FR3053631A1 - ADDITIVE MANUFACTURING METHOD USING DISCRETE SURFACE ELEMENTS - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de fabrication additive d'une ébauche d'un objet métallique à partir d'un objet numérique, par apport de matière métallique sur un support lui-même métallique, combiné à un apport d'énergie. On réalise l'apport de matière métallique sous forme de plusieurs éléments de surface discrets (1, 1', 2), l'apport d'énergie permettant de souder les éléments sur le support (3) en au moins deux passes à savoir une première passe et une deuxième passe, chaque élément de surface étant défini par une longueur (L, 1) selon laquelle il est soudé sur le support, une hauteur (h) selon laquelle il s'étend en saillie par rapport au support après avoir été soudé sur celui-ci , et une épaisseur (e) dans un plan sensiblement perpendiculaire à celui défini par la hauteur (h) et la longueur (L, 1) de l'élément, la hauteur de l'élément étant supérieure à son épaisseur, le procédé comportant une étape d'enlèvement de matière réalisée à sec d'au moins un des éléments de la première passe avant réalisation de la deuxième passe.The present invention relates to a method of additive manufacturing of a blank of a metal object from a digital object, by supplying metallic material on a support itself metal, combined with a supply of energy. The supply of metallic material in the form of a plurality of discrete surface elements (1, 1 ', 2) is provided, the energy supply making it possible to weld the elements on the support (3) in at least two passes, namely a first pass and a second pass, each surface element being defined by a length (L, 1) according to which it is welded to the support, a height (h) according to which it extends projecting from the support after having been welded thereto, and a thickness (e) in a plane substantially perpendicular to that defined by the height (h) and length (L, 1) of the element, the height of the element being greater than its thickness , the method comprising a dry material removal step of at least one of the elements of the first pass before making the second pass.
Description
® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE® FRENCH REPUBLIC
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :NATIONAL INSTITUTE OF INDUSTRIAL PROPERTY © Publication number:
(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national(to be used only for reproduction orders) (© National registration number
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COURBEVOIE © Int Cl8 : B 32 B 37/00 (2017.01), B 32 B 38/10, B 33 Y 10/00, 30/00, 50/00, 80/00COURBEVOIE © Int Cl 8 : B 32 B 37/00 (2017.01), B 32 B 38/10, B 33 Y 10/00, 30/00, 50/00, 80/00
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1A1 PATENT APPLICATION
pA) PROCEDE DE FABRICATION ADDITIVE UTILISANT DES ELEMENTS DE SURFACE DISCRETS.pA) ADDITIVE MANUFACTURING PROCESS USING DISCRETE SURFACE ELEMENTS.
FR 3 053 631 - A1 (QQ La présente invention concerne un procédé de fabrication additive d'une ébauche d'un objet métallique à partir d'un objet numérique, par apport de matière métallique sur un support lui-même métallique, combiné à un apport d'énergie. On réalise l'apport de matière métallique sous forme de plusieurs éléments de surface discrets (1, 1', 2), l'apport d'énergie permettant de souder les éléments sur le support (3) en au moins deux passes à savoir une première passe et une deuxième passe, chaque élément de surface étant défini par une longueur (L, 1) selon laquelle il est soudé sur le support, une hauteur (h) selon laquelle il s'étend en saillie par rapport au support après avoir été soudé sur celui-ci, et une épaisseur (e) dans un plan sensiblement perpendiculaire à celui défini par la hauteur (h) et la longueur (L, 1) de l'élément, la hauteur de l'élément étant supérieure à son épaisseur, le procédé comportant une étape d'enlèvement de matière réalisée à sec d'au moins un des éléments de la première passe avant réalisation de la deuxième passe.FR 3 053 631 - A1 (QQ The present invention relates to a method of additive manufacturing of a blank of a metallic object from a digital object, by adding metallic material to a support itself metallic, combined with a supply of energy. The supply of metallic material is carried out in the form of several discrete surface elements (1, 1 ′, 2), the supply of energy making it possible to weld the elements to the support (3) in at least two passes, namely a first pass and a second pass, each surface element being defined by a length (L, 1) according to which it is welded to the support, a height (h) according to which it extends in relation to to the support after being welded thereon, and a thickness (e) in a plane substantially perpendicular to that defined by the height (h) and the length (L, 1) of the element, the height of the element being greater than its thickness, the method comprising a step of removing material carried out dry at least one of the elements of the first pass before making the second pass.
PROCEDE DE FABRICATION ADDITIVE UTILISANT DESADDITIVE MANUFACTURING PROCESS USING
ELEMENTS DE SURFACE DISCRETSDISCRETE SURFACE ELEMENTS
La présente invention concerne le domaine technique de la fabrication additive.The present invention relates to the technical field of additive manufacturing.
On désigne classiquement par ce terme l'ensemble des procédés permettant de fabriquer par ajout de matière, couche par couche, un objet physique à partir d'un objet numérique, préalablement défini.This term classically designates all of the processes making it possible to manufacture, by adding material, layer by layer, a physical object from a digital object, previously defined.
Ces procédés de fabrication additive sont à l'opposé des procédés par retrait de matière ou soustractifs, qui permettent d'obtenir des objets métalliques à partir de plaques épaisses ou de cylindre creux.These additive manufacturing methods are the opposite of material withdrawal or subtractive methods, which make it possible to obtain metallic objects from thick plates or from hollow cylinders.
Des objets métalliques peuvent également être obtenus à partir de bruts ébauchés en forgeage ou de bruts de fonderie proches des côtes.Metallic objects can also be obtained from rough roughed in forging or rough foundry near the coast.
Cependant, tous ces procédés nécessitent l'utilisation d'une quantité de matière importante par rapport à celle présente dans la pièce finale. Le rapport correspondant peut aller jusqu'à 30 :1, notamment dans le domaine de l'aéronautique, où il est dénommé « Buy to Fly ratio» dans la terminologie anglaise.However, all these methods require the use of a large quantity of material compared to that present in the final part. The corresponding ratio can go up to 30: 1, in particular in the aeronautical field, where it is called "Buy to Fly ratio" in English terminology.
De plus, ils nécessitent la mise en œuvre de moyens industriels lourds et entraînent des coûts de réalisation très importants qui augmentent avec les dimensions de l'objet à fabriquer.In addition, they require the implementation of heavy industrial means and entail very high production costs which increase with the dimensions of the object to be manufactured.
C'est pourquoi se développent des procédés de fabrication additive pour obtenir des objets métalliques qui procèdent par apport local de métal par exemple sous forme de poudre ou de fil, et d'énergie par exemple sous forme d'un faisceau laser, d'un faisceau d'électrons, d'un arc électrique ou de plasma. Ces procédés sont communément dénommés DMD (Direct Métal Déposition) dans la terminologie anglaise.This is why additive manufacturing processes are developing to obtain metallic objects which proceed by local supply of metal for example in the form of powder or wire, and of energy for example in the form of a laser beam, of a electron beam, electric arc or plasma. These processes are commonly called DMD (Direct Métal Déposition) in English terminology.
On peut ainsi prévoir un flux de gaz entraînant de la poudre métallique, se déplaçant au-dessus d'un support métallique avec un faisceau laser qui provoque la fusion de la poudre, laquelle se dépose dans l'état fondu sur le support lui-même légèrement fondu et se solidifie sur celui-ci. Chaque déplacement des faisceaux permet de créer une couche qui se superpose aux précédentes. De façon générale, la hauteur de chaque couche après fusion est inférieure à l'épaisseur du cordon déposé.It is thus possible to provide a flow of gas entraining metallic powder, moving over a metallic support with a laser beam which causes the fusion of the powder, which is deposited in the molten state on the support itself. slightly melted and solidifies on it. Each movement of the beams creates a layer which is superimposed on the previous ones. Generally, the height of each layer after fusion is less than the thickness of the deposited bead.
