FR3038703A1 - Outillage destine a supporter une preforme en poudre pendant un traitement thermique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un outillage (200) destiné à supporter pendant un traitement thermique une préforme (210) de pièce obtenue après la mise en forme d'une poudre métallique ou céramique, l'outillage comprenant un plateau (220), et une pluralité de blocs (230) disposés sur le plateau et ayant au moins une surface (230a) destinée à supporter la préforme. Au moins une partie des blocs sont reliés entre eux par au moins un élément d'entraînement (240), ledit élément d'entraînement comprenant une poudre métallique ou céramique mélangée à un liant organique et étant apte à se rétracter sous l'effet de la température de manière à entraîner ladite au moins une partie des blocs auxquels il est relié dans une ou plusieurs directions correspondant à une ou plusieurs directions de rétractation de chaque élément d'entraînement. L'invention vise aussi un procédé de traitement thermique d'une préforme mettant en œuvre un tel outillage.

Description

Arrière-plan de l'invention

La présente invention se rapporte au domaine général des traitements thermiques de préformes de pièces obtenues par mise en forme de poudres. L'invention s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, au frittage de préformes de pièces obtenues par mise en forme de poudre métallique ou céramique.

Il est aujourd'hui courant d'avoir recours à des procédés de fabrication de pièces tridimensionnelles en métal (ou alliage métallique) ou en céramique mettant en oeuvre une étape de mise en forme d'une poudre afin d'obtenir une préforme (par exemple en utilisant une technique de moulage par injection de poudre (PIM ou MIM) à l'aide d'un liant, par exemple un liant organique, ou de moulage par compaction de poudre), suivie d'une étape de frittage de la préforme.

Durant l'étape de frittage de la préforme (ou d'un traitement thermique à température élevée), plusieurs phénomènes thermomécaniques se produisent : - la dilatation thermique du matériau, dépendant du coefficient de dilatation thermique du matériau constituant la préforme, - le retrait dû à la densification de la poudre lors du frittage (pouvant représenter une contraction de 15% environ de la préforme dans toutes les directions), qui dépend de la densité initiale de poudre et des paramètres du frittage (par exemple : la température, la pression, la durée, la densité finale souhaitée de la pièce), et - le fluage de la pièce sous son propre poids, lorsque la pièce présente une partie suspendue (ou, en d'autres termes, en porte-à-faux).

Dans le cas de géométries complexes, les pièces peuvent présenter d'importantes surfaces en porte-à-faux qui s'affaissent durant l'étape de frittage de la préforme si celles-ci ne sont pas assez rigides, ce qu'il faut éviter.

On connaît du document FR 2944721 un procédé de fabrication d'une pièce métallique par moulage par injection de poudre métallique dans lequel : - on réalise un support mécanique à partir d'un mélange de poudre et de liant conformé de façon à supporter l'ébauche le long d'une surface de contact, - on dispose l'ébauche sur le support mécanique le long de la surface de contact, et - on procède au frittage simultané de l'ensemble formé par l'ébauche sur son support mécanique. Le procédé décrit dans ce document permet d'éviter le fluage d'une pièce présentant une surface suspendue. Cependant, le support mécanique décrit dans ce document n'est utilisable qu'une seule fois puisqu'il est fritté en même temps que la pièce afin de l'accompagner et de la soutenir durant toute l'étape de frittage. L'utilisation d'un tel support augmente notamment la quantité de poudre nécessaire, les coûts et le temps de fabrication de chaque pièce.

Objet et résumé de l'invention

La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant un outillage destiné à supporter pendant un traitement thermique une préforme de pièce obtenue après la mise en forme d'une poudre métallique ou céramique, l'outillage comprenant un plateau, et une pluralité de blocs disposés sur le plateau et ayant au moins une surface destinée à supporter la préforme, caractérisé en ce qu'au moins une partie des blocs sont reliés entre eux par au moins un élément d'entraînement, ledit élément d'entraînement comprenant une poudre métallique ou céramique mélangée à un liant organique et étant apte à se rétracter sous l'effet de la température de manière à entraîner ladite au moins une partie des blocs auxquels il est relié dans une ou plusieurs directions correspondant à une ou plusieurs directions de rétractation de chaque élément d'entraînement.

