FR2528743A1

FR2528743A1 - Thin workpieces with complex shape made by hot isostatic pressing - esp. aircraft nose cone made from titanium alloy powder in steel mould with outer deformable wall

Info

Publication number: FR2528743A1
Application number: FR8210713A
Authority: FR
Inventors: Pierre Dulac
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1982-06-18
Filing date: 1982-06-18
Publication date: 1983-12-23
Also published as: FR2528743B1

Abstract

Sinterable powder of grain size 0.1-1mm is made and fed into a mould formed by two parts (a,b). The thicker part (a) is not deformed by hot isostatic pressing (HIP), but the thinner part (b) is deformed during HIP. The mould is sealed, and the assembly is subjected to HIP, followed by removing the mould (a,b). The prod. is pref. machined on the surface which was next to mould part (b). The powder is pref. a metal or alloy, esp. a Ti alloy, fed into a steel mould and subjected to 50-200 MPa at 900-980 deg.C. for HIP. The deformable part (b) of the mould pref. has a wall thickness of 2-4mm, which is at least 0.5mm less than the wall thickness of part (a). The replacement of similar workpieces made by casting or forging and involving long and expensive machining operation.

Description

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de fabrication de pièces minces de forme complexe par compact ion isostatique à chaud. The present invention relates to a method and a device for manufacturing thin parts of complex shape by compact hot isostatic ion.

De façon plus précise, elle concerne l'obtention de pièces à paroi mince ne nécessitant pas d'opération d'usinage final sur l'une de leurs surfaces. More specifically, it relates to obtaining thin-walled parts that do not require a final machining operation on one of their surfaces.

Ce procédé s'applique en particulier à la réalisation de pièces creuses comportant sur leur paroi interne des renforts, des cadres, des lisses, ou des nervures, par exemple de pièces telles que des pointes avant pour avions comportant des renforts internes pour la fixation d'une trappe d'accès aux équipements situés à l'intérieur de cette pointe avant. This method applies in particular to the production of hollow parts having on their inner wall reinforcements, frames, smooth, or ribs, for example parts such as front tips for aircraft having internal reinforcements for fastening an access hatch to equipment located inside this front tip.

Jusqu'à présent des pièces creuses de ce type étaient réalisées par forgeage et par usinage à partir de noyaux de fonderie, ce qui nécessitait des opérations d'usinage longues et coûteuses et l'emploi d'une quantité très importante de matière première par rapport à la pièce finie en raison des pertes dues notamment à l'enlèvement de la mise au mil. Until now hollow parts of this type were made by forging and machining from foundry cores, which required long and expensive machining operations and the use of a very large amount of raw material compared to the finished part because of the losses due in particular to the removal of setting millet.

Aussi, pour éviter ces inconvénients on a envisagé de fabriquer de telles pièces par métallurgie des poudres, mais ces techniques n'ont pas permis jusqu a présent d'obtenir directement des pièces minces de grandes dimensions et de forme complexe, ayant sur l'une de leurs surfaces un profil correspondant aux cotes définitives de la pièce à fabriquer. Also, to avoid these drawbacks, it has been envisaged to manufacture such parts by powder metallurgy, but these techniques have not yet made it possible to directly obtain thin parts of large dimensions and of complex shape, having on one their surfaces a profile corresponding to the final dimensions of the part to be manufactured.

La présente invention a précisément pour objet un procédé de fabrication de pièces minces de forme complexe par compact ion isostatique à chaud qui pallie ces inconvénients. Ce procédé consiste à a) - préparer une poudre de matériau frittable ayant
une granulométrie de 100 à 1000 ssm, b) - introduire ladite poudre dans un moule comportant
deux parties d'épaisseurs différentes choisies
de façon telle que la partie du moule ayant
l'épaisseur la plus faible soit déformable sous
l'action de la pression isostatique tandis que la
partie du moule ayant l'épaisseur la plus forte
ne soit pas déformable sous l'action de la pres
sion isostatique, la partie du moule non déforma
ble sous l'action de la pression isostatique
ayant un profil tel qu'il correspond aux cotes
définitives de la pièce à fabriquer, c) - sceller le moule, d) - soumettre l'ensemble ainsi obtenu à une compres
sion isostatique à chaud, et e) - éliminer les deux parties du moule.The present invention specifically relates to a process for manufacturing thin parts of complex shape by compact hot isostatic ion which overcomes these disadvantages. This process consists of a) - preparing a powder of sinterable material having
a particle size of 100 to 1000 ssm, b) - introducing said powder into a mold comprising
two parts of different thicknesses chosen
so that the part of the mold having
the lowest thickness is deformable under
the action of isostatic pressure while the
part of the mold having the highest thickness
is not deformable under the action of the pres
Isostatic pressure, the part of the mold not deformed
ble under the action of isostatic pressure
having a profile as it corresponds to the odds
definitive of the part to be manufactured, c) - seal the mold, d) - submit the assembly thus obtained to a compres
hot isostatic pressure, and e) - remove both parts of the mold.

