Procédé pour former une pale métallique<B>de</B> propulsion et pale métallique <B>de</B> propulsion établie suivant ce procédé. La présente invention se rapporte<B>à</B> un procédé pour former une pale métallique<B>de</B> propulsion et<B>à</B> une pale métallique de pro pulsion établie suivant ce procédé, le but de l'invention étant de donner les caractéristi ques de métal forgé aux portions de racine <B>de</B> la pale et de rendre celle-ci supérieure aux pales formées suivant des procédés de fabrication connus dans lesquels on n'a pas prévu d'usinage individuel des moyeux de pale nécessaire pour obtenir les caractéristi ques de métal forgé désirées.
Suivant l'invention, une pale métallique est formée<B>à</B> partir d'une pièce de métal mas sive et le procédé comprend un usinage axial seulement<B>de</B> la portion de racine de la pale pour obtenir une portion de racine agrandie et aussi une structure de grain fin et de lignes d'écoulement améliorée du métal. Au trement dit, le procédé comprend un usinage iiidivic el de la partie-moyeu d'une pale et un tel usinage n'est pas nécessairement ac- compagné par un usinage de la partie-aile de la pale.
De préférence, la partie-moyeu de la pale est percée de façon<B>à</B> étendre ou refouler le métal du moyeu pour donner<B>à</B> ce dernier la forme désirée, ce refoulement de métal pou vant suivre les opérations<B>de</B> laminage et d'usinage de la pièce de métal effectuées pour donner<B>à</B> celle-ci la forme générale d'une pale.<B>-</B> La pale faisant en partie l'objet de Viii- vention consiste en une pièce de métal, tel -qu'un alliage<B>à</B> base d'aluminium par exern- ple, et présente une portion-aile aplatie et une portion-racine de section ronde.
Le dessin annexé représente,<B>à</B> titre d'exemple,- une pale métallique de propulsion établie suivant le procédé, de l'invention.
La. fig. <B>1</B> est une vue en perspective dun bloc de métal avant d'être soumis au procédé de l'invention; La fig. 2 est une vue similaire<B>à</B> la fig. <B>1</B> montrant le bloc dans la forme qu'il pré sente après avoir été soumis<B>à</B> une première phase de laminage; La fi-.<B>3</B> montre une pale ayant reçu sa formation préliminaire par les opérations clé laminage; La fig. 4 montre une vue schématique<B>de</B> rouleaux de laminage; La fig. 5est une coupe longitudinale d'un appareil de perçage;
La fi-.<B>6</B> est une vue similaire<B>à</B> la fig. <B>5</B> montrant une phase plus avancée du procédé d'étendagé ou d'expulsion de métal; La fic,. <B>7</B> est une vue similaire aux fig. <B>5</B> et<B>6</B> et représente l'opération de perçage finale; Les fic. <B>8, 9</B> et<B>10</B> montrent des coupes suivant les lignes<B>8-8, 9-9</B> et 10=10 des fig. <B>5. 6</B> et<B>7</B> respectivement;
La fic. <B>11</B> montre une vue en plan d'une pale après le traitement par les opérations de laminage et de refoulement axial de métal, et Les fil-. 12,<B>13,</B> 14 et<B>15</B> représentent des coupes transversales suivant les lignes 12-12, 13-13,14-14,15-15 de la fig. <B>11.</B>
<B>Il</B> est<B>à</B> noter que le nouveau procédé est destiné<B>à</B> la fabrication clé pales en n'importe lequel des métaux ou alliages qui ont été trouvés utilisables dans ce but. En plus d'un alliage<B>à</B> base d'aluminium qui est pris <B>à</B> titre d'exemple comme matière préférée pour être amené<B>à</B> la forme de pale, il faut mentionner entre autres les métaux suivants comme étant susceptibles d'être usinés sui vant le présent procédé:
le magnésium, et les différents alliages<B>à</B> base de magnésium, le fer et l'acier, le cuivre et ses différents al liages tels que le bronzeet le laiton, puis le nickel dans des alliages tels que le métal Monel. En particulier, les alliages<B>à</B> base de magnésium se prêtent<B>à</B> la fabrication de pales aéronautiques. Ces alliages -possèdent un grand nombre des propriétés des alliages <B>à</B> base d'aluminiumet leur emploi est désira ble pour les mêmes raisons que dans le cas de ces derniers.
Un alliage<B>à</B> base d'alumi nium qui a été trouvé très favorable pour l'emploi dans les hélices aéronautiques con tient environ 94 1'lo d'aluminium, 4,5<B>%</B> de cuivre,<B>0, 7 5 %</B> de manganèse et<B>0, 7 5 %</B> de si licium.
