Brevet FR2556990A1 — publié le 19850628

S6990 -"Procédé pour la fabrication par pressage d'éléments revêtus de pièces de construction ou d'éléments pré- fabriqués à parois de configuration complexe". L'invention concerne un procédé pour la fabrication de pièces de construction dont les parois ont une configuration complexe par apport d'une couche de faible épaisseur sur une base. On connait déjà des procédés pour l'appli- cation d'une couche par exemple l'apport de couches métalliques sur une base, par exemple par étalement, pulvérisation, application sous forme de pâte, pulvéri- sation à la flamme ou avec un jet de plasma. Pour assurer une bonne liaison entre la base et la couche métallique, et/ou pour former une couche métallique rigide, il est nécessaire, dans l'état actuel de la technique d'appliquer une couche d'une epaisseur moyenne. I1 est difficilement possible par des moyens simples de fabriquer de cette façon des pièces de construction rigides présentant des parois dont la configuration soit complexe. L'invention a pour objet de réaliser un procédé pour la fabrication de pièces de construction présentant des parois dont la configuration soit complexe, du type mentionné plus haut, ce procédé permettant la fabrication par des moyens simples d'éléments préfabriqués à parois minces. A cet effet, l'invention propose un procédé qui est caractérisé en ce que l'on prévoit, comme base des corps de moule et les revêt, au moins partiellement, d'au moins une couche, métallique ou céramique, mince, formant la paroi de la pièce de construction, après quoi les corps de moule sont placés dans une gaine extérieure de la manière suivant laquelle les espaces vides viennent se placer dans la pièce de construction finie et que la gaine est ensuite fermée d'une façon étanche au vide, qu'on y fait le vide, et qu'on la soumet, alors qu'elle est sous vide, à une opération de pressage, et qu'ensuite, la gaine et le corps de moule sont séparés au moins par- tiellement, par une voie chimique ou mécanique. Là o doivent apparaître les trous de passage dans la paroi, les corps de moule ne sont pas enduits, la couche étant à nouveau éliminée. La couche mince peut être apportée ici par dépôt galvanique ou sous forme d'une couche de poudre par étalement, pulvérisation, application sous forme de pâte, ou sous forme d'une couche de gouttelettes, par pulvérisation avec une flamme ou un jet de plasma. De préférence, les corps de moule seront revêtus d'une couche dont l'épaisseur sera la moitié environ de celle de la paroi de la pièce voulue qui sera ensuite pressée, car deux pièces de moule adjacentes s'appliqueront l'une contre l'autre en étant revêtues d'une couche, et l'épaisseur de paroi voulue sera réalisée par la compression. Une façon de procéder avantageuse est caractérisée en ce qu'on applique, sur le corps de moule, plusieurs couches dont les propriétés physiques et chimiques sont différentes. On applique en particulier sur le corps de moule les couches de matériaux différents avec une transition continue ou discontinue. Par exemple, on peut appliquer une succession de trois couches d'un alliage à base de nickel o la première couche. est parti- culièrement résistante à la corrosion, la seconde couche est particulièrement résistante aux chaleurs élevées, et la troisième est à nouveau résistante en particulier à la corrosion. Une paroi de ce genre d'une pièce de construction voulue est, en conséquence, résistante à la corrosion sur ses faces extérieures, et intérieurement résistante aux températures élevées, et se prête en particulier au façonnage des tubes d'un échangeur de chaleur. Il est prévu de préférence qu'avant un cycle de pressage dans la gaine, qui peut être, par exemple, une boite en verre ou en tôle, on met en place, entre les corps de moule, au moins une pièce massive ou de la poudre de la matière voulue pour la paroi, aux endroits o il doit être formé, sur la future pièce de construction, une épaisseur de paroi plus grande.Cette matière sera reliée d'une façon homogène avec le reste de la matière de la couche pendant l'opération de pres- sage, de sorte que l'on pourra réaliser sur les pièces de construction, non seulement des parois minces, mais aussi des parois dont l'épaisseur sera comparativement grande. Les corps de moule auront avantage à présenter les propriétés suivantes: être ductiles à la température de pres- sage, ne pas dégager des gaz ni des liquides dans toute la zone de température de pressage à chaud, être adaptés à la résistance de la matière des couches au point de vue de la résistance à la tempé- rature de pressage, et être d'une qualité assez différente de la matière de la paroi pour pouvoir en être séparés après le pressage. Les corps de moule peuvent être façonnés de façon à correspondre seulement d'une façon assez grossière aux espaces vides futurs de la pièce de construc- tion qu'on se propose de fabriquer. En particulier, les corps de moule seront préfabriqués avec un volume qui soit égal au volumes