WO2010001068A2 - Procédé de fabrication d'une pièce métallique comportant des renforts internes formés de fibres céramiques. - Google Patents

Procédé de fabrication d'une pièce métallique comportant des renforts internes formés de fibres céramiques. Download PDF

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WO2010001068A2
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metal
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Richard Masson
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Definitions

  • the present invention relates to the manufacture of metal parts having internal reinforcements formed of ceramic fibers and obtained from the incorporation of a fibrous insert into a metal matrix.
  • ceramic fibers are for example silicon carbide fibers, SiC, which have a tensile strength and compression much higher than that of a metal such as titanium.
  • a known method of manufacturing such parts with reinforcement comprises producing a winding son coated around a mandrel.
  • the coil is then incorporated into a metal container or main body in which a groove forming the housing for the insert has been previously machined.
  • the depth of the groove is greater than the height of the winding.
  • a lid is placed on the container and welded to its periphery.
  • the cover has a post complementary shape to that of the groove, and its height is adapted to that of the coil placed in the groove so as to fill the groove.
  • a hot isostatic compaction step is then carried out during which the lid is deformed and the winding is compressed by the tenon.
  • the container surface along the edge of the groove is sloped in the shape of a cutaway to ensure progressive deformation of the lid during the compaction phase.
  • the technique of hot isostatic pressing consists in placing the part in an enclosure where it is subjected to high pressure, of the order of 1000 bars, and also a high temperature of about 1000 0 C for a few hours.
  • the metallic sheaths of the coated wires are welded together and with the walls of the groove, by diffusion bonding, to form a dense assembly composed of a metal alloy in which the ceramic fibers extend.
  • the resulting part is then machined to the desired shape.
  • the method allows the manufacture of axisymmetric aeronautical parts, such as rotor discs or bladed disks monobloc but also non-axisymmetric, such as connecting rods, shafts, cylinder bodies, housings.
  • the machining of the groove in the main body is a difficult operation to achieve especially because of the small connection radii in the bottom of the groove between the bottom surface and the side walls. This small radius of connection is necessary to allow housing with a game as low as possible Pinsert which has a rectangular section and which is formed of son of small rays.
  • the machining of the corresponding post in the cover is not easy either because of the non-opening angles and because it must have a shape perfectly complementary to the groove.
  • the applicant has developed a method of manufacturing elongated parts incorporating an insert with straight portions contributing to the transmission of tensile forces and / or compression unidirectional. This process is described in the patent application FR07 / 05453 of July 26, 2007.
  • the Applicant has also developed a method of manufacturing a rectilinear insert. It consists in producing a blank of a coil-shaped insert, compacting it in a container by hot isostatic compaction and then machining the rectilinear inserts in the compacted container. Such a process is described in the patent application FR 07/05454 of July 26, 2007.
  • FR 2886290 in the name of Snecma proposes to perform, alternatively, the winding directly on the main body. Instead of a groove there are two shoulders in it. The first has a bearing surface for the direct winding of a coated wire. This surface is parallel to the winding direction. When the winding is complete, the groove is reconstructed by placing a piece on the main body which is of complementary shape to that of a second shoulder forming a step relative to the first shoulder. Then we have the cover with the pin on the insert that has just wound and compacts the whole. This solution only partially solves the manufacturing problem because the assembly remains complex.
  • the patent application FR0709171 in the name of the applicant specifies that the housing of the insert in the metal body has the shape of a notch L-section, the lid having an internal slot L-shaped section and complementary shape to that metal body with said insert.
  • the cover is shaped externally so that the pressure forces are exerted perpendicularly to the faces of the notch.
  • the current manufacturing techniques make it possible to create metal parts comprising one or more reinforcements made of metal matrix composites from coils of coated fibers and a container.
  • the applicant has set itself the objective of improving the process for manufacturing elongated parts in the sense of simplifying the steps of the range and reducing costs.
