FR3085286A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING A TEST WITH MULTIPLE CERAMIC LAYERS, TEST TUBE OBTAINED BY IMPLEMENTING SUCH A PROCESS OF MANUFACTURE AND USE OF SUCH A TEST FOR A UNIAXIAL COMPRESSION HOT TEST - Google Patents
PROCESS FOR MANUFACTURING A TEST WITH MULTIPLE CERAMIC LAYERS, TEST TUBE OBTAINED BY IMPLEMENTING SUCH A PROCESS OF MANUFACTURE AND USE OF SUCH A TEST FOR A UNIAXIAL COMPRESSION HOT TEST Download PDFInfo
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Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication (10) d'au moins une éprouvette à plusieurs couches céramiques pour essai de compression uniaxiale, à chaud, au cours duquel des efforts de compression, globalement parallèles aux couches céramiques de l'éprouvette, sont appliqués, le procédé comprenant : - une étape (11) de réalisation d'un ou plusieurs modèles en matériau éliminable par décirage, présentant une forme de cylindre de révolution s'étendant suivant un axe longitudinal, - une étape (12) de réalisation d'une couche céramique initiale par trempage dans une barbotine comprenant des particules céramiques, dépôt de particules de sable sur la couche ainsi formée par trempage, puis séchage, - au moins une étape (13) de réalisation d'une couche céramique supplémentaire par trempage dans une barbotine comprenant des particules céramiques, dépôt de particules de sable, puis séchage, - une étape (14) de décirage du ou des modèles.The invention relates to a method for manufacturing (10) at least one test tube with several ceramic layers for uniaxial compression testing, in the heat, during which compression forces, generally parallel to the ceramic layers of the test piece, are applied. , the method comprising: - a step (11) of producing one or more models of material which can be removed by dewaxing, having a shape of cylinder of revolution extending along a longitudinal axis, - a step (12) of producing an initial ceramic layer by soaking in a slip comprising ceramic particles, depositing sand particles on the layer thus formed by soaking, then drying, - at least one step (13) of producing an additional ceramic layer by soaking in a slip comprising ceramic particles, depositing sand particles, then drying, - a step (14) of dewaxing the model or models.
Description
PROCEDE DE FABRICATION D'UNE EPROUVETTE A PLUSIEURS COUCHES CERAMIQUES, EPROUVETTE OBTENUE PAR LA MISE EN ŒUVRE D'UN TEL PROCEDE DE FABRICATION ET UTILISATION D'UNE TELLE EPROUVETTE POUR UN ESSAI DE COMPRESSION UNIAXIALE A CHAUDPROCESS FOR MANUFACTURING A TEST WITH MULTIPLE CERAMIC LAYERS, TEST TUBE OBTAINED BY IMPLEMENTING SUCH A PROCESS OF MANUFACTURE AND USE OF SUCH A TEST FOR A UNIAXIAL COMPRESSION HOT TEST
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une éprouvette à plusieurs couches céramiques pour essai de compression uniaxiale, à chaud, ainsi qu'une éprouvette obtenue par la mise en œuvre d'un tel procédé de fabrication et une utilisation d'une telle éprouvette pour un essai de compression uniaxiale à chaud.The present invention relates to a method of manufacturing a test tube with several ceramic layers for uniaxial compression test, hot, as well as a test tube obtained by the implementation of such a manufacturing process and a use of such a test piece for a hot uniaxial compression test.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEUREPRIOR STATE OF THE ART
Il est connu de fabriquer les aubages de turbomachines, notamment des pièces de rotors ou de stators, par un procédé de fonderie à cire perdue.It is known to manufacture the blades of turbomachines, in particular parts of rotors or stators, by a lost wax casting process.
Pour cela, préalablement à la fabrication de la pièce métallique en tant que telle, un modèle en cire de la pièce métallique à fabriquer est réalisé, puis un moule carapace en céramique est formé autour de ce modèle par trempages successifs du modèle dans des barbotines comprenant notamment des particules céramiques. Entre ces trempages successifs, les couches obtenues par trempage sont en outre saupoudrées de sable puis séchées. Un moule carapace à plusieurs couches céramiques est ainsi obtenu, chacune des couches céramiques pouvant présenter une composition chimique, une épaisseur, une densité, une porosité et/ou une granulométrie différentes.For this, prior to the manufacture of the metal part as such, a wax model of the metal part to be produced is produced, then a ceramic shell mold is formed around this model by successive dipping of the model in slips comprising in particular ceramic particles. Between these successive soaking, the layers obtained by soaking are also dusted with sand and then dried. A shell mold with several ceramic layers is thus obtained, each of the ceramic layers possibly having a different chemical composition, thickness, density, porosity and / or particle size.
Une fois le moule carapace formé autour du modèle, ce dernier est éliminé par décirage, laissant ainsi à l'intérieur du moule carapace une cavité ou empreinte de forme complémentaire avec la pièce métallique à fabriquer. Le moule carapace est ensuite traité thermiquement par frittage puis amené à une température dite de coulée. Le moule carapace est alors prêt à la fabrication de la pièce métallique.Once the shell mold is formed around the model, the latter is removed by dewaxing, thus leaving inside the shell mold a cavity or imprint of complementary shape with the metal part to be manufactured. The shell mold is then heat treated by sintering and then brought to a so-called casting temperature. The shell mold is then ready for manufacturing the metal part.
