction formant un angle Q avec la surface de travail 14 de cette électrode-outil 10, et ladite surface de travail 14 se présentant, évidemment, perpendiculairement à la direction d1écoulemenb du courant d'électrolyte. Dans les dessins, l'angle Q a été fortement exagéré, en vue de rendre ceux-ci plus clairs ; dans la pratique, cet angle est très petit, et ru'excède pas 150. En considérant la figure 1, on peut constater que le vecteur de la vitesse de déplacement de llélectrode-outil 10, Vts le vecteur de la vitesse d'érosion Ve et l'angle Q sont liés par la relation Vt = Ve = Ve pour de petits angles. sin Q Q On comprendra donc pue, pour des densités dé courant et des vitesses d'érosion usuelles, il sera possible d'arriver à un déplacement d'coutil de llordre de 25,4 mm par minute, et au-dessus, en utilisant des angles convenablement petits. On comprendra également que le procédé décrit ci-dessus d'enlèvement de métal par voie électrolytique pourrait autre considéré comme un procédé de brochage électrolytique, du fait que l'outil 10, lorsqutil est entraîné dans la direction de la flèche 13, et en raison de sa surface de travail cunéiforme 14, effectue un travail qui est l'analogue électrolytique du brochage. On remarquera que, si cela est nécessaire, la surface de travail 14 peut être prévue avec deux, ou plusieur parties diiférem- ment inclinées ; c'est ainsi, par exemple, que pour le travail de dégrossissage, l'angle Q initial peut être d'un demi-degré, et que pour la finition de précision, un second angle Q peut être de 3 degrés. On se reportera maintenant aux figures 2 à 5, qui représentent une application du procédé décrit ci-dessus, à un énlèvoment de métal par voie électrolytique pratiqué sur une pièce 202 qui est, en l'occurence, un segment d'étanchéité de compresseur de moteur à turbine à gaz, mais qui peut être également un segment d'étanchéité de turbine. Ainsi qu'on peut le constater, la pièce 20 affecte une forme circulaire interrompue ; la profondeur re puise de l'attaque étant indiquée par une ligne en traits discontinus. B'électrode-outil est représentée en 21, et l'on peut constater que celle-ci affecte également une forme circulaire interrompue, et comble presque l'intervalle entre les deux extrémités circonférentielles de la pièce 20. L1électrode-outil 21 est équipée de plusieurs éléments cunéiformes, s'étageant à partir de son extrémité antérieure (c'est-àdire de son extrémité située à gauche sur la figure 2) de telle sorte que cette extrémité antérieure de ladite électrode-outil 21, se présentant radialement vers l'extérieur, soit approximativement alignée radialement avec l'extrémité de la pièce 20 se présentant radialement vers l'intérieur, tandis que l'extrémité postérieure de l'électrode-outil 21 se présentant radialement vers l'extérieur, est approximativement alignée radialement avec la ligne en traits discontinus 22, c'est-à-dire avec la profondeur d'attaque requise, en tenant compte, évidemment, d'un intervalle de travail approprié.Dans la réalisation représentée figure 2, llélectrode-outil 21 est maintenue fixe, tandis que ltélectrodepièce 20 est entrarnée en rotation autour d'un axe 35, ainsi que l'indique une flèche 23. L'examen de la figure 2 permet de se rendre compte que 1 'electrode-outil 21 effectuera une opération de brochage sur la pièce 20. Les dessins plus détaillés des figures 3 à 5 permettent d discerner clairement la forme de l'électrode-outil 21. On remar quera que cette électrode comporte une pluralité d'éléments étagés 25, délimitant un intervalle 12 ménagé entre cette électrode-outil 21 et 1'électrode-pièce 20, et dans lequel l'électrolyte est introduit, lorsque le dispositif est en service. Les connexions électriques ne sont pas représentées. L'électrolyte est amené par l'intérieur de l'électrode-outil 21, et l'électrolyte usé est évacué de l'intervalle 12, également par l'intérieur de cette électrode 21. Sur la figure 3, des petites flèches indiquent la voie d'écoulement de l'électrolyte et, ainsi qu'on peut le voir plus clairement sur la figure 4, il est prévu une conduite maîtresse 26 qui communique avec plusieurs conduits 