BRPI0909403B1 - Processo de fabricação de um disco com pás monobloco - Google Patents

Abstract

processo de fabricação de um disco com pás monobloco. a presente invenção se refere a um processo de fabricação de um disco com pás monobloco, que compreende uma etapa de recorte por jato de água abrasivo de um bloco de matéria (100), realizada de maneira a fazer aparecer pré-formas de pás (102) que se estendem radialmente a partir de um disco (4), ao mesmo tempo em que conserva matéria que forma meios de ligação (112) entre pelo menos duas pré-formas de pás diretamente consecutivas, os meios de ligação sendo espaçados radialmente do disco; e depois um etapa de retirada dos ditos meios de ligação (112).

Description

DOMÍNIO TÉCNICO

[0001] A presente invenção se refere de modo geral ao domínio da fabricação dos discos com pás monoblocos, de preferência para turbomáquina de aeronave.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR

[0002] Para a fabricação de um disco com pás monobloco, também denominado “DAM”, ou “blisk” em inglês, é possível recorrer a uma etapa de recorte por jato de água abrasivo de um bloco de matéria, seguida por uma ou várias etapas de fresagem.

[0003] A execução de uma etapa de recorte por jato de água abrasivo, anteriormente à fresagem, permite reduzir consideravelmente os tempos e custos de fabricação em relação a um processo unicamente baseado na fresagem. Isso se explica em especial pelo fato de que um tal processo de fabricação exige cerca de 75% de retirada de matéria do bloco de partida para chegar ao DAM. A retirada de uma grande parte dessa matéria por recorte com jato abrasivo permite de fato reduzir os tempos de produção, e limita por outro lado o desgaste das fresas.

[0004] No entanto, esse processo não pode ser considerado como totalmente otimizado. De fato, um inconveniente reside na presença de deformações e de vibrações das pás no decorrer desse processo de fabricação, esse inconveniente sendo ainda maior quanto mais longas forem as pás. Essas deformações e vibrações necessitam, para limitar suas conseqüências sobre a qualidade do DAM produzido, aplicar às diferentes ferramentas velocidades de avanço reduzidas, prejudiciais em termos de tempo de produção. As vibrações assim como os tempos de fabricação prolongados provocam também um grande desgaste das ferramentas, impactando de modo negativo os custos de produção.

EXPOSIÇÃO DA INVENÇÃO

[0005] A invenção tem, portanto, como objetivo corrigir pelo menos parcialmente os inconvenientes mencionados acima, relativos às realizações da arte anterior.

[0006] Para fazer isso, a invenção tem como objeto um processo de fabricação de um disco com pás monobloco, que compreende: - uma etapa de recorte por jato de água abrasivo de um bloco de matéria, realizada de maneira a fazer aparecer pré-formas de pás que se estendem radialmente a partir de um disco, ao mesmo tempo em que conserva matéria que forma meios de ligação entre pelo menos duas pré-formas de pás diretamente consecutivas, os ditos meios de ligação sendo espaçados radialmente do dito disco; e depois - uma etapa de retirada dos ditos meios de ligação.

[0007] Assim, a invenção é notável pelo fato de que ela prevê, no decorrer da etapa de recorte com jato de água abrasivo, deixar aparecer meios de ligação entre pelo menos duas pré-formas de pás, e de preferência entre todas essas pré-formas de pás. Isso permite limitar bastante, e mesmo erradicar as deformações e as vibrações das pás no decorrer da fabricação das mesmas, visto que elas permanecem retidas mecanicamente umas nas outras por matéria do bloco inicial.

[0008] Essa especificidade permite vantajosamente aplicar às diferentes ferramentas velocidades de avanço elevadas, que diminuem os tempos de produção, sem impactar a qualidade do DAM produzido. Por outro lado, a diminuição dos tempos de produção, assim como a diminuição das vibrações das pás no decorrer da fabricação das mesmas, desacelera o desgaste das ferramentas, o que limita de modo vantajoso os custos de produção.

[0009] De preferência, a etapa de recorte por jato de águia abrasivo é realizada de maneira a que os ditos meios de ligação liguem entre si um número de pré- formas de pás estritamente superior a três, de preferência diretamente consecutivas. No entanto, poderiam ser considerados vários conjuntos de pré-formas diretamente consecutivas ligadas umas com as outras, mas com os conjuntos não ligados entre si. De qualquer modo, em função das necessidades encontradas, o número de pré- formas de pás retidas umas nas outras pelos meios de ligação, assim como a disposição desses últimos nas pré-formas, podem ser adaptados.

[0010] De acordo com uma realização preferida, a etapa de recorte por jato de água abrasivo é realizada de maneira a que os ditos meios de ligação formem substancialmente um anel, de preferência centrado no eixo do disco. Preferencialmente, esse anel se estende em 360°, sendo eventualmente unicamente interrompido pelas pré-formas de pás que ele liga. No entanto, como evocado acima, esse anel poderia não ser inteiramente fechado, a saber não ligar certas pré-formas diretamente consecutivas.

[0011] No entanto, a etapa de recorte por jato de água abrasivo é preferencialmente realizada de maneira a que o dito anel ligue entre si a totalidade das pré-formas de pás, cada uma delas destinada a constituir ulteriormente uma pá do DAM. Em um tal caso, é previsto de preferência que a etapa de recorte por jato de água abrasivo é realizada de maneira a que o dito anel ligue entre si os topos das pré-formas de pás. O anel forma então uma porção anular periférica do bloco recortado, com as pré-formas de pás que se estendem radialmente para o interior a partir desse anel, na direção do disco.