Une pale étublie suivant le présent pro cédé est destinée<B>à</B> être employée dans un milieu de fluide gazeux, car il faut que les pales pour l'emploi dans l'aviation aient teu- tes les propriétés de solidité, de raideur et analogues dans la plus grande mesure pos sible et soient encore aussi légères que faire se peut. Ces conditions concernent dans une certaine mesure spécialement l'aviation et le procédé perfectionné sera -décrit dans la suite dans l'application<B>à</B> la fabrication d'hélices aéronautiques. Il va de soi que ce procédé pourrait également être employé pour la fa brication d'hélices travaillant dans un autre fluide comme par exemple l'eau.
Dans la forme d'exécution représentée, la pale est établie en un alliage<B>à</B> 'base d'alumi nium<B>de</B> la composition sus-mentionnée.
La fig. <B>1</B> montre un cylindre de métal<B>A</B> qui sert de point de départ au présent pro <B>cédé.</B> L'objet de départ proprement dit est en somme un lingot moulé. Il -est toutefois sans importance que ce lingot ait été usiné <B>de</B> façon<B>à</B> recevoir la forme de cylindre re présentée ou qu'il soit utilisé<B>à</B> sa forme de lingot primitif.<B>Il</B> faut que le traitement commence quelque part avec un lingot et tout procédé commençant sur un cylindre tra vaillé a simplement comme supposition Pusi- nage préalable du lingot afin de lui donner la forme de cylindre.
Les opérations d'usi- -nage de métal pour réduire le lingot<B>à</B> la forme cylindrique ne sont pas essentielles pour cette invention. Une méthode de tra vail préférée pour cette phase est le procédé de laminage qui peut être effectué dans un train laminoir. Le cylindre<B>À</B> -est formé avec une partie de poignée ou patte<B>1</B> de toute manière préférée.
Cette partie<B>1</B> sert de point d'appui pour une pince ou un outil de ma- n#uvre analogue permettant de manier le cylindre pendant les opérations décrites dans la, suite, Le cylindre<B>A</B> est d'abord chauffé<B>à</B> une température à laquelle il peut facilement être usiné par exemple<B>à</B> une température d'envi ron 400<B>' C.</B> Il est ensuite soumis<B>à</B> l'action de rouleaux de laminage R indiqués schéma tiquement<B>à</B> la fig. 4.
L'opération de lami nage comprend de préférence une série de <U>-phases</U> ou passes de laminage<B>à</B> travers les rouleaux R qui travaillent graduellement le cylindre<B>À</B> de façon<B>à</B> lui donner la forme représentée<B>à</B> la fig. <B>3</B> et la section d'arc approximative d'une pale finie. Dans cette phase, le cylindre a pris la forme générale d'une pale d'hélice et sera désigné par B dans la description qui suit. La fig. 2 montre le développement du cylindre<B>A</B> après sa défor mation dans la première phase du laminage.
Les opérations de laminage conduisent<B>à</B> la forme quelque peu crue de la pale B avec partie-racine H. Le métal de la partie-aile de la pale aura été suffisamment travaillé pour occasionner une réduction d'environ <B>75%</B> ou davantage (le l'aire de sa section transversale. Si la réduction de la partie- aile de la pale n'a pas été effectuée dans cette mesure par les phases du laminage, elle sera effectuée complètement par les opéra tions subséquentes de forgeage ou de pres sage, ou les deux.
Toutefois, ces dernières n'affectent pas considérablement la partie- racine H de manière que si<B>le</B> métal de celle- ci n'a pas<B>été</B> réduit au point critique d'en viron<B>75% de</B> réduction par l'opération de laminage, ceci sera obtenu par les opérations subséquentes d'usinage de la partie-racine. Les phases<B>de</B> laminage donnent au métal une structure de grain fin qui est caractéri sée par des lignes d'écoulement dolnt la di rection est conforme au contour de la pale.
Une ligne d'écoulement d'un métal forgé a une certaine relation avec la libre du bois et le terme ,fi#bre" a été introduit dans<B>l'u-</B> sage commun dans le domaine du métal forgé.
Lo,rs d'un examen visuel cette formation de fibre peut se révéler par des constituants non dissous, des ségrégations ou des inclusions non métalliques. On trouvera assez souvent des grains allongés dans la direction de la <B>c</B> fibre et la fibre sera parallèle<B>à</B> la direction de l'usinage préalable.
