CH628273A5 - Procede pour forer un passage dans une piece. - Google Patents

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Description

La présente invention concerne un procédé pour forer un passage dans une pièce à usiner ayant une surface percée en premier lieu et une surface percée en dernier lieu par impact localisé d'un faisceau sur la surface percée en premier lieu, dans lequel des éclaboussures fondues de matière de la pièce à usiner sont éjectées du passage pendant le forage et déposées sur et soudées à la surface percée en premier lieu autour du périmètre du passage sous la forme d'une ou de plusieurs ébarbures.
L'utilisation de l'énergie d'un faisceau d'électrons pour forer un ou plusieurs trous dans une pièce à usiner métallique ou non métallique n'a été que récemment étudiée. Dans la demande de brevet des US N° 861776 du 19 décembre 1977, on décrit une couche dite d'incidence, généralement sous la forme d'un revêtement sur la surface percée en dernier lieu de la pièce à usiner pendant l'opération de forage. Le but de cette couche d'incidence est d'absorber de l'énergie en excès du faisceau d'électrons, quand le faisceau passe à travers la surface percée en dernier lieu de la pièce à usiner et de produire une pression de vapeur suffisante par réaction du faisceau d'électrons pour éjecter la matière fondue de la pièce à usiner du trou qui est foré dans une direction opposée à la direction de propagation du faisceau d'électrons, c'est-à-dire de l'entrée du trou dans la surface percée en premier lieu de la pièce à usiner. Cependant, suite à cette expulsion de matière fondue du trou, on a un problème de formation d'êbarbures autour du périmètre du trou dans la surface percée en premier lieu. Les ébarbures semblent se former à partir d'éclaboussu-res fondues qui sont éjectées du trou et qui se soudent ensuite à la surface percée en premier lieu, à proximité du périmètre du trou foré. Une coûteuse opération de finissage du métal est requise pour enlever les ébarbures du périmètre du trou.
Dans le développement de la technique de forage à l'aide du faisceau d'électrons, les paramètres de forage, tels que l'énergie du faisceau, la durée des impulsions et la grandeur du point d'impact, ont été ajustés afin de rendre minimale la formation d'êbarbures autour du périmètre du trou. Cependant, jusqu'à ce jour, ces essais n'ont pas été couronnés de succès, en particulier du point de vue 5 d'une production commerciale.
Le but de la présente invention est d'éviter les difficultés décrites dans l'opération de forage de trous à l'aide de faisceaux énergétiques.
Selon l'invention, ce but est atteint par le procédé qui est défini dans la revendication 1.
io La matière de recouvrement ne doit pas nuire aux propriétés ou à la structure de la pièce à usiner en introduisant des contaminants pendant l'opération de forage. Bien que différentes matières céramiques soient utiles comme matières de recouvrement, une matière de recouvrement préférée est le nitrure de bore, par exemple sous la 15 forme d'une couche substantiellement continue sur la surface percée en premier lieu. Typiquement, la couche de nitrure de bore est formée en mélangeant des particules de nitrure de bore avec un diluant liquide, tel que l'eau, et un liant, et en étendant ou pulvérisant le mélange de bouillie uniformément sur la surface à percer en premier 20 lieu. Une couche de recouvrement adhérente en nitrure de bore est produite en séchant le revêtement de bouillie sur la surface de la pièce à usiner.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui va suivre de plusieurs 25 modes de réalisation préférés en se référant, à titre d'exemple, au dessin unique annexé qui représente de façon schématique une mise en œuvre du procédé selon l'invention.