[0012] No entanto, uma solução alternativa poderia consistir em prever a etapa de recorte por jato de água abrasivo realizada de maneira a que o dito anel ligue entre si as ditas pré-formas de pás, à distância do topo das mesmas, radialmente para o interior. Em um tal caso, é por exemplo considerado que o anel ligue as pré- formas entre si a cerca de meio comprimento.

[0013] É precisado que as duas soluções propostas acima podem ser combinadas, a saber prever ao mesmo tempo um anel de retenção periférico, assim como um anel de retenção interior situado radialmente interiormente em relação ao anel periférico. De modo mais geral, quando é previsto um anel de retenção periférico, podem ser previstos meios de ligação adicionais entre as pré-formas de pás, não necessariamente em forma de anel, sem sair do âmbito da invenção.

[0014] A matéria que forma meios de ligação é de preferência conservada até o fim da etapa de recorte por jato de água abrasivo. Ele é então retirada somente por ocasião de uma etapa ulterior do processo de fabricação do DAM.

[0015] Com relação a isso é notado que a etapa de recorte por jato de água abrasivo é seguida por uma etapa de fresagem das pré-formas de pás, essa última sendo preferencialmente realizada de maneira a obter esboços de pás aproveitados, essa etapa sendo de preferência seguida por uma etapa de acabamento por fresagem dos esboços de pás, de maneira a obter as pás com o perfil final.

[0016] De acordo com um primeiro modo de realização preferido da presente invenção, a dita etapa de retirada dos ditos meios de ligação é realizada anteriormente à dita etapa de fresagem das pré-formas de pás, e, portanto, de preferência entre essa última etapa e a etapa de recorte por jato de água abrasivo.

[0017] De acordo com um segundo modo de realização preferido da presente invenção, a dita etapa de retirada dos ditos meios de ligação é realizada entre a dita etapa de fresagem das pré-formas de pás e a dita etapa de acabamento.

[0018] Mais geralmente, é possível prever que a dita etapa de retirada dos ditos meios de ligação é realizada posteriormente à dita etapa de fresagem das pré- formas de pás, que essa última seja seguida por uma etapa distinta de acabamento por fresagem, ou então que ela integre uma tal etapa de acabamento.

[0019] Com relação a isso, de acordo com um terceiro modo de realização preferido da presente invenção, a dita etapa de retirada dos ditos meios de ligação é realizada posteriormente à dita etapa de acabamento.

[0020] Naturalmente, outras etapas clássicas podem ser executadas no processo de acordo com a invenção, tais como: - o torneamento do bloco de matéria antes da etapa de recorte por jato de água abrasivo; - o polimento e/ou a limpeza por projeção de limalha na superfície das pás depois da etapa de acabamento; - a colocação em comprimento das pás; - e o equilíbrio do DAM.

[0021] De preferência, o dito disco com pás monobloco apresenta um diâmetro superior ou igual a 800 mm. Com relação a isso, é precisado que a presença dos meios de ligação que retêm as pás entre si durante a fabricação das mesmas permite considerar a fabricação de DAMs de grandes diâmetros, com pás de grandes comprimentos, visto que as deformações e vibrações dessas últimas são reduzidas, e mesmo suprimidas. De preferência, as pás têm um comprimento mínimo de 150 mm.

[0022] De preferência, o dito disco com pás monobloco apresenta um disco de espessura superior ou igual a 100 mm. No entanto, ele pode apresentar uma espessura da ordem de 160 mm, e mesmo mais ainda, em razão dos altos desempenhos suscetíveis de ser atingidos pela técnica de recorte por jato de água abrasivo. Essa espessura corresponde também substancialmente à distância de acordo com a qual se estende cada pá, adaptada de acordo com o eixo do DAM, entre a borda de ataque e a borda de fuga.

[0023] De preferência, as pás do disco com pás monobloco são torcidas, o ângulo de torção podendo ir até 45°, e mesmo mais ainda.

[0024] De preferência, o dito bloco de matéria utilizado é feito de titânio ou uma de suas ligas.

[0025] De preferência, o dito disco com pás monobloco é um disco com pás monobloco para turbomáquina de aeronave.

[0026] Ainda mais preferencialmente, o dito disco com pás monobloco é um disco com pás monobloco de rotor de turbina ou de compressor de turbomáquina de aeronave.

[0027] Outras vantagens e características da invenção aparecerão na descrição detalhada não limitativa abaixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0028] Essa descrição será feita em referência aos desenhos anexos entre os quais: - a figura 1 representa uma vista parcial em perspectiva de um disco com pás monobloco para turbomáquina, capaz de ser obtido pela execução do processo de fabricação de acordo com a presente invenção; - as figuras 2a a 2e representam vista que esquematizam o disco com pás monobloco em diferentes etapas de seu processo de fabricação, quando esse último se apresenta sob a forma de um primeiro modo de realização preferido; - as figuras 3a a 3c representam vistas que esquematizam o disco com pás monobloco em diferentes etapas de seu processo de fabricação, quando esse último se apresenta sob a forma de um segundo modo de realização preferido; - as figuras 4a e 4b representam vistas que esquematizam o disco com pás monobloco em diferentes etapas de seu processo de fabricação, quando esse último se apresenta sob a forma de um terceiro modo de realização preferido; e - as figuras 5a a 5c representam vistas que esquematizam o disco com pás monobloco em diferentes etapas de seu processo de fabricação, quando esse último se apresenta sob a forma de um quarto modo de realização preferido.