Lors d'un traitement thermique, l'outillage selon l'invention est dynamique et les blocs peuvent se déplacer entre une position initiale et une position finale (obtenue à l'issue du traitement thermique de la préforme). Ce déplacement est dû à la présence d'éléments d'entraînement comprenant un mélange de poudre et d'un liant organique. Ces éléments d'entraînement vont subir un retrait, correspondant à la densification de la poudre présente dans les éléments d'entraînements sous l'effet de la chaleur, qui va entraîner les blocs auxquels ils sont reliés dans leur direction de retrait. Ainsi, lorsqu'une préforme obtenue par mise en forme de poudre est placée sur l'outillage selon l'invention pendant son traitement thermique, les blocs se déplacent et accompagnent son retrait sans lui imposer de contraintes.

En outre, les blocs disposent chacun d'une surface destinée à être en contact avec la préforme qui fait généralement un angle compris entre 0° et 90° avec le plateau support. Cette surface permet notamment pour les pièces disposant d'une surface suspendue (ou autrement dit, en porte-à-faux), de supporter la préforme lors du traitement thermique et d'éviter ainsi son fluage sous son propre poids.

Tout type de préforme de pièce tridimensionnelle complexe peut être disposée sur un outillage selon l'invention, quelle que soit sa forme, et son épaisseur. Par exemple, une pièce présentant une partie de faible épaisseur peut, si elle subit un retrait, se briser à cause des frottements avec son support. L'outillage selon l'invention permet d'éviter de soumettre la préforme à ce type de contraintes puisque les blocs se déplacent en même temps que la préforme.

Le déplacement des blocs est réalisé indépendamment du retrait de la préforme, puisque ce sont les éléments d'entraînement qui assurent ce déplacement. Aucun dispositif supplémentaire n'est donc nécessaire pour assurer le déplacement des blocs, l'outillage fonctionne de façon passive.

Aussi, l'outillage est partiellement réutilisable, à la différence des outillages de l'art antérieur. En effet, les blocs peuvent être réutilisés pour le traitement thermique d'autres pièces, seul le remplacement de l'élément d'entrainement (consommable) est nécessaire entre chaque cycle de traitement thermique.

Dans des exemples de réalisation, l'élément d'entraînement comprend une tige munie d'au moins deux buttées, et les blocs sont traversés par un canal dans lequel la tige est disposée, la tige étant configurée pour que les buttées appuient sur au moins deux blocs lorsque la tige se rétracte afin de les entraîner dans la direction de rétractation de la tige. Les buttées peuvent par exemple comprendre des épaulements.

En outre, l'outillage peut comporter au moins deux éléments d'entraînement reliés à au moins une partie des blocs, lesdits éléments d'entraînement s'étendant chacun dans une direction différente.

De préférence, les blocs sont au moins partiellement creux, ce qui permet de réduire leur masse et d'assurer un meilleur glissement sur le plateau qui les supporte.

De préférence également, chaque bloc comprend un congé pratiqué sur au moins une des arrêtes dudit bloc en contact avec le plateau. Cette disposition permet de réduire les surfaces de contact entre les blocs et le plateau, pour assurer encore un meilleur glissement.

Les blocs peuvent comprendre un matériau céramique choisi parmi les matériaux suivants : zircone, alumine, Yttrine, dioxyde de silicium, nitrure de silicium (SÎ3N4), un mélange de céramiques, ou un alliage métallique choisi parmi les alliages suivants : un alliage à base de molybdène, un alliage à base de cobalt, un alliage à base de nickel, un alliage à base de fer, un alliage à base de titane, un alliage à base d'aluminium. Le matériau formant les blocs sera préférentiellement choisi pour être compatible avec la température du traitement thermique qui sera utilisée. En d'autres termes, le matériau est préférentiellement choisi pour rester géométriquement stable (ou encore indéformable) à la température du traitement thermique (il pourra cependant subir des déformations élastiques telles que des dilatations thermiques réversibles).

Avantageusement, l'outillage comprend en outre une barrière anti-diffusion à base d'oxyde d'yttrium ou d'alumine sur les surfaces des blocs destinées à supporter la préforme. Cette couche évite que la préforme ne réagisse avec les blocs, ce qui permet d'une part aux blocs de l'outillage de se déplacer sur le plateau, et d'autre part de retirer facilement la pièce de l'outillage une fois le traitement thermique terminé.

Avantageusement également, l'outillage comprend en outre une couche de poudre d'oxyde d'yttrium ou d'alumine sur une surface supérieure du plateau. De préférence, la poudre est composée de grains sensiblement sphériques pour que son écoulement soit le plus fluide possible, et l'épaisseur de cette couche est comprise entre 10 pm et 500 pm. Cette couche ne réagit pas avec le plateau et les blocs de l'outillage, et permet d'assurer un glissement plus facile des blocs sur la surface supérieure du plateau qui les supporte.

