Brevet FR2816533A1 — publié le 20020517

La présente invention concerne un outil de formage à chaud, et plus particulièrement un outil de formage superplastique et un procédé de nettoyage d'un outil de formage à chaud, en particulier un outil de formage superplastique. Il est connu de fabriquer des objets, ou composants, en utilisant un procédé de formage à chaud, ou un procédé de formage superplastique, dans lequel une préforme métallique creuse est positionnée dans un outil de formage à chaud segmenté. La préforme métallique est chauffée à une haute température et de la pression est appliquée à l'intérieur de la préforme métallique pour former la préforme métallique sur la forme de l'outil de formage à chaud segmenté. L'outil de formage à chaud segmenté est moulé à la cire perdue ou selon un procédé de moulage de précision et est ensuite usiné avec précision pour produire des surfaces de formes précises pour le formage à chaud des objets ou composants. L'outil de formage à chaud segmenté est très cher à produire et la précision des surfaces de l'outil de formage à chaud segmenté détermine la forme des objets ou des composants. Pendant le procédé de formage à chaud, la haute température et la pression appliquées à l'intérieur de la préforme métallique est suffisante pour amener la préforme métallique à se lier par diffusion à l'outil de formage à chaud segmenté. Toutefois, un matériau de masquage, par exemple du nitrure de bore, est appliqué soit à la surface de l'outil de formage segmenté soit à la surface de la préforme pour éviter une liaison ou bonding par diffusion entre la préforme métallique et l'outil de formage à chaud segmenté. En utilisation, le matériau de masquage se forme sur les surfaces de l'outil de formage à chaud segmenté. Le matériau de masquage est retiré périodiquement des surfaces de l'outil de formage à chaud segmenté car la formation du matériau de masquage affecte graduellement la qualité des objets ou des composants fabriqués. Actuellement, le matériau de masquage est retiré des surfaces de l'outil de formage à chaud segmenté à l'aide d'abrasifs, par exemple des disques de ponçage, des pierres de dressage ou de rectification, etc. L'utilisation d'abrasifs pour retirer le matériau de masquage n'est pas souhaitable car il y a un risque que l'abrasif puisse endommager les surfaces de 2 2816533 l'outil de formage à chaud segmenté. L'endommagement de l'outil de formage à chaud segmenté peut résulter en la fabrication d'objets ou de composants qui ne sont pas en conformité avec la taille et la forme souhaitées. De plus, l'outil de formage à chaud segmenté risque de devoir être recoupé pour reproduire les surfaces formées avec précision de l'outil de formage à chaud segmenté. Par conséquent, la présente invention cherche à produire un nouveau procédé de nettoyage d'outil de formage à chaud qui réduit, et de préférence surmonte les problèmes susmentionnés. Par conséquent, la présente invention fournit un procédé de nettoyage d'un outil de formage à chaud, l'outil de formage à chaud ayant au moins une surface de formage, caractérisé en ce que ladite au moins une surface de formage comprend une couche d'oxyde de nickel, le procédé comprenant de laver l'outil de formage à chaud dans de l'eau pour retirer un matériau de masquage de ladite au moins une surface de formage de l'outil de formage à chaud sans retirer la couche d'oxyde de nickel de ladite au moins une surface de formage. Ladite au moins une surface de formage de l'outil de formage à chaud peut être trempée ou immergée dans de l'eau. Au moins un jet d'eau pressurisé peut être dirigé sur ladite au moins une surface de formage de l'outil de formage à chaud. L'outil de formage à chaud peut être un outil de formage superplastique. De préférence, l'outil de formage à chaud peut comprendre un alliage comprenant du nickel, du chrome et du fer. De préférence, l'alliage comprend % en poids de nickel, 18% en poids de chrome et le reste est du fer plus des impuretés. La présente invention cherche également à produire un nouvel outil de formage à chaud. Par conséquent, la présente invention fournit un outil de formage à chaud ayant au moins une surface de formage caractérisé en ce que ladite au moins une surface de formage comprend une couche d'oxyde de nickel. De