EXPOSIÇÃO DETALHADA DE MODOS DE REALIZAÇÃO PREFERIDOS

[0029] Em referência primeiramente à figura 1, é possível ver um disco com pás monobloco 1 destinado a ser obtido pela execução de um processo de fabricação de acordo com a presente invenção. Ele é preferencialmente destinado à constituição de um rotor de compressor ou de turbina de uma turbomáquina para aeronave.

[0030] O disco com pás monobloco, abaixo denominado DAM, que se procura obter pelo processo objeto da invenção, tem grandes dimensões, a saber que ele apresenta um diâmetro superior ou igual a 800 mm, pás 2 de comprimento pelo menos igual a 150 mm, e um disco 4 de espessura “e” superior ou igual a 130 mm. Além disso, as pás levadas pelo disco 4 de eixo central 5 são torcidas de maneira importante, visto que o ângulo de torção pode atingir 45°, e mesmo mais. A título informativo, esse ângulo corresponde de maneira conhecida ao ângulo fictício entre o pé 6 e o topo 8 de uma mesma pá 2.

[0031] Um primeiro modo de realização preferido do processo de fabricação do DAM 1 vai agora ser descrito em referência às figuras 2a a 2e.

[0032] Primeiramente, um bloco de matéria feito de liga de titânio, também chamado “bruto monobloco” e de preferência pré-usinado. É submetido a uma primeira etapa de torneamento, que visa por exemplo usinar esse bloco a 1 mm das cotas finais.

[0033] A etapa seguinte consiste em um recorte por jato de água abrasivo do bloco cheio, de maneira a fazer aparecer pré-formas de pás.

[0034] Para fazer isso é utilizada uma máquina (não representada) de recorte por jato de água de pressão muito alta, por exemplo 3000 bars, e de precisão muito alta, por exemplo de seis eixos. É o nível de pressão muito alto da água que permite veicular o abrasivo que otimiza sei efeito cortante sobre a matéria. De maneira conhecida, o jato de água é criado por intermédio de um bico feito de diamante ou feito de safira. Além disso, uma câmara de mistura permite a adição do abrasivo, tal como areia. Com relação a isso, um canhão de focalização homogeneíza a água e a areia focalizando essa última na zona a recortar.

[0035] Essa técnica de recorte por jato abrasivo permite uma vazão de retirada de matéria grande, assim como uma boa aptidão para a repetição. Ele se revela assim absolutamente adaptado para a retirada de matéria que visa criar espaços interpás que atravessam inteiramente a espessura “e” do bloco de matéria de acordo com seu eixo 5.

[0036] Com relação a isso, a figura 2a mostra na parte de cima o bloco de matéria 100, uma vez que a etapa de recorte por jato abrasivo terminou. Esse bloco apresenta, portanto, pré-formas de pás 102 que se estendem radialmente a partir do disco 4, quer dizer ortogonalmente ao eixo central 5. De uma maneira geral, o recorte é realizado na espessura do bloco 100 de modo a fazer aparecer espaços interpás 110 entre as pré-formas de pás 102 diretamente consecutivas circunferencialmente.

[0037] Além disso, ele é realizado de maneira a deixar aparecer meios de ligação entre as pré-formas 102, que tomam aqui a forma de um anel 112 centrado no eixo 5 e que liga de preferência a totalidade dos topos 108 das pré-formas de pás 102. Assim, o anel 112 constitui uma porção anular periférica do bloco recortado 100, e cria conseqüentemente uma delimitação radial exterior dos espaços interpás 110, que é conservada enquanto a etapa de recorte não terminou.

[0038] Essa etapa de recorte por jato de água abrasivo pode ser executada realizando-se para isso uma primeira operação de recorte que visa retirar um primeiro pedaço de matéria que se estende substancialmente de maneira torcida ou helicoidal na direção radial a partir do disco, seguida por uma segunda operação de recorte que visa retirar um segundo pedaço de matéria menos volumoso, que se estende também substancialmente de maneira torcida ou helicoidal na direção radial.

[0039] Mais precisamente em referência à representação esquemática da figura 2b, é possível ver na parte esquerda dessa última que a primeira operação de recorte visa de fato recortar um primeiro pedaço de matéria 114 que se estende em toda a espessura do bloco 100 de acordo com seu eixo 5. Para fazer isso, o eixo do canhão de focalização 116 se desloca ao longo de uma linha fechada 118 mostrada na parte baixa da figura 2a, iniciada a partir do pé 4, que se estende radialmente até a proximidade da extremidade radial exterior do bloco, sem atingir essa última de maneira a deixar aparecer o anel, a linha 118 passando ao longo em seguida desse anel na direção circunferencial, antes de se estender de novo radialmente para o interior até o pé 4, do qual ela passa ao longo em seguida para encontrar de novo seu ponto inicial.

[0040] Durante seu percurso ao longo da linha 118 precitada, o eixo do canhão 116 é animado por um movimento adicional apropriado em relação ao eixo 5 que permanece preferencialmente fixo, esse movimento adicional se traduzindo essencialmente por um pivotamento do eixo do canhão de acordo com a direção radial, e assegurando a formação de um primeiro pedaço 114 de forma substancialmente torcida na direção radial. De um modo mais geral, é notado que a trajetória descrita pelo canhão 116 em relação ao eixo 5 é uma trajetória dita de cinco eixos, obtida com o auxílio de duas rotações simultâneas. O primeiro pedaço 114 é preferencialmente retirado manualmente pelo operador, como mostrado esquematicamente pela parte central da figura 2b. Como está visível nessa mesma figura, em uma seção qualquer ortogonal à direção radial, o pedaço 114 toma a forma de um quadrilátero do qual os dois lados opostos, que se estendem de acordo com a espessura do bloco, passam respectivamente o mais próximo possível das duas pás diretamente consecutivas 2 destinadas a ser obtidas uma vez que o processo terminou.