Avantageusement encore, une surface supérieure du plateau est polie pour minimiser les frottements entre les blocs et le plateau et faciliter ainsi le glissement de ces derniers. De la même manière, la surface des blocs en contact avec le plateau peut également être polie ou subir un traitement de surface afin d'optimiser le glissement des blocs sur le plateau. L'invention vise aussi un procédé de traitement thermique d'une préforme de pièce obtenue après la mise en forme d'une poudre métallique ou céramique, le procédé comprenant le traitement thermique de la préforme, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le placement de la préforme sur un outillage tel que celui décrit précédemment.

De préférence, l'élément d'entraînement comprend une poudre identique à celle de la préforme traitée thermiquement. De la sorte, la vitesse et l'amplitude du retrait de la préforme et de l'élément d'entrainement seront identiques, et la préforme ne subira aucune contrainte de la part des blocs de l'outillage. En variante, et selon les besoin, la poudre (et/ou le liant) de l'élément d'entraînement peut être différent afin de bénéficier d'une vitesse de retrait et/ou d'une amplitude de retrait différente.

De préférence également, avant le placement de la préforme sur l'outillage, les blocs sont espacés d'une distance inférieure ou égale à 10 mm, plus préférentiellement inférieure ou égale à 5 mm. Ainsi, quand la préforme présente d'importantes parties suspendues, les blocs ne sont pas trop espacés afin de prévenir le fluage de la préforme.

De préférence encore, le traitement thermique de la préforme est un frittage de la préforme. L'invention vise encore le procédé décrit ci-dessus dans lequel la pièce à fabriquer est une pièce pour l'aéronautique. Par « pièce pour l'aéronautique » on entend une pièce pouvant être utilisée dans un turboréacteur destiné à propulser un aéronef, par exemple : une aube de turbomachine aéronautique, des secteurs d'anneaux de turbine, un système d'injection de chambre à combustion aéronautique, un composant de système d'injection aéronautique, une bride, un système de bridage, un support d'équipements moteur un capot, etc.

Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures : - les figures IA et IB sont des vues en coupe d'un outillage selon un premier mode de réalisation de l'invention, respectivement dans une première configuration avant une étape de frittage, et dans une deuxième configuration après une étape de frittage, - les figures 2A à 2B sont, de manière similaire, des vues d'un outillage plus complexe appliqué au frittage d'une préforme d'aube aéronautique, - les figures 3A à 3D, 4A à 4D, et, 5A à 5D, illustrent respectivement d'autres modes de réalisation de l'invention, et - les figures 6A et 6B, et, 7A à 7C, illustrent respectivement deux procédés de fabrication d'un outillage selon l'invention.

Description détaillée de l'invention L'invention va maintenant être décrite dans son application au frittage de pièces tridimensionnelles de formes diverses. L'invention peut cependant s'appliquer à d'autres procédés de traitement thermique à haute température dès lors qu'ils peuvent occasionner des déformations thermomécaniques de la pièce, et notamment une rétractation de la pièce.

Les figures IA et IB illustrent un premier mode de réalisation d'un outillage 100 selon l'invention. La disposition de l'outillage 100 représentée sur la figure IA est celle à adopter avant que l'étape de frittage ne commence, alors que celle de la figure IB est obtenue une fois le frittage effectué.

La figure IA montre un outillage 100 destiné à supporter une préforme de pièce de géométrie unidirectionnelle (c'est-à-dire présentant une longueur bien plus importante que sa largeur). Dans cet exemple, la préforme 110 comprend une surface suspendue 111 vis-à-vis de deux surfaces d'appui 112 et présente une longueur totale L1 selon sa direction longitudinale (cette direction suivant un axe X horizontal), la longueur L1 de la préforme 110 étant bien supérieure à sa largeur.

La préforme 110 a été préalablement réalisée par une technique, connue en soi, de mise en forme de poudre. On citera à titre d'exemple le procédé de moulage par injection de poudre, qui consiste à préparer une composition comprenant une poudre (par exemple, en métal, en alliage métallique ou en céramique) et un liant (par exemple une résine thermoplastique) que l'on injecte dans un moule ayant la forme de la pièce à fabriquer et qui est régulé en température. On laisse ensuite refroidir le moule afin de solidifier la composition, et on démoule afin d'obtenir la préforme 110 de la pièce à fabriquer.