Ces procédés sont notamment proposés dans le domaine de l'aéronautique pour réduire la quantité de matière totale utilisée par rapport à celle de la pièce finale et réduire de façon générale les coûts de fabrication.These methods are notably proposed in the aeronautical field to reduce the amount of total material used compared to that of the final part and generally reduce manufacturing costs.
Ces procédés présentent cependant des inconvénients.However, these methods have drawbacks.
En effet, le dépôt de métal en fusion entraîne de fortes contraintes lors de sa solidification et donc des déformations du support.In fact, the deposition of molten metal causes great stresses during its solidification and therefore deformations of the support.
De plus, le contrôle de la fusion est difficile et la matière déposée peut, après solidification, présenter des défauts. C'est pourquoi il est nécessaire de pratiquer un contrôle non destructif de tout volume construit sur le support.In addition, melting control is difficult and the deposited material may, after solidification, have defects. This is why it is necessary to practice non-destructive testing of any volume built on the support.
Par ailleurs, la vitesse ou le taux de dépose du métal est relativement faible. A titre d'exemple, pour du titane TA6V, le taux de dépose peut seulement atteindre de 5 à 10 kg/h, lors de la réalisation de pièces métalliques destinées à l'industrie aéronautique.Furthermore, the speed or the rate of removal of the metal is relatively low. For example, for TA6V titanium, the deposition rate can only reach 5 to 10 kg / h, when producing metal parts intended for the aeronautical industry.
Enfin, le coût du métal sous forme de poudre ou de fil est relativement élevé, ce qui contribue encore à rendre coûteuse la mise en œuvre des procédés de fabrication additive.Finally, the cost of metal in powder or wire form is relatively high, which further contributes to making the implementation of additive manufacturing processes expensive.
L'invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant un procédé de fabrication additive radicalement efficacité.The object of the invention is to overcome these drawbacks by proposing a radically effective additive manufacturing process.
Ainsi, l'invention fabrication additive différent et d'une grande procédé de d'un objet métallique, caractérisé concerne un d'une ébauche métallique à partir d'un objet numérique, par apport de matière métallique sur un support lui-même combiné à un apport d'énergie, en ce que l'on réalise l'apport de matière métallique sous forme de plusieurs éléments de surface discrets, l'apport d'énergie permettant de souder lesdits éléments sur ledit support en au moins deux passes à savoir une première passe et une deuxième passe, chaque élément de surface étant défini par une longueur selon laquelle il est soudé sur ledit support, une hauteur selon laquelle il s'étend en saillie par rapport audit support après avoir été soudé sur celui-ci, et une épaisseur dans un plan sensiblement perpendiculaire à celui défini par la hauteur et la longueur de l'élément, la de l'élément étant supérieure à son le procédé comportant une étape hauteur épaisseur, d'enlèvement de matière, réalisée à sec d'au moins un desdits éléments de la première réalisation de la deuxième passe.Thus, the invention different and additive manufacturing of a large method of a metal object, characterized relates to a of a metal blank from a digital object, by supplying metallic material on a support itself combined with an energy supply, in that one carries out the supply of metallic material in the form of several discrete surface elements, the energy supply making it possible to weld said elements on said support in at least two passes, namely a first pass and a second pass, each surface element being defined by a length by which it is welded to said support, a height by which it extends projecting from said support after being welded thereon, and a thickness in a plane substantially perpendicular to that defined by the height and the length of the element, the of the element being greater than its method comprising a height thickness step, material removal, carried out dry at least u n of said elements of the first embodiment of the second pass.
passe avantgo ahead
Ce procédé permet de réaliser une ébauche d'un objet métallique plus rapidement, le taux de dépose du métal étant beaucoup plus important lorsqu'il est apporté sous forme d'éléments de surface discrets dont la hauteur est supérieure à l'épaisseur, que lorsqu'il est sous forme de poudre ou de fil.This process allows a sketch of a metallic object to be produced more quickly, the rate of removal of the metal being much greater when it is provided in the form of discrete surface elements whose height is greater than the thickness, than when 'it is in powder or wire form.
Par ailleurs, le coût du matériau sous forme d'éléments de surface est beaucoup plus faible que celui d'un matériau sous forme de poudre ou de fil.Furthermore, the cost of the material in the form of surface elements is much lower than that of a material in the form of powder or wire.
Enfin, le support métallique et les éléments de surface peuvent provenir de la même pièce, ce qui permet de réaliser l'ébauche avec un seul matériau provenant du même lot matière.Finally, the metal support and the surface elements can come from the same part, which allows the blank to be produced with a single material from the same material batch.
Dans des modes de réalisation avantageux, on a de plus recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :In advantageous embodiments, use is made of one and / or the other of the following arrangements:
- l'enlèvement de matière est du type assisté par un fluide cryogénique ;- The removal of material is of the type assisted by a cryogenic fluid;
- l'enlèvement de matière est réalisé avec un apport d'azote liquide ou de CO2 ;- removal of material is carried out with a supply of liquid nitrogen or CO2;
- les éléments sont soudés successivement, une étape d'enlèvement de matière étant réalisée après le dépôt d'un élément, pour au moins une partie desdits éléments ;the elements are welded successively, a step of removing material being carried out after the deposition of an element, for at least part of said elements;
- les éléments sont soudés selon une première série dont au moins deux sont espacés puis d'une deuxième série venant s'intercaler dans le ou les espaces formés entre les éléments de la première série, une étape d'enlèvement de matière réalisée à sec étant prévue dans ledit ou lesdits espaces, entre le soudage de la première série et celui de la deuxième série ;the elements are welded in a first series, at least two of which are spaced, then a second series which is inserted in the space or spaces formed between the elements of the first series, a step of removing material carried out dry being provided in said one or more spaces, between the welding of the first series and that of the second series;
- une étape d'enlèvement de matière est réalisée sur le support ;- A material removal step is carried out on the support;
cette étape est réalisée avant le soudage d'éléments de surface discrets sur le support et consiste à délimiter les zones du support destinées à recevoir lesdits éléments pour réaliser un assemblage bout à bout ;this step is carried out before the welding of discrete surface elements on the support and consists in delimiting the areas of the support intended to receive said elements to carry out an end-to-end assembly;
- cette étape est réalisée entre deux éléments soudés successivement sur le support, selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction dans laquelle s'étendent lesdits éléments ;- This step is carried out between two elements welded successively to the support, in a direction substantially perpendicular to the direction in which said elements extend;
au moins deux éléments sont soudés ensemble avant d'être soudés sur le support ;at least two elements are welded together before being welded to the support;
- le soudage est réalisé sans fusion ;- welding is carried out without fusion;
- lesdits éléments et ledit support proviennent de la même pièce.- Said elements and said support come from the same part.
L'invention concerne également un dispositif de fabrication additive d'une ébauche d'un objet métallique à partir d'un objet numérique, ledit dispositif comprenant des moyens pour souder des éléments de surface discrets métalliques sur un support lui-même métallique et des moyens pour réaliser un enlèvement de matière sur lesdits éléments et/ou ledit support.The invention also relates to a device for additive manufacturing of a blank of a metallic object from a digital object, said device comprising means for welding discrete metallic surface elements onto a support itself metallic and means to carry out a removal of material on said elements and / or said support.