[0041] Como decorre do que precede, cada retirada de um primeiro pedaço 114 deixa aparecer a superfície de duas pré-formas de pás 102 diretamente consecutivas. De preferência, é primeiro procedido ao recorte de todos os primeiros pedaços 114 cujo número é previsto em função do número de pás desejado para o DAM, e depois é procedido à retirada manual desses pedaços 114, antes de executar a segunda operação de recorte.

[0042] Essa segunda operação é realizada de maneira a que as pré-formas de pás que decorrem dela se aproximem o máximo possível da forma torcida com curvatura invertida das pás finais, da qual é difícil se aproximar por um simples e único recorte, visto que o jato de água abrasivo atravessa o bloco de maneira substancialmente retilínea, por oposição à forma curva das seções de pás.

[0043] Em referência à representação esquemática da figura 2b, é possível ver na parte direita dessa última que a segunda operação de recorte visa de fato recortar um segundo pedaço de matéria 120 que se estende desta vez somente em uma parte da espessura do bloco 100, quer dizer somente em uma parte da espessura dos elementos radiais 122 formados pela retirada dos primeiros pedaços 114. Por outro lado, o pedaço 120 se estende também somente em uma porção radial de seu elemento 122 associado, a saber que ele se estende a partir do pé sem atingir o anel, como se destaca da figura 2a.

[0044] Para fazer isso, o eixo do canhão de focalização 116 se desloca ao longo de uma linha radial 124, da qual uma porção é mostrada na figura 2a. Ela é iniciada a partir do pé 4, e se estende, portanto, substancialmente radialmente sem atingir o anel 112 que apareceu por ocasião da retirada dos primeiros pedaços 114. Por exemplo, a linha 124 atravessada pelo jato de água abrasivo se situa a cerca de meia espessura dos elementos radiais 122, e é interrompida para além da meia altura radial desses últimos.

[0045] Durante seu percurso ao longo da linha 124 precitada, o eixo do canhão 116 é animado por um movimento adicional apropriado em relação ao eixo 5 que permanece preferencialmente fixo, esse movimento adicional se traduzindo essencialmente por um pivotamento do eixo do canhão de acordo com a direção radial, e assegurando a formação de um segundo pedaço 120 de forma também substancialmente torcida na direção radial. De um modo mais geral, é notado que a trajetória descrita pelo canhão 116 em relação ao eixo 5 é uma trajetória dita de cinco eixos, obtida com o auxílio de duas rotações simultâneas. Esse segundo pedaço 120, uma vez que ele foi inteiramente dessolidarizado do pé 5, ainda por jato de água abrasivo, se desprende preferencialmente sozinho, sem auxílio do operador, como mostrado esquematicamente pela parte direita da figura 2b.

[0046] A esse respeito, é notado que o canhão 116 se desloca não somente ao longo da linha substancialmente radial 124, mas também ao longo de uma linha (não representada) em forma de porção circular que se estende a partir da extremidade radial interior da linha 124, ao longo do pé 4, para a dessolidarização total do pedaço 120 em relação a esse último.

[0047] Como está visível na figura 2b, em uma seção qualquer ortogonal à direção radial, o pedaço 120 toma a forma de um triângulo do qual um dos lados passa o mais próximo possível da pá 2 destinada a ser obtida a partir do elemento radial 122 em questão, uma vez que o processo terminou.

[0048] Uma vez que todos os segundos pedaços 120 foram retirados, o bloco só apresenta então as pré-formas de pás 102 ligadas entre si ao nível do topo 108 das mesmas, pelo anel 112. A etapa de recorte por jato de água abrasivo está nesse caso terminada.

[0049] Nesse primeiro modo de realização preferido, o processo é prosseguido por uma etapa de retirada do anel 112 que liga as pré-formas 102. Essa etapa é realizada de uma maneira qualquer reputada apropriada pelo profissional, como o recorte com fio ou a fresagem. Com relação a isso, a figura 2c mostra esquematicamente a dessolidarização do anel 112 do resto do bloco 100, por ruptura da ligação entre esse anel 112 e os topos 108 das pré-formas. Uma vez que todas essas rupturas substancialmente circunferenciais 128 foram obtidas, o anel pode efetivamente ser extraído do bloco por deslocamento relativo de acordo com o eixo 5 em relação a esse último. O anel 112 é nesse caso considerado como suprimido. Alternativamente, poderia ser procedido à retirada do anel 112 somente pela supressão das porções desse último situadas entre as pré-formas 102, as outras porções situadas na extremidade radial dessas pré-formas sendo nesse caso conservadas, por exemplo tendo em vista constituir ulteriormente uma parte dos topos de pás. As rupturas procuradas não são então mais substancialmente circunferenciais como as rupturas 128 da figura 2c, mas substancialmente radiais, e sempre na espessura do bloco.

[0050] Em seguida, é executada uma etapa de fresagem das pré-formas de pás 102, realizada de maneira a obter esboços de pás 202 aproveitados. Em outros termos, o objetivo dessa etapa, executada por exemplo com o auxílio de uma ferramenta de fresagem de cinco eixos, é retirar a matéria restante nas pré-formas de pás 102, a fim de chegar o mais próximo possível das cotas finais, por exemplo a 0,6 mm.

