Procédé pour la fabrication Wune hélice métallique de propulsion et hélice métallique <B>de</B> propulsion établie suivant<B>ce</B> procédé. La présente invention se rapporte<B>à</B> un procédé pour la fabrication d'une hélice mé tallique de propulsion et<B>à</B> une hélice métal lique de propulsion dont le métal a les ca ractéristiques d'un métal forgé afin de pos séder les qualités essentielles de solidité et de résistance mécanique, de raideur, etc., dans la plus grande mesure possible, et qui est exempt des défauts qui se manifestent dans des hélices usinées suivant des métho des connues qui comprennent comme phase fondamentale le forgeage d'une pièce de mé tal pour lui donner la, forme grossière d'une hélice.
Le procédé suivant l'invention comprend
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l'usinage <SEP> d'une <SEP> pièce <SEP> de <SEP> métal, <SEP> de <SEP> façon <SEP> <B>à</B>
<tb> lui <SEP> donner <SEP> la <SEP> forme <SEP> générale <SEP> d'une <SEP> hélice
<tb> toUt <SEP> en <SEP> COntr# <SEP> ant <SEP> par <SEP> cet <SEP> usinage <SEP> la <SEP> direction
<tb> <B>ol</B> de laminage de la -pièce de métal et cette opération peut être ensuite suivie d'un fa çonnage effectué par des opérations de for geage ou de pressage.
Le produit qui en r#- sulte est constitué, par une pièce de métal transformée en une forme d'hélice ayant des lignes d'écoulement, dont la direction est conforme au contour de l'hélice et une struc ture de grain dans laquelle la grandeur des grains varie d'une manière uniformément progressive.
Le procédé objet de la présente invention sera expliqué ci-après, ià titre d'exemple, en se référant au dessin annexé qui montre un exemple d'exécution d'une hélice dans ses différentes phases de fabrication. Dans ce dessin: La fig. <B>1</B> est une vue en perspective d'un
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avaut <SEP> l,u8illa#'e;
<tb> <I>hi <SEP> <B>à</B></I><B> <SEP> 1 <SEP> 1</B>
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Les fig. <B>3</B> et 4 sont des vues en perspec tive similaires<B>à la,</B> fig. 2 et montrent la forme du billot lors des passes ultérieures par les rouleaux laminoirs;
La fig. <B>5</B> est une vue en plan d'une hélice <B>à</B> une seule pale après qu'elle a relu sa forme brute par les rouleaux laminoirs; La fig. <B>6</B> est une coupe suivant la ligne <B>6-6</B> de la fig. <B>5;</B> La fig. <B>7</B> est une vue en plan. d'une hé lice terminée<B>à</B> une seule pale; La fig. <B>8</B> est une vue en plan d'une hé lice terminée.<B>à</B> deux pales;
La fig. <B>9</B> montre schématiquement les rouleaux laminoirs et l'action de ces der niers sur le billot, et La fig. <B>10</B> montre<B>à</B> plus grande échelle une vue d'un fragment d'une pièce de métal martelée suivant les méthodes connues sus- énoncées.
On décrira<B>à,</B> titre d'exécution préférée de l'invention., le procédé de fabrication d'une hélice aéronautique formée d'un alliage<B>à</B> base d'aluminium contenant approximativement 94% d'aluminium, 4,5% de cuivre,<B>0,75%</B> de manganèse et<B>0, 7 5 %</B> #c silicium. Il va de soi que des hélices destinées<B>à</B> d'autres em plois que l'aéronautique et établies en d'au tres métaux et alliages que celui susénoncé peuvent également être fabriquées suivant le présent procédé. Comme matière pour la fa brication des hélices, on peut non seulement employer d'autres alliages<B>à</B> base d'alumi nium, mais également des alliages<B>à</B> base de magnésium.
Ces alliages possèdent un grand nombre des propriétés et qualités des alliages d'aluminium grâce auxquelles ils se prêtent particulièrement bien<B>à la</B> fabrication<B>d'hé-</B> lices d'aviation. Des hélices du type énoncé peuvent également être établies en fer et en acier, en cuivre et ses alliages, tels que du laiton et.
du bronze, et en des alliages de nickel tels que, par exemple en métal Monel. En fait, tous les métaux dont peuvent être faites des hélices par forgeage et laminage, peu-vent être traités d'après le présent pro <B>cédé.</B> L'objet de départ<B>à</B> travailler d'après ce procédé est représenté<B>à la,</B> fig. <B>1</B> sous forme d'un billot ou d'un bloc coulé<B>A.</B> Le billot<B>A</B> peut a-voir la forme d'un lingot venant de fonte ou d'un billot obtenu par l'usinage d'un lingot.
