Brevet FR3003387A1 — publié le 20140919

OUTILLAGE POUR LA FABRICATION DE FISSURES CALIBREES. DOMAINE TECHNIQUE Le domaine de l'invention est celui de la fabrication de fissures calibrées dans des pièces, et notamment dans des vis de cloisonnement d'un réacteur nucléaire. ETAT DE LA TECHNIQUE La fabrication de fissures de dimensions calibrées dans des pièces données permet d'évaluer et de caractériser des appareils de détection de fissures dans des configurations maîtrisées. Les solutions existantes, telles que l'utilisation de machines de traction pour réaliser des fissures dans une éprouvette, ne sont pas satisfaisantes car elles ne permettent pas de réaliser des fissures de dimensions calibrées de manière rapide et en grande quantité et elles nécessitent un coût d'investissement important. EXPOSE DE L'INVENTION Dans ce contexte, l'invention vise à proposer un outillage pour la fabrication de fissures calibrées dans une pièce présentant un corps de pièce délimité par deux extrémités caractérisé en ce qu'il comporte : - un bâti comportant un moyen apte à recevoir et à maintenir en position une première extrémité ladite pièce; - un expanseur positionné entre le bâti et la deuxième extrémité de la pièce, l'expanseur comportant un premier orifice traversant apte au passage du corps de la pièce, ledit expanseur étant réalisé dans un matériau présentant un coefficient de dilatation supérieur au coefficient de dilatation du bâti et de la pièce de manière à ce que l'expanseur soit apte à exercer une contrainte au niveau de la deuxième extrémité de ladite pièce par dilatation lors d'une augmentation de la température. Grâce à l'outillage selon l'invention, il est possible de réaliser rapidement et de manière répétable des fissures calibrées dans un grand nombre de pièces. L'outillage selon l'invention est un outillage simple à mettre en oeuvre, compact et ne nécessitant pas l'utilisation de machines mécaniques représentant un important coût d'investissement. La mise sous contrainte de la pièce à fissurer est réalisée grâce à l'augmentation de la température de l'outillage et aux propriétés dilatométriques différentes entre les éléments de l'outillage et la pièce à fissurer. Enfin, la compacité de l'outillage permet de pouvoir réaliser simultanément des fissures dans plusieurs pièces en groupant plusieurs outillages dans un même moyen de mise température, tel qu'un autoclave. L'outillage selon l'invention est particulièrement adapté pour la fabrication de fissures calibrées dans des vis de cloisonnement d'un réacteur nucléaire. L'outillage pour la fabrication de fissures calibrées selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous prises indivi- duellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - l'expanseur comporte au moins un deuxième orifice communiquant avec le premier orifice traversant et débouchant à l'extérieur dudit expanseur, ledit deuxième orifice étant apte à l'introduction à l'intérieur de l'outillage d'un li- guide permettant d'initier des fissures sur le corps de la pièce ; - la surface supérieure dudit expanseur forme une surface d'appui apte à exercer une contrainte au niveau de la deuxième extrémité de ladite pièce par dilatation dudit expanseur lors d'une augmentation de la température ; - l'outillage comporte une bague d'appui formant une surface d'appui apte à exercer une contrainte au niveau de la deuxième extrémité de ladite pièce par dilatation dudit expanseur lors d'une augmentation de la température ; - ladite pièce est une vis de cloisonnement d'un réacteur nucléaire, ladite vis présentant un corps de vis avec au moins une partie filetée et une tête de vis ; le bâti comportant un moyen apte à recevoir par vissage ladite vis de cloisonnement ; l'expanseur étant positionné entre le bâti et la tête de la vis de cloisonnement ; - le moyen apte à recevoir par vissage ladite vis de cloisonnement est un orifice taraudé ; - le moyen apte à recevoir par vissage ladite vis de cloisonnement est formé par un insert fileté solidarisé dans un orifice dudit bâti ; - la vis de cloisonnement est en acier inoxydable et en ce que l'expanseur est en alliage d'aluminium. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de fissures calibrées dans une vis de cloisonnement d'un réacteur nucléaire au moyen d'un outillage selon l'invention caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes consistant a. - visser la vis de cloisonnement dans le bâti de l'outillage de manière à pré-contraindre le corps de la vis de cloisonnement ; - mettre sous des moyens de chauffage l'outillage de manière à augmenter la température de l'outillage et à mettre sous contrainte le corps de la vis de cloisonnement par dilatation différentielle de l'expanseur ; - immerger le corps de la vis de cloisonnement dans un bain bouillant adapté pour initier des fissures dans ladite vis de cloisonnement. Avantageusement, l'étape d'immersion est réalisée par immersion de l'outillage dans un bain bouillant adapté pour initier des fissures sur ladite vis de cloisonnement. Avantageusement, ladite vis de cloisonnement est en acier