  • the cover is covered with a lid, the interstitial space around Pinsert is evacuated and said vacuum space is closed in a hermetic manner,
  • the whole metal body with lid is treated by hot isostatic compaction and the treated assembly is machined to obtain said part.
  • the method is characterized in that the insert is rectilinear, and the housing of the insert in the metal body has a groove of corresponding shape, the cover being dimensioned so as to allow its placement on the insert with play. in the housing, after being shrunk by cooling, and to make a tight fit in the groove by expansion to seal said gap.
  • the lid is cooled by means of a liquid gas, such as liquid nitrogen, reducing its dimensions.
  • a liquid gas such as liquid nitrogen
  • the groove comprises a first housing portion of the insert and at least a second portion extending from the first portion, the cover being in the form of a block comprising a central branch covering the insert and an extension of shape corresponding to the second part of the groove.
  • the lid thus forms a metal block of simple geometry and easily achievable.
  • the cover comprises a zone of progressive deformation between the central branch and the extension. This zone of progressive deformation avoids the cracking of the lid at the time of the compaction step.
  • the insert is of polygonal cross section, in particular rectangular, oval or circular.
  • the insert is formed of bundled metal-coated fibers, which reduces the preparation operations.
  • the solution of the invention is of particular interest with the introduction of two inserts, of elongate shape, arranged in two parallel rectilinear branches or not.
  • an annular insert with two rectilinear branches interconnected by two parts in an arc of a circle is made beforehand.
  • the housing is machined according to the precise shape of the insert. Adjusting the shape of the housing to that of the insert has proved to be a very delicate and expensive operation.
  • the machining and setting up more simple without sacrificing the strength of the piece in the end since the fibers work essentially in their longitudinal direction in the central section of the piece.
  • FIG. 1 shows the various steps 1a, 1b, 1c, 1 Id of manufacture of a piece of elongate shape according to the known prior art of the present applicant;
  • FIG. 2 shows an example of a part obtained after machining a container incorporating inserts
  • Figure 3 shows in perspective a metal body with a groove machined according to the invention and the introduction of the insert and the paver-shaped lid;
  • Figure 4 shows in perspective and by transparency, the insert and the pavé-shaped lid in place in the metal block, the assembly being ready for the hot isostatic compaction treatment;
  • FIG. 5 shows in section an alternative embodiment of the invention.
  • FIG 1 extracted from the patent application FR 07/05453, there is shown a container 1 with a main body 4 of elongate shape, for forming a connecting rod of a landing gear for example. It has machined a groove 41 on each of the two faces of the body 4. This groove allows the housing of an insert 3 which comprises two straight portions parallel or not between them joined at the ends by a portion in an arc.
  • the inserts are of the ceramic fiber type coated with metal such as titanium.
  • the grooves and inserts are complementary shapes so that the insert is fit without play in the groove or with minimal clearance.
  • Two covers 5 are provided with a projecting portion forming a pin 51 and cover the faces of the body 4. The ten bears on the insert housed in the groove and closes the latter.
  • the cover 5 is welded, for example by electron beam, to the body 4, providing a vacuum inside the container.
  • This assembly is intended to prevent the fibers, which have a very small diameter, of the order of 0.25 mm, can not move or escape during hot isostatic compaction.
  • the container is visible in Figure Ib; it is partly torn off to show the inserts.
  • the container is then placed in an enclosure to undergo hot isostatic compaction treatment.
  • the cross-section of the container of FIG. 1c shows that the edges 42 of the groove 41 are chamfered so as to provide clearance with the part of the cover 5 adjacent to the post 51.
  • the pressure is exerted in the direction perpendicular to the surface of the cover generating the collapse of the covers.
  • the blank is then machined so as to obtain the part 8 shown in FIG. 2.
  • This part 8 has recesses 81 between the branches 82.
  • the ceramic fibers are incorporated in the branches 82 which ensure the transmission of the forces in traction and compression .
  • the inserts used are annular but as described in the patent application FR 07/05454 they can be formed of straight elements bars. In the latter case, the rectilinear elements are incorporated into the container after having been compacted beforehand.