des espaces creux futurs de la pièce, la forme de ces corps de moule préfabriqués s'écartant de la forme des espaces creux de la pièce. Au cours de l'opéra- tion de pressage, une modification de la forme devient possible grâce à la ductilité du corps de moule. Bien qu'en principe, suivant le procédé de l'invention, la gaine et le corps moulé soient séparés l'un de l'autre, après l'opération de pressage, on peut aussi laisser la gaine et le corps de moule, entièrement ou en partie dans la pièce de construction finie. L'invention sera exposée ci-après avec référence aux figures annexées représentant des exemples de réalisation, o, - la figure 1 représente un modèle d'une pièce de construction fabriquée suivant l'invention sous la forme d'un échangeur de chaleur à courants croisés, vu en élévation et en perspective, - la figure 2 est un détail du modèle de la figure 1 représenté en perspective, - la figure 3 représente le modèle de la figure 1, séparé en ses parties avec des parties supplé- mentaires du modèle, - la figure 4 est une vue en perspective, correspondant à la figure 2, d'autres modes de réalisation de détails du modèle, - la figure 5 est une vue agrandie d'un détail de la figure 4, et - la figure 6 représente en perspective les parties du modèle séparées, cette vue correspondant à la figure 3. Suivant les figures 1 à 3 on montre, représentés en perspective, des ébauches à l'aide desquelles on peut fabriquer un échangeur de chaleur à courants croisés. L'échangeur de chaleur à courants croisés comprend, dans sa disposition finale, des tuyaux séparés à faible paroi, disposés par lits, dans une disposition parallèle, les lits de tuyaux adjacents s'étendant perpen- diculairement les uns aux autres, comme il ressort du modèle 11 de l'échangeur de chaleur à courants croisés de la figure 1. Avant de disposer les tuyaux séparés suivant la figure 1, on traite les tuyaux suivant l'invention. On utilise, suivant la figure 2, comme corps de moule 1, des barres cylindriques, en fer par exemple dont la surface en coupe transversale correspond à peu près à la section libre future d'un tuyau d'échangeur de chaleur. Les barres cylindriques sont recouvertes, sur tout leur pourtour, par pulvérisation au moyen d'un jet de plasma, de couches 2 et 3 de poudre à base de nickel. Une première couche est faite de matière dont la résistance à la corrosion est élevée, la seconde couche est constituée d'une matière très résistante aux chaleurs élevées. Les barres revêtues suivant la figure 2 sont disposées sur une plaque de base 4, par lits croisés, en une disposition essentiellement cubique ou parallélé- pipédique. Quatre barres 6 à section carrée en alliage à base de nickel forment ici les angles du futur échangeur de chaleur et assurent aux tuyaux séparés le cadrage nécessaire. On met en place sur le lit de tuyaux supérieur, une plaque 5 de recouvrement. On relie solidement ensemble la plaque de base 4, les barres à section carrée 6 et la plaque de recouvrement 5. A la place des lits transversaux des corps de moule 1 revêtus qui manquent entre les barres 6 à section carrée on met en place des plaques 7 supplé- mentaires qui par leurs dimensions et leur épaisseur corres- pondent à l'ensemble. Le modèle 11 dressé verticalement est mis en place suivant la figure 3 dans une gaine 8, géomé- triquement, un couvercle 9 portant des raccords tubulaires étant posé sur ce modèle 11. En variante, on introduit la plaque de base 4, les barres 6 à section carrée le corps de moule 1 recouvert des couches, la plaque de recouvrement 5, et les plaques 7 dans la gaine dont la forme est rigide, et les met ainsi en places les unes par rapport aux autres. La gaine 8 est ensuite fermée d'une façon étanche au vide. On fait le vide dans l'intérieur au moyen d'un raccord de vide placé sur le raccord tubu- laire 10, et on soumet l'ébauche 11, sous vide, à une opération de compression à chaud, c'est-à-dire que la gaine 8 est pressée d'une façon thermo-isostatique. Tous les espaces vides se ferment entre les barres recouvertes des couches et le matériau support, et il se produit une liaison de toutes les parties isolées. Après le pressage on libère les surfaces frontales des anciennes barres tubulaires et on détache la matière du corps de moule 1: il s'est formé un échangeur de chaleur à courants croisés dont les parois tubulaires sont minces. Il ressort des figures 4 à 6 la façon de fabriquer un autre échangeur de chaleur à courants croisés. I1 comprend des tubes isolés dont la section transversale est en forme de lancette. Des corps de moule 1 en forme de plateaux forment le matériau du noyau, par exemple des plaques de fer comportant des rainures 12 ayant la forme de la moitié d'un des futurs tubes en forme de lancette sont revêtues, dans les rainures, au moyen d'un jet de plasma par pulvérisation de façon que l'application parvienne au-delà du bord de la rainure. On applique une triple succession de couches 2, 3, 2 d'un alliage à base de nickel. Les deux couches