La pièce métallique est fabriquée par coulée d'un métal ou d'un alliage en fusion dans la cavité du moule carapace, puis par solidification et refroidissement du métal ou de l'alliage à l'intérieur du moule carapace. Le moule carapace est ensuite détruit par une opération de décochage afin de récupérer la pièce métallique qui pourra encore subir des opérations de finition.The metal part is produced by casting a metal or a molten alloy in the cavity of the shell mold, then by solidification and cooling of the metal or alloy inside the shell mold. The shell mold is then destroyed by a release operation in order to recover the metal part which may still be subjected to finishing operations.
Les documents FR 2 870 147 Al et FR 2 870 148 Al décrivent tous deux des exemples de procédé de fabrication d'un moule carapace à plusieurs couches céramiques à partir d'un modèle en cire de la pièce métallique à fabriquer.The documents FR 2 870 147 Al and FR 2 870 148 Al both describe examples of the manufacturing process for a shell mold with several ceramic layers from a wax model of the metal part to be manufactured.
Or, en fonction de la pièce métallique à fabriquer, on comprendra qu'il peut être intéressant de faire varier la composition chimique des couches céramiques du moule carapace, mais aussi de faire varier leur nombre, leur épaisseur, leur densité, leur granulométrie ou encore leur porosité. Ces différentes variantes dans la structure à plusieurs couches du moule carapace nécessitent toutefois d'être testées, à chaud, c'està-dire dans les conditions de coulée, de solidification et de refroidissement, avant leur mise en œuvre pour la fabrication d'une pièce métallique.However, depending on the metal part to be manufactured, it will be understood that it may be advantageous to vary the chemical composition of the ceramic layers of the shell mold, but also to vary their number, their thickness, their density, their particle size or else their porosity. These different variants in the multi-layer structure of the shell mold, however, need to be tested, hot, that is to say under the conditions of casting, solidification and cooling, before their implementation for the manufacture of a metal part.
En termes d'essais mécaniques, sur éprouvette à plusieurs couches céramiques, il est par exemple connu de mettre en œuvre un essai de flexion en trois points.In terms of mechanical tests, on a test tube with several ceramic layers, it is for example known to carry out a bending test at three points.
Pour cela, l'éprouvette présente un corps allongé suivant un axe longitudinal horizontal et formé par une pluralité de couches céramiques superposées verticalement. L'éprouvette présente ainsi la forme d'une poutre à quatre faces latérales.For this, the test piece has an elongated body along a horizontal longitudinal axis and formed by a plurality of ceramic layers superimposed vertically. The test piece thus has the shape of a beam with four lateral faces.
La couche céramique inférieure de l'éprouvette est placée en contact avec deux points d'appui inférieurs placés à distance l'un de l'autre suivant l'axe longitudinal, tandis que sa couche céramique supérieure est placée en contact avec un point d'appui supérieur situé entre les deux points d'appui inférieurs suivant l'axe longitudinal. Un effort est ensuite appliqué verticalement vers le bas au niveau du point d'appui supérieur et les déformations subies par l'éprouvette sont mesurées.The lower ceramic layer of the test piece is placed in contact with two lower support points placed at a distance from each other along the longitudinal axis, while its upper ceramic layer is placed in contact with a point of upper support located between the two lower support points along the longitudinal axis. A force is then applied vertically downwards at the level of the upper bearing point and the deformations undergone by the test piece are measured.
Or, lors de la coulée, de la solidification et du refroidissement du métal ou de l'alliage dans la cavité d'un moule carapace à plusieurs couches céramiques, le moule carapace subit d'importants efforts de compression, orientés, localement, globalement parallèlement aux couches céramiques du moule carapace.However, during the casting, solidification and cooling of the metal or alloy in the cavity of a shell mold with several ceramic layers, the shell mold undergoes significant compressive forces, oriented, locally, generally parallel to the ceramic layers of the shell mold.
L'essai de flexion en trois points connu de l'art antérieur pour éprouvette à plusieurs couches ne permet donc pas d'être représentatif des efforts qui sont effectivement subis par le moule carapace à plusieurs couches, lors de la fabrication de la pièce métallique.The three-point bending test known from the prior art for a test piece with several layers therefore does not make it possible to be representative of the forces which are actually undergone by the shell mold with several layers, during the manufacture of the metal part.
Par ailleurs, une telle éprouvette à plusieurs couches présente une anisotropie de ses propriétés mécaniques, de sorte qu'elle ne peut pas non plus être utilisée pour réaliser un essai de compression uniaxiale, en orientant les couches céramiques de l'éprouvette verticalement et donc parallèlement aux efforts de compression appliqués à l'éprouvette.Furthermore, such a multi-layer test piece has an anisotropy of its mechanical properties, so that it cannot either be used to perform a uniaxial compression test, by orienting the ceramic layers of the test piece vertically and therefore parallel to the compression forces applied to the specimen.
En effet, du fait de l'anisotropie des propriétés mécaniques de l'éprouvette, le risque de flambage de l'éprouvette lors de l'essai de compression est trop élevé et, en cas de flambage de l'éprouvette, les mesures relatives à la compression de l'éprouvette sont inexploitables.In fact, due to the anisotropy of the mechanical properties of the test piece, the risk of the test piece buckling during the compression test is too high and, in the event of the test piece buckling, the measures relating to compression of the specimen is unusable.
En tout état de cause, une telle éprouvette à plusieurs couches, obtenue en mettant en œuvre le même procédé de fabrication des moules carapace, nécessiterait un usinage important de ses quatre faces latérales. Cet usinage induirait alors des contraintes locales pouvant générer des défauts dans l'éprouvette et donc des erreurs dans les mesures.In any event, such a test piece with several layers, obtained by implementing the same process for manufacturing shell molds, would require significant machining of its four lateral faces. This machining would then induce local constraints which could generate defects in the test piece and therefore errors in the measurements.
