FR2688803A1 - Procede de revetement d'une encoche d'une piece en alliage de nickel par laser. - Google Patents

Procede de revetement d'une encoche d'une piece en alliage de nickel par laser. Download PDF

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Abstract

Procédé de revêtement d'une encoche (2) d'une pièce en forme de "Z inversé" en alliage de Nickel ladite encoche (2) étant constitué d'un fond arrondi (3) dans le creux du "Z inversé" suivi d'une paroi plane (4) correspondante à la partie intermédiaire du "Z inversé" dans lequel on dépose plusieurs couches (5, 5') en matériau métallique anti-usure sur la paroi plane (4) de l'encoche (2), Le dépôt est fait par laser dont le faisceau (8) fait un angle constant avec le faisceau poudre (9). Le faisceau laser 8 lors du dépôt de la première couche (5) fait un angle alpha1 de plusieurs dizaines de degré avec la Normale à la paroi plane. Lors du dépôt des couches ultérieures (5) le faisceau laser (8) fait un angle alpha3 proche de la normale à l'arrondi (3) avant de se redresser jusqu'à faire l'angle alpha1 qu'il conserve pendant le reste de la passe.

Description

-1- Procédé de revêtement d'une encoche d'une pièce en alliage de nickel
par laser. La présente invention concerne un procédé de revêtement d'une encoche en forme de Z inversé de pièces en alliage de Nickel ayant une paroi plane précédée d'un arrondi Ces pièces sont notamment des ailettes de turbine à gaz en alliage de Nickel difficilement
soudables. Les procédés TIG manuel et mini-plasma sont beaucoup plus longs à employer et dépendent trop de l'opérateur.
On pourrait penser à utiliser un procédé laser à puissance très élévée pour permettre un bon ancrage des couches dans le fond de l'encoche mais les essais effectués ont montré qu'on ne pourrait pas tenir les prescriptions de la spécification concernant les fissurations.15 Le procédé selon l'invention permettant d'obtenir un revêtement métallique anti-usure sans fissuration ayant une bonne liaison métallique avec le substrat dans les zones de contact de formes complexes est caractérisé en ce qu'on utilise un faisceau laser orientable et déplaçable relativement par20 rapport à la paroi plane de l'encoche et faisant un angle fixe ô< 2 par rapport à un faisceau de poudre, le faisceau laser faisant un angle o par rapport à la normale N à la paroi plane de l'encoche et, la direction du faisceau de poudre un angle ci+ Y% 2 avec ladite normale N, en ce que lors de l'élaboration25 des diverses couches on réalise plusieurs passes longitudinales à vitesse constante partant du fond de l'encoche vers le bord, le point de rencontre O entre faisceau laser et la direction de projection de la poudre restant immobile quelques dizièmes de secondes sur l'arrondi de l'encoche au début de chaque passe longitudinale et en ce que lors de l'élaboration de la première couche l'angle O reste constant et égal à un angle c( l inférieur à 300 tandis que lors de l'élaboration des couches suivantes l'angle c O au début de chaque prend d'abord une valeur I -2- supérieure à C( qui peut être aussi proche que possible de la normale à l'arrondi, puis le faisceau laser et le faisceau de poudre tournent autour du point de rencontre O qui reste immobile jusqu'à ce que le faisceau laser prenne l'angle 1 avant de commencer à se déplacer pour réaliser ladite passe. De préférence, le point de contact O au début des passes est
positionné dans l'arrondi à l'intérieur du matériau.
L'invention va maintenant être décrite plus en détail en se référant à un mode de réalisation particulier cité à titre
d'exemple non limitatif et représenté par des dessins annexés.
La figure 1 représente la pièce munie de son revêtement avant
et après usinage.
La figure 2 représente le dépôt de la première couche sur
l'arrondi de l'encoche.
La figure 3 représente le dép 8 t de la première couche sur la
face plane de l'encoche.
La figure 4 représente la première phase du dépôt d'une couche
ultérieure sur l'arrondi de l'encoche.
La figure 5 représente la seconde phase du dépôt de la figure 4. La figure 6 représente le dépôt de la couche des figures 4 et sur la face plane de l'encoche.
La figure 7 représente la coupe de la figure 1.
Le profil brut 1 de l'aube en alliage de nickel est représenté en pointillé sur la figure 1 Ce profil est en forme de "Z inversé" et comporte dans la partie intermédiaire du "Z inversé" une encoche 2 constituée d'une partie arrondie 3 suivie d'une partie plane 4