Conformément à l'invention, l'outillage 100 comprend un plateau 120 horizontal qui supporte une rangée de blocs 130 répartis longitudinalement selon l'axe X, la rangée comprenant deux blocs externes 131 et quatre blocs centraux 132. Les blocs 130 sont préférentiellement indéformables. Par « indéformables » on entend que les propriétés structurelles des blocs sont conservées pendant l'étape de frittage de la pièce, et qu'ils ne subissent pas de transformations irréversibles (ils peuvent cependant subir des déformations élastiques dues à la température ou au poids de la préforme). Plus particulièrement, les blocs indéformables sont configurés pour résister aux conditions de l'étape de frittage (température et pression notamment).

Les blocs 130 peuvent être réalisés à partir de la même poudre que celle utilisée pour réaliser la préforme 110, à condition d'avoir été frittés au préalable (afin de conserver leur géométrie durant l'étape de frittage). En outre, ils peuvent ainsi être réalisés en métal (par exemple en titane), en alliage métallique ou en céramique (par exemple en zircone, en alumine ou en dioxyde de silicium), tant qu'ils conservent leur rigidité et leur forme au moins jusqu'à la température à laquelle la pièce sera frittée. La température de fusion du matériau formant les blocs est nécessairement supérieure à la température maximale utilisée pour le frittage.

Le plateau 120 pourra par exemple être réalisé en un matériau choisi parmi les matériaux suivants : une céramique (par exemple à base d'oxyde de zirconium, d'oxyde d'aluminium, d'oxyde d'yttrium, de dioxyde de silicium, de nitrure de silicium, ou d'un mélange de ces céramiques), ou un alliage (par exemple à base de molybdène, de cobalt, de nickel, de titane, d'aluminium).

La préforme 110 est disposée au-dessus des blocs 130 et repose sur ses surfaces d'appui 112 en contact avec les blocs externes 131. Chacun des blocs 130 dispose d'au moins une surface 130a destinée à supporter la préforme au cours de son frittage.

Les blocs 130 peuvent avoir des tailles et des formes différentes d'un bloc à l'autre, qui sont adaptées notamment en fonction de la géométrie de la pièce à fabriquer et du retrait que sa préforme 110 sera susceptible de subir pendant le frittage (que l'on peut anticiper en faisant un essai par exemple).

Dans cet exemple, les blocs 130 sont espacés d'une certaine distance dt destinée à compenser d'une part le retrait de la préforme 110 lors de son frittage, et d'autre part la dilatation thermique de la préforme 110. Il est à noter que le phénomène thermomécanique prédominant est le retrait de la préforme dû au frittage, qui peut représenter une contraction homogène et isotrope des dimensions de la préforme de l'ordre de 15%. Quant au phénomène de dilatation thermique, il peut être pris en compte notamment quand les blocs 130 et la préforme 110 comprennent des matériaux de natures différentes, et plus précisément, qui ne se dilatent pas de la même manière sous l'effet de la chaleur. Dans ce cas, il est avantageux de ménager un espacement df légèrement supérieur pour tenir compte de cette dilatation différentielle.

Pour glisser avec le moins de frottements possibles, les blocs 130 disposent d'au moins un congé 130b, de préférence sur les arrêtes de chaque bloc en contact avec le plateau 120 qui sont sensiblement perpendiculaires à la direction principale de retrait de la préforme 110 (ici, il s'agit de la direction longitudinale X), ou, en d'autres termes, perpendiculaires à une direction de déplacement des blocs 130 lors du frittage.

En outre, toujours pour réduire ces frottements, une couche de poudre à base d'oxyde d'yttrium ou d'alumine pourra être déposée sur la surface supérieure du plateau 120 entre les blocs 130 et le plateau 120. Cette couche de poudre comprend de préférence des grains sensiblement sphériques, et présente une épaisseur comprise entre 10 pm et 500 pm. De manière générale, on pourra choisir pour cette couche tout matériau qui ne réagit pas avec le plateau ou les blocs, et facilite le glissement des blocs sur le plateau.

En complément, les blocs 130 peuvent aussi être creux ou partiellement creux (comme c'est le cas dans les exemples des figures IA, IB, 2A et 2B) afin d'être plus légers et de se déplacer en glissant avec plus de facilité sur le plateau 120, qui peut par ailleurs avoir subi un traitement de surface (par exemple par polissage) afin de réduire encore les frottements entre le plateau 120 et les blocs 130. L'adhérence entre les blocs 130 et la préforme 110 est minimisée pour que les blocs 130 puissent glisser sur le plateau et que la préforme 110 puisse être extraite sans dommages une fois le frittage terminé. Pour ce faire, une barrière anti-diffusion constituée par exemple par une couche à base d'oxyde d'yttrium (par exemple sous forme de poudre) ou d'alumine peut être déposée sur les surfaces 130a des blocs qui sont destinées à supporter la préforme 110.