Il existe donc un besoin de proposer une éprouvette à plusieurs couches céramiques dont la structure à plusieurs couches est représentative de celle d'un moule carapace fabriqué lors d'un procédé de fonderie à cire perdue et qui est adaptée à un essai de compression uniaxiale, à chaud, dans lequel les efforts de compression appliqués à l'éprouvette sont orientés globalement parallèlement aux couches céramiques de l'éprouvette.There is therefore a need to propose a test tube with several ceramic layers whose structure with several layers is representative of that of a shell mold produced during a lost wax casting process and which is suitable for a uniaxial compression test, hot, in which the compression forces applied to the test piece are oriented generally parallel to the ceramic layers of the test piece.
EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'au moins une éprouvette à plusieurs couches céramiques pour essai de compression uniaxiale, à chaud, au cours duquel des efforts de compression, globalement parallèles aux couches céramiques de l'éprouvette, sont appliqués à l'éprouvette ou à chaque éprouvette, le procédé comprenant :More specifically, the subject of the present invention is a method of manufacturing at least one test tube with several ceramic layers for uniaxial compression test, when hot, during which compression forces, generally parallel to the ceramic layers of the test tube, are applied to the test piece or to each test piece, the method comprising:
une étape de réalisation d'un ou plusieurs modèles en matériau éliminable par décirage, le ou chacun des modèles présentant une forme de cylindre de révolution s'étendant suivant un axe longitudinal, une étape de réalisation d'une couche céramique autour du ou des modèles par trempage du ou des modèles dans une barbotine comprenant des particules céramiques, dépôt de particules de sable sur la couche ainsi formée par trempage, puis séchage de la couche céramique initiale ainsi obtenue autour du ou des modèles, au moins une étape de réalisation d'une couche céramique supplémentaire autour de la couche céramique du ou des modèles réalisée à l'étape précédente par trempage dans une barbotine comprenant des particules céramiques, dépôt de particules de sable sur la couche ainsi formée par trempage, puis séchage de la couche céramique supplémentaire ainsi obtenue autour de la couche céramique du ou des modèles réalisée à l'étape précédente, une étape de décirage du ou des modèles entourés de la couche céramique initiale et de la ou des couches céramiques supplémentaires, de sorte à éliminer le ou les modèles et à obtenir un ou plusieurs cylindres creux s'étendant chacun autour d'un axe longitudinal et comprenant une pluralité de couches céramiques superposées radialement par rapport à l'axe longitudinal, le ou chacun des cylindres creux formant au moins une éprouvette.a step of producing one or more models of material which can be removed by dewaxing, the or each of the models having the shape of a cylinder of revolution extending along a longitudinal axis, a step of producing a ceramic layer around the model or models by dipping the model (s) in a slip comprising ceramic particles, depositing sand particles on the layer thus formed by dipping, then drying the initial ceramic layer thus obtained around the model (s), at least one step of making an additional ceramic layer around the ceramic layer of the model or models produced in the previous step by soaking in a slip comprising ceramic particles, depositing sand particles on the layer thus formed by soaking, then drying the additional ceramic layer as well obtained around the ceramic layer of the model or models produced in the previous step, u no dewaxing step of the model or models surrounded by the initial ceramic layer and of the additional ceramic layer or layers, so as to eliminate the model or models and to obtain one or more hollow cylinders each extending around a longitudinal axis and comprising a plurality of ceramic layers superposed radially with respect to the longitudinal axis, the or each of the hollow cylinders forming at least one test piece.
Selon des variantes de réalisation pouvant être prises ensemble ou séparément :According to variant embodiments which can be taken together or separately:
le procédé de fabrication comprend, préalablement à l'étape de réalisation de la couche céramique initiale, une étape de mise en grappe des modèles réalisés lors de l'étape de réalisation des modèles, les modèles étant ainsi assemblés en grappe et trempés par grappe dans les barbotines, lors des étapes ultérieures de réalisation de la couche céramique initiale et de la ou des couches céramiques supplémentaires ;the manufacturing process comprises, prior to the step of making the initial ceramic layer, a step of clustering the models made during the step of making the models, the models thus being assembled in a cluster and soaked in a cluster in slip, during the subsequent stages of production of the initial ceramic layer and of the additional ceramic layer or layers;
le procédé de fabrication comprend, postérieurement à l'étape de décirage, une étape de dégrappage des cylindres creux ;the manufacturing process comprises, after the dewaxing step, a step of unhooking the hollow cylinders;
le procédé de fabrication comprend, postérieurement à l'étape de décirage, une étape de tronçonnage du ou de chacun des cylindres creux, de sorte à former une pluralité d'éprouvettes à partir du ou de chacun des cylindres creux ;the manufacturing method comprises, after the dewaxing step, a cutting-off step of the or each of the hollow cylinders, so as to form a plurality of test pieces from the or each of the hollow cylinders;
le procédé de fabrication comprend en outre, postérieurement à l'étape de décirage, le cas échéant postérieurement à l'étape de tronçonnage, une étape de surfaçage de sorte à rendre planes des faces opposées de la ou des éprouvettes.the manufacturing method further comprises, after the dewaxing step, if necessary after the cutting step, a surfacing step so as to make the opposite faces of the test piece (s) flat.
L'invention a encore pour objet une éprouvette à plusieurs couches céramiques pour essai de compression uniaxiale, à chaud, au cours duquel des efforts de compression de l'éprouvette, globalement parallèles aux couches céramiques de l'éprouvette, sont appliqués, l'éprouvette étant obtenue par la mise en œuvre du procédé de fabrication tel que précédemment décrit.The subject of the invention is also a test tube with several ceramic layers for uniaxial compression test, hot, during which compressive forces of the test piece, generally parallel to the ceramic layers of the test piece, are applied, the test piece being obtained by the implementation of the manufacturing process as previously described.
