Brevet FR2666038A1 — publié le 19920228

DESCRIPTION La présente invention concerne un moule destiné à la fabrication de pièces métalliques creuses à partir de poudres métalliques du type auto-abrasables. EP-A-0075 497 a décrit l'utilisation de mélanges de poudres pour réaliser des assemblages par brasagediffusion ou également des pièces élémentaires du type ébauches pré-frittées constituées par ce type de mélange de poudres. FR-A-2225 240 décrit également un procédé de fabrication de pièces à partir de poudres d'alliage par mise sous pression isostatique à hautes températures de l'ordre de 10000C, cette compaction se faisant notamment en autoclave. L'utilisation de noyaux en céramique et d'outillages est notamment envisagée lorsque les pièces comportent des passages internes. Dans l'application de procédés connus en soi du type rappelé ci-dessus à la fabrication de piéces creuses telles que des bagues cylindriques, ou non circulaires une solution simplifiée par rapport aux techniques connues antérieures, assurant une bonne précision géométrique reproductible des pièces est proposée par l'invention. Elle consiste à mettre en oeuvre un moule de fabrication desdites pièces caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part, un corps en matériau céramique dans lequel est ménagé au moins une empreinte reproduisant la surface externe de la pièce à obtenir, ladite empreinte étant prolongée par un logement aux dimensions de la surface interne de ladite pièce et d'autre part, au moins un noyau dont la surface externe reproduit la surface interne de ladite pièce et se prolonge à l'intérieur dudit logement sur la surface duquel elle s'appuie, l'intérieur dudit noyau étant évidé et ledit noyau étant constitué en un matériau céramique usinable, de coefficient de dilatation thermique linéaire nettement inférieur à celui desdites pièces à obtenir, et ledit noyau étant autocassable sous l'effet de serrage exercé par la pièce en cours de refroidissement. De manière avantageuse, le matériau céramique utilisé est une pyrophyllite naturelle et en outre, ladite empreinte du corps de moule comporte une partie débouchante associée à une rainure ménagée sur la face correspondante du corps de moule. D'autre caractéristiques et avantages dudit moule seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 représente une vue en perspective d'un moule réalisé conformément a' à invention, comportant une partie arrachée avec coupe. Un moule 1 conforme à l'invention représenté sur la figure 1 comporte un corps 2 qui dans l'exemple représenté sur les dessins est constitué d'un bloc de base, de forme générale parallélépipédique et dont l'épaisseur E est déterminée en fonction de la hauteur h des pièces à obtenir. Ledit corps 2 est constitué en un matériau céramique du type pyrophyllite naturelle qui présente d'excellentes propriétés d'usinabilité et de faibles variations géométriques lors de la cuisson. Sur le corps 2 sont ménagées des empreintes 3, le nombre d'empreintes 3 prévues sur un même corps 2 étant fonction des dimensions des pièces à obtenir. Chaque empreinte 3 reproduit les dimensions de la surface externe 4 d'une pièce 5 à obtenir. Chaque empreinte 3 est prolongée par un logement 6 dont les dimensions géométriques reproduisent la surface interne 7 de la pièce 5 à obtenir. Le moule 1 comporte en outre un nombre de noyaux 8 correspondant au nombre de pièces 5 à obtenir et qui se placent à l'intérieur des empreintes 3 en appui sur la face inférieure 9 des logements 6. Les noyaux 8 sont évidés et leur alésage 10 correspond avec un trou débouchant 11 prolongeant le logement 6 et ménagé sur le corps 2. Les noyaux 8 sont également constitués en un matériau céramique tel qu'une pyrophyllite naturelle. Le mode d'utilisation du moule 1, notamment pour la fabrication de pièces métalliques creuses est le suivant. Les noyaux 8 sont placés à l'intérieur des empreintes 3, dans leurs logements respectifs 6 du corps 2. Puis, les poudres métalliques sont placées dans l'espace volumique ménagé entre l'empreinte 3 et le noyau 8, ces poudres ou mélanges de poudres, de compositions et de granulométries déterminées, du type décrites par exemple dans les brevets cités plus haut EP-A-0 075 497 ou FR-A-2 225 240 et de définition connue en soi et qui ne fait pas l'objet de la présente invention, ayant notamment des propriétés autobrasables. Le moule 1 ainsi préparé est ensuite soumis à l'aide de moyens connus en soi du type fours de traitement thermique à un cycle thermique dont les caractéristiques également connues en soi sont adaptées aux matériaux utilisés et aux pièces à obtenir. Au cours du traitement, des phénomènes de fusion se produisent dans la masse de poudres 5 puis, au