BR112019013085A2 - modelo em forma de cacho e carapaça para obtenção de um acessório de manipulação independente de peças formadas e processo associado - Google Patents

Abstract

o objeto principal da invenção refere-se a um modelo em forma de cacho e a uma carapaça (1) para a fabricação por moldagem por cera perdida de uma pluralidade de elementos de turbomáquina, a carapaça (1) compreendendo um descendente central (3) em comunicação fluídica com um cadinho de vazamento (2) para receber o metal em fusão e uma pluralidade de elementos de carapaça (4). a carapaça (1) se caracteriza pelo fato de que ela compreende por outro lado uma pluralidade de condutos de alimentação por sifão (5) dos elementos de carapaça (4) e uma carapaça de acessório de manipulação (6), independente da pluralidade de elementos de carapaça (4) e do circuito de alimentação com metal dos mesmos de modo a estar sem comunicação fluídica com os elementos de carapaça (4), a carapaça de acessório de manipulação (6) estando em comunicação fluídica com o descendente central (3) para permitir um vazamento em queda da carapaça de acessório de manipulação (6).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MODELO EM FORMA DE CACHO E CARAPAÇA PARA OBTENÇÃO DE UM ACESSÓRIO DE MANIPULAÇÃO INDEPENDENTE DE PEÇAS FORMADAS E PROCESSO ASSOCIADO.

DESCRIÇÃO

DOMÍNIO TÉCNICO [001] A presente invenção refere-se ao domínio da fabricação em cacho de elementos, em especial de elementos com lâmina, de turbomáquina pela técnica de moldagem por cera perdida. Cada elemento é preferencialmente uma lâmina individual tal como uma lâmina de roda móvel de compressor ou de turbina.

[002] A invenção refere-se a qualquer tipo de turbomáquina terrestres ou aeronáuticas, e notadamente às turbomáquinas de aeronave tais como os turborreatores e os turbopropulsores.

[003] Mais precisamente, a invenção é relativa à concepção do modelo em forma de cacho e a aquela da carapaça destinada a ser formada em torno desse modelo parcialmente em cera, carapaça na qual o metal é destinado a ser vazado para a obtenção dos elementos de turbomáquina.

[004] A invenção propõe assim um modelo em forma de cacho e uma carapaça para a obtenção de pelo menos um acessório de manipulação do cacho independente dos elementos de turbomáquina formados, assim como um processo de fabricação associado por moldagem por cera perdida de uma pluralidade de elementos de turbomáquina.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR [005] A técnica de moldagem por cera perdida para fabricar simultaneamente vários elementos com lâmina de turbomáquina de aeronave, tais como lâminas móveis, é bem conhecida pela arte anterior. Uma tal técnica é por exemplo descrita no pedido de patente francesa

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[006] Para lembrar, a moldagem de precisão por cera perdida consiste em realizar em cera, por injeção dentro de ferramentas, um modelo de cada um dos elementos com lâmina desejados. A união desses modelos sobre um distribuidor feito de cera permite constituir um modelo em forma de cacho que é em seguida mergulhado em diferentes substâncias a fim de formar em torno desse último uma carapaça de cerâmica com espessura substancialmente uniforme. O modelo em forma de cacho é também correntemente denominado “réplica”, “conjunto-cacho” ou ainda “árvore feita de cera”, ainda que seus componentes não sejam todos eles necessariamente realizados em cera ou em um outro material sacrificial.

[007] O processo é prosseguido fazendo para isso fundir a cera, que deixa então suma impressão exata dentro da carapaça feita de cerâmica, na qual o metal em fusão é vertido, via um cadinho de vazamento montado sobre o distribuidor de metal. Depois de resfriamento do metal, a carapaça é destruída e as peças feitas de metal são separadas e concluídas.

[008] Essa técnica oferece a vantagem de uma precisão dimensional, que permite reduzir e mesmo suprimir certas usinagens. Além disso, ela oferece um aspecto de superfície muito bom.

[009] No domínio da moldagem por cera perdida, é conhecido o princípio de vazamento em queda, ou gravidade, do metal em fusão que consiste em realizar o vazamento do metal por cima nas impressões da carapaça destinadas a formar as peças de turbomáquina. De acordo com esse princípio, o metal em fusão é vertido dentro do cadinho e depois atinge geralmente um sistema anular de alimentação da pluralidade de impressões destinadas a formar as peças de turbomáquina, como descrito por exemplo no pedido de patente francesa FR 2 985 924 A1.