extérieures sont résistantes à la corro- sion, la couche intermédiaire en particulier résiste aux températures élevées. Un revêtement du même genre est aussi appliqué sur les bords 13 des plaques formant le corps de moule 1. Les plateaux sont ensuite introduits dans une gaine 8 appropriée, par exemple dans une capsule en tôle de St 37. Ils sont mis en place de façon que les rai- nures de deux plateaux se trouvent toujours en face les unes des autres. On place alors dans les rainures 12, soit des barres en forme de lancettes préformées 14 en matière de noyau non revêtue, ou encore des barres cylindriques 15 en matière du corps de moule non revêtue dont la surface en coupe transversale est un peu plus petite (de 5 % par exemple) que la surface de la coupe transversale qui est formée par deux rainures superposées. Quand on utilise des barres cylin- driques 15, il y a avantage à ce que la matière de ces barres présente une résistance à la chaleur un peu plus faible que la matière des plateaux.(l'expression "St 37"' désigne un acier au carbone suceptible de contenir des traces d'alliage au cuivre). Les barres d'insertion 14 ou 15 dépassent, de 5 mm par exemple, au-delà des plateaux formant le corps de moule 1. Dans cette zone, on place des bandes 16 d'un matériau structurel, par exemple à base de nickel, qui possèdent la même section transversale que les plateaux. La pile de plateaux est pourvue, en haut et en bas, d'une plaque de recouvrement ayant la même structure. Sur la botte, il est soudé un couvercle 9 avec des raccords tubulaires 10, après quoi cette botte ou gaine est fermée étanche au gaz, comme dans le premier exemple de réalisa- tion mentionné, on y fait le vide et on la comprime d'une façon thermoisostatique. Après le pressage, on sépare chimiquement la gaine 8 et le corps de moule 1, et usine la pièce de construction pour la finir. Suivant l'invention, on peut fabriquer non seulement des échangeurs de chaleur à courants croi- sés, mais aussi des structures en sandwich à parois minces quelconques, par exemple pour ailes de ventilateurs, ou des surfaces courbes. On peut aussi fabriquer, suivant le procédé, dans un cadre métallique, par exemple avec de la céramique, des couches amortissant les frottements, ou isolant de la chaleur. R E V E ND I C A T ION S 1 ) Procédé pour établir des pièces de cons- truction ayant des parois dont la configuration est complexe, par apport d'une couche sur un substrat, carac- térisé en ce que l'on prévoit, comme base des corps de moule (1) et les revêt, au moins partiellement, d'au moins une couche (2, 3), métallique ou céramique, mince, formant la paroi de la pièce de construction, après quoi les corps de moule (1) sont placés dans une gaine exté- rieure (8) de la manière suivant laquelle les espaces vides viennent se placer dans la pièce de construction finie et que la gaine (8) est ensuite fermée d'une façon étanche au vide, qu'on y fait le vide, et qu'on la soumet, alors qu'elle est sous vide, à une opération de pressage, et qu'ensuite, la gaine (8) et le corps de moule (1) sont séparés au moins partiellement, par une voie chimique ou mécanique. ) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les corps de moule (1) sont revêtus avec la couche (2, 3) sur une épaisseur qui est environ la moitié de celle de la future paroi comprimée de la pièce de construction désirée. 3 ) Procédé suivant l'une des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on applique sur le corps de loule (1) plusieurs couches (2, 3) dont les propriétés chimiques et physiques sont différentes. 4 ) Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les couches (2, 3) sont faites de matériaux différents et sont appliquées sur le corps de moule (1) avec des transitions continues ou discontinues. ) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'avant une opéra- tion de pressage, on introduit dans la gaine, entre les corps de moule (1) , aux endroits o il doit être formé, dans la pièce de construction future, une épaisseur de paroi plus forte, au moins une partie massive ou une poudre du matériau voulu pour la paroi. 6 ) Procédé suivant l'une des revendica- tions I à 5, caractérisé en ce que les corps de moule (1) sont formés par une matière ductile à la température de pressage, n'y émettant pas de gaz, et dont il ne se sépare pas de liquide. 7 ) Procédé suivant l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce que le corps de moule est fait d'une matière dont la résistance correspond sensiblement à la résistance de la matière des couches. 8 ) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les corps de moule (1) ne correspondent que grossièrement aux espaces vides futurs de la pièce de construction à fabriquer. 9 ) Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les corps de moule (1) sont formés avec le volume des espaces vides futurs de la pièce de construction à fabriquer, la forme de ces corps de moule (1) s'écartant de la forme des espaces vides de la pièce de construction.