Dans le présent exemple, le procédé est décrit,<B>à</B> titre d'exemple, comme em ployant au début un billot<B>A,</B> mais on doit se rappeler que le procédé commence néces sairement avec une pièce coulée comme objet de départ. Une méthode préférée d'amener un lingot en forme de billot tel que celui repré senté en<B>A</B> est celle du laminage. Il est tou tefois<B>à</B> noter qu'au lieu d'exécuter cette opé ration, on peut aussi employer d'autres opé rations d'usinage de métal<B>à</B> la place du la minage pour transformer le lingot en billot.
Le billot<B>À</B> est formé avec une partie de poignée ou patte<B>1</B> servant de point d'appui<B>à</B> une pince ou autre outil de man#uvre pour manipuler le billot pendant l'opération de formation. Après que l'hélice a relu sa forme, cette poignée est enlevée, par-exem-ple en la découpant.
Le billot<B>A</B> est d'abord chauffé<B>à</B> une tem pérature<B>à.</B> laquelle il peut facilement être usiné, par exemple jusqu'à 400'<B>C.</B> Il est ensuite soumis<B>à,</B> l'action de rouleaux lami noirs B indiqués schématiquement<B>à,</B> la fig. <B>9.</B> Etant donné que le procédé de fabrication est décrit comme partant d'un billot de la forme représentée<B>à,</B> la fig. <B>1,</B> il ne serait pas dési rable d'essayer de réduire un billot de cette forme<B>à.</B> la forme d'hélice par une seule opé ration de laminage ou une seule passe par les rouleaux laminoirs.
Bien qu'une pareille modification puisse -être effectuée par une seule passe, l'opération de laminage préférée comprend plusieurs, de ces passes qui tra vaillent le billot graduellement en le défor mant successivement pour lui donner la forme représentée aux fig. <B>à</B> et<B>6. Il</B> est<B>à</B> noter que malgré les modifications de la forme du bil lot par suite des opérations de laminage re présentées aux fig. <B>1,</B> 2,<B>3</B> et 4, celui-ci a conservé sa section circulaire et<B>à</B> simplement été étiré en une forme conique. La passe fi nale par les rouleaux laminoirs sert toute- fois<B>à</B> aplatir la partie conique pour lui don ner une forme ressemblant quelque peu<B>à.</B> la forme d'une pale d'hélice aéronautique.
L'action de formation par laminage est caractérisée par l'application d'une force<B>de</B> déformation du métal dont l'intensité s'ac croît progressivement pendant une passe de laminage et en ce que le point d'application de la force le long de l'article<B>à</B> laminer & -Vaul-e également progressi-veinent dans la direction du laminage. Cette action a l'avan tage de permettre d'obtenir les propriétés<B>dé-</B> sirées dans le produit laminé.
Comme représenté<B>à la</B> fig. <B>5,</B> le billot a maintenant reçu la forme générale d'une pale d'hélice. Il est ensuite conformé en le soumet tant<B>à</B> l'action d'étampes de forgeage. Comme <I>pour</I> le laminage, le métal est d'abord chauff<B>é</B> -a-fin de pouvoir l'usiner. Le forgeage se fait également de préférence en un certain nombre de passes pour effectuer la conformation d'une manière plus ou moins graduelle.
Les opérations de pressage peuvent suivre le forgeage aux étampes, ou être substituées <B>à</B> celui-ci. Ces opérations peuvent également être effectuées pendant que le métal de l'hé lice est<B>à</B> l'état chaud. Cette phase de con formation ultérieure de l'article simule l'ac tion de laminage en ce qu'une force de défor mation est appliquée avec une durée d'appli cation prolongée. Cette action sert<B>-à</B> travail ler profondément les cristaux du métal, par ticulièrement<B>à</B> l'intérieur de la masse. Les propriétés données<B>à</B> l'hélice par le laminage sont augmentées par les opérations de pres sage, et un produit fort amélioré résulte -de la combinaison des opérationsde laminage et de pressage.
Les résultats favorables du traite'- ment par laminage sont ià attribuer, au moins dans une certaine mesure au fait que ce der nier prolonge l'application de la force dedé- formation pendant une durée considérable ment prolongée en comparaison du temps cor respondant dans les opérations de martelage.
Les lignes d'écoulement produites par les procédés de martelage actuels de pales métal liques sont de na-Lure ondulée et leur direc tion n'est pas conforme au contour de la pale, par le fait qu'on ne dispose actuellement d'aucune méthode pour régler la formation des lignes d'écoulement. Par suite -de cette condition, les lignes d'écoulement forment très souvent,des arrangements dans lesquels elles ne sont pas si résistantes aux efforts auxquels est soumise la pale pendant la mar che, qu'elles le seraient si elles étaient con formes au contour<B>de</B> la pale, Quelquefois, le-q lignes d'écoulement se terminent<B>à</B> la surface de la pale, ce qui a un effet nuisible sur le produit.
