Brevet FR2682312A1 — publié le 19930416

La présente invention concerne un procédé d'obtention de canaux de petite taille et de très petite taille dans des articles coulés à modèle perdu en matériau métallique comme l'aluminium, le fer, le nickel, l'acier, le cuivre, etc, fabriquées par le procédé de moulage à la cire perdue. Il est connu de former des canaux étroits dans des pièces coulées par le procédé de moulage à la cire perdue en fabriquant un noyau destructible et non métallique, la plupart du temps en céramique, que l'on dispose dans le moule et que l'on retire après la coulée Ce procédé présente deux inconvénients: d'une part ces noyaux en céramique sont sensibles à la rupture et d'autre part il n'est pas possible d'obtenir un diamètre inférieur à 3 à 6 mm en fonction de la longueur car autrement la tenue interne n'est plus garantie lors du moulage En outre, le retrait du noyau en céramique après le moulage est très difficile, en particulier lorsque les canaux constituent des systèmes de tubes compliqués Cest pourquoi, au lieu de fabriquer des canaux, on a tenté de disposer des petits tubes dans la pièce coulée et d'utiliser ces petits tubes comme des canaux de sorte que le fluide qui circule dans les petits tubes ne vient pas en contact avec la pièce coulée Dans ce cas, à l'extérieur de la pièce coulée les petits tubes sont dépourvus de fixation sur le matériau de la pièce coulée. La présente invention a pour but de permettre l'obtention de canaux très fins et de systèmes de canaux au moyen de ces canaux très fins sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des noyaux en céramique coûteux qui sont relativement sensibles à la rupture L'invention a également pour but de permettre l'obtention à l'aide des canaux très fins de systèmes de tubes compliqués. Selon la présente invention, ce but est atteint par le fait qu'un corps creux, par exemple un petit tube dont l'épaisseur de la paroi représente au plus % du diamètre externe du tube, est introduit dans le moule et que le corps creux consiste en un matériau métallique (acier inoxydable, titane, etc) dont le point de fusion est supérieur au point de fusion du matériau de la pièce coulée, le corps creux demeurant sans autre fonction dans la pièce coulée à la suite du moulage. Il est avantageux d'utiliser plusieurs petits tubes comportant des rami- fications et/ou des diamètres différents. Pour les applications à haute température, il est judicieux de munir les petits tubes d'une couche protectrice la plus mince possible, par exemple par un procédé de dépôt physique en phase vapeur (PVD). L'avantage du procédé selon l'invention réside principalement en ce que les petits tubes peuvent être adaptés de manière très favorable à la géométrie de la pièce coulée et que la fixation du système de canaux est réalisée vers l'extérieur sur le matériau de la pièce coulée et non pas au niveau de la partie en saillie d'un petit tube au-dessus du contour de la pièce coulée Ceci entraîne que les petits tubes jouent uniquement le rôle de noyau qu'il n'est cependant pas nécessaire d'éliminer mais qui peut demeurer dans la pièce coulée De ce fait, même des petits tubes comportant des fissures peuvent demeurer dans la pièce coulée et ne doivent pas nécessairement être éliminés. En général, le diamètre des petits tubes est au plus égal à 20 mm de sorte que l'épaisseur de la paroi est au plus égale à 3 mm ( 15 % du diamètre des petits tubes) Cependant, dans la plupart des cas il suffit que les tubes aient un diamètre externe de 3 mm et une épaisseur de paroi de 0,3 à 0,5 mm Ces petits tubes sont faciles à introduire dans le moule et se conforment sensiblement à la géométrie de la pièce coulée Il est possible également de constituer un labyrinthe de tubes ou un système de petits tubes présentant des diamètres différents Les petits tubes peuvent alors être situés par segments à l'extérieur du contour de la pièce coulée ou affleurer à la surface de la pièce coulée. Pour la fabrication des corps creux ou des petits tubes il est possible d'utiliser sensiblement tous les matériaux métalliques à condition que leur point de fusion soit supérieur à celui du matériau de la pièce coulée On évite ainsi une fusion des petits tubes lors du moulage. Les corps creux peuvent être utilisés sous une forme quelconque, par exemple sous forme de tubes ronds, de tubes rectangulaires, de petits tubes présentant une section transversale à 6 ou 8 côtés. Les petits tubes utilisés jusqu'à maintenant, qui sont en règle générale à paroi épaisse, ont été utilisés comme matériau composite et dans ce cas le tube d'acier par exemple doit être conforme à un cahier des charges bien déterminé, établi par le constructeur (pression d'éclatement, taux de fuite maximum, soudabi- lité, résistance à la corrosion, etc) Dans ce cas, la fixation vers l'extérieur se faisait toujours directement à l'extrémité du tube sans intervention du matériau de la pièce coulée Cette technique entraîne de grandes difficultés lors de la fabrication de la pièce coulée Il se forme en effet un interstice plus ou moins large entre le petit tube et la paroi de la pièce coulée De plus, l'effet de refroidissement est si intense dans le moule que le métal liquide se solidifie en provoquant des criques de trempe En outre, on note une augmentation sensible du poids, ce qui constitue un inconvénient pour les pièces utilisées en aéronautique Du fait que les parois sont épaisses, le diamètre externe minimum est souvent de 6 à 8 mm de sorte que l'épaisseur de la paroi de la pièce coulée est trop importante. REVENDICATIONS 1 Procédé d'obtention de canaux de petite taille et de très petite taille dans des pièces coulées fabriquées selon le procédé de moulage à la cire perdue en matériau métallique comme l'aluminium, le fer, le nickel, l'acier, le cuivre, caractérisé en ce qu'un corps creux, par exemple un petit tube, dont l'épaisseur de la paroi représente au plus 15 % du diamètre externe du tube, est introduit dans le moule et en ce que le corps creux consiste en un matériau métallique dont le point de fusion est supérieur au point de fusion du matériau de la pièce coulée, le corps creux demeurant sans autre fonction dans la pièce coulée après le moulage. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre des petits tubes est au plus égal à 20 mm. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le labyrinthe de tubes ou le système de tubes épouse sensiblement la géométrie de la pièce coulée. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu plusieurs petits tubes munis de ramifications et/ou présentant des diamètres différents. 5 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, dans le cas o le matériau constituant les petits tubes est l'acier, on applique une couche de protection la plus mince possible, par exemple par le procédé PVD. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le ou les petits tubes sont situés par segments à l'extérieur du contour de la pièce coulée. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les petits tubes qui forment des canaux affleurent à la surface de la pièce coulée.