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3/16 [0010] De modo vantajoso, um tal sistema de alimentação pode também servir de coroa de manipulação do cacho em diferentes estágios do processo de fabricação, notadamente na saída de forno, no decorrer da extração, quer dizer por ocasião da destruição da carapaça, ou ainda por ocasião do corte para obter as peças de turbomáquina metálicas.

[0011] Por outro lado, no domínio da moldagem por cera perdida, é conhecido também o princípio de vazamento por sifão do metal em fusão que consiste ao contrário em realizar o vazamento do metal por baixo nas impressões da carapaça destinadas a formar as peças de turbomáquina. Na maior parte das vezes, o metal em fusão é vertido dentro do cadinho e depois condutos específicos conectados ao cadinho permitem então a injeção do metal a partir da parte baixa das impressões.

[0012] No âmbito de um vazamento por sifão, a energia cinética armazenada antes da entrada nas impressões é maior de modo que a velocidade é mais alta. Os meios de alimentação com metal favorecem portanto as perdas de carga e apresentam por exemplo um cotovelo para reduzir a velocidade.

[0013] Além disso, em regra geral, o cacho para o qual é aplicado o princípio de vazamento por sifão é provido de um sistema de alimentação que forma uma coroa de manipulação do cacho tal como descrito precedentemente em ligação com o princípio de vazamento em queda.

[0014] Essa coroa de manipulação está tipicamente em ligação direta com as peças a formar. Então, se a massa da coroa é equivalente a aquela das peças, há um grande risco de que a coroa interaja mecanicamente com as peças por ocasião da solidificação e/ou por ocasião do resfriamento, o que pode levar sobre as peças, quando os esforços são suficientes, a defeitos de tipo fissura ou desvio de núcleo,

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4/16 mas também no caso de solidificação monocristalina, à geração de grãos recristalizados devido às tensões internas geradas nas peças. [0015] Existe, portanto, uma necessidade de otimização da técnica atual da moldagem por cera perdida, e notadamente no âmbito do princípio de vazamento por sifão com um modelo em forma de cacho provido de acessórios de manipulação, para evitar o aparecimento dos defeitos mencionados acima tipicamente gerados pelas interações nefastas entre as peças a formar e acessórios de manipulação do cacho, como uma coroa de manipulação formada por um sistema de alimentação em vazamento em queda.

[0016] Em especial, existe uma necessidade de permitir ao mesmo tempo se beneficiar das vantagens do vazamento em gravidade por sifão sem degradar a saúde metalúrgica das peças da turbomáquina, e assegurar o vazamento de acessórios de manipulação, tais como uma coroa de manipulação do cacho sem de novo degradar a saúde metalúrgica das peças de turbomáquina.

EXPOSIÇÃO DA INVENÇÃO [0017] A invenção tem como objetivo corrigir pelo menos parcialmente as necessidades mencionadas acima e os inconvenientes relativos às realizações da arte anterior.

[0018] A invenção tem assim como objeto, de acordo com um de seus aspectos, um modelo em forma de cacho, em torno do qual é destinada a ser formada uma carapaça para a fabricação por moldagem por cera perdida de uma pluralidade de elementos, notadamente elementos com lâmina, de turbomáquina, o dito modelo apresentando um eixo longitudinal e compreendendo:

- uma réplica, por exemplo feita de cera, de um cadinho de vazamento própria para permitir a injeção de metal em fusão dentro da carapaça,

- uma réplica, por exemplo feita de metal, de um descen

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5/16 dente (ou suporte) central que se estende de acordo com o eixo longitudinal, própria para estar em comunicação fluídica com o cadinho de vazamento para receber o metal em fusão.,

- uma pluralidade de réplicas, por exemplo feitas de cera, de elementos, notadamente com lâmina, de carapaça cada um deles destinado à obtenção de um dos elementos de turbomáquina, cada elemento de carapaça compreendendo uma primeira parte de extremidade baixa e uma segunda parte de extremidade alta, caracterizado pelo fato de que ele compreende por outro lado:

- uma pluralidade de réplicas, por exemplo feitas de cera, de condutos de alimentação por sifão dos elementos de carapaça, próprias para estar em comunicação fluídica com o descendente central e as segundas partes de extremidade baixa dos elementos de carapaça para permitir um vazamento por sifão dos elementos de carapaça,

