BR112017017389B1

BR112017017389B1 - Método para fabricação de uma lâmina de turbo máquina

Info

Publication number: BR112017017389B1
Application number: BR112017017389-1A
Authority: BR
Inventors: David Marsal; Clément Roussille; Jeremy Blachier
Original assignee: Safran Aircraft Engines
Priority date: 2015-02-16
Filing date: 2016-02-09
Publication date: 2022-02-15
Also published as: CA2976858C; CA2976858A1; RU2017132208A3; CN107428103B; EP3259123B1; US10046482B2; FR3032648A1; CN107428103A; WO2016132042A1; FR3032648B1; RU2689618C2; US20180036914A1; EP3259123A1; BR112017017389A2; RU2017132208A

Abstract

método para fabricação de uma lâmina de turbomáquina (100) feita de material compósito, compreendendo um reforço fibroso consolidado por uma matriz, o método que envolve: ? - criar um tecido tecido multicamada de modo a obter uma primeira pré-forma fibrosa (1) em uma única peça, dita primeira pré-forma (1) compreendendo uma primeira parte (2) formando a pré-forma base de lâmina e estendida por uma segunda parte (3) com uma espessura menor do que a espessura da primeira parte (2), dita segunda parte (3) formando uma pré-forma de parte curta, ? - criar um tecido tecido multicamada de modo a obter uma segunda pré-forma fibrosa (4; 14; 14') em uma única peça, dita segunda pré-forma (4; 14; 14') compreendendo uma primeira parte (5; 15 15') formados por duas camadas (5a; 5b; 15a; 15b; 15'a; 15'b) entre elas delimitando um alojamento interno (6), dita primeira parte (5; 15; 15') formando uma pré-forma de perfil aerodinâmico de lâmina, e pelo menos uma segunda parte (7; 17; 17') se estendendo a partir da superfície externa de ditas películas (5a; 5b; 15a; 15b; 15'a; 15'b), dita pelo menos segunda parte (7; 17; 17?) formando uma pré-forma de plataforma, ? - o conjunto da primeira pré-forma (1) no estado consolidado ou não pré-consolidado com a segunda forma (4; 14; 14') no estado não consolidado por engate da segunda parte (3) da primeira pré-forma (1) no alojamento interno (6) da primeira parte (5; 15; 15') da segunda pré-forma (4; 14; 14'), e ? - a codensificação das primeira (1) e segunda (4; 14; 14') pré-formas assim montadas de modo a obter uma lâmina de turbomáquina (100).

Description

Fundamentos da invenção

[001] A invenção se refere um método para fabricação uma lamina de turbo máquina feita de material compósito.

[002] Nas turbo máquinas, é conhecido o uso de lâminas móveis que são feitas de metal. Deseja-se substituir tais lâminas de metal com lâminas feitas de um material compósito a fim de reduzir o peso de tais máquinas. Tal substituição é particularmente vantajosa em que certos materiais compósitos, tais como materiais compósitos de matriz de cerâmica, são compatíveis com exposição a temperaturas de operação mais altas, permitindo assim que o desempenho da máquina seja melhorado.

[003] No momento, lâminas feitas de metal podem ser feitas por um método de fundição na qual a superfície de topo (cabeça) e a superfície de fundo (plataforma) são fundidas ao mesmo tempo que o perfil aerodinâmico e a base da lâmina.

[004] Os inventores se preocuparam em substituir uma lâmina de material de metal com uma lâmina de material compósito apresentando reforço de fibra formada como uma parte única por tecelagem. Mesmo assim, fazendo com que uma lâmina apresente todas as funções secundárias requisitadas a partir de uma única pré-forma de artigo têxtil apresenta um certo número de problemas, em particular por conta das dificuldades encontradas para fazer e conformar a pré-forma de artigo têxtil.

[005] Também conhecido como Documento WO 2012/001279, que descreve uma lâmina tendo uma longarina compósita incorporada, e Documento WO 2014/076408, que descreve uma pré-forma de fibra para uma lâmina de turbo máquina obtida por uma única peça de tecelagem tridimensional.

[006] Existe, portanto, uma necessidade de ter novos métodos que permitem que uma lâmina de turbo máquina seja fabricada de maneira simples sem material compósito e apresentando as propriedades desejadas.

