FR2559506A1

FR2559506A1 - Process for the production of hollow components by plasma spraying

Info

Publication number: FR2559506A1
Application number: FR8402196A
Authority: FR
Inventors: Andre Guillon
Original assignee: REPARATION MAT AERO CONST
Current assignee: REPARATION MAT AERO CONST
Priority date: 1984-02-14
Filing date: 1984-02-14
Publication date: 1985-08-16

Abstract

The process consists in producing a rigid core 1 made of a destructible material, complementary in shape to that of the hollow part, in performing a plasma spraying around the said core and destroying the core. Application: production of articles especially for aeronautics.

Description

PROCEDE DE REALISATION DE
. |
PIECES CREUSES PAR PROJECTION PLASMA
La présente invention concerne les procédés de réalisation de pièces creuses par les méthodes de projection de matériaux solides connues sous la dénomination de projection plasma.PROCESS FOR PRODUCING
. |
HOLLOW PIECES BY PLASMA PROJECTION
The present invention relates to the methods of producing hollow parts by the methods of spraying solid materials known under the name of plasma spraying.

On connaît déjà dés procédés de dépôt de matériau sous forme de projection plasma. Ces procédés consistent essentiellement à projeter, à très grandes vitesses et à hautes températures, des particules solides sur des surfaces de pièces à traiter. Le résultat obtenu est très intéressant car ce traitement confère à ces pièces une durée de vie très longue, du fait de l'extrême dureté des surfaces ainsi traitées, tout en leur conférant une protection thermique et/ou diélectrique. Methods of depositing material in the form of plasma spraying are already known. These methods essentially consist in projecting, at very high speeds and at high temperatures, solid particles onto surfaces of workpieces to be treated. The result obtained is very interesting because this treatment gives these parts a very long service life, due to the extreme hardness of the surfaces thus treated, while giving them thermal and / or dielectric protection.

Très schématiquement, la très qrande vitesse de projection des particules est obtenue par une gaz porteur comprimé qui se détend, comme de l'argon, de l'azote, etc.Very schematically, the very high speed of projection of the particles is obtained by a compressed carrier gas which expands, such as argon, nitrogen, etc.

Ces particules obtenues à partir de poudres ou fils peuvent atteindre comme vitesses trois à sept'fois la vitesse du son. Quant à leur montée en température, elle est obtenue en les faisant passer dans la flamme d'une torche, par exemple d'un chalumeau.These particles obtained from powders or threads can reach the speed of sound as speeds three to seven times. As for their temperature rise, it is obtained by passing them through the flame of a torch, for example a blowtorch.

Ces procédés bien connus donnent de très bons résultats. Cependant, ils ne permettent pas de traiter certaines parties de pièces quand celles-ci comportent des cavités, comme par exemple des tubes de petites dimensions. I1 est impossible, en effet, de traiter directement l'intérieur de ces tubes par projection plasma. These well known methods give very good results. However, they do not make it possible to treat certain parts of parts when they have cavities, such as for example tubes of small dimensions. It is impossible, in fact, to directly treat the interior of these tubes by plasma spraying.

Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de mettre en oeuvre un procédé de réalisation de pièces creuses dont les surfaces des parties en creux sont ré alisées par des projections plasma. The object of the present invention is therefore to implement a process for producing hollow parts, the surfaces of the hollow parts of which are produced by plasma projections.

Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de réalisation de pièces massiques ayant une cavité, par projection plasma d'un premier matériau, caractérisé par le fait qu'il consiste
- à réaliser un noyau rigide, destructible, en un second matériau, d'une forme complémentaire de ladite cavité,
- à effectuer au moins une première projection d'une couche de plasma autour dudit noyau d'un troisième matériau,
- à effectuer une seconde projection d'une couche de plasma dudit premier matériau, d'une épaisseur suffisante pour la réalisation, après usinage, de la forme définitive de ladite pièce. More specifically, the subject of the present invention is a process for producing mass pieces having a cavity, by plasma spraying of a first material, characterized in that it consists
to produce a rigid, destructible core, made of a second material, of a shape complementary to said cavity,
- performing at least a first projection of a plasma layer around said core of a third material,
- Performing a second projection of a plasma layer of said first material, of sufficient thickness for the realization, after machining, of the final shape of said part.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnant un exemple de mise en oeuvre du procédé, notamment en regard de la figure unique annexée à titre illustratif mais non limitatif. Other characteristics and advantages of the present invention will appear during the following description giving an example of implementation of the method, in particular with regard to the single figure annexed by way of illustration but not limitation.

