Brevet FR2688803A1 — publié le 19930924

-1- Procédé de revêtement d'une encoche d'une pièce en alliage de nickel par laser. La présente invention concerne un procédé de revêtement d'une encoche en forme de Z inversé de pièces en alliage de Nickel ayant une paroi plane précédée d'un arrondi Ces pièces sont notamment des ailettes de turbine à gaz en alliage de Nickel difficilement soudables. Les procédés TIG manuel et mini-plasma sont beaucoup plus longs à employer et dépendent trop de l'opérateur. On pourrait penser à utiliser un procédé laser à puissance très élévée pour permettre un bon ancrage des couches dans le fond de l'encoche mais les essais effectués ont montré qu'on ne pourrait pas tenir les prescriptions de la spécification concernant les fissurations.15 Le procédé selon l'invention permettant d'obtenir un revêtement métallique anti-usure sans fissuration ayant une bonne liaison métallique avec le substrat dans les zones de contact de formes complexes est caractérisé en ce qu'on utilise un faisceau laser orientable et déplaçable relativement par20 rapport à la paroi plane de l'encoche et faisant un angle fixe ô positionné dans l'arrondi à l'intérieur du matériau. L'invention va maintenant être décrite plus en détail en se référant à un mode de réalisation particulier cité à titre d'exemple non limitatif et représenté par des dessins annexés. La figure 1 représente la pièce munie de son revêtement avant et après usinage. La figure 2 représente le dépôt de la première couche sur l'arrondi de l'encoche. La figure 3 représente le dép 8 t de la première couche sur la face plane de l'encoche. La figure 4 représente la première phase du dépôt d'une couche ultérieure sur l'arrondi de l'encoche. La figure 5 représente la seconde phase du dépôt de la figure 4. La figure 6 représente le dépôt de la couche des figures 4 et sur la face plane de l'encoche. La figure 7 représente la coupe de la figure 1. Le profil brut 1 de l'aube en alliage de nickel est représenté en pointillé sur la figure 1 Ce profil est en forme de "Z inversé" et comporte dans la partie intermédiaire du "Z inversé" une encoche 2 constituée d'une partie arrondie 3 suivie d'une partie plane 4 correspondant à la partie intermédiaire du "Z inversé". On revêt l'encoche 2 de plusieurs couches 5, 5 ', planes parallèles à la partie plane 4 à l'aide d'un laser C 02 dans le faisceau duquel on projette une poudre métallique. Chaque couche 5 est constituée de plusieurs cordons 6 adjacents déposés au cours de passes successives (voir figure 7). Le dépôt est constitué d'un revêtement métallique anti-usure sans fissuration ayant une bonne liaison métallique avec le -3- substrat en alliage de Nickel. L'ensemble du "Z" est réusiné pour obtenir le profil final 7 en trait plein sur la figure 1. Le faisceau laser 8 est orientable et déplaçable par rapport à la paroi plane 4 de l'encoche 2 La direction du faisceau laser et la direction 9 de projection de la poudre font un angle constant 2 (voir figure 2). Etant donné la forme complexe de la pièce et le confinement de la zone à traiter on incline le faisceau laser 8 par rapport à la normale N à la paroi plane 4 de l'encoche 2 d'un angle v quelques dizaines de degré Cet angle dépend du profil d'aube. On le choisit pour qu'il soit aussi petit que possible c'est-à-dire pratiquement pour que le faisceau 8 soit confondu ou voisin de la parallèle au plan de la première branche 10 du "Z inversé". Ainsi le faisceau 8 fait-il un angle oe avec la normale N et la direction 9 de projection de la poudre un angle c Réalisation de la première couche (voir figures 2 et 3). L'angle d'inclinaison du faisceau laser 8 est fixé à sensiblement parallèle à la première branche 10 du "Z inversé". Sur le fond arrondi 3 de l'encoche 2, on positionne le point d'intersection O entre le faisceau laser 8 et le faisceau poudre 9 à l'intérieur du matériau (quelques dizièmes de mm), ce qui permet d'une part de rattraper l'écart d'altitude avec la partie plane 4 de la zone à revêtir et d'éviter ainsi toute modification ultérieure de son positionnement lors de la réalisation de la passe en cours et d'autre part de maintenir le faisceau poudre 9 en aval du point de contact faisceau laser/pièce afin d'assurer une meilleure fusion de la poudre et minimiser les projections de particules vers le fond d'encoche 2 (figure 2). Le point d'intersection O est par ailleurs, maintenu quelques dizièmes de seconde à l'intérieur du matériau sans déplacement afin d'augmenter le temps d'interaction laser/matière et assurer une -4- fusion du substrat. L'ensemble faisceau laser 8/faisceau poudre 9 (angle i 2 constant) est ensuite déplacé à vitesse constante jusqu'au bord 11 du "Z inversé", le point d'intersection faisceau/poudre se trouvant à la surface du substrat (figure 3). On recommence l'opération jusqu'à ce que la première couche 5 soit déposée. Réalisations des couches ultérieures (figure 4 à 6) Pour attaquer la nouvelle couche 5 ' (la cinquième sur la figure 4), le faisceau laser 8 est incliné par rapport à la normale N d'un angle cz 3 qui se rapproche le plus possible de la normale N à l'arrondi 3, ce qui permet une meilleure absorption du faisceau laser 8 pour la matière: il faut évidemment que le faisceau de poudre 9 (incliné de plane 4, ce qui empêche d'avoir un angle O L'angle i Comme pour la première couche 5 le point d'intersection O faisceau/poudre se trouve à l'intérieur du matériau de l'arrondi. Une rotation de l'ensemble faisceaux laser, poudre 8, 9 est alors effectuée en ce point en quelques dizièmes de seconde ( d'augmenter le temps d'interaction et de replacer le faisceau laser 8 en position pour construire la nouvelle passe. Le faisceau laser 8 fait alors l'angle cours de chaque passe. La pièce en "Z inversé" est ensuite réusinée (figure 1). -5- REVENDICATIONS 1) Procédé de revêtement d'une encoche ( 2) d'une pièce en forme de Z en alliage de Nickel ladite encoche ( 2) étant constitué d'un fond arrondi ( 3) dans le creux du "Z inversé" suivi d'une paroi plane ( 4) correspondante à la partie intermédiaire du "Z inversé", dans lequel on dépose plusieurs couches ( 5, 5 ') en matériau métallique anti-usure sur la paroi plane ( 4) de l'encoche ( 2), caractérisé en ce qu'on utilise un faisceau laser ( 8) orientable et déplacable relativement par rapport à la paroi plane ( 4) de l'encoche ( 2) et faisant un angle fixe X 1 2 par rapport à un faisceau de poudre ( 9), le faisceau laser ( 8) faisant un angle C> avant de commencer à se déplacer pour réaliser ladite passe. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le point de rencontre O au début des passes est positionné dans l'arrondi ( 3) à l'intérieur du matériau.