préférence, l'outil de formage à chaud est un outil de formage superplastique. De préférence, l'outil de formage à chaud peut comprend un alliage comprenant du nickel, du chrome et du fer. De préférence, l'alliage comprend 55% en poids de nickel, 18% en poids de chrome et le reste est du fer plus des impuretés. L'invention sera maintenant plus amplement décrite à titre d'exemple en référence aux dessins joints sur lesquels: La figure 1 est une vue en section transversale à travers un outil de formage superplastique. La figure 2 est une vue agrandie d'une partie de l'outil de formage superplastique montrant la surface de l'outil et le matériau de masquage à retirer. La figure 3 est une vue montrant un procédé de nettoyage d'outils de formage superplastique selon la présente invention. La figure 4 est une vue montrant un autre procédé de nettoyage d'outils de formage superplastique selon la présente invention. Un outil de formage superplastique 10, comme représenté sur les figures 1 et 2, comprend deux moitiés d'outils, de matrice ou de moules 12 et 14 qui ont des surfaces de formage profilées 16 et 18 respectivement. Les deux moitiés d'outils 12 et 14 comprennent un alliage ayant le nom commercial de CRONITE et cet alliage comprend du nickel, du chrome et du fer par exemple typiquement 55% en poids de nickel, 18% en poids de chrome et le reste de fer plus des impuretés fortuites. Les surfaces de formage 16 et 18 comprennent une couche d'oxyde de nickel 20. La couche d'oxyde de nickel 20 est très lisse et dure. Un revêtement d'un matériau de masquage 22 est présent sur le dessus de la couche d'oxyde de nickel 20 mais le matériau de masquage 22 ne fait pas partie des surfaces de formage 16 et 18 de l'outil de formage superplastique 10. Lorsque l'outil de formage superplastique 10 est utilisé, une préforme métallique est placé dans l'outil de formage superplastique 10. L'outil de formage superplastique 10 et la préforme métallique sont chauffés jusqu'à une température de formage superplastique, par exemple 900 C pour une préforme métallique creuse d'alliage de titane. Un gaz interne, par exemple de l'argon, est introduit à l'intérieur de la préforme métallique pour former superplastiquement la préforme métallique à la forme des surfaces de formage 16 et 18 de l'outil de formage superplastique 10 pour produire un composant creux ou un objet creux fini ou semi-fini. Les profils des surfaces de formage 16 et 18 des moitiés d'outils 12 et 14 respectivement déterminent la forme de l'objet ou composant fini ou semi-fini, après qu'il a été formé superplastiquement dans l'outil de formage superplastique 10. Pour éviter la liaison ou le bonding par diffusion de la préforme métallique à l'outil de formage superplastique 10 pendant le processus de formage superplastique, un matériau de masquage 22 est appliqué soit sur les surfaces de la préforme métallique soit sur les surfaces de formage 16 et 18 de l'outil de formage superplastique 10. Le matériau de masquage peut être du nitrure de bore ou de l'yttria. Pendant le processus de formage superplastique, le matériau de masquage 22 adhère aux surfaces de formage 16 et 18 des moitiés d'outils 12 et 14 respectivement. L'utilisation continue des moitiés d'outils 12 et 14, pour former d'autres articles creux ou composants creux, résulte en la formation graduelle de matériau de masquage 22 sur les surfaces de formage 16 et 18 des moitiés d'outils 12 et 14 respectivement. Cette formation de matériau de masquage 22 sur les surfaces de formage 16 et 18 des moitiés d'outils 12 et 14 affecte la qualité des objets ou composants creux formés superplastiquement. Le matériau de masquage 22 est périodiquement retiré des surfaces de formage 16 et 18 des moitiés d'outils 12 et 14. Les moitiés d'outils 12 et 14 sont placées dans un réservoir 24 contenant de l'eau 26, comme représenté sur la figure 3, et les moitiés d'outils 12 et 14 peuvent tremper dans l'eau 26 pour ramollir le matériau de masquage 22 pendant un temps donné. Les moitiés d'outils 12 et 14 sont retirées de l'eau 26 et le matériau de masquage 22 est facilement retiré des surfaces de formage 16 et 18 des moitiés d'outils 12 et 14 par polissage. En variante, les moitiés d'outils 12 et 14 sont placées dans un réservoir 24 et un nettoyeur puissant 28 