FR3057579A1 - Outil de recuit pour application locale - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un outil (100) pour réaliser un recuit d'une zone (12) d'une pièce (10), ledit outil (100) comportant : - deux coques (102a-b) adaptées à se fixer à la pièce (10), en regard l'une de l'autre et de part et d'autre de la pièce (10), - pour chaque coque (102a-b), un élément chauffant (104a-b) arrangé à l'intérieur de la coque (102a-b) et adapté à venir en contact avec la zone (12) lorsque la coque (102a-b) est fixée à la pièce (10), - une alimentation électrique (106) qui alimente électriquement chaque élément chauffant (104a-b) - chaque coque (102a-b) étant parcourue de canaux (111a-b) et présente une arrivée de fluide (112a-b) qui permet l'introduction d'un fluide de refroidissement dans les canaux (111a-b) et une sortie de fluide (114a-b) qui permet l'évacuation du fluide de refroidissement desdits canaux (11 1a-b), - une pompe (113) prévue pour entraîner le fluide de refroidissement en mouvement, et - un circuit de commande (109) qui commande l'alimentation électrique (106) et la pompe (113). Un tel agencement de l'outil (100) permet d'effectuer un traitement local en recuisant uniquement la zone (12).
Description
Titulaire(s) : AIRBUS OPERATIONS Société par actions simplifiée.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : LE GUEN & ASSOCIES Société civile professionnelle.
(04/ OUTIL DE RECUIT POUR APPLICATION LOCALE.
FR 3 057 579 - A1
L'invention concerne un outil (100) pour réaliser un recuit d'une zone (12) d'une pièce (10), ledit outil (100) comportant:
- deux coques (102a-b) adaptées à se fixer à la pièce (10), en regard l'une de l'autre et de part et d'autre de la pièce (10),
- pour chaque coque (102a-b), un élément chauffant (104a-b) arrangé à l'intérieur de la coque (102a-b) et adapté à venir en contact avec la zone (12) lorsque la coque (102ab) est fixée à la pièce (10),
- une alimentation électrique (106) qui alimente électriquement chaque élément chauffant (104a-b)
- chaque coque (102a-b) étant parcourue de canaux (111a-b) et présente une arrivée de fluide (112a-b) qui permet l'introduction d'un fluide de refroidissement dans les canaux (111 a-b) et une sortie de fluide (114a-b) qui permet l'évacuation du fluide de refroidissement desdits canaux (11 1a-b),
- une pompe (113) prévue pour entraîner le fluide de refroidissement en mouvement, et
- un circuit de commande (109) qui commande l'alimentation électrique (106) et la pompe (113).
Un tel agencement de l'outil (100) permet d'effectuer un traitement local en recuisant uniquement la zone (12).
i
OUTIL DE RECUIT POUR APPLICATION LOCALE
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un outil pour réaliser un recuit pour une application locale, ainsi qu’un procédé de traitement utilisant un tel outil.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
La construction d’appareils, comme par exemple des aéronefs, nécessite Tutilisation de nombreuses pièces qui sont réalisées dans différents matériaux. Certains de ces matériaux présentent différents états. Par exemple, certains matériaux métalliques peuvent présenter des états de recuits différents.
Par exemple, les pièces en alliage de titane peuvent se trouver dans un état de recuit dit β ou un état de recuit dit αβ. L’alliage de titane αβ est moins onéreux à l’achat et plus facile à usiner, mais sa ténacité est relativement faible. L’alliage de titane β a une ténacité plus importante mais il est plus coûteux et plus difficile à usiner. Les pièces en alliage de titane β sont obtenues par un recuit qui consiste en un chauffage à haute température des pièces en alliage de titane αβ dans un four, puis refroidissement contrôlé.
Ces traitements nécessitent des installations importantes, en particulier, les fours doivent pouvoir contenir les pièces.
Actuellement, toutes les pièces qui doivent présenter une ténacité importante sont donc réalisées en alliage de titane β ce qui augmente le coût de fabrication.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un objet de la présente invention est de proposer un outil pour réaliser un recuit pour une application locale qui permet de traiter une zone localisée d’une pièce.
A cet effet, est proposé un outil pour réaliser un recuit d’une zone d’une pièce, ledit outil comportant :
- deux coques adaptées à se fixer à la pièce et à être placées en regard Tune de l’autre et de part et d’autre de la pièce,
- pour chaque coque, un élément chauffant arrangé à l’intérieur de la coque et adapté à venir en contact avec la zone lorsque la coque est fixée à la pièce,
- une alimentation électrique qui alimente électriquement chaque élément chauffant,
- chaque coque étant parcourue de canaux et présente une arrivée de fluide qui permet l’introduction d’un fluide de refroidissement dans les canaux et une sortie de fluide qui permet l’évacuation du fluide de refroidissement desdits canaux.