I1 est tout d'abord précisé que les épaisseurs de certains éléments de la pièce telle qu'illustrée sur la figure unique ont été exagérées, pour bien faire ressortir les caractéristiques de l'invention. I1 is first of all clarified that the thicknesses of certain elements of the part as illustrated in the single figure have been exaggerated, in order to bring out the characteristics of the invention.

Dans l'exemple illustré, la pièce à réaliser a la forme générale d'un cylindre dans lequel peuvent être effectués différents usinages tels que gorges, percées axiales, etc... In the example illustrated, the part to be produced has the general shape of a cylinder in which various machining operations can be carried out such as grooves, axial drills, etc.

Pour cela, il est tout d'abord réalisé un noyau t en un matériau rigide, destructible, par exemple en aluminium qui est facilement décomposé par la soude concentrée. Ce noyau a une forme extérieure qui est complémentaire de celle de la cavité de la pièce à réaliser. Dans l'exemple illustré, c'est une forme cy lindrique de révolution. Bien entendu, cette forme n' est donnée qu'à titre d'exemple, et toutes les formes peuvent être admises. For this, a core t is first of all made of a rigid, destructible material, for example aluminum which is easily decomposed by concentrated soda. This core has an external shape which is complementary to that of the cavity of the part to be produced. In the example illustrated, it is a cylindrical form of revolution. Of course, this form is given only by way of example, and all forms can be accepted.

Quand ce noyau a été réalisé, sur sa face extérieure, il est projeté une première couche de plasma d'un second matériau constituant avantageusement une barrière thermique. Dans ce sens, on choisit un matériau comme par exemple de la céramique. Cette couche est déposée sur une très faible épaisseur, quelques dixièmes de millimètre, pour qu'elle soit quand même homogène, mais pour que, par contre, le temps de projection ne soit pas assez long pour entraîner une augmentation de la température du noyau, pour éviter ainsi de le déformer. When this core has been produced, on its outer face, a first layer of plasma of a second material is projected, advantageously constituting a thermal barrier. In this sense, we choose a material such as ceramic. This layer is deposited on a very small thickness, a few tenths of a millimeter, so that it is still homogeneous, but so that, on the other hand, the projection time is not long enough to cause an increase in the temperature of the core, to avoid distorting it.

Arrivé à ce stade du procédé, il est préférable de laisser refroidir le tout pour stabiliser le noyau avec son manchon de céramique déposé sur sa surface extérieure. Cette couche apparaît fortement exagérée en épaisseur, en 2 sur la figure. At this stage of the process, it is preferable to let everything cool to stabilize the core with its ceramic sleeve deposited on its outer surface. This layer appears strongly exaggerated in thickness, in 2 in the figure.

Ensuite, on peut, si nécessaire, déposer sur cette première couche 2 une deuxième couche 3, toujours par la méthode de la projection plasma, d'un autre matériau, du nickel par exemple, qui est choisi, lui, pour faciliter l'accrochage de la céramique sur, par exemple, l'acier. Then, it is possible, if necessary, to deposit on this first layer 2 a second layer 3, still by the method of plasma spraying, of another material, for example nickel, which is chosen for its part to facilitate attachment. ceramic on, for example, steel.

En conséquence, la couche 2, ou l'ensemble des couches 2 et 3, constitue un écran thermique pour le noyau. Consequently, layer 2, or all of layers 2 and 3, constitutes a heat shield for the core.