Grâce à l'utilisation d'un moule en deux parties ayant des comportements différents à la déformation sous l'action de la pression isostatique, on peut obtenir directement une pièce mince présentant les cotes définitives sur la surface qui correspond à la partie non déformable du moule. En revanche, il est généralement nécessaire d'usiner la pièce sur sa surface qui correspond à la partie déformable du moule. Par ailleurs, contrairement aux procédés qui utilisent l'usinage de noyaux de fonderie, on fait une économie importante de matière première puisqu'on limite les opérations d'usinage et les pertes de matière première notamment pour l'obtention de pièces creuses. Thanks to the use of a two-part mold having different behaviors to the deformation under the action of isostatic pressure, it is possible to obtain directly a thin piece having the final dimensions on the surface which corresponds to the non-deformable part of the mold. On the other hand, it is generally necessary to machine the part on its surface which corresponds to the deformable portion of the mold. Moreover, unlike processes that use the machining of foundry cores, it saves a lot of raw material since it limits the machining operations and losses of raw material especially for obtaining hollow parts.

Selon l'invention, le matériau frittable est avantageusement un métal ou un alliage métallique par exemple du titane, du zirconium, de l'aluminium ou leurs alliages. According to the invention, the sinterable material is advantageously a metal or a metal alloy, for example titanium, zirconium, aluminum or their alloys.

Le procédé de l'invention se révèle particulièrement avantageux pour la réalisation de pièces minces ayant par exemple des épaisseurs de 1 à 6 mm et compor tant des bossages tels que des renforts, des cadres, des lisses ou des nervures sur ltune de leurs surfaces. The method of the invention is particularly advantageous for the production of thin parts having for example thicknesses of 1 to 6 mm and comprising bosses such as reinforcements, frames, smooth or ribs on one of their surfaces.

Dans ce cas, pour éviter un réusinage de cette surface, la partie du moule non déformable sous l'action de la pression isostatique comprend des zones en creux ayant un profil correspondant aux cotes définitives de ces bossages et la partie du moule déformable sous l'action de la pression isostatique comprend des zones en relief ayant un profil sensiblement inverse de celui des zones en creux aux endroits situés en regard des zones en creux de la partie du moule non déformable sous l'action de la pression isostatique.In this case, to avoid reworking of this surface, the non-deformable portion of the mold under the action of the isostatic pressure comprises recessed areas having a profile corresponding to the final dimensions of these bosses and the portion of the deformable mold under the The action of the isostatic pressure comprises raised zones having a substantially opposite profile to that of the recessed zones at the places situated opposite the recessed zones of the part of the mold that is not deformable under the action of the isostatic pressure.

Ainsi, on est assuré qu'au niveau des bossages où la pièce doit présenter une épaisseur plus importante, on a dans le moule une quantité de poudre suffisante pour que, lors de l'opération de frittage par compression isostatique à chaud, on obtienne un profil satisfaisant sur la partie qui ne sera pas à réusiner et que sur l'autre surface de la pièce à usiner, on ait une quantité de matériau suffisante pour permettre cet usinage aux cotes définitives. Thus, it is ensured that at the bosses where the part must have a greater thickness, there is in the mold a sufficient amount of powder so that, during the operation of hot isostatic pressing sintering, one obtains a satisfactory profile on the part that will not be reworked and that on the other surface of the workpiece, there is a sufficient amount of material to allow this machining to final dimensions.

Selon l'invention, lorsque le matériau frittable est un métal ou un alliage métallique, on prépare avantageusement la poudre ayant une granulométrie de 100 à 1000 wa, par la technique de fusion-centrifugation. According to the invention, when the sinterable material is a metal or a metal alloy, the powder having a particle size of 100 to 1000 w is advantageously prepared by the fusion-centrifugation technique.