[0051] Aqui, as pré-formas 102 são preferencialmente usinadas umas após as outras, para formar cada uma elas um esboço de pá 202 aproveitado, como representado na figura 2d.

[0052] Em seguida, uma outra etapa de fresagem é realizada, essa etapa dita de acabamento visando obter, por fresagem, as pás 2 com o perfil final, a partir dos esboços 202. A ferramenta utilizada permite uma usinagem mais precisa, que assegura a colocação nas cotas finais, e, portanto, a obtenção das pás 2 como é mostrado na parte direita da figura 2e.

[0053] Nesse estágio do processo, o bloco de matéria restante apresenta um volume inferior a 25 % do volume desse mesmo bloco tal como ele se apresentava justo antes da iniciação da etapa de recorte com jato de água abrasivo, a saber justo depois da etapa precitada de torneamento.

[0054] Por outro lado, o processo pode ser prosseguido por uma ou várias etapas clássicas, entre as quais são contadas, uma etapa de polimento, por exemplo por ajuste manual ou por triboacabamento, uma etapa de limpeza por projeção de limalha, uma etapa de colocação em comprimento das pás, e/ou uma etapa de equilíbrio do DAM.

[0055] Um segundo modo de realização do processo de acordo com a invenção vai agora ser descrito.

[0056] Primeiramente, aqui ainda, um bloco de matéria feito de liga de titânio, de preferência pré-usinado, é submetido a uma primeira etapa de torneamento, que visa por exemplo usinar esse bloco a 1 mm das cotas finais.

[0057] A etapa seguinte consiste em um recorte por jato de água abrasivo do bloco cheio, de maneira a fazer aparecer as pré-formas de pás, retidas entre si pelo anel de retenção ao nível dos topos de pré-formas. Essa etapa é idêntica ou similar àquela descrita acima, em referência às figuras 2a e 2b.

[0058] Em seguida, é executada uma etapa de fresagem das pré-formas de pás 102, realizada de maneira a obter esboços de pás 202 aproveitados. Em outros termos, o objetivo dessa etapa, executada por exemplo com o auxílio de uma ferramenta de fresagem de cinco eixos, é retirar a matéria restante nas pré-formas de pás 102, a fim de chegar o mais próximo possível das cotas finais, por exemplo 0,6 mm.

[0059] Aqui, as pré-formas 102 são preferencialmente usinadas umas após as outras, para formar cada uma delas um esboço de pás 202 aproveitado, como representado na figura 3 a que mostra por outro lado os topos 208 dos esboços 202 ligados entre si por um anel 112, que forma ainda porção anular periférica do bloco 100.

[0060] Nesse segundo modo de realização preferido, o processo é prosseguido por uma etapa de retirada do anel 112 que liga as pré-formas 102. Essa etapa é realizada de uma maneira qualquer reputada apropriada pelo profissional, como o recorte com fio ou a fresagem. Com relação a isso, a figura 3b mostra esquematicamente a dessolidarização do anel 112 do resto do bloco 100, por ruptura da ligação entre esse anel 112 e os topos 208 dos esboços. Uma vez que todas essas rupturas substancialmente circunferenciais 228 foram obtidas, o anel pode efetivamente ser extraído do bloco por deslocamento relativo de acordo com o eixo 5 em relação a esse último. O anel 112 é nesse caso considerado como suprimido. Aqui também, altemativamente, poderia ser procedido à retirada do anel 112 somente pela supressão das porções desse último situadas entre os esboços 202, as outras porções situadas na extremidade radial desses esboços sendo nesse caso conservadas, por exemplo tendo em vista constituir ulteriormente uma parte dos topos de pás. As rupturas procuradas não são então mais substancialmente circunferenciais como as rupturas 228 da figura 3b, mas substancialmente radiais, e sempre na espessura do bloco.

[0061] Em seguida, é executada uma nova etapa de fresagem, essa etapa dita de acabamento visando obter, por fresagem, as pás 2 com perfil final, a partir dos esboços 202. A ferramenta utilizada permite uma usinagem mais precisa, que assegura a colocação nas cotas finais, e, portanto, a obtenção das pás 2 como é mostrado na parte direita da figura 3c.

[0062] Nesse estágio do processo, o bloco de matéria restante apresenta um volume inferior a 25 % do volume desse mesmo bloco tal como ele se apresentava justo antes da iniciação da etapa de recorte com jato de água abrasivo, a saber justo depois da etapa precitada de torneamento.

[0063] Por outro lado, o processo pode ser prosseguido por uma ou várias etapas clássicas, entre as quais são contadas, como indicado acima, uma etapa de polimento, uma etapa de limpeza por projeção de limalha, uma etapa de colocação em comprimento das pás, e/ou uma etapa de equilíbrio do DAM.

[0064] Um terceiro modo de realização do processo de acordo com a invenção vai agora ser descrito.

[0065] Primeiramente, aqui ainda, um bloco de matéria feito de liga de titânio, de preferência pré-usinado, é submetido a uma primeira etapa de torneamento, que visa por exemplo usinar esse bloco a 1 mm das cotas finais.

[0066] A etapa seguinte consiste em um recorte por jato de água abrasivo do bloco cheio, de maneira a fazer aparecer as pré-formas de pás, retidas entre si pelo anel de retenção ao nível dos topos de pré-formas. Essa etapa é idêntica ou similar àquela descrita acima, em referência às figuras 2a e 2b. Em seguida, é executada uma etapa de fresagem das pré-formas de pás, realizada de maneira a obter esboços de pás aproveitados. Essa etapa é idêntica ou similar àquela descrita acima em referência à figura 3a, de modo que seu objetivo é chegar o mais próximo possível das cotas finais, por exemplo 0,6 mm.

