Brevet FR2595276A1 — publié le 19870911

PROCEDE DE FABRICATION DE PIECES METALLIQUES PLANES A TOLERANCES SERREES DE PLANEITE, TELLES QUE DES ELECTRODES POUR MULTIDETECTEURS DE RAYONS X. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de pièces métalliques à tolérances serrées de planéité, telles que des électrodes pour multidétecteurs de rayons X. Les électrodes, en matériau opaque aux rayons X sous une faible épaisseur (par exemple 0,3mm) tel que le molybdène, utilisées dans des multidétecteurs de rayons X doivent présenter en plus d'un très bon état de surface, une très bonne planéité au moins sur toute leur surface utile. Par exemple des électrodes d'épaisseur nominale Xn = 300 m avec une tolérance en tous points de + Sp m doivent avoir une planéité telle que si on les dispose entre deux plans parfaits et parallèles entre eux, la distance entre ces plans soit au maximum égale à Xn + 20ym par exemple. Actuellement, pour fabriquer des électrodes en molybdène présentant une telle planéité, on fritte de la poudre de molybdène, on lamine les lingots obtenus, on découpe les électrodes, on forme les nervures à chaud, et on améliore leur état de surface par brillantage. Les électrodes ainsi obtenues sont relativement onéreuses, et le prix de revient d'un multidétecteur, qui peut en comporter plus de mille, est très élevé. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de pièces métalliques planes, telles que des électrodes pour multidétecteurs de rayons X, qui permette d'abaisser le prix de revient de telles pièces métalliques, tout en garantissant leur très bonne planéité. Le procédé de la présente invention consiste, à partir d'un matériau en feuillard, à découper les pièces, à les planer si nécessaire et le cas échéant à former des nervures à froid soit lors de la découpe, soit avant ou après celle-ci, et, si nécessaire, à revêtir les pièces partiellement ou en totalité d'une fine couche de métal faciliant le soudage de conducteurs électriques sur ces pièces. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'exemples non limitatifs de mise en oeuvre du procédé, illustrés par le dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue éclatée en perspective d'un conformateur de planage de pièces selon l'invention, et - les figures 2 et 3 sont des vues partielles en perspectives de modes de réalisation particuliers de plaques de conformateur conforme à l'invention, pour planer des pièces comportant des nervures latérales. Le procédé de l'invention sera décrit ci-dessus en référence à la fabrication d'électrodes de multidétecteurs de rayons X, en particulier en molybdène ou en acier inoxydable, mais il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à cette application, et qu'elle peut être mise en oeuvre pour la fabrication de pièces métalliques au moins partiellement planes, à tolérances de planéité très serrées dans leur zone plane. Selon le procédé de l'invention, on part d'un feuillard métallique de dimensions appropriées, dans lequel on découpe les pièces aux formes désirées. Dans le cas où ces pièces sont des électrodes de multidétecteur sensiblement rectangulaires du type à nervures longitudinales, ces nervures sont pratiquées à des stades différents du procédé selon la nature du procédé de découpage. S'il s'agit d'un découpage mécanique, ces nervures sont pratiquées au moment du découpage, en adjoignant à l'outil de découpage un outil d'emboutissage approprié. Si le découpage est effectué par laser ou par électro-érosion, on pratique d'abord les nervures, et s'il s'agit d'un découpage chimique, les nervures sont pratiquées après ce découpage. Dans tous les cas, les nervures sont formées à froid. On procède ensuite au planage des pièces découpées, qui présentent rarement la planéité exigée après la découpe. Ceci peut provenir par exemple du fait que le feuillard est généralement vendu en rouleaux, et que sa mise à plat ne supprime pas ses tensions internes, ce qui est d'autant plus vrai si le métal présente une certaine élasticité, comme par exemple l'acier inoxydable ou le molybdène. Ce planage est effectué à l'aide d'un conformateur, dans un four, par traitement thermique. On a représenté sur la figure 1 un mode de réalisation préféré de conformateur 1 pour effectuer le planage d'un grand nombre d'électrodes entièrement planes, par exemple 1 200, pour un multidétecteur de rayons X. Le conformateur 1 comporte une platine principale 2 