- une pompe prévue pour entraîner le fluide de refroidissement en mouvement entre l’arrivée de fluide et la sortie de fluide, et
- un circuit de commande qui commande l’alimentation électrique et la pompe.
Un tel outil permet donc de réaliser un recuit d’une zone précise de la pièce et le traitement s’effectue alors avec des installations légères.
Avantageusement, lorsque la pièce présente un alésage, chaque élément chauffant comporte une partie plane présentant une face de contact plane par laquelle l’élément chauffant est en contact avec la pièce au niveau d’une de ses faces extérieures, et un plot en saillie par rapport à la partie plane et adapté à pénétrer dans l’alésage.
Avantageusement, chaque coque présente, le long de la zone de contact entre la coque et la pièce, un joint.
Avantageusement, chaque élément chauffant est fixé à la coque par l’intermédiaire d’un support réalisé dans un matériau thermiquement isolant.
Avantageusement, chaque support est monté mobile en translation sur la coque selon une direction perpendiculaire à la face de contact entre l’élément chauffant et la face extérieure de la pièce, et l’outil comporte un moyen de rappel qui contraint le support contre la pièce.
Avantageusement, chaque coque présente une arrivée de gaz qui permet l’introduction de gaz d’une atmosphère contrôlée neutre dans un volume délimité par la coque, et une sortie de gaz qui permet l’évacuation des gaz dudit volume.
L’invention propose également un procédé de traitement d’une pièce avec un outil selon l'une des variantes précédentes, ledit procédé de traitement comportant :
- une étape de fixation au cours de laquelle chacune des deux coques est fixée à la pièce, les deux coques étant placées en regard l’une de l’autre et de part et d’autre de la pièce autour d’une zone à recuire,
- une étape de traitement thermique au cours de laquelle le circuit de commande commande l’alimentation électrique et la pompe selon un cycle de recuit adapté au matériau constituant la pièce,
- une étape de retrait au cours de laquelle les coques sont désolidarisées de la pièce.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels :
la Fig. 1 est une représentation schématique en coupe d’un outil pour réaliser un recuit selon un premier mode de réalisation de l'invention, et la Fig. 2 est une représentation schématique en coupe d’un outil pour réaliser un recuit selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION
La Fig. 1 montre un outil 100 pour réaliser un recuit selon un premier mode de réalisation de l’invention qui est utilisé pour chauffer/refroidir localement une pièce 10 qui est ici une plaque en alliage de titane αβ. La pièce 10 présente une zone 12 qui doit être recuite.
La Fig. 2 montre un outil 200 pour réaliser un recuit selon un deuxième mode de réalisation de l’invention qui est utilisé pour chauffer/refroidir localement une pièce 20 avec un alésage 21 qui est ici une plaque avec un alésage 21 en alliage de titane αβ. La pièce 20 présente une zone 22 qui entoure l’alésage 21 et qui doit être recuite.
L’outil 100, 200 permet d’effectuer un cycle de recuit afin d’obtenir un alliage de titane β dans la zone 12, 22.
Dans la description qui suit, l’invention est plus particulièrement décrite dans le cadre d’une application qui permet d’obtenir une pièce en alliage de titane αβ avec une zone de recuit β, mais elle peut s’appliquer à tous les matériaux qui peuvent présenter des états de recuits différents.
Les éléments du premier mode de réalisation qui sont identiques aux éléments du deuxième mode de réalisation portent les mêmes références. Entre les deux modes de réalisation, seuls les éléments chauffants qui sont décrits ci-après sont différents.
L’outil 100, 200 présente deux coques 102a-b qui sont adaptées à se fixer à la pièce 10, 20 et à être placées en regard Tune de l’autre et de part et d’autre de la pièce 10, 20.
L’outil 100, 200 présente à l’intérieur de chaque coque 102a-b, un élément chauffant 104a-b, 204a-b arrangé à l’intérieur de la coque 102a-b. Chaque élément chauffant 104a-b, 204a-b est par exemple du type inductances circulaires.
Chaque élément chauffant 104a-b, 204a-b du type électrique est alimenté électriquement par une alimentation électrique 106.
Chaque élément chauffant 104a-b, 204a-b est agencé pour venir en contact avec la pièce 10, 20 et plus particulièrement avec la zone 12, 22 à recuire lorsque la coque 102a-b est fixée à la pièce 10, 20.