27, chacun communiquant à son tour avec un orifice 28 de sortie de l'électrolyte. L'électrolyte usé est extrait de l'intervalle 12 par l'intermédiaire de plusieurs ouvertures d'évacuation 30. Les ouvertures 30 communiquent avec une conduite maitresse d'évacuation 32, par l'intermédiaire de conduits respectifs 31. On remarquera que la première et la dernière ouvertures de l'électrode-outil 21, dans le sens circonférentiel, sont des ouvertures d'évacuation 30, et que des orifices de sortie 28 sont interposés entre ces ouvertures 30 successives, de telle sorte qu'ouverture et orifices se présentent en alternance.Les parties isolantes de ltélectrode-outil 21 21 sont représentées en 34. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 4, l'électrode-outil 21 est de construction hétérogène. Elle comporte une base 34, contenant les conduites maîtresses 26 et 32, et dont la surface supérieure 36 est formée en queue d'aronde. Ce mode de construction permet de donner à l'outil 21 la longueur requise, en glissant successivement sur la base 34 autant de surfaces de travail partielles 38 qu'il est désirable, chacune de ces surfaces de travail partielles 38 présentant une surface inférieure dont la forme est complémentaire de celle de la surface supérieure 36 de la base 34. D'après la description qui précède, on comprend que, en fonctionnement, la rotation de l'électrode-pièce 20 s'effectue audelà de l'électrode-outil fixe 21, laquelle est alimentée en courant de service par des moyens non représentés, et avec l'électrolyte en provenance de la conduite maîtresse 26, par l'intermédiaire des conduits individuels 27 et des orifices de sortie 28, pour effectuer l'enlèvement électrolytique du métal de la pièce 20. On remarquera que la forme particulière de l'électrode-outil représentée sur les figures 2 à 5 nlest choisie qu'à titre d1exem- ple, la forme de l'électrode-outil 21 ne dépendant que de la nature et de la forme du produit devant être fabriqué, et pouvant, en fait varier de manière à convenir au travail particulier envisagé. I1 a été trouvé que, dans les réalisations de la présente invention telle qu'elle vient d'être décrite, pour une même densité de courant et une même vitesse d'érosion, il était possible d'atteindre une vitesse considérallement accrue du déplacement relatif de l'électrode-outil, en prenant des dispositions pour que l'angle défini entre la surface de travail de l'outil et celle suivant laquelle s'effectue le déplacement relatif entre 11coutil et la pièce en usinage, n'excède pas 15 I1 a aussi été trouvé que l'utilisation du procédé de la presente invention réduisait considérablement les contraintes mécaniques souvent produites, lorsqu' il est fait usage des techniques d'érosion mécanique de l'art antérieur, telles que le fraisage ou le brochage. On remarquera que la présente invention peut également être appliquée à l'enlèvement électrolytique de métal d'une pièce complètement annulaire si, en sus de la rotation relative, des moyens sont prévus pour effectuer un déplacement radial relatif entre l'outil et la pièce en usinage, de manière à permettre ltexécution d'une passe de brochage. Bien entendu, l'invention ntest pas limitée aux termes de la description qui précède, mais elle en comprend, au contraire, toutes les variantes à la portée d'un homme de métier. REVENDICATIONS 1 ) Procédé d'attaque électrolytique du métal d'une pièce à usiner comprenant la disposition dtune électrode-outil et d'une électrode-pièce, en vue de leur déplacement relatif au voisinage l'une de l'autre, de manière à former un intervalle entre elles la polarisation électrique positive de l'une des électrode par rapport à l'autre ; l'envoi d'un courant d'électrolyte dans ledit intervalle ; et l'exécution dudit déplacement relatif ; ce procédé étant caractérisé en ce que l'outil présente une surface de travail qui, à un moment quelconque du fonctionnement, est inclinée par rapport à la direction dudit déplacement relatif d'un angle positif n'excédant pas 150. 20) Procédé conforme d la revendication 1, caractérisé en ce que ledit angle est compris entre 1/4 de degré et 5 degrés. 