Cette technique consistê à porter à une température de fusion la surface d'extrémité d'un lingot cylindrique en métal ou en alliage, entraîné en rotation autour de son axe ; ainsi, sous l'action de la force centrifuge, le métal ou l'alliage en fusion est éjecté de la surface d'extrémité du lingot sous la forme de gouttelettes liquides qui, en se refroidissant, se transforment par solidification en particules sphériques ayant pour la plupart un diamètre compris entre 100 et 1000 um. This technique consists in bringing to a melting temperature the end surface of a cylindrical ingot of metal or alloy, rotated about its axis; thus, under the action of the centrifugal force, the molten metal or alloy is ejected from the end surface of the ingot in the form of liquid droplets which, upon cooling, are converted by solidification into spherical particles having as their most a diameter of between 100 and 1000 μm.

De préférence, pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, on utilise une poudre ayant une granulométrie de 100 à 300 Nm. Preferably, for carrying out the process of the invention, a powder having a particle size of 100 to 300 Nm is used.

On introduit ensuite la poudre dans l'espace compris entre les deux parties du moule et lorsqu'on utilise une poudre réactive telle que le titane, on soumet l'ensemble à un dégazage par pompage puis on scelle le moule et on l'introduit dans un four de compression isostatique sous atmosphère gazeuse, par exemple sous atmosphère d'argon, afin de réaliser le frittage. La pression et la température utilisées sont choisies en fonction de la nature du matériau. The powder is then introduced into the space between the two parts of the mold and when a reactive powder such as titanium is used, the assembly is subjected to a pumped degassing and then the mold is sealed and introduced into the mold. an isostatic compression furnace in a gaseous atmosphere, for example under an argon atmosphere, in order to carry out the sintering. The pressure and the temperature used are chosen according to the nature of the material.

Dans le cas du titane ou des alliages de titane où il est important de conserver la structure biphasée a+ss qui confère des bonnes propriétés mécaniques, il est nécessaire de ne pas dépasser lors des opérations de frittage la température de transformation allotropique de l'alliage. Généralement, on réalise le frittage à une température de 900 à 9800C en utilisant des pressions allant de 50 à 200 MPa. Pour le chauffage de l'ensemble à la température de frittage, on utilise avantageusement une montée en température de 300 à 3300C par heure et l'on maintient l'ensemble à la température de frittage pendant une durée allant de 2 à 4 h, par exemple une durée de trois heures. Pour le refroidissement on descend la température à une vitesse de 300 à 3300C par heure. De même, la montée et la descente en pression sont effectuées progressivement par exemple à des vitesses de l'ordre de 44 MPa/heure au début de l'opération. In the case of titanium or titanium alloys where it is important to preserve the two-phase structure a + ss which gives good mechanical properties, it is necessary not to exceed during sintering operations the alloy's allotropic transformation temperature. . Generally, the sintering is carried out at a temperature of 900 to 9800C using pressures ranging from 50 to 200 MPa. For heating the assembly to the sintering temperature, a temperature rise of 300 to 3300.degree. C. per hour is advantageously used, and the assembly is kept at the sintering temperature for a period ranging from 2 to 4 hours per hour. example a duration of three hours. For cooling down the temperature at a rate of 300 to 3300C per hour. Similarly, the rise and the descent in pressure are carried out progressively for example at speeds of the order of 44 MPa / hour at the beginning of the operation.

Selon l'invention, les épaisseurs des deux parties du moule sont choisies en fonction de la pression de frittage utilisées, de la forme locale de la pièce et du matériau dont est constitué le moule pour obtenir uniquement la déformation de l'une des parties du moule. Généralement, pour la fabrication de pièces en titane ou en alliage de titane, la différence d'épaisseur entre les deux parties du moule est d'au moins 0,5 mm lorsqu'on utilise un moule en acier. Dans ce cas, la partie du moule déformable sous l'action de la pression isostatique a avantageusement une épaisseur de 2 à 4 mm et la partie du moule non déformable sous l'action de la pression, une épaisseur de 2,5 à 6 mm. According to the invention, the thicknesses of the two parts of the mold are chosen according to the sintering pressure used, the local shape of the part and the material of which the mold is made to obtain only the deformation of one of the parts of the mold. mold. Generally, for the manufacture of titanium or titanium alloy parts, the difference in thickness between the two parts of the mold is at least 0.5 mm when using a steel mold. In this case, the portion of the mold that is deformable under the action of the isostatic pressure advantageously has a thickness of 2 to 4 mm and the portion of the mold that is not deformable under the action of pressure, a thickness of 2.5 to 6 mm .

Dans ces conditions, la paroi déformable a une épaisseur suffisante pour qu'après déformation elle ne se perce pas, mais vienne plaquer la poudre contre la partie du moule qui ne se déforme pas. Under these conditions, the deformable wall has a sufficient thickness so that after deformation it does not pierce, but comes to press the powder against the part of the mold which does not deform.