Elle concerne aussi un procédé de fabrication d'un objet métallique à partir d'une ébauche obtenue par le procédé selon l'invention précédemment décrit, ce procédé de fabrication comprenant une étape d'enlèvement de matière sur cette ébauche pour obtenir ledit objet métallique.It also relates to a method of manufacturing a metallic object from a blank obtained by the method according to the invention described above, this manufacturing method comprising a step of removing material from this blank to obtain said metallic object.
L'invention concerne enfin une ébauche d'un objet métallique et un objet métallique obtenus par les procédés selon l'invention.The invention finally relates to a blank of a metallic object and a metallic object obtained by the methods according to the invention.
En particulier, l'invention concerne un composant métallique d'un aéronef obtenu par les procédés selon l'invention, c'est-à-dire un composant de la structure de l'aéronef ou de ses moyens de propulsion.In particular, the invention relates to a metallic component of an aircraft obtained by the methods according to the invention, that is to say a component of the structure of the aircraft or of its propulsion means.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'exemples non limitatifs de mise en œuvre de l'invention, faite au regard des dessins annexés sur lesquels :The invention will be better understood and other objects, advantages and characteristics thereof will appear more clearly on reading the following description of nonlimiting examples of implementation of the invention, made with reference to the accompanying drawings on which ones :
Les figures 1 à 4 sont des vues en perspective illustrant la mise en œuvre du procédé selon l'invention sur un support plan.Figures 1 to 4 are perspective views illustrating the implementation of the method according to the invention on a flat support.
La figure 4A illustre un détail de la figure 4.FIG. 4A illustrates a detail of FIG. 4.
Les figures 5 à 9 sont des vues en perspectiveFigures 5 to 9 are perspective views
obtenu à partir de l'ébauche illustrée aux figures 4 et 9.obtained from the blank illustrated in Figures 4 and 9.
La figure 11 est une vue en perspective illustrant la mise en œuvre du procédé selon l'invention sur un support cylindrique, avec des éléments de surface discrets.Figure 11 is a perspective view illustrating the implementation of the method according to the invention on a cylindrical support, with discrete surface elements.
La figure 12 est une vue de dessus du détail A de la figure 11.FIG. 12 is a top view of the detail A of FIG. 11.
La figure 13 est une vue en perspective illustrant la mise en œuvre d'une autre variante du procédé selon l'invention sur un support cylindrique avec des éléments de surface discrets.Figure 13 is a perspective view illustrating the implementation of another variant of the method according to the invention on a cylindrical support with discrete surface elements.
La figure 14 est une vue de dessus du détail A de la figure 13.FIG. 14 is a top view of detail A of FIG. 13.
Les figures 15 à 18 sont des vues en perspective illustrant une autre variante de mise en œuvre de l'invention sur un support plan.Figures 15 to 18 are perspective views illustrating another alternative embodiment of the invention on a flat support.
Les éléments communs aux différentes figures seront désignés par les mêmes références.The elements common to the different figures will be designated by the same references.
Un premier exemple de mise en œuvre du procédé selon l'invention va être décrit en référence aux figures 1 à 4A.A first example of implementation of the method according to the invention will be described with reference to Figures 1 to 4A.
Ce procédé de fabrication additive est destiné à obtenir une ébauche de l'objet métalligue illustré à la figure 10.This additive manufacturing process is intended to obtain a blank for the metal object illustrated in FIG. 10.
En premier lieu, cet objet est décomposé en éléments de surface discrets.First, this object is broken down into discrete surface elements.
De préférence, ces éléments discrets présentent des dimensions les plus grandes possibles, compte tenu de la géométrie de l'objet à obtenir et de la capacité de soudage de la technologie mise en œuvre.Preferably, these discrete elements have the largest possible dimensions, taking into account the geometry of the object to be obtained and the welding capacity of the technology used.
Dans l'exemple illustré aux figures 1 à 4, les éléments de surface discrets 1, 1' et 2 présentent une forme trapézoïdale. Ainsi, les éléments 1 et 1' présentent une section en forme de trapèze isocèle, tandis gue les éléments 2 présentent une section en forme de trapèze rectangle.In the example illustrated in FIGS. 1 to 4, the discrete surface elements 1, 1 ′ and 2 have a trapezoidal shape. Thus, the elements 1 and 1 ′ have a section in the form of an isosceles trapezoid, while the elements 2 have a section in the form of a rectangular trapezoid.
L'élément 1 est défini par deux faces 16 formant un trapèze isocèle, avec deux bases parallèles 10 et 11, la longueur L de la base 10 étant supérieure à la longueur JL de la base 11.The element 1 is defined by two faces 16 forming an isosceles trapezoid, with two parallel bases 10 and 11, the length L of the base 10 being greater than the length JL of the base 11.
Les deux bases 10 et 11 sont reliées par deux côtés 12 et 13 présentant la même inclinaison par rapport à la base 10 et par rapport à la base 11.The two bases 10 and 11 are connected by two sides 12 and 13 having the same inclination with respect to the base 10 and with respect to the base 11.
Chague élément 1 présente une hauteur h correspondant à la distance entre les bases 10 et 11.Each element 1 has a height h corresponding to the distance between the bases 10 and 11.
Chaque élément 1 présente également une épaisseur e qui est comptée entre les deux faces 16 ou encore dans un plan sensiblement perpendiculaire à celui défini par la hauteur h et la longueur L ou JL.Each element 1 also has a thickness e which is counted between the two faces 16 or else in a plane substantially perpendicular to that defined by the height h and the length L or JL.
L'élément 2 est illustré plus en détail sur la figure 4A.Element 2 is illustrated in more detail in Figure 4A.
Il est défini par deux faces 26 sensiblement planes et présentant la forme d'un trapèze rectangle.It is defined by two substantially flat faces 26 having the shape of a rectangular trapezoid.
Chaque face trapézoïdale est définie par deux bases parallèles 20 et 21, la base 20 présentant une longueur L plus importante que la longueur JL de la base 21.Each trapezoidal face is defined by two parallel bases 20 and 21, the base 20 having a length L greater than the length JL of the base 21.
Ces deux bases sont reliées par des côtés 22 et 23, l'angle formé par le côté 22 avec la base 20, d'une part et la base 21, d'autre part, étant un angle droit.These two bases are connected by sides 22 and 23, the angle formed by the side 22 with the base 20, on the one hand and the base 21, on the other hand, being a right angle.
L'élément 2 présente une hauteur h correspondant à la distance entre les bases 20 et 21 et une épaisseur e correspondant à la distance entre les deux faces trapézoïdales 26 et qui est donc mesurée dans un plan sensiblement perpendiculaire à celui défini par la hauteur h et la longueur L ou JL.The element 2 has a height h corresponding to the distance between the bases 20 and 21 and a thickness e corresponding to the distance between the two trapezoidal faces 26 and which is therefore measured in a plane substantially perpendicular to that defined by the height h and the length L or JL.
De façon générale, la hauteur h des éléments 1 est supérieure à leur épaisseur e.Generally, the height h of the elements 1 is greater than their thickness e.
Les éléments de surface discrets sont alors réalisés, par exemple par découpe dans une tôle métallique.The discrete surface elements are then produced, for example by cutting from a metal sheet.
La figure 1 illustre une première étape du procédé dans laquelle des éléments 1 métalliques sont soudés sur le support 3, également métallique, selon un premier arc de cercle. Il s'agit d'un assemblage en T (ou en L) .FIG. 1 illustrates a first step of the method in which metallic elements 1 are welded to the support 3, also metallic, according to a first arc of a circle. It is a T (or L) assembly.
