Brevet FR2514680A1 — publié le 19830422

it 4680 La présente invention se rapporte entre autres à la répara- tion d'articles métalliques qui, au cours de leur fabrica- tion ou de leur utilisation, ont été affectés par la forma- tion ou le développement de fissures, de piqûres et/ou d'autres défauts indésirables. L'invention est en particulier efficace pour la réparation de turbines et d'autres composants qui doivent fonctionner dans un environnement chaud. On sait déposer un superalliage à base de nickel sous forme de poudre dans une fissure qui a été formée dans un élément constitué dans un matériau semblable et on sait fritter la poudre in situ, puis déposer, dans un cycle séparé de four, un alliage de brasure d'un point de fusion inférieur aux température de frittage de la poudre à base de nickel, sur la poudre frittée et chauffer l'ensemble jusqu'à ce que la brasure fonde et pénètre par capillarité dans les inters- tices de la poudre, en créant ainsi une masse essentielle- ment solide Après cette opération de rechargement, la tem- pérature à laquelle la pièce peut être réchauffée, soit dans le but d'autres traitements sans relation avec le premier, soit en service, est définie par la température de fusion de l'alliage de brasure à plus basse température. L'invention a pour but de fournir un procédé perfectionné de rechargement de criques, de fissures, de piqûres et de défauts semblables, ou bien pour compenser une perte de métal dans des articles fabriqués. Conformément à la présente invention, il est prévu un pro- cédé de rechargement d'une fissure d'un article en super- alliage, ce procédé comprenant les étapes consistant à bra- ser par diffusion un mélange pulvérulent du superalliage et d'un premier alliage de brasure d'un point de fusion donné pour les faire pénétrer à l'intérieur de la fissure 251468 o et à remplir les interstices résultants avec un autre alliage de brasure d'un point de fusion supérieur à celui du premier alliage de brasure. De préférence, le procédé consiste à remplir à moitié la fissure avec ledit mélange pulvérulent du superalliage et du premier alliage de brasure et à compléter le remplissage avec ledit autre alliage de brasure. Le procédé de remplissage d'une fissure comprend l'étape consistant à mélanger la poudre de superalliage et la poudre de premier alliage de brasure dans le rapport 85:15. Le procédé peut comprendre l'étape consistant à effectuer le brasage par diffusion du mélange de poudres de super- alliage et de premier alliage de brasure et de l'article, ainsi que la fusion de l'autre alliage de brasure, dans un cycle de chauffage continu. De préférence, le procédé comprend l'étape consistant à effectuer le brasage par diffusion et la fusion de l'alliage de brasure dans un four sous vide. Le procédé peut comprendre les étapes consistant à refroidir partiellement l'article dans ledit vide, à refroidir encore l'article par soufflage avec un gaz inerte et à terminer le refroidissement dans une atmosphère ambiante. L'invention va être décrite dans la suite en référence à un exemple, donné à titre non limitatif. Une ailette de turbine d'un moteur à turbine à gaz est fabriquée à partir d'un alliage à base de nickel, vendu sous la désignation commerciale MARM 002 L'alliage est formé des constituants suivants, dont les quantités indi- quées pour chacun sont nominales: Co Cr W Ti Al Ta Hf C B Ni % 9 % % 1,5 % ,5 % 2,5 % 1, 5 % 0,15 % Minimal Complément Des fissures qui ont pu être causées dans l'ailette, par exemple par un grippage en cours d'utilisation, ou bien par une attaque produite pendant une opération d'usinage par décharge électrique sur l'ailette, doivent être remplies ou rechargées. Une certaine quantité de l'alliage à partir duquel l'ailette a été fabriquée est obtenue sous une forme pulvérulente et elle est mélangée avec un métal de brasure, également sous forme pulvérulente, dans la proportion de 85 % pour 15 %. La granulométrie de la poudre du métal d'ailette correspond à (-90 + 45 Pm). La poudre de métal de brasure est vendue sous la désignation commerciale NICROBRAZ LM et ses constituants sont les sui- vants: Cr B Si Fe C Ni 7,0 % 2,9 % 4,5 % 3,0 % 0,1 % max Complément 14680 La fissure est remplie à moitié avec le mélange qui est tassé, puis on complète le remplissage jusqu'en haut à l'aide d'une autre poudre de métal de brasure, vendue sous la désignation commerciale NICROBRAZ 30 Les consti- tuants de ce métal de brasure sont les suivants: Si 10,2 % Cr 19 % Ni Complément On place ensuite l'ailette dans un four sous vide et on la soumet au cycle de chauffage suivant: Une demi-heure à 9501 C Une heure à 10500 C Une heure à 1190 C Un maintien de la température du four à 9501 C pendant la première