  • FIG. 3 there is shown a metal body 10 elongate with respect to the figure an upper face 10B.
  • a rectilinear groove 10A has been machined, the bottom of which is flat and the walls perpendicular to the bottom; the connecting surface between the bottom and the walls has a small radius of curvature to allow adjustment of the insert with a game as low as possible.
  • the groove has a central portion 10A1 and two end portions 10A2 and 10A3 in the longitudinal extension of this one. The end portions are rounded.
  • the groove serves as a housing for a rectilinear insert 11 formed of an assembly of coated ceramic fibers and of length 1 less than or equal to the length of the central portion 10Al of the groove.
  • the insert forms a beam fitting in the central portion 10Al of the groove.
  • a cover 12 covers the insert 1 1 disposed in its housing.
  • the cover 12 has the same shape and the same dimensions, with the clearance for its implementation in the groove, when viewed from above the groove 1OA. It forms a block with a central portion 12Al covering the insert and two end portions 12A2 and 12A3 in the longitudinal extension of the central portion on either side of the latter.
  • the thickness of the two end portions corresponds to the thickness of the central portion plus that of the insert placed in the groove and is slightly greater than the depth of the groove.
  • the cover 12 is supported on the bottom of the groove by the two end portions 12A2 and 12A3. It is observed that the end portions each have a cutaway 12A2 'and 12A3' leaving a space with the bottom of the groove on the side of the insert.
  • the manufacture of an example of a part according to the invention with an insert thus comprises the following steps: a metal body, of titanium alloy for example, is prepared with at least one upper planar face;
  • At least one open rectilinear groove 10A is machined on one side, upper or lower.
  • This operation is relatively simple because one only has to consider the depth and the width of the groove.
  • the insert 11 is placed in the groove formed of an assembled bundle of coated rectilinear fibers. - It sets up the pavement-shaped lid 12 after lowering its temperature sufficiently for it has shrunk. A simple way is to put it in contact with liquid nitrogen. The dimensions of the paver-shaped lid and the groove are determined so that the lid can be easily placed in the groove after being cooled. By expanding, the lid comes to rest against the side walls eliminating any play.
  • the whole After putting in place the lid in the form of a block, the whole is put under vacuum. The vacuum is created and the temperature of the lid is raised so that when the space surrounding the insert is under vacuum the lid is expanded and forms a seal around the lid.
  • the top of the lid protrudes from the surface of the metal body.
  • the blank obtained is ready to be machined. After machining, for example, the piece of FIG. 2 is obtained insofar as the number of corresponding inserts has been put in place.
  • a sheet 14 which is welded to the periphery of the metal body with a bead 15 to improve the seal.
  • the sheet as seen in the figure, comprises a housing 14 'allowing its adjustment to the cover of which a part is projecting and substantially corresponds to the expected volume reduction of the insert during the compaction operation.
  • the method of the invention thus makes it possible to produce any elongate piece incorporating one or more rectilinear inserts.

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de fabrication d'une pièce métallique comportant des renforts internes formés de fibres céramiques, selon lequel - on usine, dans un corps métallique (10) présentant une face supérieure (10B), au moins un logement (10A) pour un insert, - on dispose au moins un insert (11) formé des fibres céramiques dans une matrice métallique dans le logement, - on recouvre l' insert d'un couvercle (12), - on met sous vide l'espace interstitiel autour de l' insert et on ferme ledit espace de manière hermétique, - on traite l'ensemble du corps métallique avec couvercle par compaction isostatique à chaud et - on usine ledit ensemble traité pour obtenir ladite pièce. Le procédé est caractérisé par le fait que l'insert (11) est rectiligne, et le logement de l'insert dans le corps métallique forme une rainure rectiligne (10A), le couvercle (12) étant dimensionné de façon à permettre sa mise en place sur l'insert (11) dans le logement après avoir été rétréci par refroidissement et à exercer un ajustement serré dans la rainure par dilatation de manière à fermer ledit espace.