Les éléments 1 sont soudés sur le support 3 par leur face 17 définie par les bases 10, c'est-à-dire selon leur grande longueur L.The elements 1 are welded to the support 3 by their face 17 defined by the bases 10, that is to say according to their great length L.
Par ailleurs, ils sont espacés les uns des autres d'une distance correspondant à leur petite longueurFurthermore, they are spaced from each other by a distance corresponding to their short length.
1.1.
Cette étape correspond à une première passe.This step corresponds to a first pass.
Le soudage des éléments 1 peut être réalisé par tous procédés appropriés et notamment un procédé de soudage par friction linéaire (LFW pour Linear Friction Welding dans la terminologie anglaise) ou encore un procédé de frittage sous pression utilisant des plasmas à haute température (SPS pour Spark Plasma Sintering dans la terminologie anglaise) .The welding of the elements 1 can be carried out by any suitable process and in particular a linear friction welding process (LFW for Linear Friction Welding in English terminology) or even a pressure sintering process using high temperature plasmas (SPS for Spark Plasma Sintering in English terminology).
De façon connue, un procédé de soudage par friction linéaire est un procédé de soudage en phase solide, les matériaux n'étant pas portés à fusion, et qui ne nécessite pas de matériaux d'apport.In a known manner, a linear friction welding method is a solid phase welding method, the materials not being brought to fusion, and which does not require filler materials.
L'assemblage est réalisé en frottant l'une contre l'autre les surfaces à assembler, sous une pression contrôlée. Les avantages du soudage à l'état solide sont la conservation des propriétés des matériaux ainsi que la possibilité de réaliser des assemblages entre des matériaux hétérogènes.The assembly is carried out by rubbing one against the other the surfaces to be assembled, under a controlled pressure. The advantages of solid state welding are the preservation of the properties of materials as well as the possibility of making connections between heterogeneous materials.
Cependant, le procédé de soudage par friction linéaire conduit à la l'interface les pièces formation de soudées, ici bavures à entre les éléments 1 et le support 3.However, the linear friction welding process leads to the interface of the parts forming welds, here burrs between the elements 1 and the support 3.
De façon également connue, un procédé du type SPS est basé sur l'utilisation température, momentanément particules de poudre, par une décharge électrique. Les vitesses de chauffe et de refroidissement sont de plasmas à haute générés entre des élevées et le maintien en température est généralement court. La densification du matériau peut donc se faire à une température relativement basse, ce qui permet de qualifier ce procédé de procédé de soudage sans fusion.In a manner also known, an SPS type process is based on the use of temperature, momentarily powder particles, by an electric discharge. The heating and cooling rates are high plasmas generated between high and the temperature maintenance is generally short. The densification of the material can therefore be done at a relatively low temperature, which makes it possible to qualify this method of welding process without fusion.
Il présente donc les mêmes avantages que les procédés de soudage sans fusion. Par rapport un procédé du type LFW, il présente l'avantage supplémentaire d'éviter le refoulement de matière au niveau de l'interface entre deux pièces soudées et donc la constitution de bavures. Il peut néanmoins entraîner des déformations.It therefore has the same advantages as welding processes without fusion. Compared to an LFW type process, it has the additional advantage of avoiding material backflow at the interface between two welded parts and therefore the formation of burrs. However, it can cause deformations.
Une fois les éléments 1 soudés sur le support 3, selon la première passe illustrée à la figure 1, l'étape suivante du procédé consiste en un enlèvement de matière, tel qu'un usinage, sur les éléments 1. L'enlèvement de matière peut également être réalisé par rectification ou par découpe laser. Cette étape est illustrée à la figure 2.Once the elements 1 are welded to the support 3, according to the first pass illustrated in FIG. 1, the next step of the method consists in removing material, such as machining, from the elements 1. Removing material can also be produced by rectification or by laser cutting. This step is illustrated in Figure 2.
Cette étape d'enlèvement de matière est réalisée à sec. Elle peut notamment être assistée par un fluide cryogénique, c'est-à-dire avec un apport d'azote liquide ou encore de CO2.This material removal step is carried out dry. It can in particular be assisted by a cryogenic fluid, that is to say with a supply of liquid nitrogen or of CO2.
Cette étape d'enlèvement de matière a pour objet d'enlever les bavures pouvant résulter de l'étape précédente de soudage et, de façon générale, de préparer les faces latérales 14 et 15 des éléments 1 déjà soudés qui vont se trouver en contact avec d'autres éléments qui seront soudés sur le support dans une deuxième passe.The purpose of this material removal step is to remove the burrs which may result from the previous welding step and, in general, to prepare the side faces 14 and 15 of the elements 1 already welded which will come into contact with other elements which will be welded to the support in a second pass.
Dans le procédé illustré à la figure 2, au moins les faces 14 et 15 en regard de deux éléments 1 successifs de la première série d'éléments soudés sur le support seront usinées. De même, le support 3 sera soumis à une étape d'enlèvement de matière, tel qu'un usinage, entre deux éléments 1 successifs de cette première série et selon une direction sensiblement perpendiculaire à celle dans laquelle s'étendent ces éléments 1. Cette étape permettra le passage de la matière qui s'échappera de l'interface entre les éléments soudés dans une deuxième passe et le supportIn the process illustrated in FIG. 2, at least the faces 14 and 15 facing two successive elements 1 of the first series of elements welded to the support will be machined. Likewise, the support 3 will be subjected to a material removal step, such as machining, between two successive elements 1 of this first series and in a direction substantially perpendicular to that in which these elements 1 extend. step will allow the passage of the material which will escape from the interface between the elements welded in a second pass and the support
3. De même, une partie des deux faces 16 d'un élément 1 sera usinée. Ainsi, les références 16b et 16c identifient les deux zones des faces 16 d'un élément 1 qui sont usinées. Ces deux zones latérales sont dans le prolongement des faces 14 et 15 et encadrent la zone centrale 16a qui est en saillie par rapport à ces zones latérales.3. Likewise, part of the two faces 16 of an element 1 will be machined. Thus, the references 16b and 16c identify the two areas of the faces 16 of an element 1 which are machined. These two lateral zones are in the extension of the faces 14 and 15 and frame the central zone 16a which projects from these lateral zones.
La figure 3 illustre l'étape suivante du procédé, dans laquelle la deuxième passe consiste à souder une deuxième série d'éléments 1' qui viennent s'intercaler dans les espaces formés entre les éléments 1 de la première série, illustrés à la figure 1. Ceci est rendu possible par le fait que tous les éléments 1, 1' présentent la même forme et que les éléments 1 sont espacés d'une longueur JL.FIG. 3 illustrates the next step of the method, in which the second pass consists in welding a second series of elements 1 ′ which are inserted in the spaces formed between the elements 1 of the first series, illustrated in FIG. 1 This is made possible by the fact that all of the elements 1, 1 ′ have the same shape and that the elements 1 are spaced apart by a length JL.
Ces éléments 1' sont identiques aux éléments 1 et les références concernant les éléments 1' seront les mêmes que celles concernant les éléments 1, affectées de l'indice « ' ».These elements 1 'are identical to elements 1 and the references relating to elements 1' will be the same as those relating to elements 1, assigned the index “'”.
La figure 3 illustre ainsi les éléments 1 de la première série et les éléments 1' de la deuxième série qui sont tous soudés sur le support 3 à l'exception d'un seul élément 1'.FIG. 3 thus illustrates the elements 1 of the first series and the elements 1 ′ of the second series which are all welded to the support 3 with the exception of a single element 1 ′.