La paroi 2 de la pièce dans laquelle un trou doit être foré comprend une surface 4 percée en premier lieu et une surface 6 percée 30 en dernier lieu, la surface percée en premier lieu faisant face à un canon d'électrons 8 qui produit un faisceau d'électrons 8a et le dirige sur la surface à percer en premier lieu pendant l'opération de forage. Sur la surface percée en dernier lieu se trouve une couche 10 d'une matière d'incidence pour absorber l'énergie en excès du faisceau 35 traversant la surface percée en dernier lieu et pour produire une pression de vapeur suffisante pour causer l'expulsion de matière fondue de la pièce à usiner par l'entrée du trou dans la surface percée --en premier lieu. En général, la couche d'incidence comprend une matrice 10a amovible et des particules 10b de remplissage absorbant 40 de l'énergie dispersées uniformément dans la matrice. Des exemples de matière d'incidence sont décrits dans la demande de brevet US mentionnée ci-dessus. Selon le procédé de l'invention, la formation d'êbarbures autour du périmètre de l'entrée du trou à forer est évitée en appliquant à la surface percée en premier lieu, avant l'opération 45 de forage d'une matière de recouvrement, de préférence sous la forme d'une couche 12 substantiellement continue, la matière de recouvrement ayant une résistance élevée à la température de sorte que des éclaboussures fondues, chaudes, éjectées du trou et déposées sur la couche pendant l'opération de forage, ne fondent et/ou ne vaporisent 50 pas la couche pour entrer en contact avec la surface 4 et se souder à celle-ci, et qu'en outre la chaleur produite dans la paroi 2 de la pièce à usiner pendant l'opération de forage ne provoque pas une perte d'adhésion, un décorticage ou une distorsion sévères de la couche. Aussi longtemps que la couche de recouvrement reste collée à la 55 surface percée en premier lieu pendant l'opération de forage, la formation d'êbarbures autour du périmètre du trou sera maintenue à un minimum ou évitée. Naturellement, la partie de la couche de recouvrement sur laquelle tombe le faisceau d'électrons sera fondue et/ou vaporisée afin de permettre au faisceau de tomber sur la surface 60 4 pour forer le trou. En général, la plupart des valeurs de puissance du faisceau d'électrons requises pour forer des pièces à usiner, par exemple des métaux et des alliages, sont plus qu'adéquates pour pénétrer rapidement à travers la couche d'arrêt 12.
Une autre condition que doit remplir la couche d'arrêt est celle de 65 ne pas contaminer ou provoquer des changements nuisibles dans la structure ou les propriétés de la pièce à usiner pendant le forage. Par exemple en forant une pièce à usiner métallique, la couche d'arrêt ne doit pas contenir des éléments contaminants qui pourraient réduire
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ou autrement affecter d'une manière nuisible les propriétés mécaniques de la pièce à usiner à proximité du trou. L'homme de l'art connaîtra facilement que le type d'éléments nuisibles à exclure de la couche d'arrêt dépendra du type de la pièce à usiner. En plus, il peut être très désirable que la matière d'arrêt n'ait pas d'effets négatifs ou nuisibles sur le canon d'électrons quand la couche est fondue et/ou vaporisée localement au début de l'opération de forage.
On a trouvé que de nombreuses matières céramiques sont appropriées et sont préférées comme couche d'arrêt pour le forage de pièces à usiner métalliques, en alliages au nickel par exemple. La plupart des matières sont appliquées de préférence sur la surface percée en premier lieu sous forme de liquide ou de bouillie. Par exemple, du silicate de sodium sous forme liquide est appliqué sur la surface et ensuite séché pour produire la couche d'arrêt désirée. La bouillie comprend normalement des particules céramiques dispersées dans un diluant liquide qui peut être vaporisé, tel que l'eau ou un liquide organique ou un mélange de ceux-ci, et de préférence un liant d'un type bien connu. Un agent humidificateur peut aussi être incorporé dans la bouillie pour assurer un recouvrement uniforme et continu de la surface percée en premier lieu. Des exemples de couche d'arrêt appliquée sous forme liquide sont le lait d'oxyde de magnésium, l'alumine finement moulu dans un liant au polystyrène ou autre liant, le verre fritté dispersé dans un liant organique connu sous la désignation commerciale Delta Glaze 17 et fabriqué par Acheson Colloids Company, la matière d'arrêt connue sous le nom commercial Nicrobraze green fabriquée par Colmonoy Corporation, et un revêtement évitant les éclaboussures de soudure connu sous la désignation commerciale Protect-O-Metal et fabriqué par G.W. Smith & Sons, Inc. La couche d'arrêt sous forme de bouillie peut être appliquée à la surface percée en premier lieu par un procédé de peinture, de vaporisation ou toute autre technique connue. La quantité du diluant liquide et/ou de l'agent humidificateur dans le même mélange de bouillie peut naturellement varier selon la technique d'application particulière choisie. Après avoir appliqué la bouillie sur la surface percée en premier lieu de la pièce à usiner, on la sèche à l'air ou au four pour produire la couche d'arrêt continue adhérente désirée. Une matière d'arrêt est le nitrure de bore appliqué sous forme de bouillie (par exemple, une solution aqueuse contenant environ 50% en poids de particules de nitrure de bore et un liant tel que l'aluminate de sodium), bouillie séchée ensuite à l'air ou au four pour produire une couche d'arrêt de nitrure de bore substantiellement continue et adhérant sur la surface percée en premier lieu. Cependant, une couche d'arrêt qui peut être appliquée à la surface de s la pièce à usiner sous forme solide est représentée par un tissu de verre résistant aux températures élevées, connu sous le nom commercial Mystik Tape 2001 et fabriqué par Borden Inc.