Après l'opération de frittage on élimine le moule par tout moyen approprié, n'affectant pas les caractéristiques de la pièce obtenue. Ceci peut être réalisé par exemple par découpage suivi d'un décapage chimique. Après cette opération, on peut soumettre, si nécessaire, la pièce obtenue à des traitements thermiques classiques pour améliorer ses propriétés. After the sintering operation, the mold is eliminated by any appropriate means, which does not affect the characteristics of the part obtained. This can be achieved for example by cutting followed by chemical etching. After this operation, the piece obtained can be subjected, if necessary, to conventional heat treatments to improve its properties.

L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. The invention also relates to a device for implementing this method.

Ce dispositif comprend un moule en deux parties ayant des épaisseurs différentes, la partie présentant l'épaisseur la plus forte ayant un profil correspondant aux cotes définitives de l'une des surfaces de la pièce à fabriquer. This device comprises a two-part mold having different thicknesses, the part having the highest thickness having a profile corresponding to the final dimensions of one of the surfaces of the part to be manufactured.

Lorsque la pièce à fabriquer doit comporter des bossages tels que des renforts, des cadres, des lisses ou des nervures, la partie qui présente l'épaisseur la plus forte comporte des zones en creux ayant le profil des bossages à obtenir et la partie du moule présentant l'épaisseur la plus faible comporte des zones en relief ayant un profil sensiblement inverse de celui des zones en creux aux endroits situés en regard des zones en creux de la partie du moule ayant l'épaisseur la plus forte. When the part to be manufactured must comprise bosses such as reinforcements, frames, heddles or ribs, the part having the highest thickness has recessed areas having the profile of the bosses to be obtained and the part of the mold having the lowest thickness has raised areas having a profile substantially opposite that of the recessed areas at the locations facing the recessed areas of the mold part having the thickest.

Les deux parties du moule sont réalisées en matériau ne réagissant pas avec le matériau frittable, notamment dans les conditions de température et de pression utilisées pour le frittage sous pression isostatique. Par ailleurs, on utilise un matériau qui puisse être éliminé facilement après l'opération de frittage. Lorsque la pièce à fabriquer est en titane ou en alliage de titane, on peut réaliser les deux parties du moule en acier soudable peu carboné ayant un coefficient de dilatation approprié, Ce matériau peut être éliminé facilement par découpage et décapage chimique après frittage de la pièce. The two parts of the mold are made of material that does not react with the sinterable material, in particular under the temperature and pressure conditions used for sintering under isostatic pressure. Furthermore, a material which can be easily removed after the sintering operation is used. When the part to be manufactured is made of titanium or titanium alloy, it is possible to make the two parts of the low carbon weldable steel mold having a suitable coefficient of expansion. This material can be easily removed by cutting and chemical etching after sintering the workpiece. .

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, donnée bien entendu à titre illustratif et non limitatif en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 représente schématiquement le dispositif
pour la mise en oeuvre du procédé, - la figure 2 illustre la réalisation de la partie in
terne du moule de la figure 1, et - la figure 3 illustre une partie de la pièce obtenue
selon l'invention après usinage de sa surface exter
ne.Other features and advantages of the invention will appear better on reading the description which follows, given of course by way of illustration and not limitation with reference to the accompanying drawing in which - Figure 1 shows schematically the device
for the implementation of the method, - Figure 2 illustrates the implementation of the part in
dull of the mold of Figure 1, and - Figure 3 illustrates a part of the part obtained
according to the invention after machining its outer surface
born.

On décrit, ci-après, la réalisation d'une pièce creuse en alliage de titane TA6V (alliage à 90% de titane, 6% d'aluminium et 4% de vanadium) qui est utilisable, comme pointe avant pour avion devant comporter une trappe d'accès aux équipements situés à l'intérieur de cette pointe avant. The following is a description of the realization of a hollow piece made of titanium alloy TA6V (alloy with 90% titanium, 6% aluminum and 4% vanadium) which can be used, as a front tip for an airplane to include a access hatch to equipment located inside this front tip.

Pour réaliser cette pièce creuse, on utilise un moule en deux parties réalisées en acier soudable peu carboné, par exemple en acier E26 ou encore en acier du type XC 125 ou XC 18S. To achieve this hollow part, using a two-part mold made of weldable low carbon steel, for example steel E26 or steel type XC 125 or XC 18S.

