Brevet FR3160119A1 — publié le 20250919

Procédé de réparation de pièces présentant un trou et dont la surface bordant le trou est détériorée Le procédé comprend les étapes successives suivantes : excavation de la pièce (1) à réparer par usinage pour enlever une épaisseur de matière détériorée (5) et former un évidement (6) dont le fond (8) débouche dans le trou (2) ; introduction dans le trou (2) d’un élément d’obturation (9) de sorte que sa face externe (10) affleure avec le fond de l’évidement (6) et obture au moins partiellement le trou (2) ; dépôt d’un matériau de réparation (7) dans l’évidement (6) et sur la face externe (10) de l’élément d’obturation (9) avec une surépaisseur de matériau de réparation (7) s’étendant au-delà des dimensions nominales de la surface (3) et du trou (2) ; et retrait de l’élément d’obturation (9) et usinage de la pièce (1) à réparer afin que la surface (3) et le trou (2) retrouvent leurs dimensions nominales. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 8 Procédé de réparation de pièces présentant un trou et dont la surface bordant le trou est détériorée DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION Le domaine technique de l’invention est celui de la réparation de pièces mécaniques présentant un trou et dont la surface bordant le trou est détériorée. La présente invention concerne un procédé de réparation de telles pièces, ainsi qu’un élément d’obturation qui est utilisé lors de la mise en œuvre de ce procédé. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Actuellement, pour réparer des roues détériorées au niveau des trous de passage de boulon, le déposant utilise un procédé basé sur un rechargement des zones détériorées. Ce procédé, illustré sur FIG. 3 , FIG. 4 et FIG. 5 est basé sur une réparation additive utilisant une technique de projection dynamique par gaz à température ambiante (plus connue sous le terme anglais cold spray ), dans laquelle une poudre, le plus souvent métallique, est projetée à très haute vitesse sur une surface pour former un revêtement. Cette technique est plus amplement décrite dans la demande de brevet EP3120968 et sera désignée ci-après en tant que technique de projection dynamique par gaz froid. Ce procédé de réparation peut être appliqué à n’importe quelle pièce 1 présentant au moins un trou 2 de diamètre nominal N et dont la surface 3 bordant l’extrémité débouchante 4 dudit trou 2 comporte une épaisseur de matière détériorée 5. On entend par épaisseur de matière détériorée une modification de l’état de surface (par exemple rugosité), une réduction d’épaisseur par frottement ou usure, une altération chimique de la surface (par exemple formation de produits de corrosion), etc. Une épaisseur de matière est préalablement enlevée dans la zone détériorée, par exemple par usinage (cf. FIG. 3 ). Cette étape génère un évidement 6 autour du trou, qui se prolonge dans celui-ci selon une certaine profondeur sous la forme d’un lamage, habituellement chanfreiné. Un matériau de réparation 7 sous la forme de poudre est ensuite déposé dans l’évidement 6 par une technique projection dynamique par gaz froid (cf. FIG. 4 ). Lors de ce rechargement, le matériau de réparation 7 se consolide lors de l’impact et vient remplacer au moins partiellement la matière qui a été enlevée lors de l’étape précédente. Le matériau de réparation 7 est déposé en excès, notamment du fait qu’il faut réaliser une opération supplémentaire de finition de surface (par exemple par usinage), parce que la rugosité est élevée. La pièce 1 est ensuite usinée en enlevant l’excédent de matériau de réparation 7, par exemple par un usinage de finition, dans le but de redonner à la pièce 1 ses dimensions linéaires nominales (cf. FIG. 5 ). Par dimensions linéaires nominales, on entend les propriétés géométriques et les cotes que doivent présenter la pièce 1 lorsqu’elle est neuve ou restaurée. Néanmoins, lors du dépôt du matériau de réparation 7, le déposant a constaté un phénomène de chanfreinage du dépôt de matériau de réparation 7 au niveau des bords. Ce chanfreinage est lié à la répartition des particules du matériau de réparation 7 dans l’écoulement projeté. Or ce phénomène de chanfreinage du dépôt peut être particulièrement critique au niveau des bords du lamage creusé dans le trou 1. En effet, après usinage de la pièce 1 à réparer, le déposant a constaté que ce phénomène de chanfreinage générait une absence de matériau de réparation 7 au niveau du rebord du trou 2. Cette absence de matériau de réparation 7 est mise en évidence sur FIG. 5 où les dimensions linéaires nominales de la pièce 1 réparée sont représentées en pointillées. On peut constater qu’au niveau de la surface 3 bordant l’extrémité débouchante 4 du trou 2, le diamètre D de ce dernier n’est pas conforme à sa valeur nominale N. Le