Evidemment, le genre aussi bien que l'épaisseur de la couche d'arrêt utilisée dépendront de la pièce à usiner particulière soumise à 10 l'opération de forage, de la profondeur du trou à produire et d'autres facteurs. L'homme de l'art discernera facilement les combinaisons appropriées de matière d'arrêt, de matière de pièce à usiner et d'épaisseur de couche. Pour une couche au nitrure de bore appliquée à une pièce à usiner formée, une épaisseur de 25 à 125 mm a été 15 trouvée satisfaisante pour éviter la formation d'êbarbures pour des profondeurs de trous jusqu'à 2 cm.
Bien qu'il soit préféré et plus facile de prévoir la matière d'arrêt sur la surface percée en premier lieu sous la forme d'une couche substantiellement continue, il est évident que le recouvrement réel de 20 la surface requise est seulement celui nécessaire pour éviter la formation d'êbarbures à proximité du périmètre du trou. Ainsi, dans certaines situations, la surface totale peut ne pas être entièrement couverte par la couche d'arrêt. Evidemment, la grandeur de la couche d'arrêt requise pour recouvrir la surface percée en premier 25 lieu dépendra du nombre de trous à forer et de leur grandeur.
Puisque la couche d'arrêt est normalement enlevée de la surface de la pièce à usiner après la fin de l'opération de forage, il est important que la couche soit une couche d'usure et puisse être 30 enlevée facilement par des moyens classiques. La couche d'arrêt céramique peut être enlevée facilement par des techniques classiques telles que la dissolution (dans de l'eau chaude, des bases ou des acides forts), le chauffage, le délaminage ou autre.
En variante, un ou plusieurs trous dont les axes longitudinaux 35 sont inclinés par rapport aux surfaces peuvent aussi être produits. Une couche d'arrêt peut être utilisée également dans d'autres procédés d'usinage qui utilisent un faisceau d'énergie pour réaliser l'enlèvement de matière de la pièce à usiner, par exemple le forage au laser ou aux ions.
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1 feuille dessins

Claims (7)

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1. Procédé pour forer un passage dans une pièce à usiner ayant une surface percée en premier lieu et une surface percée en dernier lieu par impact localisé d'un faisceau d'énergie sur la surface percée en premier lieu, dans lequel des éclaboussures fondues de matière de la pièce à usiner sont éjectées du passage pendant le forage et déposées sur et soudées à la surface percée en premier lieu autour du périmètre du passage sous la forme d'une ou de plusieurs ébarbures, caractérisé en ce que l'on revêt la surface percée en premier lieu avant l'opération de forage d'une couche d'usure de matière d'arrêt de sorte que les éclaboussures chaudes, fondues, éjectées du passage pendant l'opération de forage de la pièce à usiner, sont déposées sur ladite couche.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau d'énergie est un faisceau d'électrons.
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REVENDICATIONS
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière d'arrêt est une matière céramique.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière céramique est le nitrure de bore.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière d'arrêt est appliquée à la surface percée en premier lieu sous forme liquide, et ensuite séchée pour produire une couche d'arrêt continue.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière d'arrêt est sous forme de particules et est appliquée en une bouillie faite de ces particules, d'un liant et d'un diluant liquides, cette bouillie étant étendue sur la surface percée en premier lieu, la couche de bouillie étant ensuite séchée pour produire une couche d'arrêt continue.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par l'étage supplémentaire qui consiste à enlever la matière d'arrêt après avoir terminé l'opération de forage.
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