Afin de permettre le refroidissement durant le recuit, chaque coque 102a-b est parcourue de canaux llla-b et présente une arrivée de fluide 112a-b qui permet l’introduction d’un fluide de refroidissement dans les canaux llla-b et une sortie de fluide 114a-b qui permet l’évacuation du fluide de refroidissement desdits canaux llla-b. A cette fin, l’arrivée de fluide 112a-b et la sortie de fluide 114a-b sont fluidiquement connectées aux canaux llla-b. Une pompe 113 est prévue pour entraîner le fluide de refroidissement en mouvement entre l’arrivée de fluide 112a-b et la sortie de fluide 114a-b.
L’outil 100, 200 comporte un circuit de commande 109, du type comportant un processeur, qui commande l’alimentation électrique 106 et la pompe 113 en fonction des phases du recuit du matériau constituant la pièce 10, 20, c'est-à-dire en fonction des phases de chauffage et de refroidissement.
Un tel agencement de l’outil 100, 200 permet d’effectuer un traitement local en recuisant uniquement la zone 12, 22, ce qui permet une réduction de la taille des outils nécessaires pour réaliser un recuit.
Dans le cadre du premier mode de réalisation, chaque élément chauffant 104a-b vient chauffer la face extérieure plane de la pièce 10 et la face de contact par laquelle l’élément chauffant 104a-b vient en contact avec la pièce 10 est donc plane.
Dans le cadre du deuxième mode de réalisation, chaque élément chauffant 204ab vient chauffer non seulement la face extérieure plane de la pièce 20, mais également l’intérieur de l’alésage 21. Chaque élément chauffant 204a-b comporte alors une partie plane 205 présentant une face de contact plane par laquelle l’élément chauffant 204a-b vient en contact avec la pièce 20 au niveau de sa face extérieure, et un plot 207 en saillie par rapport à la partie plane 205 et adapté à pénétrer dans l’alésage 21.
Un tel agencement permet de réaliser l’alésage 21 dans un matériau non recuit ce qui est plus facile que d’effectuer un alésage dans un matériau recuit, et d’effectuer ensuite le recuit pour recuire la zone autour de l’alésage. Une simple reprise d’usinage de l’alésage est alors possible.
Chaque élément chauffant 104a-b, 204a-b est fixé à la coque 102a-b par l’intermédiaire d’un support 116a-b réalisé dans un matériau thermiquement isolant comme par exemple en céramique technique. Cet agencement limite le transfert de chaleur de l’élément chauffant 104a-b, 204a-b vers la coque 102a-b.
Afin d’assurer un meilleur contact entre l’élément chauffant 104a-b, 204a-b et la pièce 10, 20, chaque support 116a-b est monté mobile en translation sur la coque 102a-b selon une direction perpendiculaire à la face de contact entre l’élément chauffant 104a-b, 204a-b et la face extérieure de la pièce 10, 20.
Le support 116a-b est contraint en position contre la pièce 10, 20 par la mise en place d’un moyen de rappel 118a-b, par exemple un ressort de compression entre le support 116a-b et la coque 102a-b.
Le déplacement en translation du support 116a-b est réalisé par tous moyens appropriés, comme par exemple une glissière.
Afin d’éviter l’oxygénation du titane durant le recuit, celui-ci s’effectue sous une atmosphère contrôlée neutre. A cette fin, chaque coque 102a-b présente une arrivée de gaz 108a-b qui permet l’introduction des gaz de l’atmosphère contrôlée neutre dans le volume 150a-b délimité par la coque 102a-b, et une sortie de gaz 110ab qui permet l’évacuation des gaz dudit volume 150a-b.
Afin d’éviter les fuites, chaque coque 102a-b présente, le long de la zone de contact entre la coque 102a-b et la pièce 10, 20, un joint 152a-b, par exemple du type joint à lèvre, qui vient en appui contre la surface extérieure de la pièce 10, 20 autour de la zone 12, 22.
La fixation de chaque coque 102a-b à la pièce 10, 20 s’effectue par tous moyens appropriés. Les coques 102a-b peuvent être maintenues par des outillages externes, ou par dépression dans le volume délimité par la coque 102a-b, la dépression étant générée par un circuit externe de dépression dans lequel les gaz de l’atmosphère contrôlée neutre circulent.
Le placement des coques 102a-b l’une par rapport à l’autre s’effectue par chaînes de côtes, ou localisation magnétique ou tout autre moyen équivalent.
Un procédé de traitement de la pièce 10, 20 avec l’outil 100, 200 comporte :
- une étape de fixation au cours de laquelle chacune des deux coques 102a-b est fixée à la pièce 10, 20, les deux coques 102a-b étant placées en regard l’une de l’autre et de part et d’autre de la pièce 10, 20 autour de la zone 12,22 à recuire,
- une étape de traitement thermique au cours de laquelle le circuit de commande 109 commande l’alimentation électrique 106 et la pompe 113 selon un cycle de recuit adapté au matériau constituant la pièce 10, 20,
- une étape de retrait au cours de laquelle les coques 102a-b sont désolidarisées 5 de la pièce 10, 20.