L'invention a aussi pour objet une utilisation de l'éprouvette telle que précédemment décrite pour un essai de compression uniaxiale, à chaud, au cours duquel des efforts de compression, globalement parallèles aux couches céramiques de l'éprouvette, sont appliqués à l'éprouvette.A subject of the invention is also the use of the test piece as described above for a uniaxial compression test, when hot, during which compression forces, generally parallel to the ceramic layers of the test piece, are applied to the test tube.
Un capteur de déformations est par exemple disposé dans une lumière de l'éprouvette, ladite lumière étant traversante et s'étendant suivant l'axe longitudinal.A deformation sensor is for example placed in a lumen of the specimen, said lumen being through and extending along the longitudinal axis.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other aspects, aims, advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of nonlimiting example, and made with reference to the accompanying drawings. on which ones :
la figure 1 est un ordinogramme d'un procédé de fabrication d'au moins une éprouvette à plusieurs couches céramiques selon un mode de réalisation de l'invention ;FIG. 1 is a flowchart of a process for manufacturing at least one test tube with several ceramic layers according to an embodiment of the invention;
la figure 2 est une vue schématique, en coupe, d'une éprouvette à plusieurs couches céramiques obtenue par la mise en œuvre du procédé de fabrication illustré à la figure 1 ;Figure 2 is a schematic sectional view of a test tube with several ceramic layers obtained by the implementation of the manufacturing process illustrated in Figure 1;
la figure 3 est une vue schématique, en perspective, de l'éprouvette illustrée à la figure 2 ;Figure 3 is a schematic perspective view of the test piece illustrated in Figure 2;
la figure 4 est un vue schématique, en coupe, d'une machine pour essai de compression uniaxiale pour laquelle l'éprouvette à plusieurs couches céramiques obtenue par la mise en œuvre du procédé de fabrication illustré à la figure 1 est adaptée.Figure 4 is a schematic sectional view of a machine for uniaxial compression testing for which the test tube with several ceramic layers obtained by the implementation of the manufacturing process illustrated in Figure 1 is suitable.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
La figure 1 montre un procédé de fabrication 10 d'au moins une éprouvette 100 à plusieurs couches céramiques 101, 102, 103 selon un mode de réalisation de l'invention. Les figures 2 et 3 montrent un exemple d'éprouvette 100 obtenue par la mise en œuvre du procédé de fabrication 10.FIG. 1 shows a method of manufacturing 10 of at least one test piece 100 with several ceramic layers 101, 102, 103 according to an embodiment of the invention. FIGS. 2 and 3 show an example of a test piece 100 obtained by implementing the manufacturing process 10.
Le procédé de fabrication 10 comprend :The manufacturing process 10 comprises:
une étape 11 de réalisation d'un ou plusieurs modèles en matériau éliminable par décirage, par exemple en cire, le ou chacun des modèle présentant une forme de cylindre de révolution s'étendant suivant un axe longitudinal 104, une étape 12 de réalisation d'une couche céramique 101 initiale autour du ou des modèles par trempage du ou des modèles dans une barbotine comprenant des particules céramiques, stuccage ou dépôt de particules de sable sur la couche ainsi formée par trempage, puis séchage de la couche céramique 101 initiale ainsi obtenue autour du ou des modèles, au moins une étape 13 de réalisation d'une couche céramique 102, 103 supplémentaire autour de la couche céramique 101, 102 du ou des modèles réalisée à l'étape 12, 13 précédente, c'est-à-dire la couche céramique 101 initiale ou une couche céramique 102 supplémentaire, par trempage dans une barbotine comprenant des particules céramiques, stuccage ou dépôt de particules de sable sur la couche ainsi formée par trempage, puis séchage de la couche céramiquea step 11 of producing one or more models made of material which can be removed by dewaxing, for example of wax, the or each of the models having the shape of a cylinder of revolution extending along a longitudinal axis 104, a step 12 of producing an initial ceramic layer 101 around the model or models by soaking the model or models in a slip comprising ceramic particles, stuccoing or depositing sand particles on the layer thus formed by soaking, then drying the initial ceramic layer 101 thus obtained around of the model or models, at least one step 13 of producing an additional ceramic layer 102, 103 around the ceramic layer 101, 102 of the model or models produced in the previous step 12, 13, that is to say the initial ceramic layer 101 or an additional ceramic layer 102, by soaking in a slip comprising ceramic particles, stuccoing or depositing sand particles on the layer thus formed by soaking, then drying the ceramic layer
102, 103 supplémentaire ainsi obtenue autour de la couche céramique 101, 102 du ou des modèles réalisée à l'étape 12,13 précédente, une étape 14 de décirage du ou des modèles entourés de la couche céramique 101 initiale et de la ou des couches céramiques 102, 103 supplémentaires, de sorte à éliminer le ou les modèles.102, 103 additional thus obtained around the ceramic layer 101, 102 of the model or models produced in the preceding step 12,13, a step 14 of dewaxing the model or models surrounded by the initial ceramic layer 101 and the layer or layers ceramics 102, 103 additional, so as to eliminate the model or models.