inoxydable et ledit bain bouillant est une solution riche en chlorure de magnésium BREVES DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence à la figure unique illustrant schématiquement une vue en coupe selon un plan de coupe longitudinal de l'outillage selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION La figure unique illustre une vue en coupe selon un plan de coupe longitudinal d'un exemple de réalisation de l'outillage selon l'invention. La figure illustre plus particulièrement un outillage pour la fabrication de fissures de dimensions calibrées dans une vis de cloisonnement 30 d'un réacteur nucléaire. Une telle vis 30 pré- sente, de façon classique, un corps 32 au moins partiellement fileté au niveau d'une première extrémité 33 et présentant au niveau de la deuxième extrémité du corps 32 une tête de vis 31. L'outillage 1 comporte : - un bâti 20 présentant un orifice taraudé 21 apte à recevoir et à maintenir en position la vis de cloisonnement 30 par vissage ; - un expanseur 10 en appui sur le bâti 20. L'expanseur 10 présente un orifice 12 traversant orienté selon l'axe longitu- dinal de l'expanseur 10. Selon le mode de réalisation illustré, l'orifice traversant 12 présente un diamètre qui varie le long de l'axe longitudinal de l'outillage 1. Au niveau d'une première zone référencée Z1, située en partie supérieure de l'expanseur 10, l'orifice 12 présente un premier diamètre D1 constant dont la dimension est adaptée pour permettre l'introduction et le passage du corps 32 de la vis 30 sans toutefois permettre le passage de la tête de vis 31. Au niveau d'une deuxième zone référencée Z2, située en partie inférieure de l'expanseur 10, l'orifice 12 présente un diamètre D2 constant dont les dimensions sont adaptées pour autoriser le positionnement de l'expanseur 10 sur le bâti 20 de l'outillage 1. Au niveau d'une troisième zone, dite zone intermédiaire et référencée ZI, située entre la zone Z1 et la zone Z2, l'orifice 12 présente un diamètre variable entre la dimension D1 au voisinage de la zone Z1 et la dimension D2 au voisinage de la zone Z2. Le bâti 20 est une pièce monobloc présentant : - une base 22 dont la surface supérieure 24 forme un appui pour recevoir la partie inférieure de l'expanseur 10 ; - une partie 23 faisant saillie par rapport à la base 22. La forme de la partie en saillie 23 est adaptée pour coopérer avec l'expanseur 10 de manière à ce que la partie inférieure de l'expanseur 10 repose sur la base 22. Selon le mode de réalisation illustré, la partie 23 faisant saillie est de forme cylindrique présentant un diamètre légèrement inférieur au diamètre D2 de l'orifice 12 de manière à permettre un assemblage avec un jeu de montage prédéfini. Un joint souple de montage 25 est monté sur la partie en saillie 23 du bâti 20 de manière à éviter tout bagotement entre l'expanseur 10 et le bâti 20. L'expanseur 10 comporte également des orifices 13 radiaux au niveau de la face latérale extérieure de l'expanseur 10 communiquant avec l'orifice traversant 12. Selon le mode de réalisation illustré, l'outillage 1 comporte une bague d'appui 40 positionnée sur la face supérieure de l'expanseur 10 de manière à former une face d'appui martyre facilement remplaçable lorsque celle-ci est détériorée. Toutefois, il est également possible de réaliser l'invention sans l'utilisation d'une telle bague d'appui 40. L'outillage 1 selon l'invention permet donc de réaliser des fissures de dimen- sions calibrées dans une pièce, telle que par exemple une vis de cloisonnement d'un réacteur nucléaire, en utilisant le principe de la corrosion sous contrainte. Pour la réalisation de fissures calibrées dans une vis de cloisonnement, il convient dans une première étape de monter la vis de cloisonnement 30 dans l'outillage 1. Pour cela l'extrémité filetée 33 du corps 32 est vissée dans l'orifice taraudé 21 du bâti 20 et vissée jusqu'au serrage de celle-ci de manière à pré-contraindre l'expanseur 10 entre le bâti 10 et la tête de vis 31. Dans une seconde étape, l'ensemble est immergé dans une solution agres- sive choisie en fonction de la nature de la pièce à fissurer. Dans l'exemple de réalisation décrit, la solution permet d'initier des fissures au sein de la vis de cloisonne- ment. Pour la réalisation d'une vis de cloisonnement en acier inoxydable la solution agressive est avantageusement une solution bouillante riche en Chlorure de Magnésium. Les orifices radiaux 13 permettent donc d'amener la solution bouillante au contact du corps 32 de la vis 30, de manière à initier les fissures sur le corps 32 de la vis 30. L'outillage 1 immergé dans le milieu corrosif est ensuite monté en tempéra- ture, par exemple au moyen d'un autoclave (non représenté). L'augmentation de la température permet de contraindre davantage la vis par dilatation thermique de l'expanseur. En effet, l'expanseur 10 est réalisé dans un matériau qui présente un coefficient de dilatation supérieur au coefficient de dilatation du bâti 20 et de la vis 30. L'ensemble de l'outillage 1, et particulièrement les dimensions de l'expanseur 10 sont déterminés précisément au moyen