[0067] Nesse terceiro modo de realização preferido, o processo é prosseguido por uma nova etapa de fresagem, essa etapa dita de acabamento visando obter, por fresagem, as pás 2 com o perfil final, a partir dos esboços 202. A ferramenta utilizada permite uma usinagem mais precisa, que assegura a colocação nas cotas finais, e, portanto, a obtenção das pás 2, como é mostrado na parte direita da figura 4a. Essa mesma figura mostra por outro lado os topos 8 das pás 2 ligados entre si pelo anel 112, formando ainda porção anular periférica do bloco 100.

[0068] O processo é prosseguido por uma etapa de retirada do anel 112 que liga as pré-formas de pás 2. Essa etapa é realizada de maneira qualquer reputada apropriada pelo profissional, como o recorte com fio ou a fresagem. Com relação a isso, a figura 4b mostra esquematicamente a dessolidarização do anel 112 do resto do bloco 100, por ruptura da ligação entre esse anel 112 e os topos 8 das pás. Uma vez que todas essas rupturas substancialmente circunferenciais 328 foram obtidas, o anel pode efetivamente ser extraído do bloco por deslocamento relativo de acordo com o eixo 5 em relação a esse último. O anel 112 é nesse caso considerado como suprimido. Aqui também, alternativamente, poderia ser procedido à retirada do anel 112 somente pela supressão das porções desse último situadas entre as pás 2, as outras porções situadas na extremidade radial dessas pás sendo nesse caso conservadas, por exemplo tendo em vista constituir ulteriormente uma parte dos topos dessas últimas. As rupturas procuradas não são então mais substancialmente circunferenciais como as rupturas 328 da figura 4b, mas substancialmente radiais, e sempre na espessura do bloco.

[0069] Nesse estágio do processo, o bloco de matéria restante apresenta um volume inferior a 25 % do volume desse mesmo bloco tal como ele se apresentava justo antes da iniciação da etapa de recorte com jato de água abrasivo, a saber justo depois da etapa precitada de torneamento.

[0070] Em seguida, o processo pode ser prosseguido por uma ou várias etapas clássicas, entre as quais são contadas, como indicado acima, uma etapa de polimento, uma etapa de limpeza por projeção de limalha, uma etapa de colocação em comprimento das pás, e/ou uma etapa de equilíbrio do DAM.

[0071] Um quarto modo de realização preferido do processo de fabricação do DAM 1 vai agora ser descrito em referência às figuras 5a a 5c. Ele difere do primeiro modo essencialmente pelo fato de que o anel de retenção não é mais previsto ao nível do topo das pré-formas de pás, mas sim ao nível de uma parte mais central dessas últimas, à distância radialmente na direção do interior desses topos.

[0072] Primeiramente, um bloco de matéria feito de liga de titânio, de preferência pré-usinado, é submetido a uma primeira etapa de torneamento, que visa por exemplo usinar esse bloco a 1 mm das cotas finais.

[0073] A etapa seguinte consiste em um recorte por jato de água abrasivo do bloco cheio, de maneira a fazer aparecera pré-formas de pás.

[0074] Para fazer isso aqui ainda, é utilizada uma máquina (não representada) de recorte por jato de água, do tipo descrita acima.

[0075] Com relação a isso, a figura 5a mostra na parte de cima o bloco de matéria 100, uma vez que a etapa de recorte por jato abrasivo terminou. Esse bloco apresenta, portanto, pré-formas de pás 102 que se estendem radialmente a partir do disco 4, quer dizer ortogonalmente ao eixo central 5. De uma maneira geral, o recorte é realizado na espessura do bloco 100 de modo a fazer aparecer espaços interpás 110 entre as pré-formas de pás 102 diretamente consecutivas circunferencialmente.

[0076] Além disso, ele é realizado de maneira a deixar aparecer meios de ligação entre as pré-formas 102, que tomam aqui a forma de um anel 112 centrado no eixo 5. Esse último liga de preferência a totalidade das pré-formas de pás 102 entre si, a uma distância, a partir do pé 4, compreendida entre cerca da metade e cinco sextos do comprimento total da pré-forma. Assim, o anel 112 se situa radialmente na direção do interior em relação aos topos 108 das pré-formas de pás, e cria conseqüentemente um resíduo de matéria dentro dos espaços interpás 110, antes de ser suprimido por ocasião de uma etapa ulterior do processo.

[0077] Essa etapa de recorte por jato de água abrasivo pode ser executada realizando-se para isso uma primeira operação de recorte que visa retirar dois primeiros pedaços de matéria que se estendem cada um deles substancialmente de maneira torcida ou helicoidal na direção radial a partir do disco, esses dois primeiros pedaços sendo separados radialmente um do outro pelo anel, a primeira operação sendo depois seguida por uma segunda operação de recorte que visa retirar um segundo pedaço, que se estende também substancialmente de maneira torcida ou helicoidal na direção radial.

[0078] Mais precisamente em referência à representação esquemática da figura 5b, é possível ver na parte esquerda dessa última que a primeira operação de recorte visa de fato recortar um primeiro pedaço de matéria 114a que se estende em toda a espessura do bloco 100 de acordo com seu eixo 5. Para fazer isso, o eixo do canhão de focalização 116 se desloca ao longo de uma linha fechada 118a mostrada na parte baixa da figura 5a, iniciada a partir do pé 4, que se estende radialmente até a posição teórica do anel 112, a linha 118a passando ao longo em seguida desse anel na direção circunferencial, antes de se estender de novo radialmente para o interior até o pé 4, do qual ela passa ao longo em seguida para encontrar de novo seu ponto inicial.

