Brevet FR2259159A1 — publié le 19750822

cette invention concerne un procédé permettant de supprimer les pores ou vides formés à l'intérieur de pièces coulées. Au cours de la solidification des alliages coulés, la pièce coulée après solidification est bien souvent caractérisée par des porosités internes ou vides internes. Ces vides ou porosités peuvent etre provoqués par l'emprisonnement de gaz à l'intérieur de la pièce coulée lors de la solidification ou par le retrait qui s'effectue à l'intérieur de la pièce coulée lors de la soli dification. Dans des applications où la pièce coulée est, après solidification, soumise à une série d'opérations de traitement à chaud que comporte la fabrication du produit fini, on supplies les viaes présents à la suite de la solidification de la pièce coulée, I1 en est ainsi en particu-lier dans le cas des pièces coulées que sont les lingots, pièces coulées qui après solidification sont soumises à un réchauffage prolongé à une température déterminée et à des opérations ultérieures de traitement à chaud telles que le forgeage ou le laminage à chaud. Toutefois, dans le cas au contraire des pièces coulées formées de matériaux tels que les alliages à base de titane où les pièces coulées sont destinées à etre utilisées comme éléments portants dans des applications de l'industrie aéronautique, la pièce coulée après solidification n'est pas soumise à une opération de traitement à chaud, mais est simplement usinée et polie de façon à prendre la forme désirée du produit final. Dans les pièce; coulées de ce type, telles que les pièces destinées à l'industrie aéronautique, où l'élément est un élément portant, les vides internes ou zones poreuses qui pourraient exister entratnent le rebut de la pièce coulée. D'une façon générale, on ne peut utiliser les pièces coulées mises au rebut que pour les refondre.Dans le cas des alliages à base de titane, par suite de la nature très réactionnelle du métal à base de titane, il est écessaire d'effectuer les opérations de fusion dans une enceinte exempte d'oxygène, ce qui-rend très conteuse la production des pièces coulées résultant de telles opérations. En conséquence, si des refontes répétées sont nécessaires par suite de la présence de vides et de porosités internes dans les pièces coulées, ces opérations supplémentaires augmentent considérablement le cotit de fabrication et le prix de revient des produits finals utilisés dans l'industrie aéronautique. on peut examiner les pièces coulées destinées d etre utilisées dans la fabrication d'éléments portants de l'industrie aéronautique grace à des techniques radiographiques bien connues.Quoiqu'il existe diverses techniques radiographiques spécifique s employées a cet effet, dans pratiquement toutes ces techniques la pièce coulée à examiner est traversée par un rayonnement qui est enregistré sur un film approprié ou sur une plaque appropriée, et les vides ou défauts internes provoquent une variation de l'atténuation des rayonnements qui est visible sur le film ou sur la plaque. Un procédé permettant de supprimer les vides internes dans les pièces coulées métalliques et dans les alliages coulés est donc nécessaire si l'on veut rendre ces pièces coulées utilisables et si l'on veut éviter les refontes conteuses de pièces coulées caractérisées par ce phénomène. Selon la présente invention, il est fourni un procédé permettant de supprimer les vides internes dans des pièces coulées métalliques, procédé qui consiste A chauffer ladite pièce coulée à une température comprise entre 4300C et 12600C, à acheminer ladite pièce coulée dans une enceinte sous pression, et à comprimer a chaud dans des conditions isostatiques ladite pièce coulée à une pression comprise entre 350 et 2110 kg/cm2 Dans la mise en oeuvre de l'invention, on peut dire d'une façon générale qu'on examine une pièce coulée, typiquement formée d'un matériau tel qu'un alliage à base de titane, à l'aide de techniques radiographiques classiques et si l'on détecte des vides internes durant l'examen de la pièce coulée, on soumet alors la pièce coulée au procédé de l'invention afin d'éliminer les vides internes, et de façon à rendre ainsi la pièce coulée utilisable et de façon a éviter les dépenses que constitue la refonte de cette pièce. on chauffe une pièce coulée ainsi caractérisée par des vides internes, selon l'invention, à une température comprise entre 430 et 12600C. on enferme de préférence la pièce coulée dans un conteneur étanche auxgaz avant de procéder à l'opération de chauffage. Le conteneur doit etre formé d'un matériau déformable tel que l'acier au carbone et plus particulièrement l'acier doux.En outre, il est préférable de prévoir un milieu de séparation à l'intérieur du conteneur de façon à maintenir la pièce coulée hors de contact avec l'intérieur du conteneur durant le traitement thermique. te milieu de séparation doit etre inerte vis-a-vis de la pièce coulée, dans les conditions de température et de pression inhérentes au traitement thermique Cette dernière condition requise, à savoir que le milieu