demi-heure permet de stabiliser les conditions à l'intérieur de l'ailette. Une augmentation de la température jusqu'à 10501 C et un maintien de cette température pendant une heure, provoquent une fusion de la brasure "NICROBRAZ LM" (Marque déposée). Le métal de brasure s'écoule autour des surfaces des parti- cules de poudre de l'alliage de nickel, en réagissant avec ladite poudre pour établir une liaison des particules par un processus de frittage. Une diffusion de l'alliage de brasure se produit également à cette température, en créant une solidification isotherme. Il existe alors dans les fissures un agglomérat brasé par diffusion, présentant une porosité d'environ 30 % et recou- vert par de la poudre d'un autre métal de brasure, c'est-à- dire la substance NICROBRAZ 30 (Marque déposée). Une augmentation de la température jusqu'à 11900 C, et un maintien de cette température pendant une heure, provoquent une fusion du 'NICROBRAZ 30 " (Marque déposée) qui flue vers l'intérieur de manière à remplir les insterstices et à créer, lors du refroidissement, une masse essentiellement solide, c'est-a-dire qu'on élimine toute porosité. Le refroidissement est effectué en enlevant la source de chaleur et en laissant l'ailette se refroidir dans un four sous vide o le vide est maintenu, jusqu'à une température de 1000 C On refroidit ensuite la lame dans le four à l'aide d'argon gazeux, jusqu'à ce que sa température tombe en dessous de 1000 C, à la suite de quoi on peut la sortir dans l'atmosphère. Le métal de brasure qui est placé en surface peut être usiné par des moyens appropriés Avant le remplissage de la fis- sure avec la matière décrite ci-dessus, il est essentiel de nettoyer l'ailette Si la fissure a été créée par grippage, il est suffisant de nettoyer l'ailette dans une solution de soude caustique/gluconate Si la fissure-résulte d'opéra- tions d'usinage par décharge électrique ou par électro- érosion, il est nécessaire de nettoyer par sablage ou par grenaillage la partie comportant la fissure, cette opération étant suivie par un décapage dans une liqueur de chlorure ferrique, puis par un dégraissage et un nettoyage dans une solution de soude caustique/gluconate. L'avantage principal obtenu grâce à la présente invention consiste en ce que, par un brasage par diffusion de la poudre de superalliage à la place de l'exécution d'un simple frittage, il est possible d'utiliser un métal de brasure qui possède un point de fusion bien supérieur à ce qu'il était possible d'utiliser par le passé Il en résulte qu'il est possible d'effectuer sur l'ailette d'autres traitements thermiques sans provoquer une refusion de la matière remplissant les interstices, ou bien une destruction de l'effet de rechargement du brasage par diffusion. Dans certaines applications, il peut être nécessaire de remplir complètement la fissure avec le mélange et de recouvrir le mélange de la matière de point de fusion élevé qui est ainsi placée sur la surface de la pièce avant l'opération de fusion. 251 4680 REVENDICATIONS 1. Procédé de remplissage d'une fissure dans un article en superalliage, caractérisé en ce qu'on brase par diffusion un mélange pulvérulent du superalliage et d'un premier al- liage de brasure d'un point de fusion donné à l'intérieur de la fissure et en ce qu'on remplit les interstices résul- tants avec un autre alliage de brasure d'un point de fusion supérieur à celui du premier alliage de brasure. 2. Procédé de remplissage d'une fissure selon la re- vendication 1, caractérisé en ce qu'on remplit à moitié la fissure avec ledit mélange pulvérulent du superalliage et du premier alliage de brasure et en ce qu'on complète le remplissage avec ledit autre alliage de brasure. 3. Procédé de remplissage d'une fissure selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on mélange la poudre de superalliage et la poudre du premier alliage de brasure dans le rapport 85:15. 4. Procédé de remplissage d'une fissure selon la re- vendication 3, caractérisé en ce qu'on effectue le brasage par diffusion du mélange de poudres du superalliage et du premier alliage de brasure et de l'article ainsi que la fusion de l'autre alliage de brasure dans un cycle de chauffage continu. 5. Procédé de remplissage d'une fissure selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'on effectue les opérations respectives de brasage par diffusion et de fusion d'alliage de brasure dans un four sous vide. 6. Procédé de remplissage d'une fissure selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on effectue les opérations consistant à refroidir partiellement l'article dans ledit vide, à refroidir encore l'article par soufflage avec un gaz inerte et à terminer le refroidissement dans I 'atmosphère.