- uma réplica, por exemplo feita de cera, de uma carapaça de acessório de manipulação, independente da pluralidade de elementos de carapaça e do circuito de alimentação com metal dos mesmos de modo a estar sem comunicação fluídica com os elementos de carapaça, a carapaça de acessório de manipulação sendo própria para estar em comunicação fluídica com o descendente central para permitir um vazamento em queda da carapaça de acessório de manipulação. [0019] A invenção tem ainda como objeto, de acordo com um outro de seus aspectos, uma carapaça para a fabricação por moldagem por cera perdida de uma pluralidade de elementos, notadamente elementos com lâmina, de turbomáquina, a dita carapaça em forma de cacho apresentando um eixo longitudinal e compreendendo:

- um cadinho de vazamento próprio para permitir a injeção de metal em fusão dentro da carapaça,

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- um descendente central que se estende de acordo com o eixo longitudinal da carapaça, em comunicação fluídica com o cadinho de vazamento para receber o metal em fusão,

- uma pluralidade de elementos, notadamente com lâmina, de carapaça cada um deles destinado à obtenção de um dos elementos de turbomáquina, cada elemento de carapaça compreendendo uma primeira parte de extremidade baixa e uma segunda parte de extremidade alta, caracterizada pelo fato de que ela compreende por outro lado:

- uma pluralidade de condutos de alimentação por sifão dos elementos de carapaça, em comunicação fluídica com o descendente central e as segundas partes de extremidade baixa dos elementos de carapaça para permitir um vazamento por sifão dos elementos de carapaça,

- uma carapaça de acessório de manipulação, independente da pluralidade de elementos de carapaça e do circuito de alimentação com metal dos mesmos de modo a estar sem comunicação fluídica com os elementos de carapaça, a carapaça de acessório de manipulação estando em comunicação fluídica com o descendente central para permitir um vazamento em queda da carapaça de acessório de manipulação.

[0020] Vantajosamente, o acessório de manipulação, notadamente sob a forma de coroa de manipulação, apresenta na invenção um único objetivo de manipulação do cacho, notadamente na saída de forno, na extração e por ocasião do corte, e não mais uma perspectiva de alimentação com metal em fusão como de acordo com o princípio de vazamento em queda descrito antes. De modo preferencial, o acessório de manipulação apresenta propriedades mecânicas suficientes para não ceder sob seu próprio peso por ocasião da manipulação e para

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7/16 principalmente não se fraturar por ocasião do resfriamento.

[0021] O modelo em forma de cacho e a carapaça de acordo com a invenção podem por outro lado compreender uma ou várias das características seguintes tomadas isoladamente ou de acordo com todas as combinações técnicas possíveis.

[0022] A carapaça de acessório de manipulação pode compreender braços radiais que ligam fluidicamente uma carapaça de coroa de manipulação, centrada no eixo longitudinal, ao descendente central.

[0023] Por outro lado, a carapaça de acessório de manipulação pode compreender um elemento central de eixo central que coincide com o eixo longitudinal da carapaça, fixado ao descendente central ou ao cadinho de vazamento, os braços radiais ligando fluidicamente a carapaça de coroa de manipulação e o elemento central.

[0024] Além disso, os elementos de carapaça podem ser vantajosamente dispostos em torno do eixo longitudinal, sendo espaçados circunferencialmente uns dos outros, e definindo um espaço interno centrado no eixo longitudinal no qual se encontra o descendente central.

[0025] De acordo com uma primeira variante, cada elemento de carapaça pode estar em comunicação fluídica, ao nível de sua segunda parte de extremidade alta, com um único conduto de evacuação de cera ligado ao cadinho de vazamento.

[0026] De acordo com uma segunda variante, cada elemento de carapaça pode estar em comunicação fluídica, ao nível de sua segunda parte de extremidade alta, com um único conduto de evacuação de cera. A carapaça pode compreender pelo menos um primeiro conjunto e um segundo conjunto de uma pluralidade de condutos de evacuação de cera respectivamente ligados entre si por pelo menos um primeiro conduto lateral e um segundo conduto lateral, os ditos pelo menos um primeiro conduto lateral e um segundo conduto lateral sendo respecti

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8/16 vamente ligados fluidicamente com o cadinho de vazamento através de pelo menos um primeiro e um segundo condutos principais de evacuação de cera que se estendem respectivamente entre o cadinho de vazamento e os ditos pelo menos um primeiro e um segundo condutos laterais.