Conformément à l'invention, les blocs 131 sont reliés entre eux par un élément d'entraînement constitué ici par une tige 140 qui comprend deux buttées prenant la forme d'épaulements 141 logés dans des cavités 130c formées dans les blocs externes 131 et ouvertes vers l'extérieur. La tige 140 traverse également les blocs centraux par des canaux percés dans ces derniers.

Cette tige 140 comprend une poudre métallique ou céramique mélangée à un liant organique, la poudre et le liant étant préférentiellement les mêmes que ceux utilisés pour la préforme 110 (et dans des proportions similaires), des exemples ayant été donnés plus haut. La poudre peut représenter une fraction volumique comprise typiquement entre 50% et 70% dans la tige 140. L'ensemble constitué par l'outillage 100 et la préforme 110 peut être délianté par immersion dans un solvant, puis placé dans un four régulé en température dans lequel le déliantage est achevé thermiquement. L'ensemble est ensuite soumis à une augmentation de température jusqu'à atteindre la température du palier de frittage. Les paramètres pour réaliser un tel frittage sont connus et ne seront pas détaillés ici.

La figure IB montre l'outillage 100 après l'étape de frittage. Pendant le frittage, la préforme 110 s'est rétractée jusqu'à atteindre une longueur L2, inférieure à sa longueur initiale Ll. On notera AL la différence entre ces deux longueurs (L1-L2), qui correspond par ailleurs à la distance totale de retrait dans la direction longitudinale. On considère ici la longueur de retrait dans la direction longitudinale comme étant la plus significative au vu de l'aspect de la préforme 110 qui s'étend majoritairement selon la direction longitudinale. Cependant, la préforme 110 se rétracte avec la même proportion dans la direction transversale et dans la direction verticale (axe Z). Le retrait dans la direction verticale est par ailleurs anticipé en laissant un espace vertical (visible sur la figure IA) entre les surfaces 130a et la préforme 110. Par exemple, l'espace vertical pourra être compris entre 0,1 mm et 5 mm selon la géométrie de la pièce.

Pendant le frittage, la tige 140 a également subit un retrait relatif identique à celui de la préforme 110 puisqu'elle est préférentiellement constituée de la même composition (ou du moins, de la même poudre). La tige 140, en se rétractant, entraîne avec elle les blocs externes 131 qu'elle relie grâce aux épaulements 141 logés dans les cavités 130c. Les épaulements 141 et les cavités 130c sont positionnés de manière à assurer le déplacement des blocs dans une direction donnée, ici longitudinale. Les blocs 130 se rapprochent entre eux progressivement et suivent le retrait de la préforme 110 pendant son frittage avec la même vitesse (en variante, la vitesse de retrait de la tige peut être ajustée en jouant sur sa composition par rapport à la composition de la préforme). De la sorte, la préforme est accompagnée durant le frittage, et la surface 111 suspendue est soutenue à la fin du frittage par les blocs 130, évitant ainsi le fluage de la préforme 110 sous son propre poids. Lorsque le frittage est terminé, les tiges 140 peuvent être sectionnées entre les blocs pour être retirées de ces derniers.

Si l'on note Xdf la somme de tous les espaces séparant tous les blocs 130 avant le frittage, il faut que l'inégalité Xdt > AL soit respectée pour éviter que la préforme 110 et la tige 140 ne soient contraintes à l'issue du frittage. Si Edi » AL, les blocs 130 seront adjacents à l'issue du frittage mais il est souhaitable de laisser une marge supplémentaire en raison notamment de l'éventuelle dilatation thermique différentielle à haute température.

On notera que l'espacement dl entre les blocs 130 peut varier entre différents blocs, en veillant toujours à ce que la somme Edf de ces espacements respecte l'inégalité précédente. On peut par ailleurs choisir une valeur de di inférieure ou égale à 10 mm, voire inférieure ou égale à 5 mm, de façon à ne pas laisser de surfaces suspendues trop importantes.

De manière plus générale, l'espacement d£ admissible entre les blocs 130 dépend de la tenue au fluage de la préforme 110, notamment de son épaisseur et de la taille de sa surface suspendue le cas échéant.

Par exemple, si la préforme est fine et que le matériau utilisé est très sensible au fluage, on veillera à ce que l'espacement entre les blocs soit réduit ; par exemple compris entre 1 mm et 2 mm.

Il est à noter que les épaulements 141 vont également se rétracter au cours du frittage, leur section passant de S2 à S2', S2' étant inférieure à S2. Par conséquent, il faut que la section S2' soit supérieure à la section Si des canaux percés dans les blocs 130 pour que la tige 140 puisse entraîner les blocs dans sa direction de rétractation (il s'agit ici de la direction longitudinale).