Les fibres ou lignes d'écoulement comme elles sont appelées dans cette description, peuvent quelquefois être visible<B>à</B> F#il nu lorsqu'un spécimen de métal forgé est pro fondément corrodé, ou elles peuvent être ap parentes seulement<B>à</B> l'aide d'un examen mi croscopique. En allant encore plus loin, il <B>y</B> a certains types de lignes d'écoulement produits par des orientations préférées des axes des cristaux qui ne peuvent être distin- guées qu'à l'aide d'analyse aux rayons X.
Intimement adjointe<B>à</B> l'arrangement des lignes d'écoulement est toute structure lamel leuse qui peut être produite par la présenee de soufflures, de scories, d'impuretés et ana logues. De pareils lamellages seront allongés longitudinalement par rapport<B>à</B> la pale par suite du laminage et prendront la direction des liones découlement. De plus, la gran deur des -crains varie d'une manière unifor- mêment progressive avec l'épaisseur de la pale et l'usinage auquel est soumis le métal.
Une concentration ou localisation de souf flures, impuretés, etc. en relation transver sale par rapport<B>à</B> la pale est également em pêchée par l'opération de laminage. D'une pareille concentration de soufflures résul terait ordinairement une porosité du métal ou des fissures<B>à</B> sa surface. Ce fait démontre clairement combien l'opération de laminage avec ses différentes phases est désirable en comparaison de la pratique actuelle de for ger la pale au marteau.
Après que la. pale<B>B</B> a reçu sa forme brute par les phases de laminage, elle est de nouveau chauffée<B>à</B> une température<B>à,</B> la quelle elle est facile<B>à</B> usiner, après quoi elle est soumise<B>à</B> l'action d'étampes de forgeage. Ces dernières n#agissent pour la plus grande partie que sur la partie-aile proprement dite et n'affectent la partie-moyeu H qu'en lui donnant une forme ronde comme indiqué en pointillé<B>à</B> la fig. <B>5.</B> La.
partie-racine H aura reçu sa forme essentielle représentée par les opérations de laminage précédentes et elle ne sera changée que légèrement par l'action des 2D tD étampes de forgeage. L'opération de for geage comporte de préférence une série de phases qui forment le corps de la pale gra duellement afin de lui donner sa forme finale.
La formation par forgeage peut être omise entièrement ou en partie et être rem placée par des opérations de pressage. Toute fois, un procédé de fabrication complet peut comprendre ces deux opérations<B>à</B> la fois. Dans le cas de forgeage, la pale est d'abord chauffée<B>à</B> un point auquel elle est rendue usi- nable, et elle est ensuite soumise aux étam pes de pressage. L'action de ces dernières est caractérisée par l'application prolongée ou permanente de l'effort de déformation. Cette action d'usinage de métal simule les phases de laminage<B>à</B> ce point de vue et également des opérations d'étendage latéral et de refou lement axial de métal telles que décrites dans la suite.
Les opérations d'usinage du métal pour la formation ultérieure de la pale après le lami nage sont désignées en général dans cette description comme forgeage.<B>Sous ce</B> terme, on entend toutes les. méthodes d'usinage<B>de</B> métal servant<B>à</B> former ou travailler le mé tal par l'application d'un -effort de déforma tion. Ces méthodes peuvent comprendre un forgeage<B>à</B> l'aide d'étampes et un pressage ,comme sus-mentionné, Après avoir formé la partie de pale par laminage et forgeage au pressage, ou les deux opérations grâce auxquelles la partie-racine <B>Il</B> a reçu une forme approximativement<B>cy-</B> lindrique, la partie de poignée ou patte<B>1</B> est enlevée de toute manière appropriée, par exemple par découpage.
La partie-racine est ensuite déformée, de préférence par une série d'opérations de per çage qui effectuent un étendage latéral et un refoulement axial du métal de la partie- racine. Il va de soi que l'opération d'usinage n'est pas limitée exactement aux opérations d'étendage latéral et de refoulement axial in diquées, car il est évident que-des opératians équivalentes pourraient être employées pour atteindre le même but. Afin de pouvoir plus facilement usiner le métal de la partie-racine, celle-ci est chauf fée<B>à</B> un point approprié.
L'extrémité de la partie-racine de la pale est alors introduite dans une étampe fendue 2 représentée<B>à la</B> fig. <B>5</B> qui est alors fermée pour enserrer la partie-racine. Cet-te dernière est munie de rainures et de nervures<B>3</B> qui déterminent la forme d'une certaine construction de moyen pour donner au produit final les nervures et rainures qu'il doit avoir. Lorsque la pale est la première fois disposée dans l'étampe 2, le métal de la partie-racine occupe la position indiquée en pointillé<B>à</B> la fig. <B>5.</B>
Un outil de perçage 4 avec une pointe<B>5</B> est alors actionné par une force appropriée de façon<B>à</B> percer la partie-racine dans le sens axial pendant qu'elle est ainsi enfermée dans l'étampe 2. Ce perçage étend latérale ment ou refoule axialement le métal de celle- ci de manière qu'il remplisse complètement l'espace entre l'étampe 2,et l'outil de perçage 4.