de séparation soit inerte vis-à-vis de. la pièce coulée, est une condition importante si 1'on veut s'assurer que la composition métallurgique de la pièce coulée ntest pas modifiée au cours du traitement, et en particulier à sa surface. un matériau inerte tel que la zircons ou le sable siliceux convient à cet usage, Après avoir chauffé à une température comprise entre 430 et 12600C l'ensemble que constituent le conteneur étanche aux gaz et la pièce coulée qui s y trouve enfermée, on achemine cet ensemble dans une enceinte sous pression afin de soumettre la piece coulée à une compression isostatique à chaud sous une pression comprise entre 350 et 2100 kg/cm2 on peut effectuer la compression sous une pression de cet ordre pendant une durée allant jusqu'S 30 minutes.Le temps, la température et la pression de tassement sont naturellement liées les uns aux autres et sont également affectées par la nature de l'alliage de la pièce coulée qu'on traite, Les pièces coulées de masse relativement plus grande et formées de compositions alliées relativement plus dures et moins déformables nécessitent des températures, des pressions de tassement et des durées relativement plus élevées au cours de la compression si l'on veut que les vides internes et les zones poreuses qui se sont formées dans la partie massive des pinces coulées "se referment" a la façon de blessures, on va maintenant illustrer la mise en oeuvre de la présente invention à l'aide d'un exemple spécifique : on soumet à un examen radiographique classique un alliage coulé a base de titane dont la composition métallurgique est la suivante, 6 pour cent, en poids, d'aluminium, 4 pour cent, en poids de vanadium, le reste étant du titane, et qui a 15 cm de long et 8,8 cm de large; l'examen radiographique classique révèle la présence de porosités internes caractéristiques de ce type de pièces coulées on enferme plusieurs de ces pièces coulées dans un conteneur en acier doux dont les dimensions intérieures sont les suivantes : 116 cm de long et 25 cm de diamètre; on entoure la pièce coulée enfermée dans le conteneur de sable siliceux tassé, ce sable siliceux soutenant la pièce coulée et la maintenant hors de contact avec l'intérieur du conteneur en acier doux.En conséquence, au cours du chauffage ultérieur et de la compression de cet ensemble, on empeche le soudage de la pièce coulée au conteneur, et on facilite ainsi l'enlèvement de la pièce coulée de l'ensemble à la fin de la compression isostatique à chaud. On place cet ensemble construit de la façon décrite précédemment dans un four et on le chauffe pendant environ 8 heures à une température voisine de 913 C. Puis on enlève du four l'ensemble et on le transfère immédiatement dans un autoclave. I1 faut environ 7 minutes pour transporter l'en- semble du four a l'autoclave. Dans l'autoclave, on soumet l'ensemble à une compression isostatique à chaud en utilisant comme milieu de compression l'azote gazeux. Le cycle de compression total dure environ 30 minutes.Au début du cycle de compression, on maintient la pression dans l'autoclave à une valeur maximale de 948 kg/cm2, et on diminue progressivement cette pression pendant une durée de 30 minutes jusqu'à obtenir une pression finale d'environ 630 kg/cm2. A la fin du cycle de compression, on enlève l'ensemble de l'autoclave et on le refroidit à la température ambiante. Après avoir refroidi la pièce coulée à la température ambiante, on l'enlève facilement du conteneur grace au sable siliceux qu'on a utilisé comme milieu de séparation; le sable siliceux reste pratiquement non tassé et on peut ainsi facilement l'enlever et empecher également la pièce coulée de coller au conteneur durant le chauffage et la compression isostatique à chaud de l'ensemble dans l'autoclave. Après avoir enlevé la pièce coulée, on la soumet à nouveau à un examen radiographique, Cet examen révèle que les porosités internes détectées précédemment ont été éliminées durant le cycle de compression. En conséquence, la pièce coulée, après le cycle de compression isostatique à chaud, est devenue exempte de porosités intérieures et convient ainsi aux applications prévues telles que éléments portants dans les applications de l'industrie aéronautique, REVENDICATIONS 1. procédé permettant de supprimer les vides internes dans une pièce coulée métallique , caractérisé par le chauffage de ladite pièce coulée à une température comprise entre 430 et 12600C, le transport de ladite pièce coulée à une enceinte sous pression, et la compression isostatique à chaud de ladite pièce coulée sous une pression comprise entre 350 et 2100 kg/cm2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on enferme ladite pièce coulée dans un conteneur étanche aptgaz de façon à former un ensemble durant ledit chauffage et ladite compression isostatique-à chaud. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite pièce coulée est en un alliage à base de titane. 4. procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un milieu de séparation est prévu entre ladite pièce coulée et ledit conteneur.