Sauf mention contraire, les caractéristiques de l'outillage 100 décrites ci-dessus sont aisément transposables aux outillages 200, 300, 400 et 500 qui vont être décrits ci-après.

Les figures 2A et 2B montrent un outillage 200 selon l'invention supportant une préforme 210 d'aube aéronautique. Dans cet exemple, l'outillage 200 comprend un plateau 220 et une pluralité de blocs 230 comprenant chacun une surface 230a destinée à supporter la préforme 210. Certains blocs 231 présentent des cavités 230c dans lesquelles sont logés les épaulements 241 de la tige 240. A la différence de l'outillage 100, il y a plus de deux blocs 231 (ici au nombre de six) qui présentent des cavités 230c, et la tige 240 présente autant d'épaulements 241 que de blocs 231. De la sorte, lors du frittage, les blocs 231 vont se déplacer et se rapprocher simultanément du bloc central 232 (figure 2B) afin d'accompagner le retrait de la préforme 210. On notera que le bloc central 232 ne présente pas de cavité et est seulement traversé par un canal, il est destiné à rester sensiblement immobile.

Les figures 3A à 3D illustrent un autre mode de réalisation d'un outillage 300 selon l'invention dans une configuration bidimensionnelle et dans une géométrie de type rectangulaire.

Les figures 3A et 3B montrent respectivement une vue de dessus et une vue en coupe longitudinale selon le plan IIIB de l'outillage 300 avant l'étape de frittage. L'outillage 300 est destiné à supporter une préforme 310 de forme rectangulaire, ici prenant la forme d'une plaque s'étendant selon les axes X et Y. Conformément à l'invention, l'outillage 300 comporte un plateau 320 surmonté d'un ensemble de blocs 330 organisés en deux rangées qui s'étendent selon l'axe X, chaque bloc comprenant une surface 330a destinée à supporter la préforme.

Chaque bloc 330 est traversé par des canaux dans lesquels sont logés une tige longitudinale 340a, et une tige transversale 340b perpendiculaire à la tige longitudinale 340a. Ces tiges 340a, 340b comprennent des épaulements 341 qui sont logés dans des cavités 330c formées dans des blocs 330. Dans cet exemple, les tiges 340a et 340b ne se rencontrent pas dans les blocs et sont indépendantes.

En outre, chaque bloc 330 comprend une cavité 330c dans laquelle est logé un épaulement 341 d'une tige transversale 340b, et chaque bloc 331 comprend également une autre cavité 330c dans laquelle est logé un épaulement d'une tige longitudinale 340a. On notera que lorsque le nombre de blocs d'une rangée est impair, le bloc central 332 peut ne pas présenter de cavité dans la direction longitudinale, et être simplement traversé par un canal dans lequel la tige 340a est disposée (ce bloc 332 ne se déplacera pas dans la direction longitudinale, comme le bloc 232 de l'exemple précédent). Finalement, lors du frittage, les blocs 331 vont être entraînés par les tiges 340a, 340b qui se rétractent, et se rapprocher dans les directions longitudinales et transversales (figures 3C et 3D) afin d'accompagner le retrait de la préforme 310.

Les figures 4A à 4D illustrent un autre mode de réalisation d'un outillage 400 selon l'invention dans une configuration bidimensionnelle et dans une géométrie de type rectangulaire.

Les figures 4A et 4B montrent respectivement une vue de dessus et une vue en coupe longitudinale selon le plan IVB de l'outillage 400 avant l'étape de frittage. L'outillage 400 est destiné à supporter une préforme 410 prenant ici la forme d'une plaque s'étendant dans les directions longitudinale (X) et transversale (Y). L'outillage 400 comprend un plateau 420 surmonté d'un ensemble de blocs 430 comprenant une surface 430a destinée à supporter la préforme 410, et reliés entre eux par un élément d'entraînement prenant ici la forme d'un treillis 440.

Chaque bloc externe 431 situé dans l'un des quatre coins de l'outillage 400 comprend un canal 441 formant un « L » débouchant sur deux faces voisines du bloc 431 situées en regard d'un bloc adjacent. De même, chaque autre bloc 432 ou bloc interne 432 comprend un canal 442 formant un « T » débouchant sur trois faces voisines faisant face à un bloc adjacent.

