Brevet FR2548066A3 — publié le 19850104

FR 2548066 A3 19850104 FR 8409635 A 19840620 Procédé pour réaliser un corps en métal, comportant intérieurement un système de cavités ramifié suivant trois dimensions. La présente invention concerne un procédé pour réaliser un corps en métal, comportant intérieurement un système de cavités ramifié suivant trois dimensions, ce corps étant constitué par un assemblage de pièces séparées, réunies par brasage. Avec un tel procédé, il s'agit de réaliser 10 un corps en métal comportant intérieurement un système de cavités qui ne sont pas disposées sensiblement suivant un même plan, tout en respectant certaines exigences sévères imposées quant à l'étanchéité au gaz de ce système de cavités, et quant à sa tenue 15 à la pression. On utilise notamment de tels corps à systèmes complexes de cavités en physique des plasmas, par exemple comme grilles de diffusion refroidies à l'eau pour des sources de neutrons. On peut réaliser de telles grilles par électro-formage (galvanique), ou encore par soudage par bombardement électronique, ou par soudage par diffusion En général, les opérations de fabrication correspondantes sont très onéreuses, et ne permettent de répon25 dre qu'en partie aux conditions imposées, malgré un tel niveau de dépenses. Le but de l'invention est de proposer un procédé permettant de réaliser de manière simple des corps creux du genre défini plus haut, en respectant en même 30 temps des exigences relativement plus sévères en ce qui 2 2548066 concerne en particulier l'étanchéité des corps creux ainsi réalisés. Selon l'invention, le procédé tel que déjà défini est caractérisé en ce qu'on effectue d'abord, sur les dif5 férentes pièces constitutives du corps, un usinage de toutes les zones du système de cavités, suivant la géométrie voulue; et en ce qu'on referme le système des cavités seulement au moment de l'assemblage et du brasage de toutes les pièces. mtèe Il est intéressant de laisser un excédent de matière sur les pièces constitutives du corps, aux endroits de la surface de ces pièces qui déterminent la forme extérieure du corps; on effectue alors l'usinage du corps aux cotes définitives seulement après le brasage En prévoyant, 15 à l'usinage des pièces constitutives des surfaces de référence sur chacune de celles-ci, en un endroit qui correspond au système de cavités, et qui reste accessible après le brasage des pièces, on peut effectuer l'usinage du corps aux cotes définitives d'après ces surfaces de référence. 20 De préférence, au cours de l'assemblage des pièces constitutives du corps et avant leur brasage, on met en place la réserve nécessaire de métal de brasure, en déposant cette réserve de métal dans des cavités prévues à cet effet, ou sur les différentes pièces Ce faisant, on 25 détermine l'emplacement et le volume des dép 8 ts de métal de brasure en vue d'assurer sans difficulté le remplissage correct des joints à braser, sans remplir les canaux de refroidissement. Dans un mode de réalisation particulièrement 30 avantageux de l'invention, on met en place un dép 8 t de métal de brasure en forme de fente entre les deux faces en regard de deux pièces à réunir par brasage; et on exerce au cours de l'opération de brasage un effort de compression sur les pièces en cause, en vue de réduire l'épaisseur du 35 dépôt de métal de brasure en forme de fente, pour l'amener à la largeur voulu pour le joint brasé On peut effectuer ce dép 8 t préalable de métal de brasure directement sur les pièces à braser, ou sur l'une de ces pièces. De préférence, on effectue le brasage dans un four sous vide, en opérant avec une brasure eutectique, sans flux auxiliaire. On va maintenant décrire plus en détail l'invention, à titre d'exemple, à propos de la réalisation d'une grille de diffusion de plasma. Une telle grille de diffusion de plasma comporte par exemple une zone annulaire de bordure, dans laquelle est disposé un réseau en forme de disque, qui présente un certain nombre de trous de passage pour le plasma, avec des canaux de refroidissement prévus dans le corps de la 15 grille entre les trous de celle-ci; ces canaux de refroidissement sont reliés à des conduites d'arrivée et de départ prévues dans la bordure annulaire pour le fluide de refroidissement. D'autres particularités et avantages de l'in20 vention ressortiront encore de la description d'un mode de réalisation, présenté ci-après à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue latérale avec arrachement d'une grille de diffusion de plasma, constituée de 25 plusieurs pièces séparées assemblées pour réaliser une telle grille comportant un système interne de cavités, représentée avant usinage aux cotes définitives; La figure 2 est une vue en coupe de la grille, montrant les canaux de refroidissement; La figure 3, analogue à la figure 1, représente la grille de diffusion de plasma entièrement usiné. La grille de diffusion de plasma représentée sur la figure 1 est constituée par le corps 1 de la grille, auquel est associée une couronne d'alimentation 2 Le corps 35 1 est constitué de deux plaques 3 ' et 3 " assemblées l'une à l'autre, et les canaux de refroidissement 9 sont disposés en regard de la face inférieure de la plaque 3 ', et en regard de la couronne d'alimentation 2, avec une pièce cylindrique 4 pourvue de canaux de liaison 4 ' pour l'eau de refroidissement, et associée à une collerette 5. Conformément à l'invention, l'ensemble de la grille est réalisé par l'assemblage des pièces énumérées ci-dessus Dans le corps, les canaux de refroidissement 9 et les canaux d'arrivée 4 constituent un système de cavités, à trois dimensions. Pour réaliser toutes les zones de ce système de cavités, on effectue d'abord une série d'opérations d'usinage suivant la géométrie voulue, en adoptant pour ce faire des outils qui permettent un usinage de très haute précision. On juxtapose ensuite les diverses pièces 2,3 ',3 ", 4 et 5, destinées à constituer le corps, et on les assemble par brasage. Comme on le voit, en comparant les figures 1 et 3, on laisse un excès de matière sur les pièces constitutives de l'ensemble, aux endroits de ces pièces