Objetivo e sumário da invenção

[007] Para este propósito, a invenção provê um método para fabricação de uma lâmina de turbo máquina feita de material compósito compreendendo reforço de fibra densificado por uma matriz, o método compreendendo: - usar tecelagem multicamada para fazer uma primeira pré- forma de fibra como uma única peça, dita primeira pré-forma tendo uma primeira porção que forma uma pré-forma base de lâmina e estendida por uma segunda porção de espessura menor do que a espessura da primeira porção, dita segunda porção formando uma pré-forma de tenão; - usar tecelagem multicamada para fazer uma segunda pré- forma de fibra como uma única peça, dita segunda pré-forma compreendendo uma primeira porção composta de duas películas definindo entre elas um alojamento interno, dita primeira porção formando uma pré-forma de perfil aerodinâmico, e pelo menos uma segunda porção se estendendo a partir de uma superfície externa de ditas películas, dita pelo menos segunda porção formando uma pré-forma de plataforma; - montar a primeira pré-forma no estado consolidado ou não consolidado com a segunda pré-forma no estado não consolidado engatando a segunda porção da primeira pré-forma no alojamento interno da primeira porção da segunda pré-forma; e - codensificar as primeira e segunda pré-formas como montadas juntas, desta forma a fim de obter uma lâmina de turbo máquina.

[008] Ao menos que especificado ao contrário, a espessura de uma porção corresponde à menor dimensão transversa daquela porção.

[009] Uma pré-forma é dita por estar no estado consolidado quando foi sujeita a uma etapa de consolidação durante a qual sua porosidade inicial foi preenchida em parte depositando uma fase de consolidação, a pré-forma no estado consolidado conservando porosidade residual que pode ser preenchida completamente ou em parte durante a etapa subsequente de codensificação. Vários exemplos de métodos de consolidação estão descritos abaixo em detalhes. Uma pré-forma é dita por estar no estado não consolidado quando não tem uma fase de consolidação. Uma pré-forma no estado não consolidado pode estar no estado seco ou pode ser impregnada com um precursor para um material de uma fase de consolidação, em que no caso a consolidação ainda não foi finalizada como um resultado do precursor não sendo ainda transformado em uma fase de consolidação.

[0010] A invenção fica na primeira e segunda pré-formas sendo fabricada separadamente, cada uma da qual realiza um número limitado de funções, fazendo assim com que cada pré-forma se conforme mais facilmente e permita que sejam montadas juntas a fim de formar a pré-forma que constitui o reforço de fibra da lâmina que deve ser feito. Separando as funções da lâmina sobre as duas pré-formas de fibra, isto é possível para simplificar a definição de artigo têxtil de cada uma das primeira e segunda pré-formas, e também para facilitar qualquer conformação que possa ser requisitada.

[0011] Assim, comparado com a situação em que a lâmina é fabricada a partir de uma pré-forma de fibra feita como uma única peça, a invenção permite que o método para fabricação de uma lâmina seja significativamente simplificado. Além disso, a segunda pré-forma de fibra ocupa os valores de força extrema nas bordas dianteiras e posteriores e, por exemplo, na plataforma de passagem de gás ao lado da base. Uma vez que esta plataforma está ligada de maneira de artigo têxtil às películas formando uma pré-forma de lâmina, sua resistência mecânica é melhorada, dando assim boas propriedades mecânicas a uma lâmina que é fabricada.

[0012] A primeira pré-forma pode vantajosamente constituir não mais do que uma pré-forma base de lâmina junto com uma pré-forma de tenão. Uma própria porção base de lâmina constitui uma porção que está sujeita a restrições dimensionais particularmente severas, e é assim particularmente vantajoso para uma pré-forma, especificamente a primeira pré-forma, a ser devotada quase inteiramente para fazer uma porção base de lâmina, já que fazer isso é relativamente difícil.

[0013] A lâmina, fabricada desta maneira, pode ser usada em uma turbina ou em um compressor de uma turbo máquina.

[0014] Em uma implementação, uma vez que a primeira e segunda pré-formas foram montadas juntas, a segunda pré-forma não precisa se estender ao longo da primeira porção da primeira pré-forma que forma uma pré-forma base de lâmina. Em uma variante, uma vez que as primeira e segunda pré-formas foram montadas juntas, a segunda pré-forma pode se estender ao longo de toda ou parte da primeira porção da primeira pré-forma formando uma pré-forma base de lâmina.

