WO2002028587A1 - Procede de brasage d"une surface prealablement usinee par electro-erosion - Google Patents

Procede de brasage d"une surface prealablement usinee par electro-erosion

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WO2002028587A1
WO2002028587A1 PCT/FR2001/003053 FR0103053W WO0228587A1 WO 2002028587 A1 WO2002028587 A1 WO 2002028587A1 FR 0103053 W FR0103053 W FR 0103053W WO 0228587 A1 WO0228587 A1 WO 0228587A1
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WO
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decontamination
bonding
brazing
machined
discharge machining
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Application number
PCT/FR2001/003053
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English (en)
Inventor
Fabrice Frédéric Louis Schuster
Original Assignee
Snecma Moteurs
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating

Definitions

  • the subject of this invention is the brazing of surfaces previously machined by electroerosion, after decontamination of these surfaces.
  • EDM is a widely used process for performing precision machining on various parts.
  • An example is the machining of blade inserts in order to produce a surface at their base which must then be applied to a complementary surface of a hub or a housing ring in order to achieve soldering which welds the insert to this support to produce a compact bladed body, which can be easier to produce and more resistant than conventional arrangements where the blades are separate parts provided with feet which are engaged in grooves of the support part.
  • a new brazing process has therefore been devised and forms the subject of this invention: to sum up, it is proposed to use a laser beam to remove the oxide layer which unfavorably covers the surface of the parts having been subjected to electro -erosion. Brazing follows this decontamination operation, or is carried out on parts thus prepared.
  • This process was carried out with a YAG laser of the Nd type with 400 watts of maximum power and 1064 nanometers in wavelength.
  • the part to be decontaminated was made of a nickel-based alloy and included an oxide layer of 5 to 30 microns thick. After decontamination, micrographic observations showed that the thickness of the oxide alterations had been reduced to between 0 and less than 5 micrometers. It should be noted that the radiation from the laser can alter the base material, in particular by still creating an oxide layer, but that this layer, unlike that obtained by electro-erosion, does not is not cracked and therefore does not compromise the assembly of parts following brazing. No intergranular corrosion is produced by this decontamination either, unlike certain chemical attack processes.
  • Scanning the surface by the beam can easily be done by programming a numerically controlled machine. Non-planar surfaces of shapes complexes can thus be decontaminated, unlike conventional methods.
  • RBD alloys can advantageously be applied to the invention.
  • the distance between the beam passes will usually be 0.5 to 1 mm.

Abstract

Le brasage d"une surface ayant été électroérodée peut être entrepris après balayage et décontamination par un faisceau de laser, notamment impulsionnel, qui fait s"écailler la couche fissurée et de faible adhérence réalisé par l"érosion. Quand un assemblage par brasage est réalisé sur la surface ainsi décontaminée, il ne présente pas de faiblesse mécanique ni d"amorce de rupture et sera donc plus résistant.