correspondant à la partie intermédiaire du "Z inversé".
On revêt l'encoche 2 de plusieurs couches 5, 5 ', planes parallèles à la partie plane 4 à l'aide d'un laser C 02 dans le
faisceau duquel on projette une poudre métallique.
Chaque couche 5 est constituée de plusieurs cordons 6
adjacents déposés au cours de passes successives (voir figure 7).
Le dépôt est constitué d'un revêtement métallique anti-usure sans fissuration ayant une bonne liaison métallique avec le -3-
substrat en alliage de Nickel.
L'ensemble du "Z" est réusiné pour obtenir le profil final 7
en trait plein sur la figure 1.
Le faisceau laser 8 est orientable et déplaçable par rapport à la paroi plane 4 de l'encoche 2 La direction du faisceau laser et la direction 9 de projection de la poudre font un angle constant
2 (voir figure 2).
Etant donné la forme complexe de la pièce et le confinement de la zone à traiter on incline le faisceau laser 8 par rapport à la normale N à la paroi plane 4 de l'encoche 2 d'un angle v< de
quelques dizaines de degré Cet angle dépend du profil d'aube.
On le choisit pour qu'il soit aussi petit que possible c'est-à-dire pratiquement pour que le faisceau 8 soit confondu ou voisin de la parallèle au plan de la première branche 10 du "Z
inversé".
Ainsi le faisceau 8 fait-il un angle oe avec la normale N et
la direction 9 de projection de la poudre un angle c< + 2.
Réalisation de la première couche (voir figures 2 et 3).
L'angle d'inclinaison du faisceau laser 8 est fixé à <( 1 et il ne sera pas modifié pendant toute la réalisation de la première couche ; dans l'exemple précis O i 1 a été pris égal à 250 et est
sensiblement parallèle à la première branche 10 du "Z inversé".
Sur le fond arrondi 3 de l'encoche 2, on positionne le point d'intersection O entre le faisceau laser 8 et le faisceau poudre 9 à l'intérieur du matériau (quelques dizièmes de mm), ce qui permet d'une part de rattraper l'écart d'altitude avec la partie plane 4 de la zone à revêtir et d'éviter ainsi toute modification ultérieure de son positionnement lors de la réalisation de la passe en cours et d'autre part de maintenir le faisceau poudre 9 en aval du point de contact faisceau laser/pièce afin d'assurer une meilleure fusion de la poudre et minimiser les projections de
particules vers le fond d'encoche 2 (figure 2).
Le point d'intersection O est par ailleurs, maintenu quelques dizièmes de seconde à l'intérieur du matériau sans déplacement afin d'augmenter le temps d'interaction laser/matière et assurer une -4-
fusion du substrat.
L'ensemble faisceau laser 8/faisceau poudre 9 (angle i 2 constant) est ensuite déplacé à vitesse constante jusqu'au bord 11 du "Z inversé", le point d'intersection faisceau/poudre se trouvant
à la surface du substrat (figure 3).
On recommence l'opération jusqu'à ce que la première couche 5
soit déposée.
Réalisations des couches ultérieures (figure 4 à 6) Pour attaquer la nouvelle couche 5 ' (la cinquième sur la figure 4), le faisceau laser 8 est incliné par rapport à la normale N d'un angle cz 3 qui se rapproche le plus possible de la normale N à l'arrondi 3, ce qui permet une meilleure absorption du faisceau laser 8 pour la matière: il faut évidemment que le faisceau de poudre 9 (incliné de < 2 avec k 2 constant) soit au-dessus de la paroi
plane 4, ce qui empêche d'avoir un angle O < 3 trop important.
L'angle i< 3 est donc variable de couche à couche.
Comme pour la première couche 5 le point d'intersection O
faisceau/poudre se trouve à l'intérieur du matériau de l'arrondi.
Une rotation de l'ensemble faisceaux laser, poudre 8, 9 est alors
effectuée en ce point en quelques dizièmes de seconde (< 1 s) afin.
d'augmenter le temps d'interaction et de replacer le faisceau laser
8 en position pour construire la nouvelle passe.
Le faisceau laser 8 fait alors l'angle < 1 avec le normale N et il est déplacé comme lors du dépôt de la première couche 5 avec c 5 et-2 constants du fond 3 de l'encoche 2 vers le bord 11 en restant en surface de la couche déposée antérieurement (voir figure 6) Pour chaque passe on repart du fond 3 avec un faisceau laser 8 faisant un angle c< 3 (le même pour une couche déterminée) avant de redresser le faisceau 8 qui fait un angle '< 1 puis à le déplacer vers le bord avec le faisceau laser 8 restant incliné avec b( 1 constant. Le revêtement déposé a l'aspect représenté à la figure 7 avec les diverses couches 5, 5 ' constituées de cordons 12 réalisées au
cours de chaque passe.
La pièce en "Z inversé" est ensuite réusinée (figure 1).
-5-