d'un code de calcul par éléments finis afin de pouvoir appliquer les contraintes de tension recherchées dans les vis par dilatation thermique de l'expanseur 10. A titre d'exemple, l'expanseur 10 peut être réalisé en alliage d'aluminium et le bâti 20 peut être réalisé en alliage contenant une grande quantité de Nickel et de Chrome ; tel que par exemple de l'Inconel 600®. Selon une variante de réalisation, l'orifice taraudé 21 du bâti 20 peut être remplacé par un insert taraudé monté en force dans un orifice. REVENDICATIONS1. Outillage (1) pour la fabrication de fissures calibrées dans une pièce (30) pré- sentant un corps (32) délimité par deux extrémités (31, 33) caractérisé en ce qu'il comporte : - un bâti (20) comportant un moyen (21) apte à recevoir et à maintenir en position une première extrémité (33) ladite pièce (30) ; - un expanseur (10) positionné entre le bâti (20) et la deuxième extrémité (31) de la pièce (30), l'expanseur (10) comportant un premier orifice (12) traversant apte au passage du corps (32) de la pièce (30), ledit expanseur (10) étant réalisé dans un matériau présentant un coefficient de dilatation supérieur au coefficient de dilatation du bâti (20) et de la pièce (30) de manière à ce que l'expanseur (10) soit apte à exercer une contrainte au niveau de la deuxième extrémité (31) de ladite pièce (30) par dilatation de celui-ci lors d'une augmentation de la température. 2. Outillage (1) pour la fabrication de fissures calibrées selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'expanseur (20) comporte au moins un deuxième orifice (13) communiquant avec le premier orifice traversant (12) et débouchant à l'extérieur dudit expanseur (20), ledit deuxième orifice (13) étant apte à l'introduction à l'intérieur de l'outillage (1) d'un liquide permettant d'initier des fissures sur le corps (32) de la pièce (30). 3. Outillage (1) pour la fabrication de fissures calibrées selon l'une des revendi- cations précédentes caractérisé en ce que la surface supérieure dudit expanseur (20) forme une surface d'appui apte à exercer une contrainte au niveau de la deuxième extrémité (31) de ladite pièce (30) par dilatation dudit expanseur lors d'une augmentation de la température. 30 4. Outillage (1) pour la fabrication de fissures calibrées selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que l'outillage comporte une bague d'appui (40) formant une surface d'appui apte à exercer une contrainte au niveau de la deuxième extrémité (31) de ladite pièce (30) par dilatation dudit expanseur 35 lors d'une augmentation de la température. 5. Outillage (1) pour la fabrication de fissures calibrées selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que ladite pièce (30) est une vis de cloisonnement d'un réacteur nucléaire, ladite vis présentant un corps (32) de vis avec au moins une partie filetée (33) et une tête de vis (31) ; le bâti (20) com- portant un moyen (21) apte à recevoir par vissage ladite vis de cloisonnement (30) ; l'expanseur étant positionné entre le bâti (20) et la tête (31) de la vis de cloisonnement (30). 6. Outillage (1) pour la fabrication de fissures calibrées selon la revendication 5 caractérisé en ce que le moyen (21) apte à recevoir par vissage ladite vis de cloisonnement (30) est un orifice taraudé. 7. Outillage (1) pour la fabrication de fissures calibrées selon la revendication 5 caractérisé en ce que le moyen apte à recevoir par vissage ladite vis de cloi- sonnement (30) est formé par un insert fileté solidarisé dans un orifice dudit bâti (20). 8. Outillage pour la fabrication de fissures calibrées selon l'une des revendications 5 à 7 caractérisé en ce que la vis de cloisonnement (30) est en acier inoxydable et en ce que l'expanseur (10) est en alliage d'aluminium. 9. Procédé de fabrication de fissures calibrées dans une vis de cloisonnement d'un réacteur nucléaire au moyen d'un outillage selon les revendications 5 à 8 caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes consistant à : 25 - visser la vis (30) de cloisonnement dans le bâti (20) de l'outillage (1) de manière à pré-contraindre le corps (32) de la vis de cloisonnement (30) ; - mettre sous des moyens de chauffage l'outillage (1) de manière à augmenter la température de l'outillage (1) et à mettre sous contrainte le 30 corps (32) de la vis de cloisonnement (30) par dilatation différentielle de l'expanseur (10) ; - immerger le corps (32) de la vis de cloisonnement (30) dans un bain bouillant adapté pour initier des fissures dans ladite vis de cloisonnement (30). 35 10. Procédé de fabrication de fissures calibrées dans une vis de cloisonnement d'un réacteur nucléaire selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'étape d'immersion est réalisée par immersion de l'outillage (1) dans un bain bouillant adapté pour initier des fissures sur ladite vis de cloisonnement (30). 11. Procédé de fabrication de fissures calibrées selon l'une des revendications 9 à 10 caractérisé en ce que ladite vis de cloisonnement (30) est en acier inoxydable et en ce que ledit bain bouillant est une solution riche en chlorure de magnésium.