La figure 3 montre que les éléments 1' sont soudés sur le support 3 par leur petite longueur 1, ou encore par leur face 18' définie entre leurs bases 11', et sur les faces 15, 14 des éléments 1 adjacents par leurs faces 15' et 14'. Les éléments 1 et 1' sont donc disposés tête-bêche.Figure 3 shows that the elements 1 'are welded to the support 3 by their short length 1, or by their face 18' defined between their bases 11 ', and on the faces 15, 14 of the elements 1 adjacent by their faces 15 'and 14'. The elements 1 and 1 ′ are therefore arranged head to tail.
Les éléments 1' sont soudés à la fois sur le support et sur les éléments 1 par tout procédé de soudage approprié et, de préférence, par un procédé de soudage sans fusion, tel que décrit précédemment.The elements 1 ′ are welded to both the support and to the elements 1 by any suitable welding method and, preferably, by a fusion-free welding method, as described above.
Avec cette étape du procédé, un arc de cercle complet 4 est obtenu.With this step of the process, a complete arc 4 is obtained.
Le procédé selon l'invention est de nouveau mis en œuvre pour obtenir le deuxième arc de cercle 5 formé de trois éléments 1, soudés sur le support par leur grande longueur L ou par leur face 17 et par deux éléments 1' soudés sur le support par leur petite longueur JL, correspondant à leur face 18', les éléments 1' étant intercalés entre deux éléments 1 espacés de la longueur JL.The method according to the invention is again implemented to obtain the second circular arc 5 formed of three elements 1, welded to the support by their long length L or by their face 17 and by two elements 1 'welded to the support by their short length JL, corresponding to their face 18 ', the elements 1' being interposed between two elements 1 spaced by the length J L.
Comme décrit précédemment au regard de la figure 2, une étape d'enlèvement de matière est réalisée sur les éléments 1 et sur le support 3, entre les éléments 1 préalablement soudés, avant de procéder au soudage des éléments 1' sur le support 3 et sur les éléments 1.As described above with regard to FIG. 2, a material removal step is carried out on the elements 1 and on the support 3, between the elements 1 previously welded, before welding the elements 1 ′ on the support 3 and on items 1.
Ce deuxième arc de cercle 5 est concentrique au premier arc de cercle 4 et présente une longueur inférieure à celle de ce dernier.This second arc 5 is concentric with the first arc 4 and has a length less than that of the latter.
La barre 6 reliant les deux arcs de cercle 4 et 5 est obtenue en soudant sur le support 3 un élément 1' , par sa base 11 de longueur JL, et à la fois sur le support et sur l'élément 1' et un élément 1 de l'arc de cercle 4 ou de l'arc de cercle 5, un élément 2 tel qu'illustré à la figure 4A.The bar 6 connecting the two arcs 4 and 5 is obtained by welding on the support 3 an element 1 ', by its base 11 of length J L , and both on the support and on the element 1' and a element 1 of the circular arc 4 or of the circular arc 5, an element 2 as illustrated in FIG. 4A.
De même, entre le soudage de l'élément 1' et le soudage des éléments 2, une étape d'enlèvement de matière est réalisée sur l'élément 1' et sur le support 3, notamment pour éliminer des bavures.Similarly, between the welding of the element 1 'and the welding of the elements 2, a material removal step is carried out on the element 1' and on the support 3, in particular to eliminate burrs.
La figure 4 illustre le résultat obtenu qui consiste en une ébauche de l'objet 9 illustré à la figure 10.FIG. 4 illustrates the result obtained which consists of a draft of the object 9 illustrated in FIG. 10.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au procédé qui vient d'être décrit et, en particulier, les éléments 1, 1' pourraient ne pas être soudés en deux séries successives mais par exemple être soudés successivement ou par des séries comportant un nombre inférieur d'éléments. De même, deux éléments pourraient être soudés préalablement ensemble avant d'être soudés sur le support. Ce peut, par exemple, être le cas pour l'élément 1' et les deux éléments 2 formant la barre 6.Of course, the invention is not limited to the process which has just been described and, in particular, the elements 1, 1 'could not be welded in two successive series but for example be welded successively or by series comprising a lower number of elements. Similarly, two elements could be welded together beforehand before being welded to the support. This can, for example, be the case for element 1 'and the two elements 2 forming the bar 6.
Par ailleurs, le procédé n'est pas limité à la forme des éléments 1, 1' et 2 qui ont été illustrés sur les figures 1 à 4A. On comprend que la forme des éléments de surface discrets peut être ajustée en fonction de l'objet final à obtenir. En particulier, les éléments soudés successivement sur le support n'ont pas nécessairement des formes identiques.Furthermore, the method is not limited to the shape of the elements 1, 1 ′ and 2 which have been illustrated in FIGS. 1 to 4A. It is understood that the shape of the discrete surface elements can be adjusted according to the final object to be obtained. In particular, the elements welded successively to the support do not necessarily have identical shapes.
Lors de la constitution des arcs de cercle 4 et 5 et de la barre 6, les étapes d'enlèvement de matière n'entraînent pas de pollution du support ou des éléments soudés puisqu'elles sont réalisées à sec.During the constitution of the circular arcs 4 and 5 and of the bar 6, the material removal steps do not cause pollution of the support or of the welded elements since they are carried out dry.
Par ailleurs, ces étapes n'entraînent pas de déformation du support ou des éléments de surface lorsqu'elles sont assistées par un fluide cryogénique.Furthermore, these steps do not cause deformation of the support or of the surface elements when they are assisted by a cryogenic fluid.
Il est maintenant fait référence aux figures 5 à 9 qui illustrent une variante de réalisation du procédé illustré aux figures 1 à 4.Reference is now made to FIGS. 5 to 9 which illustrate an alternative embodiment of the method illustrated in FIGS. 1 to 4.
éléments 2.elements 2.
Ainsi, les éléments et le support proviennent de la même pièce, ce qui contribue à la qualité de l'objet finalement obtenu.Thus, the elements and the support come from the same part, which contributes to the quality of the object finally obtained.
Ce procédé diffère également du précédent en ce que l'on procède à un enlèvement de matière sur le support 3, avant tout assemblage d'éléments de surface discrets sur celui-ci. Cet enlèvement de matière, notamment un usinage, consiste à délimiter les zones du support sur lesquelles les éléments de surface discrets seront soudés.This process also differs from the previous one in that a material is removed from the support 3, before any assembly of discrete surface elements on the latter. This removal of material, in particular machining, consists in delimiting the areas of the support on which the discrete surface elements will be welded.
Ainsi, la zone 33 du support est au même niveau que le reste de la face supérieure 30 du support et elle est entourée par une zone 34 (représentée hachurée) dont le niveau est inférieur à celui de la face supérieure 30 du support.Thus, the area 33 of the support is at the same level as the rest of the upper face 30 of the support and it is surrounded by a area 34 (shown hatched) whose level is lower than that of the upper face 30 of the support.
La zone 33 ainsi délimitée comporte une première zone 34 en arc de cercle dont la concavité et la longueur correspondent au premier arc de cercle 4 de l'ébauche ; une deuxième zone 35 en arc de cercle sensiblement concentrique avec la zone 34 et dont la longueur correspond au deuxième arc de cercle 5 et une zone 36 droite reliant les zones 34 et 35 et correspondant au positionnement et à la longueur de la barre 6 de l'ébauche.The area 33 thus delimited comprises a first area 34 in an arc, the concavity and the length of which correspond to the first arc 4 of the blank; a second area 35 in an arc substantially concentric with the area 34 and whose length corresponds to the second arc 5 and a straight area 36 connecting the areas 34 and 35 and corresponding to the positioning and the length of the bar 6 of the 'draft.