[0015] Conforme descrito em maiores detalhes abaixo, as primeira e segunda pré-formas não estão necessariamente nos mesmos estágios de fabricação quando são montadas juntas.

[0016] Em uma implementação, a primeira pré-forma pode ser consolidado antes da etapa de montagem e a primeira pré-forma no estado consolidado pode ser montada com a segunda pré-forma no estado não consolidado durante a etapa de montagem.

[0017] Em uma variante, a primeira pré-forma no estado não consolidado pode ser montada com a segunda pré-forma no estado não consolidado durante a etapa de montagem.

[0018] Em uma implementação, dita pelo menos segunda porção da segunda pré-forma que forma uma pré-forma de plataforma pode ser feita por tecelagem de dois conjuntos de camadas de fios, cada um passando respectivamente através de uma das películas da primeira porção da segunda pré-forma formando a pré-forma de perfil aerodinâmico.

[0019] Em uma variante, dita pelo menos segunda porção da segunda pré-forma formando a pré-forma de plataforma pode ser feita tecendo comprimento extra na porção de fundo da primeira porção de dita segunda pré-forma formando a pré-forma de perfil aerodinâmico.

[0020] Em uma implementação, após a etapa de codensificar as primeira e segunda pré-formas, o método pode incluir uma etapa de usinar a pré-forma de perfil aerodinâmico de modo a reduzir a espessura das películas.

[0021] Em uma implementação, a primeira pré-forma pode ser obtida após tecelagem multicamada de uma pluralidade de fios de fibra de carbono, e a segunda pré-forma pode ser obtida após tecelagem multicamada de uma pluralidade de fios de carboneto de silício. Mediante tais circunstâncias, a primeira pré-forma pode ser consolidada por uma fase de consolidação com base em carbono antes da etapa de montagem, e a primeira pré-forma conforme consolidada desta forma, pode ser montada com a segunda pré- forma no estado não consolidado durante a etapa de montagem.

[0022] Em uma implementação, as primeira e segunda pré-formas podem ser codensificadas realizando pelo menos um dos seguintes métodos: infiltração química de vapor; densificação por uma técnica com líquida; uma técnica de infiltração por fusão.

[0023] Em uma implementação, após a etapa de montar juntas as primeira e segunda pré-formas de fibra e antes da codensificação, o método pode incluir uma etapa de reforço da montagem, na qual a etapa consiste em introduzir ou formar ligações mecânicas entre as primeira e segunda pré- formas em suas porções montadas juntas.

Breve descrição dos desenhos

[0024] Outras características e vantagens da invenção aparecem a partir da seguinte descrição de implementações particulares da invenção, dados como exemplos não limitantes, e com referência aos desenhos em anexo, nas quais: - a Figura 1 mostra um exemplo total das primeira e segunda pré-formas de fibra antes e depois de serem montadas juntas no contexto de um método da invenção; - a Figura 2 mostra outro exemplo de uma estrutura que pode ser obtida por montagem junta das primeira e segunda pré-formas de fibra no contexto de um método da invenção; - a Figura 3 mostra um detalhe da estrutura mostrada na Figura 2; - a Figura 4 é uma vista de seção fragmentária da Figura 3 na zona de cruzamento; - a Figura 5 mostra outro exemplo de uma estrutura que pode ser obtida montando juntas primeira e segunda pré-formas de fibra no contexto de um método da invenção; - as Figuras 6 e 7 são diagramas de fluxo que mostram em detalhes as várias etapas de implementações de métodos da invenção; - a Figura 8 é uma vista em perspectiva de uma lâmina de turbo máquina fabricada por um método da invenção; e - a Figura 9 é uma vista em perspectiva de uma roda de turbo máquina encaixada com uma pluralidade de lâminas fabricadas realizando o método da invenção.