Sur la figure 1 qui représente le dispositif utilisé pour préparer cette pièce en titane, on voit que'le moule comprend une partie interne 1 d'épaisseur el et une partie externe 3 d'épaisseur e2 inférieure à el ; ces deux parties sont soudées entre elles à leur extrémité inférieure 4 qui correspond à l'ouverture de la pièce à fabriquer, et la partie externe 3 du moule comprend à son extrémité supérieure un orifice 5 pour l'introduction de la poudre. In Figure 1 which shows the device used to prepare the titanium piece, we see that'the mold comprises an inner portion 1 of thickness el and an outer portion 3 of thickness e2 less than el; these two parts are welded together at their lower end 4 which corresponds to the opening of the workpiece, and the outer portion 3 of the mold comprises at its upper end an orifice 5 for the introduction of the powder.

Comme on peut le voir sur la figure, la partie interne 1 du moule comporte des zones en creux la, lb dont le profil correspond aux bossages que l'on doit obtenir sur la paroi interne de la pièce à fabriquer et la partie externe 3 du moule comporte des zones en relief 3a, 3b ayant sensiblement un profil inverse de celui des zones en creux la et lb, aux endroits situés en regard des zones la et lb. Dans cet exemple, la partie interne 1 du moule a une épaisseur el de 4 mm alors que la partie externe 3 du moule a une épaisseur e2 de 3 sm. As can be seen in the figure, the inner part 1 of the mold has recessed zones 1a, 1b, the profile of which corresponds to the bosses that must be obtained on the inner wall of the part to be manufactured and the outer part 3 of the mold has raised areas 3a, 3b having substantially a profile opposite that of the recessed zones 1a and 1b, at the locations opposite zones la and lb. In this example, the inner portion 1 of the mold has a thickness el of 4 mm while the outer portion 3 of the mold has a thickness e2 of 3 sm.

Ce moule en deux parties peut hêtre fabriqué par formage par explosion en matrice fermée, comme cela est représenté sur la figure 2 qui illustre le formage par explosion de la partie interne 1 de ce moule. This two-part mold can be made by closed-die explosion-forming, as shown in FIG. 2 which illustrates the explosion-forming of the inner portion 1 of this mold.

Pour cette opération de formage, on part d'une tôle d'acier 11 roulée et soudée longitudinalement et d'un bol de raccordement 13 soudé à l'extrémité supérieure de la tôle 11 de façon à former une ébauche fermée à sa partie supérieure, puis on dispose à l'intérieur de l'ébauche un cordeau détonant 15. On place ensuite l'ensemble dans une matrice 17 en deux parties, réalisée par exemple en béton et ayant un profil correspondant à celui du moule interne 1. Sur la partie gauche de la figure 2, on a représenté la disposition relative de l'ébauche 11, 13 et de la matrice 17 en début d'opération. For this forming operation, starting from a rolled and longitudinally welded steel sheet 11 and a connection bowl 13 welded to the upper end of the sheet 11 so as to form a blank closed at its upper part, then there is placed inside the blank a detonating cord 15. The set is then placed in a matrix 17 in two parts, made for example of concrete and having a profile corresponding to that of the inner mold 1. On the part left of Figure 2, there is shown the relative arrangement of the blank 11, 13 and the matrix 17 at the beginning of operation.

Après fermeture hermétique de la matrice 17, on fait exploser le cordeau détonant, ce qui provoque l'application de l'ébauche (11,13) sur la matrice et l'obtention du profil voulu comme cela est représenté sur la partie droite de la figure 2. On désolidarise ensuite les deux parties de la matrice 17 pour sortir la pièce formée constituant la partie interne 1 du moule. After sealing the die 17, the detonating cord is detonated, which causes the blank (11, 13) to be applied to the die and the desired profile is obtained as shown on the right side of the die. Figure 2. Then separates the two parts of the die 17 to remove the formed part constituting the inner part 1 of the mold.