Le treillis 440 est disposé à l'intérieur des canaux décrits précédemment dans les blocs 430, et relie les blocs entre eux (un exemple de procédé de fabrication d'un tel outillage 400 sera décrit ultérieurement). De la sorte, lors du frittage, le treillis 440 se rétracte et entraîne avec lui l'ensemble des blocs dans ses directions de rétractation longitudinale et transversale, afin qu'ils accompagnent le retrait de la préforme 410 (figures 4C et 4D).

Dans le cas où l'on souhaite disposer d'un outillage comprenant plus de deux rangées de blocs, des blocs pourront comprendre des canaux perpendiculaires (formant une croix) débouchant sur chacune des faces verticales de ces blocs.

Les figures 5A à 5D montrent respectivement une vue de dessus et une vue en coupe longitudinale selon le plan VB de l'outillage 500 avant l'étape de frittage. L'outillage 500 est destiné à supporter une préforme 510 en forme de couronne et présentant une surface en porte-à-faux 511 sur son pourtour. Conformément à l'invention, l'outillage 500 comporte un plateau 520 surmonté d'un ensemble de blocs 530 prenant la forme de secteurs de disque (ici au nombre de six) qui sont destinés à supporter la préforme 510.

Dans cet exemple, la surface en porte-à-faux 511 de la préforme 510 est légèrement inclinée et située à l'extérieur (par rapport au centre de la couronne). Ainsi, les surfaces 530a des blocs 530 destinées à supporter la préforme sont inclinées de la même manière que la surface 511.

Chaque secteur 530 comprend deux perçages au niveau de ses faces verticales en vis-à-vis de secteurs adjacents, qui se rejoignent dans le secteur 530 pour former un canal traversant le secteur. Conformément à l'invention, les secteurs 530 sont reliés entre eux par un élément d'entraînement 540 prenant ici là forme d'un polygone (ici à six côtés), disposé dans les canaux des secteurs 530 de sorte que chaque sommet 541 du polygone se trouve dans un bloc 530. Ainsi, lors du frittage, l'élément d'entraînement 540 se rétracte et entraîne avec les l'ensemble des blocs 530 dans ses directions de rétractation, afin qu'ils accompagnent le retrait de la préforme 510 (figures 5C et 5D).

Des exemples de procédés de fabrication d'outillages selon l'invention vont maintenant être décrits.

Un premier procédé de fabrication par injection d'un outillage selon l'invention va maintenant être décrit en lien avec les figures 6A et 6B. Ce premier procédé convient pour la fabrication d'un outillage tel que les outillages 100, 200, 300, 400 et 500 présentés précédemment.

Les blocs 10 sont tout d'abord usinés pour avoir la forme adéquate. Des canaux débouchant 11, et, le cas échéant, des cavités 12, sont réalisés au sein de ces blocs.

Ces blocs 10 sont ensuite disposés dans un moule d'injection 20 ayant la forme de l'outillage à réaliser et configuré pour recevoir les blocs 10. Le moule 20 comprend également des jonctions 21 reliant les blocs au niveau de leurs canaux. Ces jonctions 21 sont destinées à former avec les canaux 11 présents dans les blocs, une tige 140, 240, 340, un treillis 440, ou encore un polygone 540. Enfin, le moule 20 comprend une entrée 22 par laquelle est destiné à être injecté un mélange comprenant un liant organique et une poudre.

Le mélange liant/poudre est injecté dans le moule (figure 6B) régulé en température, puis le refroidissement du moule permet la solidification du mélange. On peut alors démouler l'outillage ainsi réalisé, qui comprend désormais un élément d'entraînement 30, supprimer les bavures d'injection, et l'utiliser dans un procédé de traitement thermique selon l'invention.

En variante, les figures 7A à 7C illustrent un deuxième procédé de fabrication d'un outillage selon l'invention, convenant notamment pour fabriquer les outillages 100, 200 et 300 qui présentent des cavités dans les blocs, et dans lesquels on dispose au moins une tige 140, 240, 340 avec des épaulements 141, 241, 341.

Comme dans le procédé précédent, on prépare les blocs en réalisant le perçage de canaux 11 et de cavités 12. On dispose ensuite d'une tige 40 et d'au moins deux bagues 41 (destinées à former des épaulements 141, 241, 341), comprenant un mélange solidifié (ou, en d'autres termes, dans un état plastique) d'un liant et d'une poudre. La tige 40 et les bagues 41 peuvent être préparées par exemple par extrusion ou injection (on peut également usiner ces pièces à l'état plastique). On insère les bagues 41 dans les cavités 12 (figure 7B), puis la tige 40 dans les perçages 11 (figure 7C).