3.) Procédé conforme à la revendication 1 ou à la revendication 2; caractérisé en ce que l'outil présente une surface de travail comprenant au moins deux parties, lesdites parties étant inclinées suivant des angles différents par rapport à la direction instantanée du sséplacement relatif. 4 ) Procédé conforme à la revéndication 3, caractérisé en ce que ltoutil présente une surface de travail comprenant une premLè- re partie, dont 11 angle dtinclinaison par rapport à ladite direction instantanée du déplacement relatif, est pratiquement d'un demi-degré, et une seconde partie dont ledit angle d'inclinaison est pratiquement de 3 degrés. 50) Procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite surface de travail est pourvue d'au moins un orifice à travers lequel, en fonctionnement, l'électrolyte est fourni audit intervalle. 60) Procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite surface de travail est pourvue d'au moins une ouverture à travers laquelle, en fonction nement, l'électrolyte est extrait dudit intervalle. 70) Procédé conforme à la revendication 5 et à la revendication 6 caractérisé en ce que ladite surface de travail est pourvue de plusieurs orifices et ouvertures, une conduite maîtresse communiquant avec chacun desdits orifices et une conduite maîtresse d'évacuation, communiquant avec chacune desdites ouvertures. 80) Procédé conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits orifices et lesdites ouvertures alternent entre eux. 90) Procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'outil est courbe, et dans lequel la pièce à usiner a une forme annulaire interrompue, et est disposée en vue d'être entraînée en rotation par rapport audit outil. 10 ) Appareil pour l'enlèvement électrolytique de métal d'une pièce à usiner, ledit appareil comprenant une électrode-outil susceptible d'être déplacée par rapport à une électrode-pièce, et disposée à proximité de celle-ci de manière à ce qu'un intervalle soit ménagé entre elles ; des moyens permettant de rendre l'une desdites électrodes électriquement positive par rapport à 1' autre; des moyens pour envoyer un courant d'électrolyte dans ledit intervalle, et des moyens pour l'exécution dudit déplacement relatif ; cêt appareil étant caractérisé en ce que l'outil présente une surface de travail qui, à un moment quelconque du fonctionnemet est inclinée, par rapport à la direction dudit déplacement relatif d'un angle positif n'excédant pas 150. 11 ) Appareil conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que ledit angle est compris entre 1/4 de degré et 5 degrés. 120) Appareil conforme à la revendication 10 ou à la revendication il, caractérisé en ce que ltoutil présente une surface de travail comportant au moins deux parties, lesdites parties étant inclinées par rapport à la direction instantanée du déplacement relatif, suivant des angles différents. 130) appareil conforme à la revendication 12, caractérisé en ce que l'outil présente une surface de travail comportant une première partie dont l'angle d'inclinaison par rapport à ladite direction instantanée du déplacement relatif est pratiquement d'un demi-degr8, et une seconde partie dont ledit angle d'inclinaison est pratiquement de 3 degrés. 140) Appareil conforme à l'une des revendications 10 d caractérisé en ce que ladite surface de travail comporte plusieurs partie s séparées, montées de manière à pouvoir glisser sur une base. 150) Appareil conforme à la revendication 14, caractérisé en ce que chacune desdites parties présente un profil transversal étagé. 160) Appareil conforme à ltune quelconque des revendications 10 à 15; áractérisé en ce que lesdits moyens de direction de l'électrolyte comprennent une conduite maitresse d'alimentation, plusieurs orifices communiquant avec ladite surface de travail, et plusieurs conduits reliant lesdits orifices avec ladite conduite maitresse. 170) Segment d'étanchéité pour rotor de moteur à turbine à gaz, caractérisé en ce qu'il a été réalisé par la mise en oeuvre du procédé faisant I'objet de l'une quelconque des revendications 1 à 9, ou au moyen de l'appareil faisant l'objet de l'une quelconque des revendications 10 à 16.