en forme de plaque rectangulaire, en un matériau présentant de très bonnes propriétés de résistance mécanique à la température ambiante et les gardant jusqu'à une température relativement élevée, de 900"C par exemple. Ce matériau peut être par exemple de l'Inconel ou de l'acier inoxydable. La platine 2, d'une épaisseur de 40mm environ au moins dans le cas présent, comporte deux poignées latérales 3 facilitant son maniement. La platine 2 coopère avec plusieurs platines secondaires identiques, douze pour le mode de réalisation représenté sur le dessin. Ces platines secondaires sont disposées par moitié vis-à-vis de chaque grande face de la platine 2. Vis-à-vis d'une première grande face référencée 4, de la platine 2, on dispose parallèlement à cette dernière six platines secondaires référencées 5.1 à 5.6 respectivement, et vis-à-vis de l'autre grande face, référencée 6, de la platine 2, et parallèlement à celle-ci, on dispose les autres platines secondaires, référencées 5.7 à 5.12. Les dimensions des grandes faces des platines secondaires sont supérieures à celles des pièces à planer. Les longueurs des cotés des grandes faces de la platine 2 sont dans le cas présent respectivement supérieures à trois fois la longueur de l'un des grands cotés d'une platine secondaire et à deux fois la longueur de leur autre grand côté.Ainsi, les platines secondaires sont disposées en deux rangées de trois de chaque côté de la platine principale, le rectangle circonscrit à chaque ensemble de six platines, dans le plan de l'une de leurs grandes faces, -a sensiblement les mêmes dimensions qu'une grande face de la platine 2, les platines secondaires étant disposées côte à côte avec un léger intervalle de séparation pour permettre leur manipulation aisée ou leur dilatation éventuelle. Chaque platine est percée de quatre trous traversants 7, disposés aux quatre coins de ses grandes faces. La platine 2 est percée, sur chacune de ses grandes faces, de vingt-quatre trous borgnes taraudés 8, en correspondance avec lesdits trous traver sants. Des goujons filetés aux deux extrémités (non représentés) sont vissés dans ces trous borgnes et passent dans les trous traversants correspondants des platines secondaires. Ces goujons sont également en matériau non déformable à température élevée (jusqu'à 800 à 900"C) et dont les filetages ne grippent pas à la suite du chauffage à de telles températures, par exemple du "Thermon 49-80". Les pièces à planer sont empilées entre la platine 2 et chacune des platines secondaires 5.1 à 5.12.Selon un mode de réalisation avantageux (non représenté), on associe à la platine 2 un dispositif de positionnement des pièces à planer, par exemple des broches enfichées perpen diculairement à la grande surface de la platine 2, et enserrant l'em pilement des pièces. Une fois les pièces empilées, on serre les platines secondaires à l'aide d'écrous vissés, avec interposition de rondelles, sur les extrémités des goujons dépassant de ces platines. Le serrage se fait de façon équilibrée pour les quatre écrous de chaque platine secondaire, et en contrôlant la pression de serrage, par exemple avec un couple de serrage de 30 à 40N.m pour des goujons filetés à M 10 (ISO) pour un empilement d'une centaine d'électrodes d'une épaisseur d'environ 0,3mm en molybdène ou autre métal. L'ensemble des pièces serrées dans le conformateur 1 subit ensuite un traitement thermique. Dans le cas d'électrodes en m.olyb- dène, on chauffe cet ensemble sous vide (133.10 5 Pascal par exemple) de préférence à 8600C + 100C pendant au moins deux heures. Pour des pièces en acier inoxydable, on chauffe à une température comprise entre 500 et 5300C environ. ensuite on laisse refroidir par refroidissement naturel cet ensemble, sous le même vide, pour la première phase de refroi dissement, jusqu'à une température de 4400 C environ par exemple (pendant I heure 1 environ), puis par un refroidissement forcé, en injectant un gaz inerte, pendant 20 minutes environ, ce qui les amène pratiquement à la température ambiante. Les platines secondaires sont alors desserrées, et on peut contrôler la planéité des pièces. Si les pièces sont des électrodes, on leur soude alors des conducteurs de connexion. Si ces électrodes sont en un métal sur lequel il est difficile ou impossible de souder un fil, tel que le molybdène, on réalise un nickelage localisé en-dehors de sa surface utile. Pour planer les surfaces utiles de