Description

Procédé de fabrication d'une pièce métallique comportant des renforts internes formés de fibres céramiques.
La présente invention concerne la fabrication de pièces métalliques comportant des renforts internes formés de fibres céramiques et obtenues à partir de l'incorporation d'un insert fibreux dans une matrice métallique. Dans le but de réduire la masse des pièces métalliques tout en leur assurant une plus grande résistance notamment en traction ou en compression, il est connu d'incorporer des fibres céramiques dans la masse. Il s'agit par exemple de fibres de carbure de silicium, SiC, qui présentent une résistance à la traction et à la compression largement supérieure à celle d'un métal comme le titane.
La fabrication de ces pièces passe par la formation préalable d'inserts à partir de fils céramiques enduits de métal. Ils sont désignés aussi fibres CMM ou fils enduits. Le métal procure notamment l'élasticité et la souplesse nécessaires à leur manipulation.
Un procédé connu de fabrication de telles pièces avec renfort comprend la réalisation d'un bobinage de fils enduits autour d'un mandrin. Le bobinage est ensuite incorporé dans un conteneur ou corps principal métallique dans lequel on a usiné au préalable une rainure formant le logement pour l' insert. La profondeur de la rainure est supérieure à la hauteur du bobinage. Un couvercle est placé sur le conteneur et soudé à sa périphérie. Le couvercle présente un tenon de forme complémentaire à celle de la rainure, et sa hauteur est adaptée à celle du bobinage placé dans la rainure de façon à venir combler la rainure. On procède ensuite à une étape de compaction isostatique à chaud au cours de laquelle le couvercle est déformé et le bobinage est comprimé par le tenon. La surface du conteneur le long du bord de la rainure est inclinée en forme de pan coupé pour assurer une déformation progressive du couvercle pendant la phase de compaction.
La technique de compaction isostatique à chaud consiste à disposer la pièce dans une enceinte où elle est soumise à une pression élevée, de l'ordre de 1000 bars, et à une température également élevée, de l'ordre de 10000C, pendant quelques heures.
Au cours de ce traitement, les gaines métalliques des fils enduits se soudent entre elles et avec les parois de la rainure, par soudage diffusion, pour former un ensemble dense composé d'un alliage métallique au sein duquel s'étendent les fibres céramiques. La pièce obtenue est ensuite usinée à la forme souhaitée.
Le procédé permet la fabrication de pièces aéronautiques axisymétriques, telles que des disques de rotor ou des disques aubagés monoblocs mais aussi non axisymétriques, telles que des bielles, des arbres, des corps de vérin, des carters.
L'usinage de la rainure dans le corps principal est une opération difficile à réaliser notamment en raison des faibles rayons de raccordement dans le fond de la rainure entre la surface du fond et les parois latérales. Ce faible rayon de raccordement est nécessaire pour permettre le logement avec un jeu aussi faible que possible, de Pinsert qui a une section rectangulaire et qui est formé de fils de faibles rayons. L'usinage du tenon correspondant dans le couvercle n'est pas aisé non plus à cause des angles non débouchant et du fait qu'il doit avoir une forme parfaitement complémentaire à la rainure. La demanderesse a développé un procédé de fabrication de pièces de forme allongée et incorporant un insert avec des parties rectilignes contribuant à la transmission des efforts de traction et/ou de compression unidirectionnels. Ce procédé est décrit dans la demande de brevet FR07/05453 du 26 juillet 2007. La demanderesse a également développé un procédé de fabrication d'un insert rectiligne. Il consiste à réaliser une ébauche d' insert en forme de bobine, à compacter celle-ci dans un conteneur par compaction isostatique à chaud puis à usiner les inserts rectilignes dans le conteneur compacté. Un tel procédé est décrit dans la demande de brevet FR 07/05454 du 26 juillet 2007.
