Brevet FR2301350A1 — publié le 19760917

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de pièces massives monolithiques en matière céramique comportant au moins une cavité interne ou un réseau de cavites internes de formes complexes et de positionnement précis. Le procédé, objet de l'invention, présente cet avantage que l'on peut obtenir, de façon simple et aisée, des pièces céramiques comportant des réseaux, éventuellement extrêmement complexes, de canaux internes débouchant ou non les uns dans les autres, tout en ayant une pièce qui ne forme qu'un seul bloc; en effet, les pièces obtenues par le procédé considéré ne comportent aucun élément rapporté, collé etc. contrairement aux pièces de ce type fabriquées par les procédés connus jusqu'à ce jour. Le procédé conforme l'invention se caractérise en ce que l'on fabrique au moins un noyau ayant la forme de la ou des cavités 'que l'on désire obtenir ultérieurement, on positionne ledit noyau dans un moule ayant les formes extérieures génerales de la pièce massive que l'on désire obtenir, et on fabrique ladite pièce massive par moulage sur ledit noyau d'une matière céramique, puis on sort ladite pièce du moule et on la cuit. Selon le procédé de l'invention, le ou les noyaux de départ peuvent etre - soit creux ; dans ce cas, le noyau est de préférence en une matière céramique telle que par exemple la silice, la zircone, le zircon, l'alumine, - soit pleins ; dans ce cas, ils peuvent etre constitués d'un matériau élîminable ultérieurement, tel que par exemple de la paraffine, de la cire, du nylon, etc. On élimine alors le ou les noyaux, après avoir démoulé la pièce massive céramique, par fusion, attaque chimique, solubilisation etc. -On peut également utiliser au départ un ou des noyaux ayant une forme telle qu'ils soient extractibles tout en conservant ladite forme ; dans ce cas, ce peut être un noyau plein, métallique ou plastique par exemple, que l'on extrait de la pièce massive céramique avant le démoulage de cette dernière. Bien entendu, il est possible, pour fabriquer une même pièce céramique, de combiner les différents types de noyaux décrits ci-dessus. Ainsi, le procédé conforme à l'invention permet de fabriquer des pièces de formes extrêmement variées, comportant des réseaux de canaux internes de formes très complexes, et ceci, de toutes sortes de façons. Le surmoulage de la pièce massive sur le ou les noyaux peut être effectué par tout procédé connu, notamment, par coulage d'une suspension aqueuse de produits céramiques dans un moule, ou bien par pressage isostatique, pressage entre deux pistons etc. La matière céramique constituant la pièce massive peut être notamment un composé choisi dans le groupe comprenant la silice, la zircone, le zircon, l'alumine. Selon le procédé de l'invention, les matériaux constituant la pièce massive et les différents noyaux peuvent être de natures physiques différentes à condition que leurs coefficients de dilatation soient compatibles. Par exemple, on peut réaliser des pièces avec un matériau dense, fritté ou non, sur un noyau en un matériau dense, fritté ou non, de même nature ou de nature différente, avec un matériau poreux sur un noyaux en matériau dense, avec un matériau a structure alvéolaire sur un noyau en matériau dense, avec un matériau dense, fritté ou non, sur un noyau destructible, avec un matériau poreux ou alvéolaire sur un noyau destructible. L'invention sera mieux comprise à -la lecture de la description, qui suit, de deux exemples de fabrication de pièces massives céramiques monolithiques comportant des cavités internes selon le procédé de l'invention. Exemple 1 On réalise une pièce massive en matériau céramique comportant une cavité interne en forme de serpentin, telle que référencée I sur la fig. I jointe ; cette pièce est destinée au refroidissement d'un flux de gaz chaud, par exemple. La réalisation de cette pièce s'effectue de la façon suivante On réalise un noyau plein 2 ayant la forme d'un serpentin, par coulage de paraffine fondue dans un moule ayant la forme dudit serpentin ; on laisse solidifier la paraffine et on démoule le noyau 2 ainsi obtenu. On positionne ce noyau 2 dans un moule ayant la forme extérieure de la pièce 1. Puis on coule dans ce moule une suspension aqueuse de zircone. Après solidification, on démoule l'ensemble et Qn le laisse sécher. Puis, on soumet la pièce à une cuisson qui permet, dans un premier temps, d'éliminer