qui correspondent 20 à la forme extérieure finale du corps, pour terminer l'usinage du corps aux-cotes définitives, après en avoir assemblé les diverses pièces par brasage. Pour permettre l'assemblage et l'usinage des diverses pièces, on réalise sur celles-ci des surfaces de 25 référence ou des marques, telles qu'indiquées par exemple aux endroits A et A' sur la figure 1, et qui doivent rester accessibles après le brasage, car ces marques servent à effectuer l'usinage du corps aux cotes définitives. Pour assurer le positionnement relatif des pièces de l'ensemble pendant le brasage, on peut prévoir des organes de fixation (comme par exemple la broche ajustée 7 de la figure 1), qu'on démonte pour l'usinage définitif du corps. Pour effectuer le brasage des diverses pièces du corps, on dépose la quantité de brasure nécessaire dans les cavités de réserve prévues à cet effet, au moment de l'assemblage des pièces L'emplacement et le volume de ces cavités sont déterminés pour assurer sans difficulté le remplissage des joints à braser. Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 1 (par exemple aux endroits marqués L 1 à L 6), on ménage des cavités de réserve en forme de fentes pour le métal de brasure, entre les faces à braser sur les pièces de l'ensemble, de manière à pouvoir comprimer l'une contre l'autre les pièces considérées pendant l'opération de brasage, afin que la réserve de métal de brasure contenue dans chaque cavité en fente se trouve rétrécie jusqu'à la largeur 15 de l'interstice souhaité pour le joint brasé. Les cavités de ré-serve de brasure en forme de gorges doivent communiquer avec l'interstice du joint à braser. Au cours de l'usinage aux cotes définitives, 20 on supprime également ces gorges (voir figures 1 et 3) Il est possible de braser entre elles en une seule fois les pièces constitutives du corps, mais on peut aussi opérer en brasant d'abord ensemble des pièces associées en plusieurs groupes, pour réunir ensemble ces 25 groupes au cours d'une deuxième phase de brasage. Le brasage peut s'effectuer par exemple dans un four sous vide, en opérant par exemple au moyen d'une brasure eutectique sans flux auxiliaire. Le processus opératoire conforme à l'invention 30 que l'on vient de décrire permet de réaliser en métal les corps les plus divers avec un système de cavités internes. L'expérience montre qu'on peut obtenir ainsi une étanchéité exceptionnelle, avec des cotes définitives extrêmement précises après l'usinage du corps On peut aussi réaliser 35 de manière très simple des systèmes extrêmement complexes de cavités internes. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. 7 2548066 REVENDICATIONS 1 Procédé pour réaliser un corps en métal, comportant intérieurement un système de cavités ramifié suivant trois dimensions, ce corps étant constitué par un assemblage de pièces séparées réunies par brasage; caractérisé en ce qu'on effectue d'abord un usinage de toutes les zones du système de cavités, dans les différentes pièces suivant la géométrie voulue; et en ce qu'on referme le système de cavités seulement au moment de l'assemblage et du brasage de toutes les pièces. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on laisse un excédent de matière sur les pièces constitutives du corps, aux endroits de la surface de ces pièces qui déterminent la forme extérieure du corps; et en ce qu'on effectue l'usinage du corps aux cotes définiti15 ves seulenment apres le brasage. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on réalise par usinage des surfaces de référence sur chacune des pièces constitutives du corps, en un endroit qui correspond au systême de cavités, et 20 qui reste accessible après le brasage des pièces; et en c e qu'on usine le corps aux cotes définitives d'après ces surfaces de référence. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on monte des organes de fixation 2 5 sur les diverses pièces constitutives du corps en vue d'assurer le positionnement relatif des pièces considérées pendant le brasage. Procédé selon les revendications l et 4, caractérisé en ce qu'on enlève les organes de fixation en effectuant 30 l'usinage du corps aux cotes définitives. 6 Procédé selon l'une des revendications 1 à , caractérisé en ce que, au cours de l'assemblage des pièces constitutives du corps et avant leur brasage, on met en place la réserve de métal de brasure nécessaire, 3 5 en déposant cette réserve de métal dans des cavités 8 2548066 prévues à cet effet ou sur les différentes pièces. 7 Procédé salon a revendication 6, caraccérisé en ce qu'on détermine l'emplacement et le volume des dépôts de métal de brasure en vue d'assurer sans difficul5 té le remplissage correct des joints à braser. 8 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on met en place un dépôt de métal de brasure en forme de fente entre les deux faces en regard de deux pièces à réunir par brasage; et en ce qu'on exerce 10 un effort au cours de l'opération de brasage, en vue de réduire l'épaisseur du dépôt de métal de brasure en forme de fente à la largeur voulue pour le joint oras A. 9 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on mélange dans les pièces à braser une cavité 15 de réserve de métal de brasure en forme de gorge, qui communique avec l'interstice du joint à réaliser par brasage. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on supprime les gorges de réserve de métal 20 de brasure au cours de l'usinage du corps aux cotes définitives. 11 Procédé selon l'une des revendications 1 à , caractérisé en ce qu'on effectue en une seule fois le brasage servant à réunir toutes les pièces 25 entre elles. 12 Procédé selon l'une revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on effectue une première phase de brasage, pour réunir des pièces réparties en plusieurs groupes; et en ce qu'on réunit ensuite ces groupes 30 ensemble, au cours d'une seconde phase de brasage. 13 Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'on effectue le brasage dans un four sous vide. 14 Procédé selon la revendication 13, caractérisé 35 en ce qu'on opère avec une brasure eutectique, sans flux auxiliaire.