Brevet FR2442691A1 — publié le 19800627

La présente invention concerne un procédé de réalisation en une seule pièce, avec étincelage électrique, d'un dispositif de tuyères multiples pour des lasers à gaz dynamique ou des lasers chimiques. On connaît, par exemple par le brevet allemand en publication formelle nO 17 65 032 et la demande de brevet allemand publiée sous le nO 26 57 357, des procédés d'usinage par étincelage électrique d'une pièce métallique. Dans le premier cas, on augmente l'amplitude de courant de chaque impulsion de décharge par étincelles pendant la durée de celle-ci, si bien que chaque décharge a lieu à densité de courant à peu près constante. Dans le deuxième cas, on utilise pour l'usinage électroérosif des parois intérieures et extérieures du contour d'une pièce une électrode que l'on enfonce en ligne droite jusqu'à la profondeur de travail souhaitée et à laquelle on imprime divers mouvements afin de pouvoir usiner des surfaces verticales, obliques et d'autre forme. Ces procédés connus ne conviennent pas à la réalisation d'un dispositif de tuyères multiples, car la complication technique des systèmes, notamment de commande et de régulation, qui leur sont particuliers ne permet pas leur emploi. Pour réaliser de tels dispositifs de tuyères multiples pour lasers à gaz ou chimiques, on assemblait jusqu'à présent des tuyères individuelles en une sorte de peigne que l'on emboîtait et bloquait dans un châssis spécial. I1 est évident que le simple respect des tolérances et précisions d'emboîtage très serrées qui s'imposent requiert des techniques de fabrication de haute précision compliquées et coûteuses. Cela n'empêche pas qu'il se pose sans cesse de nouveaux problèmes d'étanchéité et que la cloison de séparation entre le gaz chaud et le fluide de refroidissement soit sujette à des défaillances. L'invention a par conséquent pour objet un procédé à étincelage électrique propre à éviter les inconvénients d'une fabrication individuelle des tuyères élémentaires d'un laser à gaz dynamique ou d'un laser chimique. Ce procédé est caractérisé par le fait que, dans un bloc métallique forgé à texture serrée, on creuse jusqu'à des tolérances de l'ordre du dégrossissage les canaux d'écoulement à la fraise à. profiler puis on amène ces canaux jusqu'à des tolérances de l'ordre de la précision par étincelage électrique, on polit leurs surfaces jusqu'à des tolérances de haute précision en une ou plusieurs opérations de finissage par électro-érosion et, dans une coupe électroérosive de précision, on perce le col des tuyères à un calibre inférieur à sa dimension finale. Suivant d'autres particularités possibles de l'invention: on porte le col des tuyères, tel qu'il est percé, à la forme voulue au moyen d'un courant liquide ou gazeux chargé d'une substance de ponçage, ou polissage, et variable en vitesse, densité et direction; au moyen de corps de refoulement adaptés aux canaux d'écoulement et comportant des motifs spéciaux, on impose des vitesses prédéterminées au courant de ponçage. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré schématiquement par le dessin annexé, sur lequel la figure la est une vue fragmentaire d'un peigne de tuyères; la figure lb est une section transversale d'une tuyère élémentaire sur laquelle sont indiqués les emplacements particulièrement sollicités; la figure 2 est une coupe partielle d'une tuyère dont on est en train de percer le col; la figure 3a est une vue de dessus d'un bloc métallique forgé, point de départ d'un peigne de tuyères; la figure 3b est une coupe selon D-D de la figure 3 avec adjonction d'une fraise et d'une électrode; la figure 4 représente le courant de ponçage de l'intérieur d'une tuyère; la figure 5 illustre un mode de ponçage croisé d'une tuyère. La partie dynamique gazeuse d'un laser, par exemple à C02 ou chimique, se compose d'une sorte de peigne constitué par des lamelles généralement refroidies par liquide ou par gaz qui sont disposées les unes à côté des autres et forment ainsi une chaine de tuyères supersoniques. Jusqu'à présent, ces diverses lamelles étaient habituellement posées sur une tôle de fond et recouvertes d'une autre tôle formant de même que la première, perpendiculairement à la direction d'écoulement