De cette manière, le procédé de fabrication 10 permet d'obtenir un ou plusieurs cylindres creux s'étendant chacun autour d'un axe longitudinal 104 et comprenant une pluralité de couches céramiques 101, 102, 103 superposées radialement par rapport à l'axe longitudinal 104, notamment la couche céramique 101 initiale et une ou plusieurs couches céramiques 102, 103 supplémentaires autour de la couche céramique 101 initiale. Ce ou chacun de ces cylindres creux forme au moins une éprouvette 100 (figures 2 et 3).In this way, the manufacturing method 10 makes it possible to obtain one or more hollow cylinders each extending around a longitudinal axis 104 and comprising a plurality of ceramic layers 101, 102, 103 superimposed radially with respect to the longitudinal axis 104, in particular the initial ceramic layer 101 and one or more additional ceramic layers 102, 103 around the initial ceramic layer 101. This or each of these hollow cylinders forms at least one test piece 100 (Figures 2 and 3).
La ou chacune des éprouvettes 100 ainsi fabriquée comprend donc un corps 105 cylindrique creux s'étendant autour de l'axe longitudinal 104 et définissant une lumière 106 traversante s'étendant suivant l'axe longitudinal 104 à l'intérieur dudit corps 105. Le corps 105 de la ou des éprouvettes 100 comprend lui-même une pluralité de couches céramiques 101, 102, 103 superposées radialement par rapport à l'axe longitudinal 104, notamment la couche céramique 101 initiale située radialement vers l'intérieur du corps 105 et une ou plusieurs couches céramiques 102, 103 supplémentaires situées radialement vers l'extérieur du corps 105 par rapport à la couche céramique 101 initiale (figures 2 et 3).The or each of the test pieces 100 thus produced therefore comprises a hollow cylindrical body 105 extending around the longitudinal axis 104 and defining a through hole 106 extending along the longitudinal axis 104 inside said body 105. The body 105 of the test piece (s) 100 itself comprises a plurality of ceramic layers 101, 102, 103 superposed radially with respect to the longitudinal axis 104, in particular the initial ceramic layer 101 located radially inward of the body 105 and one or more several additional ceramic layers 102, 103 located radially towards the outside of the body 105 relative to the initial ceramic layer 101 (FIGS. 2 and 3).
Le procédé de fabrication 10 permet donc de réaliser les couches céramiques 101, 102, 103 de la ou des éprouvettes 100 de la même manière et suivant les mêmes conditions que seraient réalisées les couches céramiques d'un moule carapace au cours d'un procédé de fonderie à cire perdue. La structure à plusieurs couches céramiques 101,102, 103 de la ou les éprouvettes 100 obtenues par la mise en œuvre du procédé de fabrication 10 peut ainsi être représentative de la structure à plusieurs couches céramiques du moule carapace à tester.The manufacturing process 10 therefore makes it possible to produce the ceramic layers 101, 102, 103 of the test piece (s) 100 in the same manner and under the same conditions as the ceramic layers of a shell mold would be produced during a manufacturing process. lost wax foundry. The structure with several ceramic layers 101, 102, 103 of the test piece (s) 100 obtained by the implementation of the manufacturing process 10 can thus be representative of the structure with several ceramic layers of the shell mold to be tested.
Comme cela sera expliqué plus en détail ci-dessous en référence à la figure 4, le procédé de fabrication 10 permet en outre d'obtenir une ou plusieurs éprouvettes 100 qui sont adaptées pour un essai de compression uniaxale, à chaud, au cours duquel des efforts de compression orientés globalement parallèlement aux couches céramiques 101, 102, 103 de l'éprouvette 100, c'est-à-dire suivant l'axe longitudinal 104, sont appliqués à l'éprouvette 100.As will be explained in more detail below with reference to FIG. 4, the manufacturing method 10 also makes it possible to obtain one or more test pieces 100 which are suitable for a uniaxial, hot compression test during which compression forces oriented generally parallel to the ceramic layers 101, 102, 103 of the test piece 100, that is to say along the longitudinal axis 104, are applied to the test piece 100.
Par ailleurs, la forme cylindrique du corps 105 de la ou des éprouvettes 100 ainsi que leur structure en couches céramiques 101, 102, 103 superposées radialement par rapport à l'axe longitudinal 104, permettent d'introduire une symétrie de révolution et ainsi de s'affranchir des difficultés liées à l'anisotropie des propriétés mécaniques de la ou des éprouvettes 100 pour l'essai de compression. Le risque de flambage de la ou des éprouvettes 100 est ainsi considérablement réduit.Furthermore, the cylindrical shape of the body 105 of the test piece (s) 100 as well as their structure in ceramic layers 101, 102, 103 superimposed radially with respect to the longitudinal axis 104, make it possible to introduce symmetry of revolution and thus s 'to overcome the difficulties associated with the anisotropy of the mechanical properties of the test piece (s) 100 for the compression test. The risk of buckling of the test piece (s) 100 is thus considerably reduced.
Le procédé de fabrication 10 permet aussi d'obtenir une ou des éprouvettes 100 présentant un corps 105 cylindrique qui confère à la ou aux éprouvettes 100 une assise stable, globalement horizontale, lorsque l'axe longitudinal 104 de la ou des éprouvettes 100 est orienté verticalement. Cela est par exemple avantageux, lorsque la ou les éprouvettes 100 sont mises à haute température, par exemple à une température comprise entre 1100°C et 1600°C, dans un four, en vue d'opérer l'essai de compression à chaud.The manufacturing process 10 also makes it possible to obtain one or more test pieces 100 having a cylindrical body 105 which gives the test piece (s) 100 a stable, generally horizontal seat, when the longitudinal axis 104 of the test piece (s) 100 is oriented vertically. . This is for example advantageous, when the test piece (s) 100 are brought to a high temperature, for example at a temperature between 1100 ° C. and 1600 ° C., in an oven, in order to carry out the hot compression test.