[0027] Os elementos de turbomáquina de carapaça podem por exemplo ser elementos com lâmina de carapaça, cada um deles concebido para a obtenção de uma lâmina móvel única.

[0028] A invenção tem por outro lado como objeto, de acordo com um outro de seus aspectos, um processo de fabricação por moldagem por cera perdida de uma pluralidade de elementos, notadamente de elementos com lâmina, de turbomáquina, caracterizado pelo fato de que ele é executado com o auxílio de uma carapaça tal como definida precedentemente e/ou com o auxílio de um modelo em forma de cacho tal como definido precedentemente, o processo compreendendo uma etapa de vazamento do metal dentro da carapaça.

[0029] De modo vantajoso, o processo pode compreender por outro lado uma etapa de fabricação de um material diferente do metal, notadamente cerâmica, para formar um acessório de manipulação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0030] A invenção poderá ser melhor compreendida com a leitura da descrição detalhada que vai se seguir, de exemplos de execução não limitativos dessa última, assim como com o exame das figuras, esquemáticas e parciais, do desenho anexo, no qual:

- a figura 1 representa uma vista em perspectiva parcial de um primeiro exemplo de realização de uma carapaça de acordo com a invenção, para a fabricação por moldagem por cera perdida de uma pluralidade de elementos de turbomáquina, e

- a figura 2 representa uma vista em perspectiva parcial de um segundo exemplo de realização de uma carapaça de acordo com a

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9/16 invenção, apara a fabricação por moldagem por cera perdida de uma pluralidade de elementos de turbomáquina, que forma uma variante de realização da figura 1.

[0031] No conjunto dessas figuras, referências idênticas podem designar elementos idênticos ou análogos.

[0032] Além disso, as diferentes partes representadas nas figuras não o são necessariamente de acordo com uma escala uniforme, para tornar as figuras mais legíveis.

EXPOSIÇÃO DETALHADA DE MODOS DE REALIZAÇÃO ESPECIAIS [0033] É notado que, em toda a descrição, os termos eventuais “alto”, “baixo”, “acima” e “abaixo” são entendidos de acordo com a orientação das vistas nas figuras.

[0034] Além disso, é notado que a invenção permite fabricar elementos de turbomáquina, que podem por exemplo ser lâminas móveis de compressor ou de turbina, ou ainda lâminas de estator de compressor ou de turbina, realizadas isoladamente ou por setores que compreendem várias lâminas.

[0035] É também notado que se as características mencionadas abaixo são descritas em relação com a carapaça 1, deve ser compreendido que elas se aplicam de maneira análoga ao modelo em forma de cacho, em torno do qual essa carapaça 1 é destinada a ser formada.

[0036] Foi representado em referência à figura 1 um primeiro exemplo de realização de uma carapaça 1 de acordo com a invenção, para a fabricação por moldagem por cera perdida de uma pluralidade de elementos de turbomáquina, em especial elementos com lâmina.

[0037] Para a fabricação da carapaça, é primeiramente realizado um modelo em forma de cacho (não representado) em torno do qual a carapaça 1 parcialmente feita de cerâmica é destinada a ser formada.

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Esse modelo em forma de cacho é essencialmente composto por elementos sacrificiais realizados em cera, mas não exclusivamente. No entanto, por preocupação com a simplicidade, ele é denominado “modelo feito de cera”.

[0038] A execução da etapa de realização da carapaça 1 feita de cerâmica é efetuada de modo conhecido por imersão do modelo feito de cera em banhos sucessivos (não representados).

[0039] Depois de sua secagem, a carapaça 1 obtida apresenta uma forma geral de cacho, e compreende elementos de carapaça que vão ser descritos abaixo, com a carapaça 1 representada na figura 1 em uma posição tal como adotada em seguida quando ela está cheia de metal em fusão.

[0040] A carapaça 1 compreende primeiramente um cadinho de vazamento 2 de metal, que pode ser recoberto integralmente ou parcialmente pela carapaça 1. Esse cadinho de vazamento 2 está em comunicação fluídica com um descendente central 3 que se estende de acordo com o eixo longitudinal X da carapaça 1. Esse descendente central 3 toma preferencialmente a forma de um cilindro vazado de eixo X que se estende a partir da parte de baixo do cadinho de vazamento 2 até o nível das extremidades baixas 4a dos elementos com lâmina de carapaça 4.