L'épaisseur E de chaque zone 34, 35, 36 correspond sensiblement à l'épaisseur e de chaque élément 1, 1',The thickness E of each zone 34, 35, 36 corresponds substantially to the thickness e of each element 1, 1 ',
2.2.
Cet usinage préalable du support 3 va permettre de réaliser un assemblage bout à bout des éléments de surface discrets sur le support, c'est-à-dire un assemblage dans lequel les surfaces de contact de deux pièces soudées sont identiques.This prior machining of the support 3 will allow an end-to-end assembly of the discrete surface elements on the support, that is to say an assembly in which the contact surfaces of two welded parts are identical.
La figure 6 illustre l'étape suivante du procédé dans laquelle les éléments métalliques 1 sont soudés sur la première zone en arc de cercle 34 ainsi que sur la deuxième zone en arc de cercle 35.FIG. 6 illustrates the next step in the process in which the metallic elements 1 are welded to the first area in an arc of a circle 34 as well as to the second area in an arc of a circle 35.
Les éléments 1 sont espacés les uns des autres, un élément 1 étant présent au niveau de chaque extrémité des zones 34 et 35.The elements 1 are spaced from each other, an element 1 being present at each end of the zones 34 and 35.
Les éléments 1 sont soudés sur les zones 34 et 35 par leur face 17 définie par les bases 10, c'est-àdire selon leur grande longueur L.The elements 1 are welded to the zones 34 and 35 by their face 17 defined by the bases 10, that is to say according to their great length L.
Par ailleurs, les éléments 1 sont espacés les uns des autres d'une distance correspondant à leur petite longueur JL.Furthermore, the elements 1 are spaced from each other by a distance corresponding to their short length JL.
Cette étape correspond à une première passe du procédé.This step corresponds to a first pass of the process.
Comme expliqué précédemment au regard des figures 1 à 4, le soudage des éléments 1 est de préférence réalisé par un procédé de soudage sans fusion.As explained above with regard to FIGS. 1 to 4, the welding of the elements 1 is preferably carried out by a welding process without fusion.
Une fois les éléments 1 soudés sur les zones 34 et 35 du support, l'étape suivante du procédé consiste en un enlèvement de matière sur les éléments 1.Once the elements 1 are welded to the areas 34 and 35 of the support, the next step of the process consists in removing material from the elements 1.
Comme expliqué précédemment, cette étape d'enlèvement de matière est réalisée à sec et elle est, de préférence, assistée par un fluide cryogénique.As explained above, this material removal step is carried out dry and is preferably assisted by a cryogenic fluid.
Cette étape d'enlèvement de matière concerne les faces 14 et 15 en regard de deux éléments successifs 1 de la première série d'éléments soudés sur le support, ainsi que les faces 16 des éléments 1.This material removal step concerns the faces 14 and 15 facing two successive elements 1 of the first series of elements welded to the support, as well as the faces 16 of the elements 1.
Comme le montre la figure 7, les faces 16 des éléments 1 ne sont usinées qu'en partie, de façon à délimiter une zone centrale 16a qui est en saillie par rapport aux zones 16b et 16c situées de part et d'autre de cette zone centrale 16a et dans le prolongement des faces latérales 14 et 15.As shown in FIG. 7, the faces 16 of the elements 1 are only partially machined, so as to delimit a central area 16a which projects from the areas 16b and 16c situated on either side of this area central 16a and in the extension of the lateral faces 14 and 15.
De même, les première et deuxième zones 34 et 35, ainsi que la zone droite 36, sont soumises à une étape d'enlèvement de matière entre deux éléments successifs de cette première série. Cet enlèvement de matière est réalisé dans une direction sensiblement perpendiculaire à celle dans laquelle s'étendent les éléments 1.Similarly, the first and second zones 34 and 35, as well as the straight zone 36, are subjected to a step of removing material between two successive elements of this first series. This removal of material is carried out in a direction substantially perpendicular to that in which the elements 1 extend.
De manière générale, ces enlèvements de matière (représentés avec des hachures) ont pour objet de préparer les surfaces des éléments 1 déjà soudés qui vont se trouver en contact avec d'autres éléments, soudés dans une deuxième passe.In general, the purpose of these material removals (shown with hatching) is to prepare the surfaces of the elements 1 already welded which will come into contact with other elements, welded in a second pass.
La figure 8 illustre le résultat obtenu après soudage de la deuxième série d'éléments 1' qui sont positionnés dans les espaces formés entre les éléments 1 de la première série.FIG. 8 illustrates the result obtained after welding of the second series of elements 1 ′ which are positioned in the spaces formed between the elements 1 of the first series.
Comme expliqué précédemment au regard de la figure 3, ces éléments 1' sont soudés sur la première zone 34 ou la deuxième zone 35 par leur surface 18' définie entre leurs bases 11'.As explained above with regard to FIG. 3, these elements 1 ′ are welded to the first zone 34 or the second zone 35 by their surface 18 ′ defined between their bases 11 ′.
A la fin de cette deuxième passe, sont obtenus un premier et un deuxième arcs de cercle 4 et 5 complets.At the end of this second pass, a first and a second complete arc of circle 4 and 5 are obtained.
La figure 8 illustre le début de la troisième passe dans laquelle un élément 1' et deux éléments 2 vont être soudés sur la zone droite 36.FIG. 8 illustrates the start of the third pass in which an element 1 ′ and two elements 2 are going to be welded to the straight region 36.
Ainsi, la troisième passe du procédé selon l'invention consiste ici à souder un élément 2 sur un des éléments 1 situé de part et d'autre de la zone droite 36, de telle sorte que sa face droite 24 soit soudée sur la zone 16a de l'élément 1 et que sa face 27 inclinée définie entre les bases 20 soit soudée sur la zone 36.Thus, the third pass of the method according to the invention here consists in welding an element 2 on one of the elements 1 situated on either side of the straight zone 36, so that its straight face 24 is welded on the zone 16a of element 1 and that its inclined face 27 defined between the bases 20 is welded to zone 36.
On procède ensuite au soudage d'un élément 1', cet élément 1' étant soudé sur la zone 36 par sa face 18' et sur la face 25 de l'élément 2 déjà soudé, par sa face 15' .Next, an element 1 'is welded, this element 1' being welded to the zone 36 by its face 18 'and to the face 25 of the element 2 already welded, by its face 15'.
Enfin, le deuxième élément 2 est soudé à la fois sur la face 14' de l'élément 1' et sur la face 16a de l'élément 1 déjà soudé et présent sur la deuxième zone 35.Finally, the second element 2 is welded both on the face 14 'of the element 1' and on the face 16a of the element 1 already welded and present on the second zone 35.
La figure 9 illustre l'ébauche obtenue à l'issue de cette troisième passe du procédé et qui correspond à l'objet illustré à la figure 10.FIG. 9 illustrates the blank obtained at the end of this third pass of the process and which corresponds to the object illustrated in FIG. 10.
Cette ébauche est similaire à celle qui est illustrée à la figure 4.This draft is similar to that illustrated in Figure 4.
L'objet 9 illustré à la figure 10 est obtenu en découpant le support 3 et en procédant à une étape d'enlèvement de matière appropriée.The object 9 illustrated in FIG. 10 is obtained by cutting the support 3 and by carrying out an appropriate material removal step.