Claims (3)

REVENDICATIONS
1) Procédé de revêtement d'une encoche ( 2) d'une pièce en forme de Z en alliage de Nickel ladite encoche ( 2) étant constitué d'un fond arrondi ( 3) dans le creux du "Z inversé" suivi d'une paroi plane ( 4) correspondante à la partie intermédiaire du "Z inversé", dans lequel on dépose plusieurs couches ( 5, 5 ') en matériau métallique anti-usure sur la paroi plane ( 4) de l'encoche ( 2), caractérisé en ce qu'on utilise un faisceau laser ( 8) orientable et déplacable relativement par rapport à la paroi plane ( 4) de l'encoche ( 2) et faisant un angle fixe X 1 2 par rapport à un faisceau de poudre ( 9), le faisceau laser ( 8) faisant un angle C>< par rapport à la normale N à la paroi plane ( 4) de l'encoche ( 2) et, la direction du faisceau de poudre ( 9) un angle '< + R< 2 avec ladite normale N en ce que lors de l'élaboration des diverses couches ( 5, 5 ') on réalise plusieurs passes longitudinales à vitesse constante partant du fond ( 4) de l'encoche ( 2) vers le bord ( 11), le point de rencontre O entre faisceau laser ( 8) et le faisceau de poudre ( 9) restant immobile quelques dizièmes de secondes sur l'arrondi ( 3) de l'encoche ( 2) au début de chaque passe longitudinale, et en ce que lors de l'élaboration de la première couche ( 5) l'angle i< 1 reste constant et égal à un angle 'S l inférieur à 30 tandis que lors de l'élaboration des couches suivantes ( 5 ') l'angle < au début de chaque prend d'abord une valeur supérieure à V l pour que le faisceau laser soit aussi proche que possible de la normale à l'arrondi ( 3), puis le faisceau laser ( 8) et le faisceau de poudre ( 9) tournent autour du point de rencontre O qui reste immobile jusqu'à ce que le faisceau laser ( 8) prenne l'angle < l
avant de commencer à se déplacer pour réaliser ladite passe.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le point de rencontre O au début des passes est positionné dans l'arrondi
( 3) à l'intérieur du matériau.
FR9203459A 1992-03-23 1992-03-23 Procede de revetement d'une encoche d'une piece en alliage de nickel par laser. Expired - Lifetime FR2688803B1 (fr)

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