Chaque élément chauffant 104a-b, 204a-b chauffe ainsi la pièce 10, 20 à partir de la surface et jusqu’en profondeur. Les temps de chauffe et de refroidissement, ainsi que les variations de température à appliquer dépendent du matériau constituant la pièce 10, 20.
Claims (7)
- REVENDICATIONS1) Outil (100, 200) pour réaliser un recuit d’une zone (12, 22) d’une pièce (10, 20), ledit outil (100, 200) comportant :- deux coques (102a-b) adaptées à se fixer à la pièce (10, 20) et à être placées en regard l’une de l’autre et de part et d’autre de la pièce (10, 20),- pour chaque coque (102a-b), un élément chauffant (104a-b, 204a-b) arrangé à l’intérieur de la coque (102a-b) et adapté à venir en contact avec la zone (12, 22) lorsque la coque (102a-b) est fixée à la pièce (10, 20),- une alimentation électrique (106) qui alimente électriquement chaque élément chauffant (104a-b, 204a-b),- chaque coque (102a-b) étant parcourue de canaux (llla-b) et présente une arrivée de fluide (112a-b) qui permet l’introduction d’un fluide de refroidissement dans les canaux (llla-b) et une sortie de fluide (114a-b) qui permet l’évacuation du fluide de refroidissement desdits canaux (11 la-b),- une pompe (113) prévue pour entraîner le fluide de refroidissement en mouvement entre l’arrivée de fluide (112a-b) et la sortie de fluide (114a-b), et- un circuit de commande (109) qui commande l’alimentation électrique (106) et la pompe (113).
- 2) Outil (200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque la pièce (20) présente un alésage (21), chaque élément chauffant (204a-b) comporte une partie plane (205) présentant une face de contact plane par laquelle l’élément chauffant (204a-b) est en contact avec la pièce (20) au niveau d’une de ses faces extérieures, et un plot (207) en saillie par rapport à la partie plane (205) et adapté à pénétrer dans l’alésage (21).
- 3) Outil (100, 200) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque coque (102a-b) présente, le long de la zone de contact entre la coque (102a-b) et la pièce (10, 20), un joint (152a-b).
- 4) Outil (100, 200) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque élément chauffant (104a-b, 204a-b) est fixé à la coque (102a-b) par l’intermédiaire d’un support (116a-b) réalisé dans un matériau thermiquement isolant.
- 5) Outil (100, 200) selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque support (116a-b) est monté mobile en translation sur la coque (102a-b) selon une direction perpendiculaire à la face de contact entre l’élément chauffant (104a-b, 204a-b) et la face extérieure de la pièce (10,20), et en ce que l’outil (100, 200) comporte un moyen5 de rappel (118a-b) qui contraint le support (116a-b) contre la pièce (10, 20).
- 6) Outil (100, 200) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque coque (102a-b) présente une arrivée de gaz (108a-b) qui permet l’introduction de gaz d’une atmosphère contrôlée neutre dans un volume (150a-b) délimité par la coque (102a-b), et une sortie de gaz (llOa-b) qui permet l’évacuation des gaz dudit10 volume (150a-b).
- 7) Procédé de traitement d’une pièce (10, 20) avec un outil (100, 200) selon l'une des revendications 1 à 6, ledit procédé de traitement comportant :- une étape de fixation au cours de laquelle chacune des deux coques (102a-b) est fixée à la pièce (10, 20), les deux coques (102a-b) étant placées en regard l’une de15 l’autre et de part et d’autre de la pièce (10, 20) autour d’une zone (12, 22) à recuire,- une étape de traitement thermique au cours de laquelle le circuit de commande (109) commande l’alimentation électrique (106) et la pompe (113) selon un cycle de recuit adapté au matériau constituant la pièce (10, 20),- une étape de retrait au cours de laquelle les coques (102a-b) sont désolidarisées 20 de la pièce (10, 20).PL. 1/1150a 152a 1Q152b150b114b18b108b 204b102b 110b
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-
2016
- 2016-10-19 FR FR1660121A patent/FR3057579B1/fr active Active
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US7358466B1 (en) * | 2006-01-12 | 2008-04-15 | General Electric Company | Localized heat treating apparatus for blisk airfoils |
| US20140117007A1 (en) * | 2012-10-29 | 2014-05-01 | General Electric Company | Local Heat Treatment and Thermal Management System for Engine Components |
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