On notera qu'il peut être avantageux de réaliser le dépôt d'une couche anti-diffusion (à base d'Yttrine ou d'alumine) dans les canaux 11 et les cavités 12, avant d'y insérer les bagues 41 et la tige 40. L'assemblage des bagues 41 et de la tige 40 à l'intérieur des blocs 10 peut se faire lors du traitement thermique, par soudage/diffusion entre les poudres présentes dans les bagues 41 et la tige 40.

En variante l'assemblage entre les bagues 41 et la tige 40 peut se faire au moment de leur mise en contact en présence des liants qui assurent l'adhésion de ces éléments avant soudage/diffusion. L'adhésion entre les liants des bagues 41 et de la tige 40 est possible dès lors que ces éléments sont chauffés à une température légèrement supérieure à la température de fusion d'une fraction des liants.

Un outillage et un procédé selon l'invention sont particulièrement adaptés à la fabrication d'une aube de turbomachine aéronautique comme cela a été décrit précédemment. A titre d'exemples non limitatifs, un tel outillage et un tel procédé de traitement thermique pourront aussi être utilisés pour la fabrication d'un système d'injection de chambre à combustion aéronautique, des secteurs d'anneaux de turbine, d'un composant de système d'injection aéronautique, d'une bride, d'un système de bridage, d'un support d'équipements moteur ou d'un capot. De manière générale, l'invention peut s'appliquer à la fabrication de pièces pour l'aéronautique, c'est-à-dire pouvant être utilisées dans un turboréacteur destiné à propulser un aéronef.

On notera que l'invention ne se limite pas seulement aux modes de réalisation décrits précédemment, d'autres exemples de réalisation de l'invention étant bien entendu envisageables, au vue du présent exposé, tout en restant dans l'esprit de l'invention.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS

   1. Outillage (100 ; 200 ; 300 ; 400 ; 500) destiné à supporter pendant un traitement thermique une préforme (110 ; 210 ; 310 ; 410 ; 510) de pièce obtenue après la mise en forme d'une poudre métallique ou céramique, l'outillage comprenant un plateau (120 ; 220 ; 320 ; 420 ; 520), et une pluralité de blocs (130 ; 230 ; 330 ; 430 ; 530) disposés sur le plateau et ayant au moins une surface (130a ; 230a ; 330a ; 430a ; 530a) destinée à supporter la préforme, caractérisé en ce qu'au moins une partie des blocs sont reliés entre eux par au moins un élément d'entraînement (140 ; 240 ; 340a, 340b ; 440 ; 540), ledit élément d'entraînement comprenant une poudre métallique ou céramique mélangée à un liant organique et étant apte à se rétracter sous l'effet de la température de manière à entraîner ladite au moins une partie des blocs auxquels il est relié dans une ou plusieurs directions correspondant à une ou plusieurs directions de rétractation de chaque élément d'entraînement.
2. 2. Outillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'entraînement comprend une tige (140 ; 240 ; 340a, 340b) munie d'au moins deux buttées (141 ; 241 ; 341), et en ce que les blocs sont traversés par un canal dans lequel la tige est disposée, la tige étant configurée pour que les buttées appuient sur au moins deux blocs lorsque la tige se rétracte afin de les entraîner dans la direction de rétractation de la tige.
3. 3. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux éléments d'entraînement (340a, 340b) reliés à au moins une partie des blocs, lesdits éléments d'entraînement s'étendant chacun dans une direction différente.
4. 4. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les blocs (130 ; 230 ; 330 ; 430 ; 530) sont au moins partiellement creux.
5. 5. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque bloc comprend un congé (130b) pratiqué sur au moins une des arrêtes dudit bloc en contact avec le plateau.
6. 6. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une barrière anti-diffusion à base d'oxyde d'yttrium ou d'alumine sur les surfaces des blocs destinées à supporter la préforme.
7. 7. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérise en ce qu'il comprend en outre une couche de poudre d'oxyde d'yttrium ou d'alumine sur une surface supérieure du plateau.
8. 8. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une surface supérieure du plateau est polie.
9. 9. Procédé de traitement thermique d'une préforme (110 ; 210 ; 310 ; 410 ; 510) de pièce obtenue après la mise en forme d'une poudre métallique ou céramique, le procédé comprenant le traitement thermique de la préforme, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le placement de la préforme sur un outillage (100 ; 200 ; 300 ; 400 ; 500) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément d'entraînement (140 ; 240 ; 340a, 340b ; 440 ; 540) comprend une poudre identique à celle de la préforme traitée thermiquement.
11. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que le traitement thermique de la préforme est un frittage de la préforme.
12. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la pièce à fabriquer est une pièce pour l'aéronautique (210).