On retire alors la pale de l'étampe 2 et on l'introduit dans une étampe<B>6</B> (fig. <B>6).</B> La coopération de l'étampe 2 et de l'outil de per çage 4 a servi<B>à</B> déformer le métal de la partie-racine de façon<B>à</B> lui donner un con tour sembla!bl-e <B>à</B> sa forme finale. L'étampe <B>6</B> et l'outil de perçage<B>7</B> sont destinés<B>à</B> poils- ser cette déformation encore plus loin. Lors que la partie-racine H est Iogée dans l'étampe <B>6,</B> elle occupe la position indiquée en poin tillé.
L'outil de perçage est alors actionné de manière que sa pointe<B>8</B> perce la partie-racine en entrant d'abord dans l'ouverture formée par la pointe<B>5.</B> Par suite de cette opération le métal est étendu latéralement et déplaeé dans les rainures<B>9</B> formées dans l'étampe<B>6.</B> La partie-racine de la. pale se rapprochera, maintenant de sa forme finale.
Bien que deux ou même une seule opération de perçage puisse être suffisante pour former exactement <B>la</B> partie-racine de la pale finie, on peut él-a- lement effectuer cette opération en trois phases. Il est évident que cet étendag g e lafé- ral ou refoulement axial de métal peut êtrp subdivisé en autant de phases d'opération que
l'on<B>juge</B> désirables dans toutes les conditions particulières.
Après que l'outil<B>7</B> a été retiré de la pale, celle-ci est retirée de l'étampe<B>6</B> et introduite dans l'étampe finale. Cette dernière com porte des rainures<B>Il</B> (fig. <B>7)</B> et des nervures- 12 déterminant la forme finale de la partie- racine. Un outil de perçage<B>13</B> avec une pointe 14 est actionné de la manière sus- décrite et le métal de la partie-racine II est chassé<B>à</B> partir de la position en pointillé dans l'espace entre l'étampe<B>10</B> et l'outil<B>13.</B>
Il est<B>à</B> noter que l'action d'écoulement exacte de métal imprimé au métal de la pale dans les opérations de perçage dépend de la grandeur et de la forme de l'outil de perçage et de l'étampe coopérante. Lorsque les di mensions de ces parties sont inexactes, le mé tal sera<B>à</B> la fois étendu latéralement et re foulé ou expulsé axialement par ce perçage. Cette action est incorporée dans les opérations sus-énoncées, mais il est<B>ù,</B> rappeler que par suite du perçage le métal peut être étendu latéralement sans être refoulé axialement ou vice-versa.
De plus, le perçage de la partie- racine enfermée dans l'étampe 2 est effectué sans augmenter la longueur de cette portion.
Tandis que la pointe<B>5</B> de l'outil 4 pré sente une forme pratiquement circulaire, la pointe<B>8</B> de l'outil<B>7</B> est quelque peu aplatie et la pointe 14 l'est encore davantage. Ces trois pointes donnent la forme des ouvertures <B>15, 16</B> et<B>17</B> représentées aux fig. <B>8, 9</B> et<B>10</B> iespectivement, pendant les différentes pha ses de perçage, différentes sections transver sales de la pale étant représentées aux fig. 12, <B>13,</B> 14 et<B>là.</B>
Après que la partie-racine a reçu sa forme finale, la pale est soumise aux opéra tions de finissage usuelles comprenant le net toyage, le ealibrage, le dressage et le traite ment thermique et finalement le finissage,<B>à</B> savoir le polissage et le garnissage.
Il est évident que l'étendage latéral et l'expulsion ou refoulement axial du métal modifient toutes caractéristiques de fonte ou eoulée que le métal aurait encore conservées après le laminage en celles d'un métal forgé #D <B>à</B> chaud. Le. produit final est exempt de ma nière remarquable de toute structure de grain irrégulière et de tous grains grossiers, et il est remarquable que les grains occupent des lignes d'écoulement dont la direction est con forme au contour de la pale. En outre, le métal comporte entièrement les caractéristi ques de forgeage et la partie-racine de la pale est très légère et quand même assez so lide pour résister aux conditions de service auxquelles elle est soumise.