cours du refroidissement, la masse métallique subit un retrait qui provoque un serrage de ladite masse 5 sur la surface externe du noyau 8. Cet effet, dans un premier temps fait subir un compactage au matériau de la pièce 5 qui acquiert de ce fait, à ce stade, une rigidité complète et une précision de ses dimensions géométriques. Puis, dans un second temps, les efforts exercés par la pièce 5 poursuivant son refroidissement provoquent la rupture du noyau Ainsi, après un refroidissement suffisant, la pièce 5 peut être démoulée, la partie correspondante 8a du noyau 8 brisée en morceaux s'éliminant également d'ellemême tandis que la partie inférieure 8b du noyau 8 reste prisonnière dans le logement 6 du corps de moule 2. Sur la face 2a du corps de moule 2 correspondant au trou débouchant 11 est ménagée une rainure 12 qui peut être associée à plusieurs des empreintes 3 alignées, ménagéee sur le corps de moule 2. Lors du démoulage, un outil de type connu en soi, introduit dans ladite rainure 12 permet l'éjection de ladite partie inférieure 8b du noyau 8. On retiendra du mode d'utilisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple que dans le moule 1, le corps 2 de moule est réutilisable de multiples fois pour la fabrication de pièces tandis que les noyaux 8 auto-cassables sont remplacés à chaque cycle de fabrication. Les pièces 5 obtenues au moyen du moule 1 conforme à l'invention peuvent être directement utilisées dans leur état brut, compte-tenu de la stabilité et de la bonne précision géométrique dimensionnelle reproductible des pièces obtenues ou suivant les applications particulières un usinage ultérieur peut être prévu. L'effet de compactage résultant notamment du choix des matériaux tenant compte de leur coefficient de dilatation thermique linéaire a pu être mis en évidence par le contrôle de la porosité des pièces 5 obtenues. En effet un taux de porosité inférieur à 1 % a été observé tandis qu'une fusion et refroidissement des poudres utilisées sans compactage conduisent à une porosité de l'ordre de 3%. A des températures d'utilisation du moule 1 comprises entre 1000"C et 13000C, des valeurs de coefficient de dilatation thermique linéaire par degré variant de 2.10-6 à 7,4.10-6 ont pu être constatées lorsque le matériau céramique utilisé est une pyrophyllite naturelle tandis que le matériau métallique des pièces présente des coefficients de 15 à î6.îo6 par conséquent nettement supérieurs. Outre le choix remarquable du matériau céramique constituant le moule 1 et notamment les noyaux 8 pour obtenir une rupture des noyaux 8 au cours de l'utilisation du moule à un moment suffisamment ajusté pour que les pièces 5 présentent une rigidité suffisante pour ne plus subir de déformation par fluage et assurer une bonne précision géométrique des pièces et pour qu'un compactage adéquat des pièces 5 soit obtenu, dans chaque application particulière, un dimensionnement calculé, éventuellement vérifié expérimentalement, doit être effectué, notamment pour déterminer l'épaisseur des noyaux 8. REVENDICATIONS 1. Moule destiné à la fabrication de pièces-métalliques creuses, notamment du type bagues (5),à partir de poudres métalliques à compositions et granulométries déterminées du type auto-brasables par traitement thermique à des températures supérieures à 1000"C, notamment pour des applications sur moteurs aéronautiques, caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part, un corps (2) en matériau céramique dans lequel est ménagée au moins une empreinte (3) reproduisant la surface externe (4) de la pièce (5) à obtenir, ladite empreinte étant prolongée par un logement (6) aux dimensions de la surface interne (7) de ladite pièce (5) et, d'autre part, au moins un noyau (8) dont la surface externe reproduit la surface interne (7) de ladite pièce (5) et se prolonge à l'intérieur dudit logement (6) sur la surface (9) duquel elle s'appuie, l'intérieur dudit noyau étant évidé et ledit noyau étant constitué en un matériau céramique usinable, de coefficient de dilatation thermique linéaire nettement inférieur à celui desdites pièces (5) à obtenir, de telle sorte que lors du traitement thermique la pièce métallique (5) subit un compactage puis au cours du refroidissement, ledit noyau (8) se rompt sous l'effet du serrage exercé par la pièce métallique (5). 2. Moule selon la revendication 1 dans lequel le matériau céramique utilisé à la fois pour constituer le corps (2) de moule et le noyau (8) est une pyrophyllite naturelle. 3. Moule selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel ladite empreinte (3) du corps (2) de moule comporte une partie débouchante (11) associée à une rainure (12) ménagée sur la face correspondante du corps (2) de moule.