[0041] O descendente central 3 se comunica vantajosamente, de maneira conhecida em si, com condutos de alimentação por sifão 5, visíveis na figura 2 descrita na sequência, dos elementos com lâmina de carapaça 4 destinados a formar as peças feitas de metal sob a forma de elementos com lâmina. Dito de outra forma, o metal em fusão é injetado no cadinho de vazamento 2, e depois atravessa o descendente central 3 e é injetado, na parte baixa, nos condutos de alimentação por sifão 5 de maneira a permitir um enchimento dos elementos com lâmina de carapaça 4 por baixo, quer dizer de baixo para cima.

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11/16 [0042] Os elementos com lâmina de carapaça 4 são ditos com lâmina pois depois da eliminação da réplica feita de cera, eles formam cada um deles internamente uma cavidade que corresponde a uma lâmina. Esses elementos com lâmina de carapaça 4 se estendem para cima, sendo para isso dispostos em torno do eixo X, e também em torno do descendente central 3 que se estende de acordo com esse mesmo eixo, para baixo, a partir da parte de baixo do cadinho de vazamento 2. Os elementos com lâmina de carapaça 4 formam a parede periférica da carapaça 1, de eixo longitudinal X. Eles são espaçados circunferencialmente uns dos outros, e definem um espaço interno centrado nesse eixo X, espaço no qual se encontra, portanto, o descendente central 3.

[0043] Por outro lado, de acordo com a invenção, a carapaça 1 compreende uma carapaça de acessório de manipulação 6 totalmente independente dos elementos com lâmina de carapaça 4 e do circuito de alimentação com metal em fusão dos mesmos.

[0044] Essa carapaça de acessório de manipulação 6 compreende por exemplo um elemento central 7 de forma revolucionária, cilíndrica ou cônica, de eixo central que coincide com o eixo central X da carapaça 1, orientado verticalmente.

[0045] Esse elemento central 7 é fixado ao descendente central 3, e mesmo ao cadinho de vazamento 2 diretamente. Braços radiais 8, mais visíveis na figura 2, ligam o elemento central 7 a uma carapaça de cora de manipulação 9 centrada no eixo X. Os braços radiais 8 e a carapaça de coroa de manipulação 9 são por exemplo dispostos justo embaixo do cadinho de vazamento 2.

[0046] De modo vantajoso, os braços radiais 8 e o elemento central 7 estão em comunicação fluídica com o descendente central 3, ele próprio em comunicação fluídica com o cadinho de vazamento 2, a fim de permitir a realização em metal do acessório de manipulação. De

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12/16 acordo com a invenção, um vazamento em queda é realizado a fim de obter esse acessório de manipulação. Assim, a invenção executa ao mesmo tempo um vazamento por sifão para permitir a formação dos elementos com lâmina de turbomáquina e um vazamento em queda para permitir a formação do acessório de manipulação, os elementos com lâmina e o acessório de manipulação sendo assim realizados de maneira totalmente independente a fim de evitar o aparecimento de defeitos de fabricação como explicado precedentemente.

[0047] Por outro lado, nesse exemplo de realização da figura 1, cada elemento com lâmina de carapaça 4 está em comunicação fluídica, ao nível de sua extremidade alta 4b, com um único conduto de evacuação de cera 10, também chamado de extrator de cera ou ainda de respiradouros de desenceramento 10. Esses condutos de evacuação de cera 10 são orientados substancialmente verticalmente na posição da carapaça 1 esquematizada na figura 1.

[0048] Por outro lado, a figura 1 mostra também que, para reforçar a retenção da carapaça de coroa de manipulação 9, podem ser previstos vários reforços de retenção feitos de cerâmica 11 que ligam a carapaça de coroa 9 ao cadinho de vazamento 2.

[0049] No exemplo de realização da figura 2, a escolha foi feita de não ligar os extratores de cera a uma peça formada por um elemento com lâmina de carapaça 4, dito de outra forma de não associar um extrator de cera a ada elemento com lâmina de carapaça 4. Assim, nesse exemplo, um primeiro 12a, um segundo 12b, um terceiro 12c e um quarto 12d conjuntos de quatro condutos de evacuação de cera 10 respectivamente associados a quatro elementos com lâmina de carapaça 4 são cada um deles ligados entre si fluidicamente por respectivamente um primeiro 14a, um segundo 14b, um terceiro 14c e um quarto 14d condutos laterais.