procédé de réparation actuelle par projection dynamique par gaz froid génère donc des lacunes L de matière dans les parties réparées et ne permet donc pas de réparer parfaitement une pièce 1 de sorte que le trou 2 et la surface 3 bordant l’extrémité débouchante 4 dudit trou 2 retrouvent leurs dimensions linéaires nominales. D’autres techniques de dépôt de matériau de réparation sont également susceptibles de générer de telles lacunes dues à un manque de matière dans les parties à réparer. L’invention offre une solution au problème évoqué précédemment, en permettant de compenser le phénomène de chanfreinage constaté pour le dépôt de matériau de réparation au niveau des bords. Cette solution repose sur l’utilisation d’un élément d’obturation dans le trou qui permet de réduire temporairement le diamètre du trou dans le fond du lamage et donc d’y déposer un plus grand excès de matériau de réparation, qui pourra ensuite être usiné pour redonner au trou son diamètre nominal sur toute sa longueur. Un aspect de l’invention concerne un procédé de réparation d’une pièce présentant un trou et une surface bordant une extrémité débouchante dudit trou, ladite surface comportant une épaisseur de matière détériorée, le procédé permettant de retrouver les dimensions nominales de la surface et du trou avant détérioration, et comprenant les étapes successives suivantes : excavation de la pièce à réparer par une technique d’enlèvement de matière qui enlève l’épaisseur de matière détériorée et élargit l’extrémité débouchante du trou sur une profondeur P, cette excavation de matière formant un évidement dont le fond débouche dans le trou ; introduction dans le trou d’un élément d’obturation présentant une face externe dirigée vers l’extrémité débouchante du trou, ledit élément d’obturation étant positionné de sorte que sa face externe affleure avec le fond de l’évidement et obture au moins partiellement le trou ; dépôt d’un matériau de réparation dans l’évidement et sur la face externe de l’élément d’obturation de sorte à remplacer la totalité de l’épaisseur de matière détériorée excavée et à former une surépaisseur de matériau de réparation s’étendant au-delà des dimensions nominales de la surface et du trou ; et retrait de l’élément d’obturation et usinage de la pièce à réparer par une technique d’enlèvement de matière de sorte à enlever la surépaisseur de matériau de réparation afin que la surface et le trou retrouvent leurs dimensions nominales. Grâce à l’invention, et notamment grâce à l’utilisation de l’élément d’obturation, il est possible de déposer une épaisseur plus importante de matériau de réparation au niveau de l’extrémité débouchante du trou et donc d’éviter une absence de matériau de réparation au niveau du rebord du trou après usinage. Ainsi, le procédé selon l’invention permet avantageusement au trou et à la surface bordant son ouverture de retrouver leurs dimensions nominales. Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : l’étape d’excavation de la pièce à réparer est réalisée par usinage. lors de l’étape d’introduction d’un élément d’obturation, l’élément d’obturation est logé en ajustement serré dans le trou. l’étape d’introduction d’un élément d’obturation comprend une étape de chauffage et de dilatation thermique de la pièce à réparer, ou une étape de refroidissement et de contraction thermique de l’élément d’obturation. l’étape de dépôt de matériau de réparation est effectuée par une technique de projection. l’étape de dépôt de matériau de réparation est effectuée par une technique de projection dynamique par gaz froid du matériau de réparation sous la forme d’une poudre solide. lors de l’étape de dépôt de matériau de réparation, le matériau de réparation est le même que celui dont est formée la pièce à réparer. l’étape d’usinage de la pièce à réparer est réalisée par usinage. Selon un aspect de l’invention, la face externe de l’élément d’obturation est plane, ce qui permet notamment de déposer suffisamment de matériau de réparation au niveau de l’extrémité débouchante du trou. Selon un autre aspect de l’invention, l’élément d’obturation est fabriqué dans une matière appartenant à la même famille de matériau que la pièce à réparer, et plus préférentiellement dans le même matériau que la pièce à réparer, ce qui permet notamment d’usiner l’élément d’obturation tout en usinant le trou avec un même outil de coupe, et permet aussi de ne pas polluer la pièce réparée avec un apport d’éléments provenant d’autres matériaux. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. FIG. 1 est une vue en coupe d’une pièce pourvue d’un trou, le trou et la surface bordant l’extrémité débouchante de ce celui-ci présentant des dimensions linéaires nominales. FIG. 2 est une vue en coupe d’une pièce similaire à celle de FIG. 1 où la surface bordant l’extrémité débouchante du trou comporte une épaisseur de matière détériorée. FIG. 3 , FIG. 4 et FIG. 5 sont des vues en coupe illustrant la réparation de la pièce de FIG. 2 selon un procédé de l’art antérieur. FIG. 6 , FIG. 7 , FIG. 8 et FIG. 9 sont des vues en coupe illustrant la réparation de la pièce de FIG. 2 selon un procédé de l’invention. DESCRIPTION DETAILLEE Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Le procédé de réparation selon l’invention est prévu pour réparer une pièce 1 présentant au moins un trou 2 et où une surface 3 bordant une extrémité débouchante 4 dudit trou 2 comporte une épaisseur de matière détériorée 5. Cette réparation a pour but de retrouver les dimensions nominales de la surface 3 et du trou 2 avant détérioration, sans générer des lacunes de matière dans les parties réparées. Le pièce 1 à réparer peut être une roue d’aéronef, une bride ou n’importe quelle pièce mécanique, de préférence en métal, et présentant au moins un trou 2. Le trou 2 peut être un trou borgne ou un trou débouchant. Le procédé selon l’invention comprend une première étape au cours de laquelle la pièce 1 à réparer est excavée (cf. FIG. 6 ). Cette étape a pour but d’enlever au moins la totalité de l’épaisseur de matière détériorée 5 afin de préparer la pièce 1 avant de la recharger en matériau de réparation 7. L’étape d’excavation est réalisée par une technique d’enlèvement de matière, de préférence par usinage. Cet enlèvement de matière peut être effectué par toute technique connue adaptée à la nature du matériau de la pièce 1. Lors du retrait de la matière détériorée 5, l’extrémité débouchante 4 du trou 2 est généralement excavée, sous la forme d’un lamage, habituellement chanfreiné, sur une profondeur P, ce qui élargit localement le trou 2 au niveau de la partie excavée. En effet, cette excavation de matière génère habituellement un évidement 6 dont le fond 8 débouche dans le trou 2. Le procédé selon l’invention comprend une seconde étape au cours de laquelle un élément d’obturation 9 est introduit dans le trou 2 (cf. FIG. 7 ). Cette étape a pour but de créer une surface de dépôt supplémentaire 3’ où du matériau de réparation 7 pourra être déposé avec une épaisseur suffisante de sorte d’éviter de créer des lacunes de matériau dans les parties réparées après usinage, notamment au niveau du rebord de l’extrémité débouchante 4, comme cela est le cas avec les techniques antérieures (cf. FIG. 5 ). Ainsi, l’élément d’obturation 9 présente une face externe 10 dirigée vers l’extrémité débouchante 4 du trou 2, cette face externe 10 formant une surface de dépôt supplémentaire 3’ pour du matériau de réparation 7, et il est positionné de sorte que sa face externe 10 affleure avec le fond 8 de l’évidement 6 (c’est-à-dire que sa face externe 10 se trouve à une profondeur P à l’intérieur du trou 2) et obture au moins partiellement le trou 2. L’élément d’obturation 9 présente préférentiellement un orifice traversant 11 sensiblement central et débouchant dans sa face externe 10. La face externe 10 de l’élément d’obturation 9 est préférentiellement plane. Elle présente préférentiellement une rugosité Ra inférieure ou égale à 1,6 µm afin de répondre à des tolérances générales d’état de surface similaires à celles appliquées à la surface 3 de la pièce 1 à réparer et sur la ou les faces latérales internes 12 du trou 2. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément d’obturation 9 peut se présenter sous la forme d’un pion cylindrique droit dont la section présente une forme sensiblement identique à celle du trou 2 à l’intérieur duquel il est logé. D’autres formes peuvent être envisagées, tant que l’élément d’obturation 9 est apte à pouvoir rester en place dans le trou 2 lors de l’étape du dépôt d’un matériau de réparation 7, et notamment apte à ne pas être déplacé par la pression exercée par la projection de matériau de réparation 7. Ainsi, l’élément d’obturation 9 est représenté de manière schématique sous la forme d’un pion cylindrique sur FIG. 7 et FIG. 8 , à titre d’exemple seulement et ces figures ne doivent pas être interprétées de manière restrictive. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, l’élément d’obturation 9 peut se présenter sous la forme d’une simple plaque ou tôle, associée à des moyens de maintien permettant de le maintenir en position dans le trou 2 où il est logé. L’élément d’obturation 9 est préférentiellement fabriqué dans une matière appartenant à la même famille de matériau que la pièce 1 à réparer, c’est-à-dire qu’il est majoritairement fabriqué à partir du même matériau que celui de la pièce 1 à réparer. Par exemple, si la pièce 1 à réparer est en aluminium, alors l’élément d’obturation 9 est préférentiellement majoritairement fabriqué à base d’aluminium. Plus préférentiellement, l’élément d’obturation 9 est fabriqué dans le même matériau que la pièce 1 à réparer. Dans le cas où l’élément d’obturation 9 serait fabriqué dans un matériau plus dur que celui de la pièce 1 à réparer, cela pourrait provoquer des rebonds de matériau lors de la phase de dépôt du matériau de réparation 7. Des particules de matériau de réparation 7 non adhérentes étant alors susceptibles de venir contaminer les couches suivantes et de détériorer l’homogénéité du dépôt. La forme et le diamètre de la face externe 10 de l’élément d’obturation 9 sont préférentiellement sensiblement les mêmes que la forme et le diamètre diamètre nominal N du trou 2 afin de ne pas créer d’espace vide entre l’élément d’obturation 9 et les parois latérales du trou 2 à l’intérieur duquel il est logé. Dans le cas où l’élément d’obturation 9 est sous la forme d’un pion cylindrique droit, il présente préférentiellement un diamètre sensiblement identique et très légèrement inférieur au diamètre nominal N du trou 2 afin d’être logé en ajustement serré dans celui-ci, par exemple avec un serrage compris entre 1 ‰ et 9 ‰ de la dimension nominale du pion, qui permet le maintien du pion pendant la projection de matériau de réparation 7, tout en permettant son retrait. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’introduction de l’élément d’obturation 9 se fait par différence thermique entre ledit élément d’obturation 9 et la pièce 1 à réparer, notamment par une étape de chauffage et de dilatation thermique de la pièce 1 à réparer, ou par une étape de refroidissement et de contraction thermique de l’élément d’obturation 9. Pour des raisons de simplicité et de risque d’altération de la pièce 1 à réparer en cas de chauffage de celle-ci, il est préféré de refroidir l’élément d’obturation 9, par exemple en le plongeant dans de l’azote liquide, ce qui permet par exemple de le refroidir à une température comprise entre -160 °C et -170 °C le temps de son introduction dans le trou 2, tandis que la pièce 1 à réparer reste à température ambiante. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’introduction de l’élément d’obturation 9 dans le trou 2 peut être effectuée en utilisant un outillage de centrage, par exemple ayant la forme du trou 2, qui permet de positionner l’élément d’obturation 9 dans le trou 2 à une profondeur souhaitée. Le procédé selon l’invention comprend une troisième étape au cours de laquelle du matériau de réparation 7 est déposé dans l’évidement 6 et sur la face externe 10 de l’élément d’obturation 9 (cf. FIG. 8 ). Cette étape a pour but de remplacer la totalité de l’épaisseur de matière détériorée 5 excavée par du matériau de réparation 7 et à former une surépaisseur de matériau de réparation 7 s’étendant au-delà des dimensions nominales du trou 2 et de la surface 3 bordant celui-ci. Afin d’éviter toute lacune de matière après usinage, du matériau de réparation 7 est généralement également déposé au-delà de l’évidement 6 formé par la partie matière détériorée 5 qui a été excavée, notamment sur une portion de surface de dépôt supplémentaire 3’ à réparer qui ne présentait aucune épaisseur de matière détériorée 5 sur la pièce 1 à réparer. Par « former une surépaisseur de matériau de réparation 7 s’étendant au-delà des dimensions nominales de la surface 3 et du trou 2 », on entend le fait que non seulement le matériau de réparation 7 déposé vient remplacer l’épaisseur de matière détériorée 5 qui a été retirée lors de la première étape, mais qu’un volume supplémentaire de matériau de réparation 7 est en outre déposé sur toute la surface 3 de l’évidement 6 qui a été généré lors de l’excavation de la matière détériorée 5. Ainsi, une surépaisseur e de matériau de réparation 7 est formée sur la surface 3 bordant l’extrémité débouchante 4 du trou 2 et une surépaisseur E de matériau de réparation 7 est formée dans le trou 2, sur la face externe 10 de l’élément d’obturation 9, au moins au niveau de la ou des faces latérales internes 12 du trou 2. Lors de cette troisième étape, la portion du trou 2 située sur la face externe 10 de l’élément d’obturation 9 est au moins partiellement comblée par du matériau de réparation 7. Dans l’évidement 6 où le matériau de réparation 7 est déposé, le diamètre d du trou 2 ainsi au moins partiellement obturé est inférieur au diamètre nominal N du trou 2. Cette surépaisseur permet d’éviter toute lacune de matière après usinage de la pièce 1 à réparer et de s’assurer de retrouver les dimensions nominales du trou 2 et de la surface 3 qui le borde avant détérioration. L’étape de dépôt du matériau de réparation 7 se fait préférentiellement par projection dudit matériau de réparation 7, mais d’autres techniques de dépôt peuvent être envisagées. En effet, les deux grandes familles de procédé de dépôt de revêtement pouvant être utilisées sont : Les dépôts par voie humide (par exemple bains électrochimiques, conversions). Les dépôts par voie sèche (par exemple PVD, CVD, soudage, projection thermique, cold spray). Le matériau de réparation 7 est préférentiellement une matière appartenant à la même famille de matériau que la pièce 1 à réparer. Plus préférentiellement, le matériau de réparation 7 est le même que celui dont est formée la pièce 1 à réparer. Il est préférentiellement déposé sous forme de poudre. Selon un mode de réalisation de l’invention, le dépôt se fait préférentiellement par une technique de projection dynamique par gaz froid du matériau de réparation 7 sous la forme d’une poudre solide. Le procédé selon l’invention comprend une quatrième étape au cours de laquelle l’élément d’obturation 9 est retiré et la pièce 1 à réparer est usinée (cf. FIG. 9 ). Cette étape a pour but d’enlever l’élément d’obturation 9 et la surépaisseur de matériau de réparation 7 afin que la surface 3 et le trou 2 retrouvent leurs dimensions nominales. Cette étape d’usinage est préférentiellement réalisée par une technique d’enlèvement de matière, par exemple par rectification. Lors de cette étape, le retrait de l’élément d’obturation 9 peut être réalisé en même temps que l’usinage de la pièce 1 à réparer, ledit élément d’obturation 9 étant alors par exemple éliminé par le même outil de coupe que celui utilisé pour usiner la pièce 1 à réparer. D’autres moyens de retrait peuvent être envisagés pour le retrait de l’élément d’obturation 9, par exemple la dissolution, la fusion, la rupture, le morcellement, le démontage, etc. Bien que décrit à travers un certain nombre d'exemples, variantes et modes de réalisation, le procédé de réparation et l’élément d’obturation selon l’invention comprennent diverses variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme du métier, étant entendu que ces variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention. Procédé de réparation d’une pièce (1) présentant un trou (2) et une surface (3) bordant une extrémité débouchante (4) dudit trou (2), ladite surface (3) comportant une épaisseur de matière détériorée (5), le procédé permettant de retrouver les dimensions nominales de la surface (3) et du trou (2) avant détérioration, et étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes successives suivantes : excavation de la pièce (1) à réparer par une technique d’enlèvement de matière qui enlève l’épaisseur de matière détériorée (5) et élargit l’extrémité débouchante (4) du trou (2) sur une profondeur (P), cette excavation de matière formant un évidement (6) dont le fond (8) débouche dans le trou (2) ; introduction dans le trou (2) d’un élément d’obturation (9) présentant une face externe (10) dirigée vers l’extrémité débouchante (4) du trou (2), ledit élément d’obturation (9) étant positionné de sorte que sa face externe (10) affleure avec le fond de l’évidement (6) et obture au moins partiellement le trou (2) ; dépôt d’un matériau de réparation (7) dans l’évidement (6) et sur la face externe (10) de l’élément d’obturation (9) de sorte à remplacer la totalité de l’épaisseur de matière détériorée (5) excavée et à former une surépaisseur de matériau de réparation (7) s’étendant au-delà des dimensions nominales de la surface (3) et du trou (2) ; et retrait de l’élément d’obturation (9) et usinage de la pièce (1) à réparer par une technique d’enlèvement de matière de sorte à enlever la surépaisseur de matériau de réparation (7) afin que la surface (3) et le trou (2) retrouvent leurs dimensions nominales. Procédé de réparation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape d’excavation de la pièce (1) à réparer est réalisée par usinage. Procédé de réparation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lors de l’étape d’introduction d’un élément d’obturation (9), l’élément d’obturation (9) est logé en ajustement serré dans le trou (2). Procédé de réparation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’étape d’introduction d’un élément d’obturation (9) comprend une étape de chauffage et de dilatation thermique de la pièce (1) à réparer, ou une étape de refroidissement et de contraction thermique de l’élément d’obturation (9). Procédé de réparation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de dépôt de matériau de réparation (7) est effectuée par une technique de projection dynamique par gaz froid du matériau de réparation (7) sous la forme d’une poudre solide. Procédé de réparation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de l’étape de dépôt de matériau de réparation (7), le matériau de réparation (7) est le même que celui dont est formé la pièce (1) à réparer. Procédé de réparation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape d’usinage de la pièce (1) à réparer est réalisée par rectification.