Le procédé de fabrication 10 permet encore d'adapter la longueur de la ou des éprouvettes 100 à fabriquer en fonction de la sensibilité des outils de mesure, lors de l'essai de compression. En effet, la céramique étant un matériau peu déformable, la ou les éprouvettes 100 doivent présenter une longueur suffisante au regard de la sensibilité des outils de mesure.The manufacturing method 10 also makes it possible to adapt the length of the test piece (s) 100 to be produced as a function of the sensitivity of the measuring tools, during the compression test. Indeed, since ceramic is a material that is not very deformable, the test piece (s) 100 must have a sufficient length with regard to the sensitivity of the measuring tools.
Chacune des barbotines peut comprendre des particules céramiques identiques ou différentes d'une autre barbotine. Les particules céramiques sont par exemple sous forme de farines, notamment une farine d'alumine, de mullite, de zircon ou encore un mélange de ces farines.Each of the slip may comprise ceramic particles which are identical or different from another slip. The ceramic particles are for example in the form of flours, in particular an alumina, mullite, zircon flour or a mixture of these flours.
Chacune des barbotines peut en outre comprendre un liant, de l'eau, un germinant et/ou un ou plusieurs adjuvants. Le liant est par exemple un liant colloïdal minéral, tel qu'un liant à base de silice colloïdale ou encore un liant silicate d'éthyle. Le germinant est par exemple de l'aluminate de cobalt. Le ou les adjuvants peuvent être des agents mouillant, fluidifiant ou encore texturant. L'agent mouillant appartient par exemple à la famille des alcools gras poly-alkylènes ou alcools alkoxylates. L'agent fluidifiant appartient par exemple à la famille des acides aminés, à la gamme des polyacrylates d'ammonium ou à la famille des tri-acides carboxyliques à groupements alcools. L'agent texturant appartient par exemple à la famille des polymères de l'oxyde d'éthylène, des gommes de xanthane ou des gommes de guar. Le liant, le germinant et/ou le ou les adjuvants de chacune des barbotines peuvent être identiques ou différents d'une autre barbotine.Each of the slip can further comprise a binder, water, a germinating agent and / or one or more adjuvants. The binder is for example an inorganic colloidal binder, such as a binder based on colloidal silica or also an ethyl silicate binder. The germinating agent is, for example, cobalt aluminate. The adjuvant (s) may be wetting, fluidifying or even texturing agents. The wetting agent belongs, for example, to the family of polyalkylene fatty alcohols or alkoxylate alcohols. The fluidizing agent belongs for example to the family of amino acids, to the range of ammonium polyacrylates or to the family of tri-carboxylic acids with alcohol groups. The texturing agent belongs for example to the family of polymers of ethylene oxide, xanthan gums or guar gums. The binder, the germinating agent and / or the adjuvant (s) of each of the slip may be identical or different from another slip.
Les particules de sable comprennent par exemple des particules de zircon, de molochite, de mullite ou encore d'alumine comme le corindon.The particles of sand include for example particles of zircon, molochite, mullite or alumina such as corundum.
On comprendra que les exemples de particules céramiques, de liant, de germinant d'adjuvant ou encore de particules de sable ne sont donnés ici qu'à titre purement illustratif et non limitatif, le choix de ces composés étant directement lié à ceux qu'il est prévu d'utiliser lors de la fabrication du moule carapace à tester.It will be understood that the examples of ceramic particles, of binder, of germant of adjuvant or of sand particles are only given here for purely illustrative and nonlimiting, the choice of these compounds being directly linked to those which it is planned to use during the manufacture of the shell mold to be tested.
Lors de l'étape 11 de réalisation du ou des modèles, le ou les modèles sont par exemple réalisés par fabrication additive, par moulage par injection ou encore par usinage.During step 11 of producing the model or models, the model or models are for example produced by additive manufacturing, by injection molding or by machining.
Lors de l'étape 14 de décirage, le ou les modèles peuvent être fondus en autoclave ou encore brûlés dans un four. Le ou les modèles peuvent aussi être éliminés chimiquement.During the dewaxing step 14, the model or models can be melted in an autoclave or even burned in an oven. The model (s) can also be eliminated chemically.
Le procédé de fabrication 10 peut encore comprendre, préalablement à l'étape 12 de réalisation de la couche céramique 101 initiale, une étape 15 de mise en grappe des modèles réalisés lors de l'étape 11 de réalisation des modèles, les modèles étant ainsi assemblés en grappe.The manufacturing method 10 can also include, prior to step 12 for producing the initial ceramic layer 101, a step 15 for clustering the models produced during step 11 for producing the models, the models thus being assembled. in cluster.
Pour cela, les modèles sont par exemple assemblés à une structure en matériau éliminable par décirage, par exemple en cire, avec laquelle ils forment la grappe. Les modèles et la structure en matériau éliminable par décirage sont d'un seul tenant.For this, the models are for example assembled with a structure made of material which can be removed by dewaxing, for example wax, with which they form the cluster. The models and the structure in material which can be removed by dewaxing are in one piece.
De cette manière, lors des étapes 12, 13 de réalisation de la couche céramique 101 initiale et de la ou des couches céramiques 102, 103 supplémentaires, les modèles sont trempés par grappe dans les barbotines. Cela permet d'obtenir plusieurs cylindres creux et donc plusieurs éprouvettes 100 dont les couches céramiques 101, 102, 103 ont été réalisées dans les mêmes conditions.In this way, during the steps 12, 13 for producing the initial ceramic layer 101 and the additional ceramic layer or layers 102, 103, the models are hardened in clusters in the slip. This makes it possible to obtain several hollow cylinders and therefore several test pieces 100 whose ceramic layers 101, 102, 103 were produced under the same conditions.