Pour réaliser une pièce en alliage de titane
TA6V dans le dispositif de la figure 1, on prépare tout d'abord une poudre ayant la granulométrie voulue. Dans ce but, on utilise la technique de fusion centrifugation en portant à la température de fusion au moyen d'un faisceau d'électrons la surface d'extrémité d'un lingot cylindrique de TA6V de 50 mm de diamètre, entraîné en rotation autour de son axe à une vitesse de 1000 à 4500 tours/min., en opérant sous un vide secon daire de 10 5 Torr.Sous l'action de la force centrifu- ge, l'alliage de titane en fusion est éjecté de la surface d'extrémité du lingot sous la forme de gouttelettes liquides qui en se refroidissant se transforment par solidification en particules sphériques ayant pour la plupart un diamètre compris entre 100 et 1000 Wm et on isole la fraction de poudre ayant une granulométrie de 100 à 300 wm. On obtient ainsi une poudre à teneur faible en impuretés, telles que C, H2, N2 et O2 que l'on stocke avec précautions en container étanche sous atmosphère neutre.To make a titanium alloy piece
TA6V in the device of Figure 1, is first prepared a powder having the desired particle size. For this purpose, the centrifugal fusion technique is used by bringing the end surface of a cylindrical TA6V ingot 50 mm in diameter to the fusion temperature by means of an electron beam. its axis at a speed of 1000 to 4500 revolutions / min., operating under a secondary vacuum of 10 5 Torr. Under the action of the centrifugal force, the molten titanium alloy is ejected from the surface. end of the ingot in the form of cooling liquid droplets which are converted by solidification into spherical particles, most of which have a diameter of between 100 and 1000 Wm and the powder fraction having a particle size of 100 to 300 wm is isolated. A powder with a low content of impurities, such as C, H2, N2 and O2, is thus obtained which is carefully stored in a sealed container under a neutral atmosphere.

Après cette opération, comme représenté sur la partie gauche de la figure 1, on introduit sous vide par l'orifice 5 la poudre de TA6V dans l'espace 7 situé entre les parties interne 1 et externe 3 du moule, après avoir dégazé celui-ci. On dégaze ensuite la poudre par mise sous vide et on scelle le moule par soudage de l'orifice 5. On introduit alors l'ensemble dans un four de frittage 9 sous pression d'argon, on élève la température à 9700C à une vitesse d'environ 300 à 3300C par heure et on élève la pression d'argon à 100 MPa en trois heures à une vitesse d'environ 44 MPa/h pour les deux premières heures. After this operation, as shown on the left-hand part of FIG. 1, the powder of TA6V is introduced under vacuum through the orifice 5 into the space 7 situated between the inner 1 and outer 3 parts of the mold, after degassing the latter. this. The powder is then degassed by evacuation and the mold is sealed by welding the orifice 5. The whole is then introduced into a sintering furnace 9 under argon pressure, the temperature is raised to 9700.degree. approximately 300 to 3300C per hour and the argon pressure was raised to 100 MPa in three hours at a rate of about 44 MPa / h for the first two hours.

On maintient l'ensemble à la température de 9700C sous la pression de 100 MPa pendant 3 heures et on diminue progressivement la température et la pression en 3 heures en adoptant des vitesses de descente analogues à celles utilisées pour la montée en température et en pression. The assembly is maintained at a temperature of 9700 ° C. under a pressure of 100 MPa for 3 hours and the temperature and the pressure are gradually decreased in 3 hours by adopting lowering speeds similar to those used for the rise in temperature and pressure.

Après cette opération, comme cela est représenté sur la partie droite de la figure 1, grâce à la différence d'épaisseurs entre les deux parties 1 et 3 du moule, la poudre est appliquée sur la partie interne 1 du moule et la pièce obtenue 8 présente ainsi sur sa surface interne un profil correspondant aux cotes définitives. After this operation, as shown on the right-hand part of FIG. 1, thanks to the difference in thicknesses between the two parts 1 and 3 of the mold, the powder is applied to the inner part 1 of the mold and the part obtained 8 thus presents on its internal surface a profile corresponding to the final dimensions.

Après cette opération, on sort le moule du four de frittage et on élimine celui-ci par découpage et décapage chimique. After this operation, the mold is removed from the sintering furnace and the latter is removed by cutting and chemical etching.

La pièce obtenue présente ainsi une paroi interne qu'il n'est pas nécessaire de réusiner. En revanche, il est nécessaire de procéder à certains usinages de la paroi externe pour permettre le montage de la pièce sur l'avion et pour y inclure la trappe d'accès aux équipements situés à l'intérieur. The resulting piece thus has an inner wall that is not necessary to rework. However, it is necessary to perform some machining of the outer wall to allow mounting of the part on the aircraft and to include the access door to the equipment located inside.