On comprend que, lors de cette étape, la quantité de matière qui va être enlevée va être très faible par rapport à celle qui résulterait de l'usinage d'un brut ébauché en forgeage ou d'un brut de fonderie.It is understood that, during this step, the quantity of material which will be removed will be very small compared to that which would result from the machining of a rough roughed in forging or a rough foundry.
Par ailleurs, par rapport à des procédés de fabrication additive dans lesquels l'apport de métal est effectué sous forme de poudre ou de fil, le procédé selon l'invention est beaucoup moins onéreux à mettre en œuvre, les éléments de surface discrets étant d'un coût de réalisation faible compte tenu du volume apporté, par rapport à une poudre métallique par exemple.Furthermore, compared to additive manufacturing processes in which the metal is supplied in the form of powder or wire, the process according to the invention is much less expensive to implement, the discrete surface elements being d 'a low production cost taking into account the volume provided, compared to a metal powder for example.
Par ailleurs le taux de dépose du métal est considérablement augmenté par rapport à des procédés classique utilisant une poudre ou du fil, dans la mesure où la matière métallique est apportée sous forme d'élément de surface dont la hauteur est sensiblement supérieure à l'épaisseur.Furthermore, the metal removal rate is considerably increased compared to conventional methods using a powder or wire, insofar as the metallic material is provided in the form of a surface element whose height is substantially greater than the thickness. .
Enfin, comme souligné précédemment, la variante du procédé selon l'invention décrite en référence aux figures 5 à 9 permet de réaliser l'ensemble de l'objet à partir du même lot matière, ce qui contribue aux bonnes propriétés mécaniques présentées par cet objet.Finally, as previously emphasized, the variant of the method according to the invention described with reference to FIGS. 5 to 9 makes it possible to produce the whole of the object from the same batch of material, which contributes to the good mechanical properties presented by this object. .
Il est maintenant fait référence aux figures 15 à 18 qui illustrent une autre variante du procédé illustré aux figures 1 à 4.Reference is now made to FIGS. 15 to 18 which illustrate another variant of the method illustrated in FIGS. 1 to 4.
Par souci de simplification, cette variante est décrite relativement au seul arc de cercle 4, constitué d'éléments 1 et 1'.For the sake of simplification, this variant is described relative to the single arc 4, made up of elements 1 and 1 '.
Comme dans la variante du procédé illustrée aux figures 5 à 9, on procède à un enlèvement de matière sur le support 3, avant tout assemblage d'éléments de surface discrets sur celui-ci. Cependant, cet enlèvement de matière n'est pas réalisé sur toute la longueur de l'arc de cercle 4 comme dans la variante du procédé illustrée à la figure 5, mais uniquement sur des portions d'arc de cercle présentant une longueur L' légèrement supérieure à la grande longueur L d'un élément 1, 1'.As in the variant of the method illustrated in FIGS. 5 to 9, a material is removed from the support 3, before any assembly of discrete surface elements thereon. However, this removal of material is not carried out over the entire length of the arc of a circle 4 as in the variant of the method illustrated in FIG. 5, but only on portions of an arc of a circle having a length L ′ slightly greater than the long length L of an element 1, 1 '.
Ainsi, la figure 15 illustre une série de six paires de rainures 37a, 38a de longueur L'.Thus, FIG. 15 illustrates a series of six pairs of grooves 37a, 38a of length L ′.
Les rainures 37a s'étendent selon un premier arc de cercle 37.The grooves 37a extend in a first arc 37.
Les rainures 38a s'étendent selon un deuxième arc de cercle 38 dont le rayon est inférieur à celui du premier arc de cercle 37.The grooves 38a extend along a second arc 38 whose radius is less than that of the first arc 37.
Deux paires adjacentes de rainures 37a, 38a sont espacées l'une de l'autre d'une distance 1 ' inférieure à la petite longueur JL d'un élément 1, 1' .Two adjacent pairs of grooves 37a, 38a are spaced from each other by a distance 1 'less than the short length JL of an element 1, 1'.
L'épaisseur E du support 3 entre deux rainures 37a, 38a d'une même paire est sensiblement égale à l'épaisseur e de chaque élément 1, 1', 2.The thickness E of the support 3 between two grooves 37a, 38a of the same pair is substantially equal to the thickness e of each element 1, 1 ', 2.
La figure 16 illustre l'étape suivante du procédé dans laquelle chaque élément métallique 1 est soudé sur une zone en arc de cercle 39 délimitée entre deux rainures 37a et 38a.FIG. 16 illustrates the next step of the method in which each metal element 1 is welded to an area in an arc 39, delimited between two grooves 37a and 38a.
Les éléments 1 sont soudés sur les zones 39 par leur face 17 définie par les bases 10, c'est-à-dire selon leur grande longueur L.The elements 1 are welded to the zones 39 by their face 17 defined by the bases 10, that is to say according to their great length L.
Par ailleurs, les éléments 1 sont espacés les uns des autres d'une distance correspondant à leur petite longueur JL.Furthermore, the elements 1 are spaced from each other by a distance corresponding to their short length JL.
Cette étape correspond à une première passe du procédé.This step corresponds to a first pass of the process.
Comme expliqué précédemment au regard des figures 1 à 4, le soudage des éléments 1 est de préférence réalisé par un procédé de soudage sans fusion.As explained above with regard to FIGS. 1 to 4, the welding of the elements 1 is preferably carried out by a welding process without fusion.
Une fois les éléments 1 soudés sur les zones 39 du support, l'étape suivante du procédé consiste en un enlèvement de matière sur les éléments 1.Once the elements 1 are welded to the areas 39 of the support, the next step of the process consists in removing material from the elements 1.
Comme expliqué précédemment, cette étape d'enlèvement de matière est réalisée à sec et elle est, de préférence, assistée par un fluide cryogénique.As explained above, this material removal step is carried out dry and is preferably assisted by a cryogenic fluid.
Cette étape d'enlèvement de matière concerne les faces 14 et 15 en regard de deux éléments successifs 1 de la première série d'éléments soudés sur le support, ainsi que les faces 16 des éléments 1.This material removal step concerns the faces 14 and 15 facing two successive elements 1 of the first series of elements welded to the support, as well as the faces 16 of the elements 1.
Comme le montre la figure 17, les faces 16 des éléments 1 ne sont usinées qu'en partie, de façon à délimiter une zone centrale 16a qui est en saillie par rapport aux zones 16b et 16c situées de part et d'autre de cette zone centrale 16a.As shown in FIG. 17, the faces 16 of the elements 1 are only partially machined, so as to delimit a central zone 16a which projects from the zones 16b and 16c situated on either side of this zone central 16a.
De même, le support 3 est soumis à une étape d'enlèvement de matière entre deux éléments successifs de cette première série. Cet enlèvement de matière est réalisé dans une direction sensiblement perpendiculaire à celle dans laquelle s'étendent les éléments 1.Similarly, the support 3 is subjected to a material removal step between two successive elements of this first series. This removal of material is carried out in a direction substantially perpendicular to that in which the elements 1 extend.
De manière générale, ces enlèvements de matière (représentés avec des hachures) ont pour objet de préparer les surfaces des éléments 1 déjà soudés qui vont se trouver en contact avec d'autres éléments, soudés dans une deuxième passe.In general, the purpose of these material removals (shown with hatching) is to prepare the surfaces of the elements 1 already welded which will come into contact with other elements, welded in a second pass.