[0079] Durante seu percurso ao longo da linha 118a precitada, o eixo do canhão 116 é animado por um movimento adicional apropriado em relação ao eixo 5 que permanece preferencialmente fixo, esse movimento adicional se traduzindo essencialmente por um pivotamento do eixo do canhão de acordo com a direção radial, e assegurando a formação de um primeiro pedaço 114a de forma substancialmente torcida na direção radial. De um modo mais geral, é notado que a trajetória descrita pelo canhão 116 em relação ao eixo 5 é uma trajetória dita de cinco eixos, obtida com o auxílio de duas rotações simultâneas. O primeiro pedaço 114a é preferencialmente retirado manualmente pelo operador, como mostrado esquematicamente pela parte central da figura 5b.

[0080] Como está visível nessa mesma figura, em uma seção qualquer ortogonal à direção radial, o pedaço 114a toma a forma de um quadrilátero do qual os dois lados opostos, que se estendem de acordo com a espessura do bloco, passam respectivamente o mais próximo possível das duas pás diretamente consecutivas 2 destinadas a ser obtidas uma vez que o processo terminou.

[0081] Em seguida, ainda em referência à parte esquerda da figura 5b e à parte baixa da figura 5a, a primeira operação de recorte é prosseguida de maneira a recortar um outro primeiro pedaço de matéria 114b que se estende em toda a espessura do bloco 100 de acordo com seu eixo 5, e globalmente situado no prolongamento radial exterior do pedaço 114a, do qual ele é separado pela porção do anel 112 situada em frente a esses dois pedaços. Para fazer isso, o eixo do canhão de focalização 116 se desloca ao longo de uma linha 118b em forma global de U mostrada na parte baixa da figura 5a, iniciada a partir de uma extremidade radial do bloco 100, e que se estende radialmente para o interior até a posição teórica do anel 112, a linha 118b passando em seguida ao longo desse anel na direção circunferencial, antes de se estender de novo radialmente para o exterior até uma outra extremidade radial do bloco 100.

[0082] Durante seu percurso ao longo da linha 118b precitada, o eixo do canhão 116 é animado por um movimento adicional apropriado em relação ao eixo 5 que permanece preferencialmente fixo, esse movimento adicional se traduzindo essencialmente por um pivotamento do eixo do canhão de acordo com a direção radial e assegurando a formação de um outro primeiro pedaço 114b de forma substancialmente torcida na direção radial. Esse primeiro pedaço 114b é também preferencialmente retirado manualmente pelo operador, como mostrado esquematicamente pela parte central da figura 5b. Como está visível nessa mesma figura, em uma seção qualquer ortogonal à direção radial, o pedaço 114b toma, ele também, a forma de um quadrilátero do qual os dois lados opostos, que se estendem de acordo com a espessura do bloco, passam respectivamente o mais próximo possível das duas pás diretamente consecutivas 2 destinadas a ser obtidas uma vez que o processo terminou.

[0083] Como decorre do que precede, cada retirada de um primeiro pedaço 114a, 114b deixa aparecer a superfície de duas pré-formas de pás 102 diretamente consecutivas. De preferência, é primeiro procedido ao recorte de todos os primeiros pedaços 114a, 114b cujo número é previsto em função do número de pás desejado para o DAM, e depois é procedido à retirada manual desses pedaços, antes de executar a segunda operação de recorte.

[0084] Essa segunda operação é realizada de maneira a que as pré-formas de pás que decorrem dela se aproximem o máximo possível da forma torcida com curvatura invertida das pás finais, da qual é difícil se aproximar por um simples e único recorte, visto que o jato de água abrasivo atravessa o bloco de maneira substancialmente retilínea, por oposição à forma curva das seções de pás.

[0085] Em referência à representação esquemática da figura 5b, é possível ver na parte direita dessa última que a segunda operação de recorte visa de fato recortar um segundo pedaço de matéria 120 que se estende desta vez somente em uma parte da espessura do bloco 100, quer dizer somente em uma parte da espessura dos elementos radiais 122 formados pela retirada dos primeiros pedaços 114a, 114b. Por outro lado, o pedaço 120 se estende também somente em uma porção radial de seu elemento 122 associado, a saber que ele se estende a partir do pé sem atingir o topo de pré-forma 108, a saber por exemplo somente até o anel 112, como se destaca da figura 5a.

[0086] Para fazer isso, o eixo do canhão de focalização 116 se desloca ao longo de uma linha radial 124, da qual uma porção é mostrada na figura 5a. Ela é iniciada a partir do pé 4, e se estende, portanto, substancialmente radialmente até atingir o anel 112 que apareceu por ocasião da retirada dos primeiros pedaços 114a, 114b. Por exemplo, a linha 124 atravessada pelo jato de água abrasivo se situa a cerca de meia espessura dos elementos radiais 122.

[0087] Durante seu percurso ao longo da linha 124 precitada, o eixo do canhão 116 é animado por um movimento adicional apropriado em relação ao eixo 5 que permanece preferencialmente fixo, esse movimento adicional se traduzindo essencialmente por um pivotamento do eixo do canhão de acordo com a direção radial, e assegurando a formação de um segundo pedaço 120 de forma também substancialmente torcida na direção radial. Aqui ainda, de um modo mais geral, é notado que a trajetória descrita pelo canhão 116 em relação ao eixo 5 é uma trajetória dita de cinco eixos, obtida com o auxílio de duas rotações simultâneas. Esse segundo pedaço 120, uma vez que ele foi inteiramente dessolidarizado do pé 5, ainda por jato de água abrasivo, se desprende preferencialmente sozinho, sem auxílio do operador, como mostrado esquematicamente pela parte direita da figura 5b.