Cependant lorsque les pièces à réaliser ne sont pas axisymétriques mais sont de forme oblongue, avec une forme ovale ou bien avec des portions rectilignes, un ajustement précis sur des longueurs importantes est difficile à obtenir. Cela est encore plus difficile pour des inserts formés de fils enduits très rigides, en raison des fibres céramiques qui obligent la réalisation de logements dans lequel ils s'adaptent parfaitement. Le couvercle doit s'assembler parfaitement dans la rainure afin de ne pas laisser échapper des fibres.
Au lieu de fabriquer Pinsert séparément puis de le transférer dans la rainure du corps principal, le brevet FR 2886290 au nom de Snecma propose de réaliser, selon une variante, le bobinage directement sur le corps principal. Au lieu d'une rainure on ménage deux épaulements dans celui-ci. Le premier présente une surface d'appui pour le bobinage direct d'un fil enduit. Cette surface est parallèle à la direction de bobinage. Lorsque le bobinage est achevé, on reconstitue la rainure en plaçant une pièce sur le corps principal qui est de forme complémentaire à celle d'un second épaulement formant un gradin par rapport au premier épaulement. Puis on dispose le couvercle avec le tenon sur l'insert que l'on vient de bobiner et on procède au compactage de l'ensemble. Cette solution ne résout que partiellement le problème de fabrication car l'assemblage reste complexe. La demande de brevet FR0709171 au nom de la demanderesse précise que le logement de l'insert dans le corps métallique a la forme d'une encoche à section en L, le couvercle présentant une encoche interne à section en L et de forme complémentaire à celle du corps métallique avec ledit insert. En outre le couvercle est conformé extérieurement de façon que les efforts de pression s'exercent perpendiculairement aux faces de l'encoche.
Ainsi les techniques actuelles de fabrication permettent de créer des pièces métalliques comportant un ou plusieurs renforts en composites à matrice métallique à partir de bobinage de fibres enduites et d'un conteneur
- corps et couvercle. Ces structures sont performantes mais ont un coût de fabrication élevé. En particulier l'usinage du corps principal du conteneur avec son couvercle représente une fraction importante du coût total des pièces.
La demanderesse s'est fixé comme objectif d'améliorer le procédé de fabrication de pièces de forme allongée dans le sens d'une simplification des étapes de la gamme et d'une réduction des coûts.
On parvient à réaliser cet objectif selon l'invention par un procédé de fabrication d'une pièce métallique renforcée de fibres céramiques, selon lequel :
- on usine, dans un corps métallique présentant une face supérieure, au moins un logement pour un insert,
- on dispose au moins un insert formé des fibres céramiques enduites de métal dans le logement,
- on recouvre l'insert d'un couvercle, - on met sous vide l'espace interstitiel autour de Pinsert et on ferme ledit espace sous vide de manière hermétique,
- on traite l'ensemble du corps métallique avec couvercle par compaction isostatique à chaud et - on usine ledit ensemble traité pour obtenir ladite pièce.
Le procédé est caractérisé par le fait que l'insert est rectiligne, et le logement de l'insert dans le corps métallique présente une rainure de forme correspondante, le couvercle étant dimensionné de façon à permettre sa mise en place sur l'insert avec jeu dans le logement, après avoir été rétréci par refroidissement, et à exercer un ajustement serré dans la rainure par dilatation de manière à fermer hermétiquement ledit espace.
Par exemple le couvercle est refroidi au moyen d'un gaz liquide, tel que l'azote liquide, réduisant ses dimensions.
En assurant un contact serré entre le couvercle et les parois de la rainure, on ménage une étanchéité qui permet de simplifier la forme de la rainure.
Selon un mode de réalisation, la ramure comprend une première partie de logement de l'insert et au moins une deuxième partie en prolongement de la première partie, le couvercle étant en forme de pavé comprenant une branche centrale recouvrant l'insert et un prolongement de forme correspondant à la deuxième partie de la rainure. Le couvercle forme ainsi un pavé métallique de géométrie simple et facilement réalisable.