La figure 18 illustre le résultat obtenu après soudage de la deuxième série d'éléments 1' qui sont positionnés dans les espaces formés entre éléments 1 de la première série.FIG. 18 illustrates the result obtained after welding of the second series of elements 1 ′ which are positioned in the spaces formed between elements 1 of the first series.
lesthe
Comme expliqué précédemment au regard de la figure 3, ces éléments 1' sont soudés sur le support 3 par leur surface 18' définie entre leurs bases 11'.As explained above with regard to FIG. 3, these elements 1 ′ are welded to the support 3 by their surface 18 ′ defined between their bases 11 ′.
A la fin de cette deuxième passe, est obtenu un arc de cercle 4 complet.At the end of this second pass, a complete arc 4 is obtained.
Il est maintenant fait référence aux figures 11 et 12 qui illustrent la mise en œuvre du procédé selon l'invention sur un support métallique cylindrique 7.Reference is now made to FIGS. 11 and 12 which illustrate the implementation of the method according to the invention on a cylindrical metallic support 7.
Le procédé selon l'invention est mis en œuvre pour réaliser une bride 70 sur le pourtour 71 d'une de ces extrémités.The method according to the invention is implemented to produce a flange 70 on the periphery 71 of one of these ends.
Cette bride 70 est ici formée à l'aide de trois types d'éléments de surface discrets : les éléments 1 et 1' qui ont précédemment été décrits, notamment en référence aux figures 1 à 4A (représentés avec des hachures), et un autre type d'élément 8 qui est défini par deux faces 86 sensiblement planes et présentant la forme d'un parallélogramme. Chaque face 86 est définie par deux bases parallèles 10 et 11 qui présentent la même longueur L. Ces deux bases 80 et 81 sont reliées par deux côtés 82 et 83 qui sont parallèles et qui présentent une longueur JL inférieure à L.This flange 70 is here formed using three types of discrete surface elements: elements 1 and 1 'which have been previously described, in particular with reference to FIGS. 1 to 4A (represented with hatching), and another type of element 8 which is defined by two substantially flat faces 86 having the shape of a parallelogram. Each face 86 is defined by two parallel bases 10 and 11 which have the same length L. These two bases 80 and 81 are connected by two sides 82 and 83 which are parallel and which have a length JL of less than L.
Le procédé consiste tout d'abord à souder un élément 8 sur le support 7 au niveau du pourtour 71.The method consists first of all in welding an element 8 on the support 7 at the periphery 71.
Ce premier élément 8 est soudé le long de sa base 80, c'est-à-dire selon sa longueur L.This first element 8 is welded along its base 80, that is to say along its length L.
Comme expliqué précédemment, le procédé consiste alors à procéder à une étape d'enlèvement de matière pour préparer la surface latérale définie entre les côtés 83 et pour que le support 7 présente un passage pour la matière qui s'échappera de l'interface entre l'élément 8 suivant qui sera soudé sur le support, dans le sens anti-horaire.As explained above, the method then consists in carrying out a material removal step to prepare the lateral surface defined between the sides 83 and so that the support 7 has a passage for the material which will escape from the interface between the 'next element 8 which will be welded to the support, counterclockwise.
Une première série d'éléments 8 est soudée sur le support 7, les éléments 8 étant soudés l'un après 1'autre.A first series of elements 8 is welded to the support 7, the elements 8 being welded one after the other.
Les dimensions des éléments 8 sont choisies de telle sorte que peut être ménagé entre le premier élément 8 de la série et le dernier élément 8 soudé sur le support 7 un espace correspondant à l'encombrement de deux éléments 1, 1' disposés têtebêche .The dimensions of the elements 8 are chosen so that can be made between the first element 8 of the series and the last element 8 welded to the support 7 a space corresponding to the size of two elements 1, 1 'arranged head to tail.
La dernière étape du procédé consiste à souder l'élément 1 sur le premier élément de la série ainsi que sur le support 7, par l'intermédiaire de sa surface 17, définie entre ses deux bases 10 ; l'élément 1' sur le dernier élément 8 de la série, ainsi que sur le support 7 par l'intermédiaire de sa surface 18' définie entre ses bases 11' et les deux éléments 1 et 1' par leurs faces 15 et 15' en vis-àvis .The last step of the process consists in welding the element 1 on the first element of the series as well as on the support 7, by means of its surface 17, defined between its two bases 10; element 1 'on the last element 8 of the series, as well as on the support 7 via its surface 18' defined between its bases 11 'and the two elements 1 and 1' by their faces 15 and 15 ' opposite.
L'ébauche de bride ainsi obtenue pourra faire l'objet d'une étape ultérieure d'usinage pour obtenir un objet métallique.The flange blank thus obtained can be the subject of a subsequent machining step to obtain a metallic object.
Il est maintenant fait référence aux figures 13 et 14 qui illustrent une variante du procédé illustré aux figures 11 et 12.Reference is now made to FIGS. 13 and 14 which illustrate a variant of the method illustrated in FIGS. 11 and 12.
Dans cette variante, la bride 72 est obtenue à partir d'éléments de surface discrets, du type de l'élément 1 décrit en référence aux figures précédentes.In this variant, the flange 72 is obtained from discrete surface elements, of the type of element 1 described with reference to the preceding figures.
Le procédé est mis en œuvre en soudant tout d'abord sur le support cylindrique 7 une première série d'éléments 1 (représentés avec des hachures) par leur face 17 définie entre les bases 10, c'est-àdire selon leur grande longueur L.The process is implemented by first welding on the cylindrical support 7 a first series of elements 1 (shown with hatching) by their face 17 defined between the bases 10, that is to say according to their great length L .
Ils sont espacés les uns des autres d'une distance correspondant à leur petite longueur JL.They are spaced from each other by a distance corresponding to their short length JL.
Comme expligué précédemment au regard par exemple des figures 1 à 4A, une étape d'enlèvement de matière est alors réalisée à la fois sur les éléments 1 et sur le support 7.As explained above with regard for example to FIGS. 1 to 4A, a step of removing material is then carried out both on the elements 1 and on the support 7.
Le procédé consiste alors à souder une deuxième série d'éléments 1', à la fois sur le support 7 et sur les éléments 1, les éléments 1' venant s'intercaler dans les espaces formés entre les éléments 1 de la première série.The method then consists in welding a second series of elements 1 ′, both on the support 7 and on the elements 1, the elements 1 ′ coming to be inserted in the spaces formed between the elements 1 of the first series.
Les figures 13 et 14 montrent ainsi gue les éléments 1 et 1' sont disposés tête-bêche.Figures 13 and 14 thus show that the elements 1 and 1 'are arranged head to tail.
Une fois la deuxième série d'éléments 1' soudés, on obtient une bride 70.Once the second series of elements 1 'are welded, a flange 70 is obtained.
L'ébauche ainsi obtenue pourra également faire l'objet d'un usinage pour obtenir l'objet souhaité.The blank thus obtained can also be machined to obtain the desired object.
On comprend gu'en fonction du diamètre du support cylindrigue 7 et des longueurs L et JL, il pourra être nécessaire de rendre les bases 10, 10' ; 11, 11' etWe understand that depending on the diameter of the cylindrical support 7 and the lengths L and JL, it may be necessary to make the bases 10, 10 '; 11, 11 'and
80, 81 des éléments 1, 1' et 8 légèrement concaves.80, 81 of elements 1, 1 'and 8 slightly concave.
Comme il va de soi et comme il résulte également de ce gui précède, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation plus particulièrement décrits. Elle en embrasse au contraire toutes les variantes.As is obvious and as also follows from this preceding mistletoe, the present invention is not limited to the embodiments more particularly described. On the contrary, it embraces all variants.
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| EP17742505.5A EP3481582A1 (en) | 2016-07-08 | 2017-07-07 | Additive manufacturing process using discrete surface elements |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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