Sur la figure 3, on a représenté une partie de la pièce 8 ainsi obtenue qui comprend un bossage 8b correspondant au renflement lb du moule interne 1 et un bossage 8a correspondant à la partie en creux la du moule 1. On usine la paroi externe de la pièce 8 au niveau du bossage 8b de façon à pouvoir y inclure une vis de fixation 21. On découpe ensuite la partie correspondant à la trappe d'accès qui se situe sensible ment au niveau du bossage 8a et on usine le bossage 8a qui constitue le cadre de fixation de la trappe pour le munir de moyens appropriés 23, permettant le montage de la trappe 25. Après ces différentes opérations on réusine la totalité de la paroi externe de la pièce 8 pour qu'elle présente les cotes voulues. FIG. 3 shows part of the part 8 thus obtained which comprises a boss 8b corresponding to the bulge 1b of the inner mold 1 and a boss 8a corresponding to the recessed portion 1a of the mold 1. the piece 8 at the boss 8b so as to include a fastening screw 21. Then cuts the portion corresponding to the access door which is substantially at the boss 8a and 8a is machined boss which constitutes the fixing frame of the hatch to provide it with appropriate means 23, allowing the mounting of the hatch 25. After these various operations is remanufactured the entire outer wall of the piece 8 so that it has the desired dimensions.

La trappe d'accès peut être réalisée dans un dispositif analogue à celui de la figure 1 par frittage sous pression isostatique en utilisant un moule en deux parties de forme appropriée. Après l'opération de frittage, par compression isostatique à chaud, selon l'invention, l'usinage est facile à réaliser ; le copeau est fin car le frottement entre la pièce et l'outil d'usinage est plus faible que pour les pièces forgées en TA6V, ce qui permet d'adopter une vitesse de coupe plus élevée. The access door can be made in a device similar to that of Figure 1 by sintering under isostatic pressure using a two-part mold of appropriate shape. After the sintering operation, by hot isostatic pressing, according to the invention, machining is easy to perform; the chip is fine because the friction between the workpiece and the machining tool is lower than for TA6V forgings, which allows a higher cutting speed.

Les caractéristiques mécaniques de la pièce ont été déterminées sur une pièce de 4 mm d'épaisseur et l'on obtient les résultats donnés dans le tableau qui suit. The mechanical characteristics of the part were determined on a piece of 4 mm thick and the results given in the following table are obtained.

TABLEAU

BOARD

<tb> Ti <SEP> 6 <SEP> Al <SEP> 4 <SEP> V <SEP> Limite <SEP> de <SEP> Limite <SEP> élas-1 <SEP> <SEP> Au%
<tb> <SEP> rupture <SEP> Rm <SEP> tique <SEP> R <SEP>
<tb> <SEP> (MPa) <SEP> (MPa) <SEP>
<tb> Pièce <SEP> obtenue <SEP> selon
<tb> l'invention <SEP> (9500C, <SEP> 937 <SEP> j <SEP> <SEP> 843 <SEP> 9 <SEP>
<tb> l02a > <SEP> ~~~~ <SEP>
<tb> Pièce <SEP> forgée <SEP> 953 <SEP> 871 <SEP> 11
<tb> Pièce <SEP> de <SEP> fonderie <SEP> > <SEP> 900 <SEP> > <SEP> 800 <SEP> 5 <SEP>
<tb>
Dans ce tableau, on a indiqué également les résultats obtenus avec des pièces analogues réalisées à partir d'ébauches coulées ou forgées.On a également déterminé l'allongement à la rupture Ar(%) et la striction Z de la pièce obtenue selon l'invention et on a obtenu les résultats suivants - Ar t - 12,7 - Z t 3 24 t
Au vu de ces résultats, on constate que le procédé de l'invention permet d'obtenir des caractéristiques mécaniques améliorées par rapport aux pièces de fonderie.<tb> Ti <SEP> 6 <SEP> Al <SEP> 4 <SEP> V <SEP><SEP> Limit of <SEP><SEP> Limit elas-1 <SEP><SEP> At%
<tb><SEP> break <SEP> Rm <SEP> tick <SEP> R <SEP>
<tb><SEP> (MPa) <SEP> (MPa) <SEP>
<tb> Piece <SEP> obtained <SEP> according to
<tb> the invention <SEP> (9500C, <SEP> 937 <SEP>) <SEP><SEP> 843 <SEP> 9 <SEP>
<tb>l02a><SEP> ~~~~ <SEP>
<tb> Part <SEP> Forged <SEP> 953 <SEP> 871 <SEP> 11
<tb> Part <SEP> of <SEP> Foundry <SEP>><SEP> 900 <SEP>><SEP> 800 <SEP> 5 <SEP>
<Tb>
This table also shows the results obtained with similar parts made from cast or forged blanks. The elongation at break Ar (%) and the necking Z of the part obtained according to FIG. invention and the following results were obtained - Ar t - 12.7 - Z t 3 24 t
In view of these results, it is found that the method of the invention provides improved mechanical characteristics compared to castings.