Une étape 16 de dégrappage des cylindres creux peut encore intervenir à l'issue de l'étape 14 de décirage, de sorte à séparer les cylindres creux les uns des autres. L'étape 16 de dégrappage est notamment réalisée par tronçonnage des cylindres creux entre eux.A step 16 for unhooking the hollow cylinders can also take place at the end of the dewaxing step 14, so as to separate the hollow cylinders from each other. The unclogging step 16 is in particular carried out by cutting the hollow cylinders between them.
Le procédé de fabrication 10 peut aussi comprendre, postérieurement à l'étape 14 de décirage, le cas échéant postérieurement à l'étape 16 de dégrappage, une étape 17 de tronçonnage du ou de chacun des cylindres creux, de sorte à former une pluralité d'éprouvettes 100 à partir du ou de chacun des cylindres creux.The manufacturing method 10 can also comprise, after the step 14 of dewaxing, if necessary after the step 16 of unclipping, a step 17 of cutting off the or each of the hollow cylinders, so as to form a plurality of 'test pieces 100 from or each of the hollow cylinders.
De préférence, la ou les éprouvettes 100 sont obtenues avec une étape de surfaçage. Autrement dit, la ou les éprouvettes 100 sont surfacées préalablement à l'essai de compression. On entend par « étape de surfaçage », une étape de traitement de surface, de finition, en vue de rendre les faces de la ou des éprouvettes 100, planes et perpendiculaires aux génératrices du cylindre formé par le corps 105 de la ou des éprouvettes 100. A l'issue de l'étape de surfaçage, les faces opposées de la ou de chacune des éprouvettes 100, qui sont situées aux extrémités de ladite éprouvette suivant l'axe longitudinal 104, sont donc planes et orientées perpendiculairement par rapport à l'axe longitudinal 104.Preferably, the test piece (s) 100 are obtained with a surfacing step. In other words, the test piece (s) 100 are surfaced before the compression test. The term "surfacing step" means a step of surface treatment, of finishing, with a view to making the faces of the test piece (s) 100, plane and perpendicular to the generatrices of the cylinder formed by the body 105 of the test piece (s) 100 At the end of the surfacing step, the opposite faces of the or each of the test pieces 100, which are located at the ends of said test piece along the longitudinal axis 104, are therefore flat and oriented perpendicularly to the longitudinal axis 104.
L'étape de surfaçage est postérieure à l'étape 14 de décirage, le cas échéant postérieure à l'étape 16 de dégrappage, voire à l'étape 17 de tronçonnage.The surfacing step is subsequent to the dewaxing step 14, if appropriate subsequent to the stripping step 16, or even to the cutting part step 17.
L'étape de surfaçage permet de s'assurer que les efforts seront transmis de manière homogène aux faces opposées de la ou des éprouvettes 100, lors de l'essai de compression.The surfacing step makes it possible to ensure that the forces will be transmitted homogeneously to the opposite faces of the test piece (s) 100, during the compression test.
Selon les besoins de caractérisation, la ou les éprouvettes 100 sont obtenues avec ou sans étape de frittage. Autrement dit, la ou les éprouvettes 100 pourront éventuellement subir une étape de frittage postérieurement à l'étape 17 de tronçonnage, voire à l'étape de surfaçage, et préalablement à l'essai de compression. On entend par « étape de frittage », une étape de traitement thermique permettant l'agglomération du matériau formant la ou les éprouvettes 100, afin de lui donner une cohésion et une rigidité suffisantes sans avoir recours à une fusion complète. On comprendra en outre que la mise à haute température de la ou des éprouvettes 100, notamment dans un four, en vue de l'essai de compression à chaud, ne constitue pas une étape de frittage.Depending on the characterization needs, the test piece (s) 100 are obtained with or without a sintering step. In other words, the test piece (s) 100 may possibly undergo a sintering step after step 17 of cutting, or even at the surfacing step, and before the compression test. The term “sintering step” is understood to mean a heat treatment step allowing the material forming the test piece (s) 100 to agglomerate, in order to give it sufficient cohesion and rigidity without having to resort to complete melting. It will also be understood that bringing the test piece (s) 100 to high temperature, in particular in an oven, for the purpose of the hot compression test, does not constitute a sintering step.
La figure 4 montre un exemple de machine 200 d'essai de compression uniaxiale.FIG. 4 shows an example of a machine 200 for testing uniaxial compression.
La machine 200 comprend deux plateaux 201, 202 horizontaux entre lesquelles une éprouvette 100 à tester est destinée à être placée, en orientant verticalement l'axe longitudinal 104 de l'éprouvette 100 à tester et en agençant chacune de ses extrémités 107,108 suivant l'axe longitudinal 104 en regard d'un des plateaux 201, 202, lors de l'essai de compression. Le cas échéant, les extrémités 107, 108 de l'éprouvette 100 correspondent aux faces opposées, planes et perpendiculaires par rapport à l'axe longitudinal 104.The machine 200 comprises two horizontal plates 201, 202 between which a test piece 100 to be tested is intended to be placed, by vertically orienting the longitudinal axis 104 of the test piece 100 and by arranging each of its ends 107, 108 along the axis. longitudinal 104 opposite one of the plates 201, 202, during the compression test. Where appropriate, the ends 107, 108 of the test piece 100 correspond to the opposite faces, flat and perpendicular to the longitudinal axis 104.