est disposé pour diriger un jet d'eau pressurisé 30 sur 2816533 les surfaces de formage 16 et 18, comme représenté sur la figure 4. Le jet d'eau pressurisé 30 retire facilement le matériau de masquage des surfaces de formage 16 et 18 des moitiés d'outils 12 et 14. Il est également possible de faire tremper ou d'immerger les moitiés d'outils 12 et 14 dans le réservoir 24 avec de l'eau 26 avant de diriger le jet d'eau pressurisé 30 sur les surfaces de formage 16 et 18 des moitiés d'outils 12 et 14. Le nettoyage abrasif des surfaces de formage de l'outil de formage superplastique prend du temps, par exemple environ vingt heures. Le nettoyage abrasif peut endommager les surfaces de formage des moitiés d'outils, ce qui implique un coût conséquent de remise à neuf des moitiés d'outils et/ou une perte de qualité des objets ou composants creux formés superplastiquement. Le nettoyage abrasif de l'outil de formage superplastique retire l'oxyde de nickel des surfaces de formage de l'outil de formage superplastique et en résultat l'outil de formage superplastique demande un nettoyage tous les vingt ou trente objets. Un avantage de la présente invention est que le nettoyage à l'eau de l'outil de formage superplastique utilisant des jets d'eau pressurisé est très rapide, puisqu'il ne nécessite que quelques minutes. Ceci permet à l'outil de formage superpiastique d'être remis en production plus rapidement. Le nettoyage à l'eau de l'outil de formage superplastique ne retire pas la couche d'oxyde de nickel des surfaces de formage de l'outil de formage superplastique et en résultat l'outil de formage superplastique ne demande qu'un nettoyage tous les cent à cent cinquante objets. La qualité des objets formés superplastiquement est améliorée en maintenant la couche d'oxyde de nickel lisse dure sur les surfaces de formage de l'outil de formage superplastique. Bien que l'invention se réfère à des outils de formage superplastique, l'invention est également applicable à d'autres outils de formage à chaud. L'invention est notamment applicable au formage superplastique de pales de soufflante de moteur à turbine à gaz, d'aubes de guidage de sortie de soufflante, de pales de compresseur, d'aubes de compresseurs et d'échangeurs thermiques, etc. 6 2816533 Revendications 1.- Procédé de nettoyage d'un outil de formage à chaud (10), l'outil de formage à chaud (10) ayant au moins une surface de formage (16, 18), caractérisé en ce que ladite au moins une surface de formage (16, 18) comprend une couche d'oxyde de nickel (20), le procédé comprenant de laver l'outil de formage à chaud (10) dans de l'eau pour retirer un matériau de masquage (22) de ladite au moins une surface de formage (16, 18) de l'outil de formage à chaud (10) sans retirer la couche d'oxyde de nickel (20) de ladite au moins une surface de formage (16, 18). 2.- Procédé selon la revendication 1, comprenant de faire tremper ladite au moins une surface de formage (16, 18) de l'outil de formage à chaud (10) dans de l'eau. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, comprenant de diriger au moins un jet pressurisé d'eau sur ladite au moins une surface de formage (16, 18) de l'outil de formage à chaud (10). 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'outil de formage à chaud (10) est un outil de formage superplastique. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'outil de formage à chaud (10) comprend un alliage comprenant du nickel, du chrome et du fer. 6.- Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'alliage comprend % en poids de nickel, 18% en poids de chrome et le reste est du fer plus des impuretés. 7.- Outil de formage à chaud (10) ayant au moins une surface de formage (16, 18), caractérisé en ce que ladite au moins une surface de formage (16, 18) comprend une couche d'oxyde de nickel (20). 8.- Outil de formage à chaud selon la revendication 7, dans lequel l'outil de formage à chaud (10) est un outil de formage superplastique. 9.- Outil de formage à chaud selon la revendication 7 ou la revendication 8, dans lequel l'outil de formage à chaud (10) comprend un alliage comprenant du nickel, du chrome et du fer. 10.- Outil selon la revendication 9, dans lequel l'alliage comprend % en poids de nickel, 18% en poids de chrome et le reste est du fer plus des impuretés.