De préférence, le couvercle comprend une zone de déformation progressive entre la branche centrale et le prolongement. Cette zone de déformation progressive évite la fissuration du couvercle au moment de l'étape de compaction. L'insert est à section transversale polygonale, notamment rectangulaire, ovale ou circulaire.
De préférence l'insert est formé de fibres enduites de métal assemblées en faisceau, ce qui réduit les opérations de préparation. La solution de l'invention présente un intérêt particulier avec la mise en place de deux inserts, de forme allongée, agencés selon deux branches rectilignes parallèles ou non. Selon la technique antérieure, pour obtenir deux renforts internes longitudinaux, on réalise au préalable un insert de forme annulaire avec deux branches rectilignes reliées entre elles par deux parties en arc de cercle. Ensuite on usine le logement en fonction de la forme précise de l'insert. Ajuster la forme du logement à celle de l'insert s'est révélé être une opération très délicate et onéreuse. Ainsi en supprimant l'arrondi on rend l'usinage et la mise en place plus simples sans sacrifier à la résistance de la pièce au final puisque les fibres travaillent essentiellement selon leur direction longitudinale dans la section centrale de la pièce.
On décrit maintenant un mode de réalisation non limitatif de l'invention, plus en détail, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 montre les différentes étapes la, Ib, Ic, Id de fabrication d'une pièce de forme allongée selon l'art antérieur connu du présent déposant ;
La figure 2 montre un exemple de pièce obtenue après usinage d'un conteneur incorporant des inserts ;
La figure 3 montre en perspective un corps métallique avec une rainure usinée conformément à l'invention et la mise en place de l'insert et du couvercle en forme de pavé ; La figure 4 montre en perspective et par transparence, l' insert et le couvercle en forme de pavé en place dans le bloc métallique, l'ensemble étant prêt pour le traitement de compaction isostatique à chaud ;
La figure 5 montre en coupe une variante de réalisation de l'invention.
Sur la figure 1, extraite de la demande de brevet FR 07/05453, on voit un conteneur 1 avec un corps principal 4 de forme allongée, destiné à former une bielle d'un train d'atterrissage par exemple. On a usiné une rainure 41 sur chacune des deux faces du corps 4. Cette rainure permet le logement d'un insert 3 qui comprend deux portions rectilignes parallèles ou non entre elles réunies aux extrémités par une portion en arc de cercle. Les inserts sont du type à fibres céramiques enduites de métal tel que le titane. Les rainures et les inserts sont de formes complémentaires de manière à ce que l'insert soit ajusté sans jeu dans la rainure ou avec un jeu minimal. Deux couvercles 5 sont pourvus d'une partie en saillie formant tenon 51 et viennent recouvrir les faces du corps 4. Le tenon vient en appui sur l'insert logé dans la rainure et colmate cette dernière. On soude, par exemple par faisceau d'électron, le couvercle 5 au corps 4 en assurant le vide à l'intérieur du conteneur. Cet assemblage a pour but d'éviter que les fibres, qui ont un très faible diamètre, de l'ordre de 0,25 mm, ne puissent se déplacer ou s'échapper lors de la compaction isostatique à chaud. Le conteneur est visible sur la figure Ib ; il est en partie arraché pour montrer les inserts. Le conteneur est ensuite disposé dans une enceinte pour subir un traitement de compaction isostatique à chaud. La coupe transversale du conteneur de la figure Ic montre que les bords 42 de la rainure 41 sont chanfreinés de manière à ménager un jeu avec la partie du couvercle 5 adjacente au tenon 51. Lors de l'opération de compaction isostatique à chaud, la pression est exercée selon la direction perpendiculaire à la surface du couvercle générant l'affaissement des couvercles. La pression et la chaleur, de l'ordre de 10000C et 1000 bars permettent au métal de la matrice d'occuper les vides entre les fils enduits constituant l'insert. Le volume de l'insert diminue d'environ 23%. Le tenon est ainsi déplacé vers le bas et le jeu de part et d'autre du tenon est absorbé. À la fin du processus, le métal a fusionné et le conteneur s'est compacté; la pièce est ainsi renforcée par les fils emprisonnés dans la masse. La figure Id représente l'ébauche de pièce obtenue avec deux inserts visibles en transparence.