[0050] Os condutos de evacuação de cera 10 são, portanto, em

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13/16 parte ligados uns aos outros a fim de tornar os mesmos solidários. Desse modo, é possível evitar que se tenha vibrações grandes demais por ocasião da etapa de extração notadamente. De fato, essas vibrações poderíam ser muito prejudiciais engendrando assim recristalização, e, portanto, o aparecimento de grãos recristalizados nas peças formadas.

[0051] Ao nível de cada um dos quatro condutos laterais 14a-14d é conectado fluidicamente um com duto principal de evacuação de cera 13a, 13b, 13c ou 13d, ou extrator de cera 13a-13d, ligado ele próprio fluidicamente ao cadinho de vazamento 2.

[0052] Dito de outro modo, a evacuação da cera, nesse exemplo, é feita no cadinho de vazamento 2 através dos primeiro 13a, segundo 13b, terceiro 13c e quarto 13d condutos principais de evacuação de cera, cada um deles senso conectado fluidicamente a uma pluralidade de elementos com lâmina de carapaça 4.

[0053] De modo vantajoso, uma tal realização de acordo com o exemplo da figura 2 pode permitir melhorar os aspectos de moldagem e de segurança. Isso pode também permitir reduzir ou aumentar ainda mais as tensões na lâmina durante a fase de solidificação e uma evacuação mais fina da cera. Desse modo, pode, portanto, ser possível otimizar o sistema de desenceramento.

[0054] Depois da obtenção da carapaça 1 e da eliminação do essencial do modelo de cacho contido nessa última, a carapaça 1 é aquecida em alta temperatura dentro de um forno dedicado, por exemplo entre 1000 e 1200^QC, a fim de favorecer a fluidez do metal dentro da carapaça 1 durante o vazamento.

[0055] Na saída do preaquecimento da carapaça 1, metal que sai de um forno de fusão é vazado nos elementos com lâmina de carapaça 4 via o cadinho de vazamento 2, com a carapaça 1 na posição tal como mostrada na figura 1 ou 2, quer dizer com o cadinho de vaza

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14/16 mento 2 aberto para cima e sempre o eixo X orientado verticalmente. [0056] O metal em fusão segue, portanto, sucessivamente pelo cadinho de vazamento 2, e depois pelo descendente central 3, pelo elemento central 7, pelos braços radiais 8 e pela carapaça de coroa 9 para formar o acessório de manipulação em vazamento em queda, e quase simultaneamente pelo descendente central 3, pelos condutos de alimentação por sifão e pelos elementos com lâmina de carapaça 4 para formar os elementos com lâmina de turbomáquina por vazamento por sifão.

[0057] Após o resfriamento do metal depois do vazamento, a carapaça 1 é destruída, e depois as lâminas móveis são extraídas do cacho para eventuais usinagens e operações de acabamento e de controle.

[0058] De modo vantajoso, enrijecedores podem ser acrescentados em cada braço radial 8 da coroa de manipulação para enrijecer o cacho e não deixar o mesmo cair sob seu próprio peso.

[0059] Além disso, a realização de uma coroa de manipulação, e mais geralmente de um acessório de manipulação, totalmente independente dos elementos com lâmina permite que se possa reduzir o dimensionamento da coroa de manipulação em relação a aquela formada pelo sistema de alimentação em uma solução de vazamento em queda tal como descrita antes na parte relativa à arte anterior. Essa redução de dimensão pode nesse caso engendrar uma redução da massa metálica, notadamente superior a 50%. Por outro lado, um tal acessório de manipulação, e notadamente uma tal coroa de manipulação pode ser realizada de outra forma que feita de metal, e em especial feita de cerâmica, pois ela só serve para a manipulação e não mais para a alimentação dos elementos com lâmina de carapaça 4. Devido a isso, a massa metálica pode até ser reduzida a zero em caso de utilização de um material que não seja metálico. Essa redução de

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15/16 tamanho e de massa metálica do acessório de manipulação pode ser feita ao mesmo tempo em que se conserva propriedades mecânicas suficientes.