Descrição detalhada de implementações

[0025] A figura 1 mostra um primeiro exemplo geral das primeira e segunda pré-formas de fibra 1 e 4. A primeira pré-forma de fibra 1 continua como uma única peça obtida por tecelagem multicamada e compreende uma primeira porção 2 formando uma base de lâmina que se estende por uma segunda porção 3 apresentando espessura que é menor do que a espessura da primeira porção 2, dita segunda porção 3 formando uma pré-forma de tenão. A segunda pré-forma de fibra 4 é feita como uma única peça obtida por tecelagem multicamada e compreende uma primeira porção 5 feita de duas películas 5a e 5b definido entre as mesmas um alojamento interno 6, dita primeira porção 5 formando uma pré-forma de perfil aerodinâmico, e a segunda porção 7 se estendendo a partir das superfícies externas de ditas películas 5a e 5b, dita segunda porção 7 formando a pré-forma de plataforma. No exemplo mostrado na Figura 1, a segunda porção 7 da segunda pré-forma 4 formando a pré-forma de plataforma é feita tecendo comprimentos extras 7a e 7b na porção de fundo da primeira porção 5 da segunda pré-forma 4 que forma uma pré-forma de perfil aerodinâmico. Independentemente da implementação pretendida, e conforme mostrado na Figura 1, a espessura ea da primeira película 5a e/ou a espessura eb da segunda película 5b pode ser substancialmente constante ao longo de toda ou parte da primeira porção 5 da segunda porção 4 formando a pré-forma de perfil aerodinâmico.

[0026] Uma vez que as primeira e segunda pré-formas de fibra 1 e 4 foram obtidas, são subsequentemente montadas juntas engatando a segunda porção 3 da primeira pré-forma 1 no alojamento interno 6 da primeira porção 5 da segunda pré-forma 4, a direção de montagem sendo conforme representada por uma sete na Figura 1. Conforme descrito em maiores detalhes abaixo, durante montagem, a primeira pré-forma de fibra 1 pode estar no estado consolidado, mas não precisa estar no estado consolidado. No exemplo mostrado, uma vez que as primeira e segunda pré-formas 1 e 4 foram montadas juntas, a segunda pré-forma 4 não se estende ao longo da primeira porção 2 da primeira pré-forma 1 que forma uma base de lâmina. Em outras palavras, no exemplo mostrado, uma vez que as primeira e segunda pré- formas 1 e 4 foram montadas juntas, a primeira porção 2 da primeira pré- forma 1 formando a pré-forma base de lâmina não é recebida no alojamento interno 6 da segunda pré-forma 4.

[0027] A estrutura obtida após montagem e mostrada na Figura 2 difere daquela mostrada na Figura 1 na medida em que conforme a segunda porção 17 da segunda pré-forma 14 forma a pré-forma de plataforma é feita tecendo dois conjuntos de camadas de fios 17a e 17b, cada cruzamento respectivamente através de uma das películas 15a ou 15b da primeira porção 15 da segunda pré-forma 14 formando a pré-forma de perfil aerodinâmico. As no exemplo mostrado na Figura 1, uma vez que as primeira e segunda pré- formas 1 e 14 foram montadas juntas, a segunda pré-forma 14 não se estende ao longo da primeira porção 2 da primeira pré-forma 1 que forma a pré-forma base de lâmina.

[0028] Figura 3 mostra um detalhe da estrutura mostrado na Figura 2. A fim de fazer uma pré-forma de plataforma, não interligação é organizada em um ponto D não interligante de modo a permitir um conjunto de camadas de fios 17b formando uma porção da plataforma a ser separada de um conjunto de camadas de fios formando uma das películas 15b da primeira porção 15 da segunda pré-forma 14. O conjunto de camadas de fios 17b e o conjunto de camadas de fios formando uma das películas 15b não estão interligados na zona não interligante. Como mostrado na Figura 3, o conjunto de camadas de fios 17b cruza através das películas 15b na zona de cruzamento T. Uma vista da seção da zona de cruzamento T é mostrada na Figura 4. As mesmas características se aplicam ao conjunto de camadas de fios 17a formando uma porção da plataforma e o conjunto de camadas de fios formando a película 15a.

[0029] A Figura 5 mostra um exemplo variante que se difere do exemplo mostrado na Figura 2 em que uma vez que as primeira e segunda pré-formas 1 e 14' foram montadas juntas, a segunda pré-forma 14' se estende toda ao longo da primeira porção 2 da primeira pré-forma 1 que forma a pré- forma base de lâmina. Mediante tais circunstâncias, a primeira porção 2 da primeira pré-forma 1 é recebida inteiramente no alojamento interno da segunda pré-forma 14'. Os numerais de referência para elementos da segunda pré-forma 14' na Figura 5 corresponde àqueles da Figura 2 seguidos por um símbolo principal ('). Os detalhes dados nas Figuras 3 e 4 são válidos para o exemplo da Figura 5.