pièces comportant des nervures par exemple latérales, telles que les pièces 9 représentées sur les figures 2 et 3, comportant les nervures 10, on dispose à chaque fois entre deux pièces 9 successives orientées identiquement, une plaquette 11 de dimensions légèrement supérieures à celles d'une pièce, et suffisamment épaisse pour ne pas se déformer au cours du serrage et du traitement thermique. Selon la figure 2, les plaquettes référencées 11, sont planes sur une grande face et comportent sur l'autre face des rainures 12, pratiquées en correspondance avec les nervures 10. Ces rainures 12 ont une largeur et une profondeur légèrement supérieures à celles des nervures 10, ces dernières venant, bien entendu se loger dans les rainures 12. Selon la figure 3, les plaquettes référencées 13, comportent sur leurs deux grandes faces, des rainures identiques 14, ce qui permet d'empiler à chaque fois entre deux plaquettes successives deux pièces 9 disposées dos à dos (nervures orientées à l'opposé du plan de joint). Il est préférable de ne pas pratiquer alors de rainures dans la platine 2 pour pouvoir la réutiliser pour d'autre modèles de pièces. Grâce au procédé de l'invention, appliqué à la fabrication d'électrodes de multidétecteurs, on obtient des pièces de très bonne planéité, ne nécessitant aucun brillantage. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de pièces métalliques planes à tolérances serrées de planéité, caractérisé par le fait qu'on découpe ces pièces dans un matériau en feuillard, et qu'on leur fait subir un traitement thermique en les maintenant serrées entre des plaques planes. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est utilisé pour la fabrication d'électrodes de multidétecteurs de rayons X. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on utilise un feuillard de molybdène, et que le traitement thermique comporte une phase de chauffage sous vide jusqu'à une température de 8600C + 100C pendant au moins deux heures, puis une phase de refroidissement naturel, sous vide, jusqu'à une température d'environ 440"C, puis une phase de refroidissement forcé, par injection de gaz inerte, jusqu'à approximativement la température ambiante. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on utilise un feuillard d'acier inoxydable, et que le traitement thermique comporte une phase de chauffage sous vide jusqu'à une température comprise entre 500 et 530"C pendant au moins deux heures, puis une phase de refroidissement naturel, sous vide, jusqu'à une température d'environ 440"C, puis une phase de refroidissement forcé, par injection de gaz inerte, jusqu'à approximativement la température ambiante. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que les deux premières phases du traitement thermique sont effectuées sous un vide d'au moins 133.10 5 Pascal environ. 6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 5, pour la fabrication d'électrodes d'une épaisseur d'environ 0,3mm, caractérisé par le fait que l'on serre plusieurs électrodes empilées entre deux plaques de dimensions et épaisseur supérieures à celles des élec trodes avec une pression correspondant à celle produite par un dispositif de serrage à quatre vis et écrous M 10 agissant sur ces plaques auquel on applique un couple de serrage de 30 à 40 N.m. 7. Procédé de fabrication d'électrodes de multidétecteurs de rayons X, caractérisé par le fait que l'on découpe ces électrodes dans un matériau en feuillard. 8. Procédé selon l'une des revendications 2 à 7, pour la fabrication d'électrodes à nervures latérales, et utilisant une découpe mécanique, caractérisé par le fait que l'on forme les nervures à. froid lors de la découpe. 9. Procédé selon l'une des revendications 2 à 7, pour la fabrication d'électrodes à nervures latérales, et utilisant une découpe chimique, caractérisé par le fait que l'on forme les nervures à froid après la découpe. 10. Procédé selon l'une des revendications 2 à 7, pour la fabrication d'électrodes à nervures latérales, et utilisant une découpe par laser ou électro-érosion, caractérisé par le fait que l'on forme les nervures à froid avant la découpe. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, utilisant un matériau sur lequel il est difficile ou impossible de souder des fils de connexion, caractérisé par le fait que l'on dépose sur ces pièces une couche localisée ou totalement recouvrante d'un matériau facilitant le soudage, tel que le nickel.