principale, l'obturation nécessaire à la création d'un canal fermé. On a exposé plus haut les difficultés inhérentes à ce type de construction. La figure lb permet de voir, teintées de noir, les zones d'étanchéité et de rigidité critiques. I1 apparaît plusieurs zones critiques d'étanchéité, sous forte chaleur, entre le gaz chaud et les autres composants. Pour éviter les inconvénients précités, on réalise par étincelage électrique, à partir d'un seul bloc, l'ensemble du peigne de tuyères 10 et maintient ainsi à la pièce la pleine rigidité du matériau de base. A cet effet, on creuse dans un bloc métallique 13, de préférence en CuBe, forgé à texture serrée les canaux d'écoulement, au moyen d'une fraise profilée 14, et les canaux de refroidissement, au moyen de forets, jusqu'à des tolérances de l'ordre du dégrossissage. On amène ensuite les canaux d'écoulement à des tolérances de l'ordre de la précision par étincelage électrique, l'électrode 16 étant adaptée à la forme curviligne particulièrement voulue. Le peigne de tuyère 10 et ses lamelles ll étant ainsi usinés jusqu'à des tolérances de précision, on polit en une ou plusieurs opérations de finissage par électro-érosion les canaux d'écoulement des tuyères supersoniques 12 jusqu'à la haute précision voulue. On perce ensuite dans une coupe électro-érosive de précision le col 15 des tuyères, cela aussi seulement jusqu'à des tolérances de l'ordre de la précision, avec une ouverture par conséquent inférieure à la cote définitive. Cette cote définitive s'obtient enfin, selon la forme de col voulue, au moyen d'un liquide renfermant une substance abrasive ou polisseuse et amené constamment aux surfaces à traiter. On peut utiliser comme abrasif de la poussière de diamant ou de corindon. Selon le matériau constitutif du bloc 13, de la poussière de quartz peut également donner satisfaction. Dans son rôle d'agent de rodage ou de polissage, le liquide ainsi chargé est réglable de façon variable en vitesse, densité et direction d'écoulement. Au lieu d'un liquide, on peut aussi charger des substance abrasives et polisseuses précitées un courant gazeux. Des corps de refoulement 17 adaptés aux canaUxd'écou- lement et présentant par exemple un motif de ponçage croisé permettent d'engendrer des courants d'abrasion tout à fait ajustés quant à leurs vitesses et autres caractéristiques. Une inversion d'écoulement ou un écoulement à contre-flux donnent ausi de bons résultats dans le ponçage très fin. Pour alléger les contraintes de dilatation thermique dans la couche limite des lamelles de tuyère et de l'obturation du bloc, on peut diposer près de la surface d'appui de cette obturation une lèvre extensible ou s'assurer une faible température de travail par plusieurs canaux de refroidissement traversant les lamelles. Le procédé selon l'invention permet donc de réaliser d'un seul bloc des peignes de tuyères et d'obtenir par là, sans complication, des éléments plus fiables et mieux ajustés qu'autrefois pour des lasers à gaz dynamique d'un fonctionnement optimal. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'une seule pièce, avec étincelage électrique, d'un dispositif de tuyères multiples pour des lasers à gaz dynamique et des lasers chimiques caractérisé par le fait que, dans un bloc métallique forgé de texture serrée, on creuse jusqu'à des tolérances-de l'ordre du dégrossissage les canaux d'écoulement à la fraise à profiler, puis on amène ces canaux jusqu'à des tolérances de l'ordre de la précision par étincelage électrique, on polit leurs surfaces jusqu'à des tolérances de haute précision en une ou plusieurs opérations de finissage par électroérosion et l'on perce le col des tuyères à un calibre inférieur à sa dimension finale dans une coupe électroérosive de précision. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on porte à la forme voulue le col des tuyères au moyen d'un courant liquide ou gazeux chargé d'une substance de ponçage ou polissage et variable en vitesse, densité et direction. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2 prises dans leur ensemble caractérisé par le fait que l'on réalise des vitesses judicieuses du courant de ponçage au moyen de corps de refoulement adaptés aux canaux d'écoulement et présentant des motifs spéciaux.