[0030] Seja qual for a intenção da modalidade, no contexto de um método da invenção, é possível formar uma pluralidade de plataformas, possivelmente também com paredes e nervuras baixas. Em particular, após realizar um método da invenção, é possível obter uma lâmina de turbo máquina que inclui uma primeira plataforma situada ao lado da base de lâmina e uma segunda plataforma formando uma cabeça de lâmina.

[0031] Aqui segue uma descrição de implementações da invenção. The descrição abaixo se refere um método da invenção conforme mostrado na Figura 6.

[0032] Inicialmente, cada uma das primeira e segunda pré-formas de fibra é feita por tecelagem multicamada entre uma pluralidade de camadas de urdidura de fios e uma pluralidade de camadas de trama de fios, possivelmente seguida por uma etapa de conformação (etapa 10). Isto não iria além do âmbito da invenção para a primeira pré-forma de fibra a ser obtida pela tecelagem multicamada entre uma pluralidade de camadas de urdidura de fios e uma pluralidade de camadas de trama de fios, com a segunda pré-forma de fibra sendo obtida realizando trançamento.

[0033] A tecelagem multicamada que é realizada pode, em particular, ser uma tecelagem de "intertrava", isto é, uma tecelagem na qual cada camada de trama de fio interliga uma pluralidade de camadas de urdidura de fios com todos os fios na mesma coluna de trama tendo os mesmos movimentos no plano de tecelagem. Outros tipos de tecelagem multicamada podem ser usados. Vários tipos adequados de tecelagem multicamada estão descritos em particular no Documento WO 2006/136755.

[0034] A tecelagem pode ser realizada usando fios de urdidura se estendendo na direção longitudinal das pré-formas, observando que a tecelagem com fios de trama nesta direção é também possível.

[0035] Em uma implementação, cada uma das primeira e segunda pré-formas de fibra pode incluir fios de carbono e podem, em particular, ser feitas de fios de carbono. Em uma variante, a primeira pré-forma de fibra pode incluir fios de carbono e pode, em particular, ser feita de fios de carbono, enquanto a segunda pré-forma de fibra pode incluir fios de cerâmica tais como fios de carboneto de silício, ou podem ser feitas de tais fios. Também em uma variante, cada uma das primeira e segunda pré-formas de fibra pode incluir fios de cerâmica tais como fios de carboneto de silício e pode, em particular, ser feita sem tais fios.

[0036] Assim, em uma implementação, os fios usados podem ser fios de carboneto de silício (SiC) conforme fornecidos com os nomes de "Nicalon", "Hi Nicalon", ou "Hi Nicalon S" pelo fornecedor japonês Nippon Carbon ou "Tyranno SA3" pelo fornecedor UBE, e por meio de exemplo eles podem ter um peso (número de filamentos) de 0,5 K (500 filamentos).

[0037] A primeira pré-forma de fibra é então consolidado depositando uma fase de consolidação nos poros da primeira pré-forma de fibra, esta fase de consolidação sendo depositada de maneira conhecida usando uma técnica gasosa ou uma técnica de líquido (etapa 20).

[0038] A técnica de líquido consiste em impregnar a pré-forma com uma composição líquida contendo um precursor para o material da fase de consolidação. The precursor está geralmente na forma de um polímero, tal como uma resina, possivelmente diluída em um solvente. A pré-forma é colocada em um molde que pode ser fechado de maneira estanque. Após isto, o molde é fechado e o precursor de líquido para a fase de consolidação (por exemplo, uma resina) é injetado no molde a fim de preencher a pré-forma.

[0039] O precursor é transformado na fase de consolidação por tratamento de calor, geralmente aquecendo o molde, e após eliminar o solvente, se houve, e após curar o polímero.

[0040] Quando se forma uma fase de consolidação de cerâmica, o tratamento de calor inclui uma etapa de piroperação do precursor a fim de formar a fase de consolidação fora do material de cerâmica. Por meio de exemplo, precursores de líquido para cerâmica e, em particular, para SiC, podem ser resinas do tipo policarbossilano (PCS) ou polititanocarbosilano (PTCS) ou polissilazano (PSZ). Uma pluralidade de ciclos consecutivos indo da impregnação para tratamento de calor pode ser realizada a fim de alcançar o grau de consolidação desejado.