la paraffine constituant le noyau 2 en forme de serpentin, d'ou l'obtention d'une cavité en forme de serpentin, puis dans un deuxième temps1 de cuire défi nitivement la pièce 1. Exemple 2 On réalise une pièce telle que référencée 3 sur la Fig. 2; cette pièce peut notamment être destinée au refroidissement d'un flux métallique fondu. Dans un premier temps, on réalise un noyau creux 4 en matière céramique, par coulage d'une barbotine de silice vitreuse dans un moule ayant la forme désirée (voir fig. 3). Lors de ce moulage, on positionne une série de broches 5, en métal par exemple, sur le noyau, de façon a obtenir un noyau comportant une série dtencoches 6. Une fois ce noyau creux 4 obtenu, on le positionne dans un moule référencé 7 sur la fig. 2, qui a la forme extérieure générale de la pièce définitive que l'on veut obtenir. On positionne également sur les encoches 6, formées préalablement sur le noyau 4, des broches 8, en métal par exemple. On coule alors dans le moule une barbotine de silice vitreuse. On laisse la barbotine un certain temps. Après solidification de l'ensemble, on sort la pièce du moule. On extrait alors les broches métalliques, et on cuit l'ensemble. La pièce massive 3 obtenue- comporte donc un canal central 9, obtenu lors du surmoulage définitif, et une cavité interne correspondant au noyau 4, cette dernière cavité étant en communication avec le canal central 9 par des conduits de faible diamètre correspondant aux broches 8 extraites ultérieurement. Ainsi, le procédé conforme a l'invention, permet de fabriquer de façon simple des pièces céramiques de forme prédéterminée et de dimensions précises, comportant des réseaux de canaux internes de formes complexes et de positionnement précis, lesdits canaux pouvant déboucher en un ou plusieurs points, et, éventuellement, être interconnectés. Ces pièces peuvent par exemple faire office de distributeurs. de fluides gazeux ou liquides à très haute température, d'injecteurs de fluides, d'appareils de mélange ou de circulation de divers fluides à des températures élevées, de circuits de refroidissement, etc. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une pièce massive monolithique en matière céramique comportant au moins une cavité interne ou un réseau de cavités internes de formes complexes et de positionnement précis, caractérisé en ce que l'on fabrique au moins un noyau ayant la forme de la ou des cavités que l'on désire obtenir ultérieurement, on positionne ledit noyau dans un moule ayant les formes extérieures générales de la pièce massive que l'on désire obtenir, et on fabrique ladite pièce massive par moulage sur ledit noyau d'une matière céramique, puis on sort ladite pièce du moule et on la cuit. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau est creux. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau est plein. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le noyau est constitué d'un matériau éliminable ultérieurement. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le noyau est éliminé ultérieurement par fusion. 6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le noyau a une forme telle qu'il est extractible ultérieu- rement tout en conservant ladite forme. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications l à 6, caractérisé en ce que l'on fabrique la pièce massive par coulage d'une suspension aqueuse de produits céramiques dans un moule ayant la forme extérieure générale de la pièce que lion désiré Obtenir. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce que la matière céramique constituant la pièce massive est choisie dans le groupe comprenant la silice, la zircone, le zircon, l'alumine. 9. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le noyau est en un matériau choisi dans le groupe comprenant la silice, la zircone, le zircon, l'alumine. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le noyau est en un matériau choisi dans le groupe comprenant les paraffines, les cires, les maté riaux organiques. 11. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le noyau est en métal. 12. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le noyau est en un matériau organique. 13. Pièce massive monolithique en matière céramique comportant au moins une cavité interne ou un réseau de cavités internes de formescomplexeset de positionnement précis, telle que réalisée par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.