Description

PROCEDE DE BRASAGE D'UNE SURFACE PREALABLEMENT USINEE
PAR ÉLECTRO-ÉROSION
DESCRIPTION
Le sujet de cette invention est le brasage de surfaces préalablement usinées par l' électroérosion, après décontamination de ces surfaces .
L' électro-érosion est un procédé largement pratiqué pour réaliser des usinages de précision sur diverses pièces. Un exemple est l'usinage de plaquettes d'aube afin de réaliser à leur base une surface qui doit ensuite être appliquée sur une surface complémentaire d'un moyeu ou d'un anneau de carter afin d'y réaliser un brasage qui soude la plaquette à ce support pour réaliser un corps aubagé compact, qui peut être plus facile à réaliser et plus résistant que les agencements classiques où les aubes sont des pièces séparées pourvues de pieds qu'on engage dans des rainures de la pièce de support.
Le brasage ne peut toutefois pas bien être réalisé directement sur la surface soumise à une électro-érosion, puisque ce procédé y laisse subsister une couche d'oxyde mince, dont la cohésion avec le reste de la matière de la plaquette est faible et qui est fissurée : même si le brasage est possible, des amorces de rupture en fatigue menant à la rupture ou à la séparation de l'aube apparaissent facilement pendant le service.
C'est pourquoi il est d'usage de soumettre la surface électro-érodée à une décontamination avant de réaliser la brasure. Trois procédés ont été employés jusqu'à présent : le décapage manuel, le fraisage et le bain acide ; mais ces procédés présentent tous certains inconvénients, qui peuvent parfois les rendre inapplicables. Le décapage manuel est très lent et s'accompagne d'irrégularité dans le travail, qui produit des ondulations sur la surface traiter, donc une moins bonne jonction des surfaces à unir; le fraisage n'est possible que sur des surfaces planes et facilement accessibles et que sur certains matériaux ; quant au bain acide, il attaque non seulement la surface à décaper mais les surfaces avoisinantes de la pièce.
Un nouveau procédé de brasage a donc été conçu et forme le sujet de cette invention : pour résumer, on propose d'utiliser un faisceau de laser pour éliminer la couche d'oxyde qui couvre défavorablement la surface des pièces ayant été soumises à l' électro-érosion. Le brasage succède à cette opération de décontamination, ou s'exerce sur des pièces ainsi préparées.
L'usinage au laser est déjà connu, mais cette application de décontamination apparaît comme nouvelle et s'accompagne d'ailleurs d'un fonctionnement particulier du laser.
Ainsi, on procède plutôt par des impulsions du faisceau, qui soumettent la couche à éliminer à des chocs thermiques qui ont pour effet de l'écailler, grâce à sa faible cohésion. Un exemple concret est donné ci-après. On conseille de balayer la surface à décontaminer en passes successives, éventuellement à une vitesse assez grande, une impulsion lumineuse d'une durée de 3 millisecondes pouvant être appliquée à une fréquence de 20 impulsions par seconde, ce qui signifie que le faisceau est actif pendant 6% du temps ; l'impulsion peut avoir une énergie de 0,5 joule pour une vitesse de balayage de 1000 millimètres par minute, et les passes sont espacées, de 1 millimètre de distance, la tache du faisceau laser sur la surface à décontaminer ayant 2 mm de diamètre. Ce procédé a été réalisé avec un laser YAG de type Nd de 400 watts de puissance maximale et de 1064 nanometres de longueur d'onde. La pièce à décontaminer était en un alliage à base de nickel et comprenait une couche d'oxyde de 5 à 30 microns d'épaisseur. Après la décontamination, des observations de micrographie montrèrent que l'épaisseur des altérations d'oxyde avait été ramenée entre 0 et moins de 5 micromètres. II est à noter que le rayonnement du laser peut altérer la matière de base, notamment en créant encore une couche d'oxyde, mais que cette couche, à l'inverse de celle qu'on obtient par l' électro-érosion, n'est pas fissurée et ne compromet donc pas l'assemblage des pièces consécutif au brasage. Aucune corrosion intergranulaire n'est non plus produite par cette décontamination, contrairement à certains procédés d'attaque chimique.
Le balayage de la surface par le faisceau peut facilement être fait en programmant une machine à commande numérique. Des surfaces non planes de formes complexes peuvent ainsi être décontaminées, contrairement aux procédés classiques. Outre les alliages de nickel, des alliages de RBD peuvent avantageusement se voir appliquer l'invention. La distance entre les passes du faisceau sera usuellement de 0,5 à 1 mm.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de brasage d'une surface usinée par électro-érosion, caractérisé en ce qu'il succède à une décontamination de la surface par un faisceau de décontamination originaire d'un laser.
2. Procédé de brasage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau de décontamination est impulsionnel.
3. Procédé de brasage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le faisceau de décontamination est actif pendant 6% du temps.
4. Procédé de brasage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le faisceau de décontamination balaye la surface à décontaminer à une vitesse de 1000 mm/min.
5. Procédé de brasage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le faisceau de laser balaye la surface par passes distantes de 0,5 mm à 1 mm.
6. Procédé de brasage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la surface est une surface de jonction d'une brasure exécutée après la décontamination.
7. Procédé de brasage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la surface est une surface d'extrémité d'une plaquette d'aube à braser sur un support .
8. Procédé de brasage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la plaquette est en alliage de nickel ou RBD.
9. Procédé de brasage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' il est appliqué, comme la décontamination à des surfaces non planes.
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