[0041] Na técnica gasosa (infiltração química de vapor (CVI) da fase de consolidação), a pré-forma de fibra é colocada em um forno na qual uma fase de gás de reação é admitida. A pressão e a temperatura no forno e a composição da fase de gás são selecionadas de tal maneira para permitir que a fase de gás se difusa dentro dos poros da pré-forma a fim de formar a fase de consolidação nos mesmos depositando um material sólido dentro do material e em contato com as fibras conforme o resultado de um constituinte da decomposição da fase de gás ou como um resultado de uma reação entre uma pluralidade de seus constituintes.

[0042] Uma fase de consolidação de SiC pode ser realizada usando metiltriclorosilano (MTS), o qual se dá SiC por decomposição do MTS.

[0043] Uma vez que a primeira pré-forma de fibra foi consolidado, pode ser opcionalmente conformada, por exemplo, por usinagem (etapa opcional 30).

[0044] A primeira pré-forma de fibra no estado consolidado é então montada com a segunda pré-forma de fibra no estado não consolidado engatando a segunda porção da primeira pré-forma no alojamento interno da primeira porção da segunda pré-forma (etapa 40). Uma vez que as primeira e segunda pré-formas foram montadas juntas, é possível opcionalmente realizar a etapa de conformação, por exemplo, moldando e, em particular, envolvendo deformação de modo a reproduzir o perfil curvo de uma lâmina de perfil aerodinâmico, a primeira pré-forma então constituindo um contramolde para a segunda pré-forma.

[0045] Após isso, as primeira e segunda pré-formas conforme montadas juntas desta forma são codensificado.

[0046] Em uma implementação, a codensificação pode ser realizada por um método de infiltração por fusão (etapa 50).

[0047] Neste método, preenchedores são inicialmente inseridos nos poros das primeira e segunda pré-formas montadas juntas, por exemplo, preenchedores reativos que podem, por exemplo, ser selecionados de SiC, Si3N4, C, B, e misturas dos mesmos. Por meio de exemplo, os preenchedores podem ser inseridos por meio de um molde de pasta fluida, sugando partículas sub-micrométricas através da pré-forma, ou por um método de injeção do tipo da moldagem de transferência de resina (RTM) no qual tratamento de calor é realizado após injeção a fim de evaporar o meio líquido.

[0048] Uma vez que os preenchedores forem inseridos, as primeira e segunda pré-formas são então infiltradas com uma composição de infiltração no estado fundido, por exemplo, compreendendo silício de modo a formar uma matriz e assim obter a lâmina de turbo máquina. A composição de infiltração pode ser constituída por silício fundido, ou em uma variante que pode estar na forma de uma liga fundida de silício e um ou mais outros constituintes. O(s) constituinte(s) presente(s) dentro da liga de silício pode(m) ser selecionados de B, Al, Mo, Ti, e misturas dos mesmos.

[0049] Quando os preenchedores reativos são usados, substancialmente todos os preenchedores reativos podem ser consumidos durante a reação entre a composição de infiltração e os preenchedores reativos. Em uma variante, apenas uma porção dos preenchedores reativos é consumida durante esta reação.

[0050] Em uma implementação, a infiltração no estado fundido que é realizada serve para obter uma matriz por reação entre os preenchedores sólidos, por exemplo, do tipo C, SiC, ou Si3N4 conforme introduzido usando um molde de pasta fluida ou conforme pré-impregnada, e a liga fundida colocada no silício. A reação pode substituir a uma temperatura que é mais alto do que ou igual a 1420°C. Dadas as altas temperaturas envolvidas, pode ser vantajoso por pelo menos uma porção das primeira e segunda pré-formas a serem feitas de fibras que são estáveis em altas temperaturas, por exemplo, do tipo Hi Nicalon ou o Hi Nicalon S.

[0051] Antes da infiltração da composição de infiltração, os fios das primeira e segunda pré-formas podem ser revestidos em uma camada de interfase, por exemplo, de BN ou BN dopado por silício, e também em uma camada de carboneto, por exemplo, de SiC e/ou Si3N4, por exemplo, realizado por técnica gasosa.