Ensuite, sur cette première couche 2, ou sur la couche 3, si elle existe, est alors déposée, sans re- froidissement, une troisième couche 4, par projection plasma du matériau principal constitutif de la pièce définitive. L'acier est le matériau le plus couramment utilisé. La projection est effectuée jusqutà ce que l'épaisseur de la couche 4 soit suffisante pour que 1' on puisse, dans cette masse, réaliser la pièce avec sa forme définitive. A titre d'exemple purement illustratif, il a été représenté en pointillés différents usinages qu'il serait possible d'effectuer, comme des gorges 5-6, des percées 7-8, des faces d'extrémités 9-10 rectifiées. Then, on this first layer 2, or on layer 3, if it exists, is then deposited, without cooling, a third layer 4, by plasma spraying of the main material constituting the final part. Steel is the most commonly used material. The projection is carried out until the thickness of the layer 4 is sufficient so that one can, in this mass, produce the part with its final shape. As a purely illustrative example, various machining operations have been shown which it would be possible to carry out, such as grooves 5-6, drills 7-8, end faces 9-10 rectified.

Il est évident que sur la face périphérique, rectifiée ou pas, on peut aussi continuer un traitement de surface en projetant, toujours par la méthode des plasmas, une ou plusieurs couches de protection, comme par exemple du nickel et de la céramique, comme pour les couches 2 et 3. It is obvious that on the peripheral face, rectified or not, one can also continue a surface treatment by projecting, still by the method of plasmas, one or more layers of protection, like for example nickel and ceramic, as for layers 2 and 3.

Quand ces couches sont toutes déposées et quand l'ensemble des dépôts est revenu à la température ambiante, le noyau est détruit. Pour cette phase du procédé, l'aluminium est un produit avantageux. En effet, pour détruire le noyau en aluminium, il est possible de le percer de part en part et d'y faire couler une soude très concqntrée, ce qui détruit très rapidement le noyau par réaction chimique. When these layers are all deposited and when all the deposits have returned to ambient temperature, the nucleus is destroyed. For this phase of the process, aluminum is an advantageous product. Indeed, to destroy the aluminum core, it is possible to pierce it right through and to pour in it a very concentrated soda, which very quickly destroys the core by chemical reaction.

Quand le noyau est complètement détruit, il est alors possible, si nécessaire, de procéder à des usinages comme ceux indiqués précédemment. When the core is completely destroyed, it is then possible, if necessary, to carry out machining operations as those indicated above.

Il est donc apparent qu'il a été réalisé une pièce en creux, ou comportant une cavité ouverte, entièrement par projection plasma, ce qui n'était pas possible auparavant. De plus, pour certaines applications, dans certains domaines, en particulier celui de l'aéronautique, il peut être avantageux de laisser la couche de céramique 2, ce qui procure une protection de la surface de la partie en creux, ou de la cavité. It is therefore apparent that a hollow part has been made, or one comprising an open cavity, entirely by plasma spraying, which was not previously possible. In addition, for certain applications, in certain fields, in particular that of aeronautics, it may be advantageous to leave the ceramic layer 2, which provides protection of the surface of the hollow part, or of the cavity.

Claims

R'E VENDICATIONS - to perform a second projection of a layer (4) of plasma of said first material, of sufficient thickness for the realization, after machining (5; 6; 7; 8; 9; 10), of the definitive form of said part. - to carry out at least a first projection of a plasma layer (2) of a third material, around said core, - to produce a rigid, destructible core (1), in a second material, of a shape complementary to that of said cavity,

- 1 / Method for producing mass pieces having a cavity, by plasma spraying of a first material, characterized in that it consists

- 2 / A method according to claim 1, characterized in that said second material is aluminum.

- 3 / Method according to one of the preceding claims, characterized in that the third material is ceramic.

- 4 / A method according to claims 1 and 2, characterized in that said third material is made up of two layers (2; 3) respectively of ceramic and nickel.