Un résultat très remarquable de l'impossibilité actuelle d'influencer l'arrange ment des lignes d'écoulement est le manque d'uniformité des produits obtenus. Une pale donnée aura un certain arrangement de lignes d'écoulement et une autre établie exactement par le même procédé sera caractérisée par un arrangement de lignes d'écoulement tout<B>-à</B> fait différent.
Intimement liée<B>à</B> l'arrangement des li gnes d'écoulement est toute structure lamel leuse qui peutêtre formée par le martelage. Cette formation de lamelles doit être attri buée<B>à</B> la présence de soufflures, de scories, d'impuretés, de constituants non dissous de l'alliage, etc., qui sont toujours présents, au moinsflans une certaine mesure, dans le mé tal ou alliage dont est faite la pale. Ces<B>dé-</B> fectuosités produisent -des lamelles lors du martelage et lorsque les efforts appliqués ne sont pas limités et dirigés de façon appro priée, il en résulte un arrangement en désor dre.
Le produit final est affaibli par une pa reille structure lamelleuse qui se caractérise très souvent par l'apparition des lamelles<B>à</B> la surface.
Le martelage d'un métal contenant des soufflures et des impuretés a pour effet de concentrer ou de localiser les soufflures, etc., transversalement dans la pale. Lorsque ces localisations se produisent<B>à</B> la surface du métal ou près de celle-ci, il en résulte des fissures dans le métal, ce qui constitue une défectuosité au plus haut degré. La présence de soufflures concentrées intérieurement<B>à</B> travers la pale est également fort nuisible et tend<B>à</B> rendre le produit défectueux. Dans cette description, les différentes opé rations d'usinage qui peuvent être effectuées sur l'hélice après le laminage sont désignées généralement par forgeage.
Ce terme doit en glober toutes les opérations de conformation exécutées après avoir donné au métal une forme brute dans laquelle il est travaillé par une force appliquée sous pression, comme, par exemple, le forgeage par étampes et le pres sage.
Après que l'hélice a reçu sa forme finale par le forgeage aux étampes<B>ou</B> pressage,<B>ou</B> ces deux -opérations, elle est soun-dse, pour finir, au procédé habituel -de finissage com prenant un nettoyage, un dressage et un cali brage. Elle est ensuite traitée<B>à</B> chaud, en la soumettant d'abord<B>à</B> une température d'en viron<B>520 ' C</B> -pendant environ douze ou seize heures, si l'hélice est faite de la composition préalablement mentionnée. La durée de<B>ce</B> traitement dépend de la grandeur de l'article et de la mesure dans laquelle le métal a été travaillé, aussi bien que de<B>là</B> composition de l'alliage. L'hélice est ensuite trempée et re cuite<B>à</B> une température d'environ<B>155 ' C</B> pendant environ<B>18</B> heures.
Des méthodes sensiblement les mêmes que celles susénoncées peuvent être employées dans<B>là,</B> fabrication d'une hélice<B>à</B> pale doù- ble. Comme pour une hélice avec une seule pale, le billot est laminé<B>à</B> partir de la partie formant moyeu vers les extrémités. En plus, la partie formant moyeu est formée avec une ouverture pouvant servir<B>à</B> des buts de mon tage. Cette opération est de préférence effec tuée après que la forme finale a été donnéeà l'hélice. Une hélice<B>à</B> pale double<B>C</B> est repré sentée<B>à</B> la fig. <B>8.</B> Cette dernière est munie d'une ouverture 2 pour son montage.
Grâce<B>à</B> l'opération de laminage, on ob tient un produit ayant une structure métalli que qui est relativement exempte de gros grains et une structure de grain qui est ca ractérisée par des lignes d'écoulement et des lamellages conformes<B>à</B> la direction du con tour des hélices, et dans laquelle la grandeur des grains varie de manière uniformément progressive dans toute l'hélice. De plus, le métal est pratiquement libre de soufflures localisées<B>à</B> la surface ou s'étendant<B>à</B> tra vers les pales.
<B>A</B> la fig. <B>10,</B> on a représenté une partie d'une hélice ayant reçu sa forme brute et qui a été formée d'après l'ancien procédé de mar telage. L'action de martelage a provoqué la, formation de lignes de cisaillement X. Cet ef fet est en contraste avec l'effet produit par le laminage décrit. Comme il a été indiqué, les arêtes X provoquent un arrangement de li gnes d'écoulement indésirable qui n'existe pas dans le produit laminé d'après le présent pro <B>cédé.</B>