[0060] Por outro lado, o vazamento por sifão do cacho pode permitir preservar a saúde metalúrgica das peças formadas. É assim possível reduzir os riscos de desvio e de quebra do núcleo pois as velocidades de ataque do metal são muito pequenas, tipicamente compreendidas entre 0,2 e 0,6 m/s. Além disso, é possível reduzir os defeitos metalúrgicos tais como aqueles de inclusão, de oxidação, de grãos recristalizados, de parasitas, entre outros, como descrito precedentemente em ligação com o estado da técnica anterior.

[0061] De modo geral, a invenção permite obter uma aeração do cacho e um aumento de sua rigidez com uma melhor resistência à moldagem e ao acabamento. O princípio de acordo com a invenção que visa isolar a coroa de manipulação dos elementos com lâmina permite uma redução das tensões e das deformações plásticas por ocasião da solidificação e do resfriamento.

[0062] A invenção procura de fato limitar as tensões termomecânicas devidas aos gradientes térmicos no sentido da solidificação dirigida. Os riscos de grãos recristalizados e de fissura a frio são atenuados com a solução da invenção. Como se trata de um processo de solidificação dirigida, o molde se resfria de maneira heterogênea, a parte de baixo se resfriando primeiro, acarretando uma tração do metal quente pelo metal frio. Controlando para isso a temperatura na parte de baixo do molde, é possível controlar o gradiente de temperatura de acordo com a direção de solidificação. Um equilíbrio das massas metálicas da parte alta em relação à parte baixa é estabelecido, e as tensões em todas as peças fabricadas são atenuadas e melhor distribuídas.

[0063] Por outro lado, é preciso notar que uma validação digital da solução da invenção por estimação do critério de plasticidade de tipo

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16/16 critério von Mises no fim de solidificação mostra que as tensões são significativamente atenuadas da ordem de 45 a 50% quando o cacho está diretamente ligado ao cadinho de vazamento 2, como de acordo com os exemplo das figuras 1 e 2 de acordo com a invenção, no lugar de estar ligado a um sistema de alimentação sob forma de coroa de acordo com a solução clássica da arte anterior em vazamento em queda. Nesse caso, a probabilidade de formar defeitos metalúrgicos, notadamente de tipo grãos recristalizados, é menor.

[0064] De modo vantajoso, o princípio da invenção descrito precedentemente pode ser aplicado a qualquer tipo de configuração de cacho.

[0065] Naturalmente, a invenção não está limitada aos exemplos de realização que acabam de ser descritos. Diversas modificações podem ser trazidas a ela pelo profissional.

Claims (10)

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REIVINDICAÇÕES

1. Modelo em forma de cacho, em torno do qual é destinada a ser formada uma carapaça (1) para a fabricação por moldagem por cera perdida de uma pluralidade de elementos de turbomáquina, o dito modelo apresentando um eixo longitudinal (X) e compreendendo:

- uma réplica de um cadinho de vazamento (2) própria para permitir a injeção de metal em fusão dentro da carapaça (1),

- uma réplica de um descendente central (3) que se estende de acordo com o eixo longitudinal (X), própria para estar em comunicação fluídica com o cadinho de vazamento (2) para receber o metal em fusão,

- uma pluralidade de réplicas de elementos de carapaça (4) cada um deles destinado à obtenção de um dos elementos de turbomáquina, cada elemento de carapaça (4) compreendendo uma primeira parte de extremidade baixa (4a) e uma segunda parte de extremidade alta (4b), caracterizado pelo fato de que ele compreende por outro lado:

- uma pluralidade de réplicas de condutos de alimentação por sifão (5) dos elementos de carapaça (4), próprias para estar em comunicação fluídica com o descendente central (3) e as segundas partes de extremidade baixa (4a) dos elementos de carapaça (4) para permitir um vazamento por sifão dos elementos de carapaça (4),

- uma réplica de uma carapaça de acessório de manipulação (6), independente da pluralidade de elementos de carapaça (4) e do circuito de alimentação com metal dos mesmos de modo a estar sem comunicação fluídica com os elementos de carapaça (4), a carapaça de acessório de manipulação (6) sendo própria para estar em comunicação fluídica com o descendente central (3) para permitir um vazamento em queda da carapaça de acessório de manipulação (6).