L'ébauche est ensuite usinée de manière à obtenir la pièce 8 représentée sur la figure 2. Cette pièce 8 présente des évidements 81 entre les branches 82. Les fibres céramiques sont incorporées dans les branches 82 qui assurent la transmission des efforts en traction et compression. Les inserts utilisés sont de forme annulaire mais comme cela l'a été décrit dans la demande de brevet FR 07/05454 ils peuvent être formés d'éléments rectilignes en barreaux. Dans ce dernier cas, les éléments rectilignes sont incorporés dans le conteneur après avoir été auparavant compactés.
La solution de l'invention permet d'obtenir de telles pièces de façon plus économique.
En se reportant sur la figure 3, on voit un corps métallique 10 de forme allongée avec par rapport à la figure une face supérieure 10B. On a usiné une rainure rectiligne 10A dont le fond est plat et les parois perpendiculaires au fond ; la surface de raccordement entre le fond et les parois présente un faible rayon de courbure pour permettre un ajustement de l'insert avec un jeu aussi faible que possible. La rainure comporte une partie centrale 10Al et deux parties d'extrémité 10A2 et 10A3 dans le prolongement longitudinal de celle ci. Les parties d'extrémité sont arrondies. La rainure sert de logement à un insert rectiligne 11, formé d'un assemblage de fibres céramiques enduites et de longueur 1 inférieure ou égale à la longueur de la partie centrale 10Al de la rainure. L'insert forme un faisceau s'ajustant dans la partie centrale 10Al de la rainure.
Un couvercle 12 recouvre l'insert 1 1 disposé dans son logement. Le couvercle 12 a la même forme et les mêmes dimensions, au jeu près permettant sa mise en place dans la rainure, lorsqu'il est vu de dessus que la rainure 1OA. Il forme un pavé avec une partie centrale 12Al recouvrant l'insert et deux parties d'extrémité, 12A2 et 12 A3 dans le prolongement longitudinal de la partie centrale de part et d'autre de cette dernière. L'épaisseur des deux parties d'extrémité correspond à l'épaisseur de la partie centrale plus celle de l'insert placé dans la rainure et est légèrement supérieure à la profondeur de la rainure. Le couvercle 12 s'appuie sur le fond de la rainure par les deux parties d'extrémité 12A2 et 12A3. On observe que les parties d'extrémité présentent chacun un pan coupé 12A2' et 12A3' ménageant un espace avec le fond de la ramure du côté de l'insert.
La fabrication d'un exemple de pièce selon l'invention avec insert comprend ainsi les étapes suivantes : - on prépare un corps 10 métallique, en alliage de titane par exemple, avec au moins une face plane supérieure ;
- on usine au moins une rainure rectiligne ouverte 10A sur une face, supérieure ou inférieure. Cette opération est relativement simple car on n'a qu'à considérer la profondeur et la largeur de la rainure. - on met en place l'insert 11, dans la rainure, formé d'un faisceau assemblé de fibres rectilignes enduites. - on met en place le couvercle en forme de pavé 12 après avoir abaissé sa température suffisamment pour qu'il ait rétréci. Un moyen simple est de le mettre au contact d'azote liquide. Les dimensions du couvercle en forme de pavé et de la rainure sont déterminées de façon à ce que le couvercle puisse être placé aisément dans la rainure après avoir été refroidi. En se dilatant, le couvercle vient s'appuyer contre les parois latérales supprimant tout jeu.
Après avoir mis en place le couvercle en forme de pavé on met l'ensemble sous vide. Le vide est créé et la température du couvercle est élevée de telle manière que lorsque l'espace entourant l'insert est sous vide le couvercle est dilaté et forme un joint étanche sur le pourtour du couvercle.