On contrôle également les caractéristiques métallurgiques de la pièce par observation au microscope optique. Ainsi, on remarque que le matériau est sain et qu'il est essentiellement constitué d'une structure de Widmanstàtten qui correspond à un mince liseré de phase ss séparant des plaquettes de phase a. Lorsqu'on observe au microscope électronique, la microstructure se révèle plus complexe et présente à l'interface des phases a et F une autre phase appelée L de 0,3 à 0,4 wn de large. The metallurgical characteristics of the piece are also checked by optical microscopic observation. Thus, it is noted that the material is healthy and that it consists essentially of a Widmanstatten structure which corresponds to a thin strip of phase ss separating platelets of phase a. When observed under the electron microscope, the microstructure is more complex and has at the interface of the phases a and F another phase called L 0.3 to 0.4 wn wide.

Il est à noter que pour la réalisation de cette pièce, on a utilisé une quantité de poudre de 8 kg pour obtenir un produit usiné de 5 kg. Si l'on avait réalisé la même pièce par les techniques classiques de réalisation d'ébauches à partir de noyaux de fonderies, on aurait dû utiliser 60 kg de matière. It should be noted that for the production of this part, a quantity of powder of 8 kg was used to obtain a machined product of 5 kg. If the same piece had been produced using standard casting techniques from foundry cores, 60 kg of material should have been used.

Ainsi, le procédé de l'invention permet d'économiser une quantité importante de matière première, ce qui se révèle très intéressant lorsqu'il s'agit de matières coûteuses ou difficiles à réutiliser après usinage. Thus, the method of the invention saves a large amount of raw material, which is very interesting when it comes to expensive materials or difficult to reuse after machining.

Claims

1. A process for producing thin parts (8) of complex shape, by compact hot isostatic ion, characterized in that it consists of a) - to prepare a powder of sinterable material having

a particle size of 100 to 1000 'lin, b) - to introduce said powder in a mold compor

two parts (1 and 3) of different thicknesses

chosen in such a way that part (3) of the

mold with the lowest thickness is

formable under the action of isostatic pressure

while the part (1) of the mold having the thick

the strongest is not deformable under

the action of isostatic pressure, the part

(1) the non-deformable mold under the action of the

isostatic pressure having a profile such that

corresponds to the final dimensions of the piece (8)

to manufacture, (c) to seal the mold, (d) to submit the combination thus obtained to an

hot isostatic pressure, and e) - to eliminate both parts of the mold.

2. Method according to claim 1, characterized in that the workpiece is machined on its surface which corresponds to the deformable portion (3) of the mold.

3. Method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the sinterable material is a metal or a metal alloy.

4. Method according to claim 3, characterized in that the sinterable material is a titanium alloy.

5. A method according to any one of claims 1 to 4 for manufacturing thin parts comprising bosses, characterized in that the portion of the mold which is not deformable under the action of isostatic pressure comprises recessed zones (1a, 1b). having a profile corresponding to the final dimensions of these bosses and the portion of the mold deformable under the action of the isostatic pressure comprises raised areas (3a, 3b) having a profile substantially opposite that of the recessed areas (la, lb) at the locations facing the recessed areas (la, lb) of the non-deformable part of the mold under the action of isostatic pressure.

6. Process according to any one of claims 1 to 5, for the manufacture of thin pieces of complex titanium or titanium alloy, characterized in that the isostatic compression is carried out under an argon atmosphere at a temperature from 900 to 9800C under a pressure of 50 to 200 MPa.

7. Method according to claim 6, characterized in that the mold is made of steel.

8. Method according to claim 7, characterized in that the difference in thickness between the two parts of the mold (1 and 3) is at least 0.5 mm.

9. Method according to any one of claims 7 and 8, characterized in that the thickness of the portion of the mold (3) deformable under the action of isostatic pressure is 2 to 4 mm.

10. Apparatus for carrying out the method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises a mold in two parts (1 and 3) having different thicknesses, the part (1) having the The thickest thickness having a profile corresponding to the final dimensions of one of the surfaces of the part to be manufactured.

11. Device according to claim 10, for the manufacture of parts to have bosses, characterized in that the portion of the mold (1) having the largest thickness has recessed areas (la, lb) having the profile. bosses to be obtained and the part of the mold (3) having the lowest thickness comprises raised areas (3a, 3b) having a profile substantially opposite that of the recessed areas, at the locations opposite the recessed areas (la, lb) of the part of the mold (1) having the highest thickness.