[0088] A esse título, é notado que o canhão 116 se desloca não somente ao longo da linha substancialmente radial 124, mas também ao longo de uma linha (não representada) em forma de porção circular que se estende a partir da extremidade radial interior da linha 124, ao longo do pé 4, para a dessolidarização total do pedaço 120 em relação a esse último.

[0089] Como está visível na figura 5b, em uma seção qualquer ortogonal à direção radial, o pedaço 120 toma a forma de um triângulo do qual um dos lados passa o mais próximo possível da pá 2 destinada a ser obtida a partir do elemento radial 122 em questão, uma vez que o processo terminou.

[0090] Uma vez que todos os segundos pedaços 120 foram retirados, o bloco só apresenta então as pré-formas de pás 102 ligadas entre si pelo anel 112, que toma nesse caso a forma de uma coroa anular interrompida por cada pré-forma 102. A etapa de recorte por jato de água abrasivo está nesse caso terminada.

[0091] Nesse quarto modo de realização preferido, o processo é prosseguido por uma etapa de retirada do anel 112 que liga as pré-formas 102. Essa etapa é realizada de uma maneira qualquer reputada apropriada pelo profissional, como o recorte com fio ou a fresagem. Com relação a isso, a figura 5c mostra esquematicamente a dessolidarização do anel 112 do resto do bloco 100, por ruptura das ligações entre esse anel 112 e cada uma das pré-formas. Uma vez que todas essas rupturas substancialmente radiais 128 foram obtidas, o anel pode então efetivamente ser facilmente extraído do bloco 100, seção por seção.

[0092] Em seguida, é executada uma etapa de fresagem das pré-formas de pás 102, realizada de maneira a obter esboços de pás 202 aproveitados. Essa etapa é idêntica ou similar àquela descrita acima em referência à figura 2d.

[0093] Em seguida, uma outra etapa de fresagem é realizada, essa etapa dita de acabamento visando obter, por fresagem, as pás 2 com o perfil final, a partir dos esboços 202. Essa etapa é idêntica ou similar àquela descrita acima em referência à figura 2e.

[0094] A ferramenta utilizada permite uma usinagem mais precisa, que assegura a colocação nas cotas finais, e, portanto, a obtenção das pás 2 como é mostrado na parte direita da figura 2e.

[0095] Nesse estágio do processo, o bloco de matéria restante apresenta um volume inferior a 25 % do volume desse mesmo bloco tal como ele se apresentava justo antes da iniciação da etapa de recorte com jato de água abrasivo, a saber justo depois da etapa precitada de torneamento.

[0096] Por outro lado, o processo pode ser prosseguido por uma ou várias etapas clássicas, entre as quais são contadas, uma etapa de polimento, por exemplo por ajuste manual ou por acabamento por atrito, uma etapa de limpeza por projeção de limalha, uma etapa de colocação em comprimento das pás, e/ou uma etapa de equilíbrio do DAM.

[0097] É notado que esse quarto modo de realização poderia ser combinado com um qualquer dos segundo e terceiro modos de realização preferidos descritos acima, a saber que o anel poderia alternativamente ser retirado depois da etapa de fresagem das pré-formas de pás, ou ainda depois da etapa de acabamento por fresagem.

[0098] Naturalmente, diversas modificações podem ser trazidas pelo profissional à invenção que acaba de ser descrita, unicamente a título de exemplos não limitativos.

Claims (11)

1. Processo de fabricação de um disco com pás monobloco (1), compreendendo: - uma etapa de recorte por jato de água abrasivo de um bloco de matéria (100), realizada de maneira a fazer aparecer pré-formas de pás (102) que se estendem radialmente a partir de um disco (4), ao mesmo tempo em que conserva matéria que forma meios de ligação (112) entre pelo menos duas pré-formas de pás diretamente consecutivas, os ditos meios de ligação sendo espaçados radialmente do dito disco; o processo sendo caracterizado pelo fato de que compreende depois: - uma etapa de retirada dos ditos meios de ligação (112).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de recorte por jato de águia abrasivo é realizada de maneira que os ditos meios de ligação (112) liguem entre si um número de pré-formas de pás (102) estritamente superior a três, de preferência diretamente consecutivas.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a etapa de recorte por jato de água abrasivo é realizada de maneira que os ditos meios de ligação formem um anel (112).

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de recorte por jato de água abrasivo é realizada de maneira que o dito anel (112) ligue entre si a totalidade das pré-formas de pás (102).

5. Processo de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a etapa de recorte por jato de água abrasivo é realizada de maneira que o dito anel (112) ligue entre si os topos (108) das pré-formas de pás (102).

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o dito disco com pás monobloco apresenta um diâmetro superior ou igual a 800 mm.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o dito disco com pás monobloco apresenta um disco (4) de espessura (e) superior ou igual a 100 mm.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizadopelo fato de que as pás (2) do disco com pás monobloco são torcidas.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizadopelo fato de que o dito bloco de matéria (100) utilizado é feito de titânio ou uma de suas ligas.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizadopelo fato de que o dito disco com pás monobloco é um disco com pás monobloco para turbomáquina de aeronave.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizadopelo fato de que o dito disco com pás monobloco é um disco com pás monobloco de rotor de turbina ou de compressor de turbomáquina de aeronave.

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