[0052] Em uma variante, é possível inicialmente realizar uma primeira etapa de codensificação das primeira e segunda pré-formas montadas juntas por densificação usando uma técnica de líquido (etapa 51), do mesmo tipo que o método descrito acima com relação à etapa de consolidação da primeira pré-forma de fibra. A etapa 51 pode então ser seguida por uma segunda etapa de codensificação por infiltração química de vapor (etapa 51a) (este tipo de método sendo conforme descrito acima com referência à etapa de consolidação da primeira pré-forma de fibra), ou por infiltração no estado fundido (etapa 51b). A segunda etapa de codensificação é realizada de modo a preencher todos ou alguns dos poros residuais que ficam após realizar a primeira etapa de codensificação. Co-densificação combina uma técnica de líquido e uma técnica gasosa pode vantajosamente servir para facilitar o trabalho, para limitar custos, e para limitar ciclos de fabricação, enquanto mesmo assim se obtém características que são satisfatórias para a utilização pretendida.

[0053] Em outra variante, é possível começar realizando uma primeira etapa de codensificar as primeira e segunda pré-formas montadas juntas por infiltração química de vapor (etapa 52). A etapa 52 pode ser seguida por uma etapa de conformação, por exemplo, por usinagem (etapa opcional 53). Depois disso, é possível realizar uma segunda etapa de codensificação usando um método de infiltração no estado fundido (etapa 54).

[0054] Segue uma descrição de uma variante do método da invenção dado com referência à Figura 7. Inicialmente, é realizada uma etapa 10 conforme descrita acima. A primeira pré-forma de fibra no estado não consolidado é então montada com a segunda pré-forma de fibra no estado não consolidado engatando a segunda porção da primeira pré-forma no alojamento interno da primeira porção da segunda pré-forma (etapa 41). Uma vez que as primeira e segunda pré-formas são montadas juntas, é opcionalmente possível realizar a etapa de conformação, por exemplo, moldando com deformação, em particular, com o fim de reproduzir o perfil curvo da lâmina de perfil aerodinâmico. Depois disso, é possível realizar uma etapa de reforço da montagem introduzindo ou formando ligações mecânicas entre as primeira e segunda pré-formas através de suas porções que são montadas juntas (etapa opcional 60). Por meio de exemplo, esta etapa de reforço da montagem pode ser realizada costurando se os fios constituírem as primeira e segunda pré-formas forem fios de carbono. Em uma variante, a etapa de reforço da montagem pode ser realizada por uma técnica de fixação em Z, independentemente do tipo de fios que constituem as primeira e segunda pré-formas.

[0055] Depois disso, a codensificação é realizada da mesma maneira que aquela descrita com referência à Figura 6.

[0056] Seja qual for a implementação selecionada do método de fabricação de uma lâmina de turbo máquina, após a codensificação pode haver uma etapa de conformação adicional, por exemplo, fazer cortes e/ou uma etapa de realizar tratamentos de finalização tal como depositar pelo menos um revestimento na superfície da lâmina que foi formada.

[0057] A Figura 8 mostra a estrutura de uma lâmina de turbo máquina 100 que pode ser obtida realizando o método da invenção. A lâmina 100 da Figura 8 compreende, de maneira bem conhecida, um perfil aerodinâmico 101, uma base 102 formada por uma porção de espessuras maiores, por exemplo, tendo uma seção em forma de lâmpada, e estendida por um tenão 103, uma plataforma de fundo 110 localizada entre o tenão 103 e o perfil aerodinâmico 101, e uma outra plataforma ou cabeça 120 na proximidade da extremidade livre da lâmina. A base 102 pode ser feita de material termo estrutural de tipo de matriz de cerâmica ou compósito de carbono/carbono. Pode ser vantajoso para o reforço de fibra da base 102 da lâmina 100 a ser feita de fibras de carbono, desde que sejam mais leves no peso do que fibras de carboneto de silício, permitindo assim o peso total da lâmina 100 seja reduzido.

[0058] A Figura 9 mostra uma roda de turbo máquina 200 que compreende um cubo 130 tendo montado no mesmo uma pluralidade de lâminas 100 fabricada por um método da invenção, cada lâmina 100 compreende um perfil aerodinâmico 101 e uma base 102 formada por uma porção de espessura maior, por exemplo, apresenta uma seção em forma de lâmpada, que está engatada em uma fenda correspondente 131 formada na periferia do cubo 130. A roda 200 também inclui uma pluralidade de elementos de cabeça de lâmina 120 que estão presentes em cada uma das lâminas 100.

[0059] Lâminas fabricadas por um método da invenção podem ser montadas em turbinas de baixa pressão ou alta pressão de um turbo jato. Lâminas fabricadas por um método da invenção podem também ser encaixadas às turbinas de gás.