Les plateaux 201, 202 sont tous deux montés sur un bâti (non représenté), un premier 201 des plateaux 201, 202 étant fixe par rapport au bâti, le deuxième 202 des plateaux 201, 202 étant mobile par rapport au bâti et conçu pour se déplacer en translation verticale par rapport au bâti en direction du plateau 201 fixe, de sorte à rapprocher les plateaux 201, 202 l'un de l'autre et ainsi appliquer des efforts de compression à l'éprouvette 100 à tester, lors de l'essai de compression.The plates 201, 202 are both mounted on a frame (not shown), a first 201 of the plates 201, 202 being fixed relative to the frame, the second 202 of the plates 201, 202 being movable relative to the frame and designed to be move in vertical translation relative to the frame in the direction of the fixed plate 201, so as to bring the plates 201, 202 together and thus apply compression forces to the test piece 100 to be tested, during the compression test.
Les plateaux 201, 202 sont ainsi chacun conçus pour appliquer, à l'éprouvette 100 à tester, un effort de compression, de sens opposé et en direction l'un de l'autre, suivant l'axe longitudinal 104, lors de l'essai de compression. Les efforts de compression appliqués à l'éprouvette 100 à tester sont ainsi orientés globalement parallèlement aux couches céramiques 101, 102, 103 de l'éprouvette 100. L'éprouvette 100 à tester est donc sollicitée dans le sens de sa longueur, lors de l'essai en compression.The plates 201, 202 are thus each designed to apply, to the test piece 100 to be tested, a compression force, in the opposite direction and in the direction of one another, along the longitudinal axis 104, during the compression test. The compression forces applied to the test piece 100 are thus oriented generally parallel to the ceramic layers 101, 102, 103 of the test piece 100. The test piece 100 to be tested is therefore stressed in the direction of its length, during the compression test.
La machine 200 peut en outre comprendre un capteur de déformations 203 conçu pour mesurer les déformations de l'éprouvette 100 à tester, lors de l'essai de compression.The machine 200 can also comprise a strain sensor 203 designed to measure the strains of the test piece 100 to be tested, during the compression test.
En effet, la céramique étant peu déformable, il peut être avantageux de mesurer les déformations de l'éprouvette 100 à tester, plutôt que le déplacement vertical du plateau 202 mobile par rapport au bâti, lors de l'essai de compression.In fact, since the ceramic is not very deformable, it may be advantageous to measure the deformations of the test piece 100 to be tested, rather than the vertical displacement of the movable plate 202 relative to the frame, during the compression test.
Le capteur de déformations 203 est par exemple reçu ou encore logé à l'intérieur du corps 105 de l'éprouvette 100 à tester, le long de la lumière 106.The deformation sensor 203 is for example received or even housed inside the body 105 of the test piece 100 to be tested, along the lumen 106.
Cela permet d'obtenir des mesures de meilleure qualité, le capteur de déformations 203 étant situé au plus proche des déformations à mesurer de l'éprouvette 100, lors de l'essai de compression.This makes it possible to obtain better quality measurements, the strain sensor 203 being located as close as possible to the strains to be measured of the test piece 100, during the compression test.
Pour cela, l'un 201 des plateaux 201, 202, notamment le plateau 201 fixe par rapport au bâti, peut présenter une ouverture 204 coaxiale avec la lumière 106 de l'éprouvette 100 à tester, le capteur de déformations 203 étant introduit à l'intérieur du corps 105 de l'éprouvette 100 à tester via l'ouverture 204, lors de l'essai de compression.For this, one 201 of the plates 201, 202, in particular the plate 201 fixed relative to the frame, may have an opening 204 coaxial with the lumen 106 of the test piece 100 to be tested, the deformation sensor 203 being introduced at the inside the body 105 of the test piece 100 to be tested via the opening 204, during the compression test.
Par ailleurs, lors de l'étape 11 de réalisation du ou des modèles, le ou les modèles sont par exemple réalisés de sorte à présenter une section transversale de diamètre supérieur ou égal à une dimension maximale d'une section transversale de la partie du capteur de déformations 203 destinée à être insérée, suivant l'axe longitudinal 104, dans la lumière 106 de l'éprouvette 100 à tester, lors de l'essai de compression. La ou les éprouvettes 100 obtenues par la mise en œuvre du procédé de fabrication 10 présentent ainsi une lumière 106 adaptée pour loger le capteur de déformation 203, lors de l'essai de compression.Furthermore, during step 11 of producing the model or models, the model or models are for example produced so as to have a cross section of diameter greater than or equal to a maximum dimension of a cross section of the part of the sensor. deformations 203 intended to be inserted, along the longitudinal axis 104, in the lumen 106 of the test piece 100 to be tested, during the compression test. The test piece (s) 100 obtained by the implementation of the manufacturing process 10 thus have a light 106 suitable for housing the deformation sensor 203, during the compression test.
Le procédé de fabrication 10 décrit ci-dessus est particulièrement avantageux car il permet d'obtenir une ou plusieurs éprouvettes 100 dont la structure à plusieurs couches 101,102,103 est représentative de celle d'un moule carapace fabriqué lors d'un procédé de fonderie à cire perdue et qui est adaptée à un essai de compression uniaxiale, à chaud, dans lequel les efforts de compression appliqués à l'éprouvette 100 sont orientés globalement parallèlement aux couches céramiques 101, 102, 103 de l'éprouvette.The manufacturing process 10 described above is particularly advantageous because it makes it possible to obtain one or more test pieces 100 whose structure with several layers 101, 102, 103 is representative of that of a shell mold produced during a lost wax casting process and which is suitable for a uniaxial, hot compression test, in which the compression forces applied to the test piece 100 are oriented generally parallel to the ceramic layers 101, 102, 103 of the test piece.
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| DATABASE WPI Week 198301, Derwent World Patents Index; AN 1983-01957K, XP002790670 * |
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