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2. Carapaça (1) para a fabricação por moldagem por cera perdida de uma pluralidade de elementos de turbomáquina, a dita carapaça em forma de cacho apresentando um eixo longitudinal (X) e compreendendo:

- um cadinho de vazamento (2) próprio para permitir a injeção de metal em fusão dentro da carapaça (1),

- um descendente central (3) que se estende de acordo com o eixo longitudinal (X) da carapaça (1), em comunicação fluídica com o cadinho de vazamento (2) para receber o metal em fusão,

- uma pluralidade de elementos de carapaça (4) cada um deles destinado à obtenção de um dos elementos de turbomáquina, cada elemento de carapaça (4) compreendendo uma primeira parte de extremidade baixa (4a) e uma segunda parte de extremidade alta (4b), caracterizada pelo fato de que ela compreende por outro lado:

- uma pluralidade de condutos de alimentação por sifão (5) dos elementos de carapaça (4), em comunicação fluídica com o descendente central (3) e as segundas partes de extremidade baixa (4a) dos elementos de carapaça (4) para permitir um vazamento por sifão dos elementos de carapaça (4),

- uma carapaça de acessório de manipulação (6), independente da pluralidade de elementos de carapaça (4) e do circuito de alimentação com metal dos mesmos de modo a estar sem comunicação fluídica com os elementos de carapaça (4), a carapaça de acessório de manipulação (6) estando em comunicação fluídica com o descendente central (3) para permitir um vazamento em queda da carapaça de acessório de manipulação (6).

3. Carapaça de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a carapaça de acessório de manipulação (6) compreende braços radiais (8) que ligam fluidicamente uma carapaça de co

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3/4 roa de manipulação (9), centrada no eixo longitudinal (X), ao descendente central (3).

4. Carapaça de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a carapaça de acessório de manipulação (6) compreende um elemento central (7) de eixo central que coincide com o eixo longitudinal (X) da carapaça (1), fixado ao descendente central (3) ou ao cadinho de vazamento (3), os braços radiais (8) ligando fluidicamente a carapaça de coroa de manipulação (9) e o elemento central (7).

5. Carapaça de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizada pelo fato de que os elementos de carapaça (4) são dispostos em torno do eixo longitudinal (X), sendo espaçados circunferencialmente uns dos outros, e definindo um espaço interno centrado no eixo longitudinal (X) no qual se encontra o descendente central (3).

6. Carapaça de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizada pelo fato de que cada elemento de carapaça (4) está em comunicação fluídica, ao nível de sua segunda parte de extremidade alta (4b), com um único conduto de evacuação de cera (10) ligado ao cadinho de vazamento (2).

7. Carapaça de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizada pelo fato de que cada elemento de carapaça (4) está em comunicação fluídica, ao nível de sua segunda parte de extremidade alta (4b), com um único conduto de evacuação de cera (10) e pelo fato de que a carapaça (1) compreende pelo menos um primeiro conjunto (12a) e um segundo conjunto (12b) de uma pluralidade de condutos de evacuação de cera (10) respectivamente ligados entre si por pelo menos um primeiro conduto lateral (14a) e um segundo conduto lateral (14b), os ditos pelo menos um primeiro conduto lateral (14a) e um segundo conduto lateral (14b) sendo respectivamente

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4/4 ligados fluidicamente com o cadinho de vazamento (2) através de pelo menos um primeiro (13a) e um segundo (13b) condutos principais de evacuação de cera que se estendem respectivamente entre o cadinho de vazamento (2) e os ditos pelo menos um primeiro (14a) e um segundo (14b) condutos laterais.

8. Carapaça de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 7, caracterizada pelo fato de que os elementos de turbomáquina de carapaça (4) são elementos com lâmina de carapaça, cada um deles concebido para a obtenção de uma lâmina móvel única.

9. Processo de fabricação por moldagem por cera perdida de uma pluralidade de elementos de turbomáquina, caracterizado pelo fato de que ele é executado com o auxílio de uma carapaça (1) como definida em qualquer uma das reivindicações 2 a 8, e/ou com o auxílio de um modelo em forma de cacho como definido na reivindicação 1, o processo compreendendo uma etapa de vazamento do metal dentro da carapaça (1) para formar pelo menos os elementos de turbomáquina.

10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que ele compreende por outro lado uma etapa de fabricação de um material diferente do metal, notadamente cerâmica, para formar um acessório de manipulação.