[0060] O termo "ficar na faixa de ... a ..." deve ser entendido como incluir os limites de alcance.

Claims

1. Método para fabricação de uma lâmina de turbo máquina (100) feita de material compósito compreendendo reforço de fibra densificado por uma matriz, o método compreendendo: - usar tecelagem multicamada para formar uma primeira pré- forma de fibra (1) como uma única peça, dita primeira pré-forma (1) tendo uma primeira porção (2) formando uma pré-forma base de lâmina e estendida por uma segunda porção (3) de espessura menor do que a espessura da primeira porção (2), dita segunda porção (3) formando uma pré-forma de tenão; - usar tecelagem multicamada para formar uma segunda pré- forma de fibra (4; 14; 14') como uma peça única, dita segunda pré-forma (4; 14; 14') compreendendo uma primeira porção (5; 15; 15') composta por duas películas (5a; 5b; 15a; 15b; 15'a; 15'b) definindo entre eles um alojamento interno (6), dita primeira porção (5; 15; 15') formando uma pré-forma de perfil aerodinâmico; - montar a primeira pré-forma (1) no estado consolidado ou não consolidado com a segunda pré-forma (4; 14; 14') no estado não consolidado engatando a segunda porção (3) da primeira pré-forma (1) no alojamento interno (6) da primeira porção (5; 15; 15') da segunda pré-forma (4; 14; 14'); e - codensificar as primeira e segunda pré-formas (1-4; 14; 14') como montadas juntas dessa maneira, de modo a obter uma lâmina do turbo máquina (100); o método caracterizado pelo fato de que a segunda pré-forma (4; 14; 14') compreende pelo menos uma segunda porção (7; 17; 17') que se estende a partir de uma superfície externa das ditas películas (5a; 5b; 15a; 15b; 15'a; 15'b), dita pelo menos segunda porção (7; 17; 17') formando uma pré-forma de plataforma.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira pré-forma é consolidada antes da etapa de montagem e que a primeira pré-forma no estado consolidado é montada com a segunda pré-forma (4; 14; 14') no estado não consolidado durante a etapa de montagem.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira pré-forma no estado não consolidado é montada com a segunda pré-forma (4; 14; 14') no estado não consolidado durante a etapa de montagem.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que dita pelo menos segunda porção (17; 17') da segunda pré-forma (14; 14') formando uma pré-forma de plataforma é feita tecendo dois conjuntos de camadas de fio (17a; 17b; 17'a; 17'b), cada uma passando respectivamente através de uma das películas (15a; 15b; 15'a; 15'b) da primeira porção (15; 15') da segunda pré-forma (14; 14') formando a pré- forma de perfil aerodinâmico.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que dita pelo menos segunda porção (7) da segunda pré-forma (4) que forma o pré-forma de plataforma é feita através da tecelagem de comprimento extra (7a; 7b) na porção de fundo da primeira porção (5) de dita segunda pré-forma (4) formando a pré-forma de perfil aerodinâmico.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que, após a etapa de codensificar as primeira e segunda pré-formas (1 - 4; 14; 14'), inclui uma etapa de usinagem da pré- forma de perfil aerodinâmico (5; 15; 15') de modo a reduzir a espessura das películas (5a; 5b; 15a; 15b; 15'a; 15'b).

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a primeira pré-forma é obtida após a tecelagem multicamada de uma pluralidade de fios de fibra de carbono, e que a segunda pré-forma é obtida após a tecelagem multicamada de uma pluralidade de fios de carboneto de silício.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de que a primeira pré-forma é consolidada por uma fase de consolidação com base em carbono antes da etapa de montagem, e que a primeira pré- forma conforme consolidada desta forma é montada com a segunda pré-forma no estado não consolidado durante a etapa de montagem.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda pré-formas (1-4; 14; 14') são codensificadas através da realização de pelo menos um dos seguintes métodos: infiltração de vapor químico; densificação por uma técnica líquida; uma técnica de infiltração por fusão.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que, após a etapa de montar juntas as primeira e segunda pré-formas de fibra e antes da codensificação, inclui uma etapa de reforço do conjunto, cujo passo consiste em introduzir ou formar ligações mecânicas entre as primeira e segunda pré-formas nas suas porções montadas juntas.