Le dessus du couvercle est en saillie par rapport à la surface du corps métallique. On introduit le conteneur ainsi préparé dans une enceinte permettant la compaction isostatique à chaud.
On chauffe et on met en compression pour une compaction du conteneur. Lorsque l'insert est formé d'un faisceau de fibres enduites, le traitement conduit à une réduction de volume et une densification de l'insert. La partie centrale du couvercle descend dans la rainure à la manière d'un piston. La zone de transition formée par les pans coupés YlPsT et 12A3 ' permet au couvercle de se déformer sans que les efforts de cisaillement conduisent à une fissuration du couvercle.
L'ébauche obtenue est prête pour être usinée. On obtient après usinage, par exemple, la pièce de la figure 2 dans la mesure où l'on a mis en place le nombre d'inserts correspondant. Selon une variante, voir la figure 5, on dispose, en plus, sur le couvercle en forme de pavé 12 une feuille 14 que l'on soude à la périphérie du corps métallique avec un cordon 15 afin d'améliorer l'étanchéité. La feuille, comme on le voit sur la figure, comprend un logement 14' permettant son ajustement au couvercle dont une partie est saillante et correspond sensiblement à la réduction de volume attendue de l'insert pendant l'opération de compaction.
On a représenté un mode de réalisation de l'invention avec l'usinage d'une rainure pour loger l'insert qui est fermé longitudinalement. Cependant on ne sort pas du cadre de l'invention en réalisant une ou des rainures débouchant longitudinalement.
Le procédé de l'invention permet ainsi de réaliser toute pièce de forme allongée incorporant un ou plusieurs inserts rectilignes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'une pièce métallique comportant des renforts internes formés de fibres céramiques, selon lequel :
- on usine, dans un corps métallique (10) présentant une face supérieure (10B), au moins un logement (10A) pour un insert,
- on dispose au moins un insert (1 1) formé des fibres céramiques dans une matrice métallique dans le logement,
- on recouvre l'insert d'un couvercle (12),
- on met sous vide l'espace interstitiel autour de l'insert et on ferme ledit espace de manière hermétique,
- on traite l'ensemble du corps métallique avec couvercle par compaction isostatique à chaud et
- on usine ledit ensemble traité pour obtenir ladite pièce, caractérisé par le fait que l'insert (1 1) est rectiligne, et le logement de l'insert dans le corps métallique forme une rainure rectiligne (10A) correspondante, le couvercle (12) étant dimensionné de façon à permettre sa mise en place sur l'insert (11) avec jeu dans le logement après avoir été rétréci par refroidissement et à exercer un ajustement serré par dilatation dans la ramure de manière à fermer ledit espace.
2. Procédé selon la revendication précédente selon lequel on refroidit le couvercle (12) au moyen d'un gaz liquide, tel que l'azote liquide.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes selon lequel la rainure (10A) comprend une première partie (1 OAl) de logement de l'insert et au moins une deuxième partie (10A2, 10A3) en prolongement de la première partie, le couvercle (12) étant en forme de pavé et comprenant une branche centrale (12Al) recouvrant Pinsert et un prolongement (12A2, 12A3) de forme correspondant à la deuxième partie (10A2, 10A3) de la rainure (10A).
4. Procédé selon la revendication précédente dont le couvercle en forme de pavé comprend une zone de déformation progressive (12A2' et 12A3') entre la branche centrale et le prolongement.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes selon lequel F insert (11) est à section transversale polygonale, notamment rectangulaire, ou bien à section transversale ovale ou circulaire.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dont l'insert (11) est formé de fibres enduites de métal assemblées en faisceau.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dont ledit espace est fermé hermétiquement par un cordon de soudure (13).
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes selon lequel on dispose une feuille (14) sur le couvercle en forme de pavé, que l'on soude sur le corps (10).
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes selon lequel on dispose au moins un deuxième insert dans le corps métallique.
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