CA3048294A1 - Modele en forme de grappe et carapace pour obtention d'un accessoire de manutention independant de pieces formees et procede associe - Google Patents
Modele en forme de grappe et carapace pour obtention d'un accessoire de manutention independant de pieces formees et procede associe Download PDFInfo
- Publication number
- CA3048294A1 CA3048294A1 CA3048294A CA3048294A CA3048294A1 CA 3048294 A1 CA3048294 A1 CA 3048294A1 CA 3048294 A CA3048294 A CA 3048294A CA 3048294 A CA3048294 A CA 3048294A CA 3048294 A1 CA3048294 A1 CA 3048294A1
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- shell
- carapace
- elements
- handling
- casting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 238000004138 cluster model Methods 0.000 title abstract 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 51
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 24
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 16
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 8
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 230000036541 health Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 244000153665 Ficus glomerata Species 0.000 description 1
- 244000044283 Toxicodendron succedaneum Species 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 1
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 244000045947 parasite Species 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000003319 supportive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
- B22C9/04—Use of lost patterns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
- B22C9/04—Use of lost patterns
- B22C9/043—Removing the consumable pattern
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C7/00—Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
- B22C7/02—Lost patterns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
- B22C9/082—Sprues, pouring cups
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/22—Moulds for peculiarly-shaped castings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
- B22D27/045—Directionally solidified castings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
- F05D2230/21—Manufacture essentially without removing material by casting
- F05D2230/211—Manufacture essentially without removing material by casting by precision casting, e.g. microfusing or investment casting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
L'objet principal de l'invention concerne un modèle en forme de grappe et une carapace (1) pour la fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité d'éléments de turbomachine, la carapace (1) comportant un descendant central (3) en communication fluidique avec un godet de coulée (2) pour recevoir le métal en fusion et une pluralité d'éléments de carapace (4). La carapace (1) se caractérise en ce qu'elle comporte en outre une pluralité de conduits d'alimentation en source (5) des éléments de carapace (4) et une carapace d'accessoire de manutention (6), indépendante de la pluralité d'éléments de carapace (4) et de leur circuit d'alimentation en métal de sorte à être sans communication fluidique avec les éléments de carapace (4), la carapace d'accessoire de manutention (6) étant en communication fluidique avec le descendant central (3) pour permettre une coulée en chute de la carapace d'accessoire de manutention (6).
Description
MODELE EN FORME DE GRAPPE ET CARAPACE POUR OBTENTION D'UN ACCESSOIRE DE
MANUTENTION INDÉPENDANT DE PIECES FORMÉES ET PROCÉDÉ ASSOCIÉ
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine de la fabrication en grappe d'éléments, en particulier d'éléments aubagés, de turbomachine par la technique de moulage à cire perdue. Chaque élément est préférentiellement une aube individuelle telle qu'une aube de roue mobile de compresseur ou de turbine.
L'invention concerne tout type de turbomachines terrestres ou aéronautiques, et notamment les turbomachines d'aéronef telles que les turboréacteurs et les turbopropulseurs.
Plus précisément, l'invention a trait à la conception du modèle en forme de grappe et celle de la carapace destinée à être formée autour de ce modèle partiellement en cire, carapace dans laquelle le métal est destiné à être coulé pour l'obtention des éléments de turbomachine.
L'invention propose ainsi un modèle en forme de grappe et une carapace pour l'obtention d'au moins accessoire de manutention de la grappe indépendant des éléments de turbomachine formés, ainsi qu'un procédé de fabrication associé
par moulage à cire perdue d'une pluralité d'éléments de turbomachine.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
La technique de moulage à cire perdue pour fabriquer simultanément plusieurs éléments aubagés de turbomachine d'aéronef, tels que des aubes mobiles, est bien connue de l'art antérieur. Une telle technique est par exemple décrite dans la demande de brevet français FR 2 985 924 Al.
Pour rappel, le moulage de précision à la cire perdue consiste à réaliser en cire, par injection dans des outillages, un modèle de chacun des éléments aubagés désirés. L'assemblage de ces modèles sur un distributeur en cire permet de constituer un modèle en forme de grappe qui est ensuite plongé dans différentes substances afin de
MANUTENTION INDÉPENDANT DE PIECES FORMÉES ET PROCÉDÉ ASSOCIÉ
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine de la fabrication en grappe d'éléments, en particulier d'éléments aubagés, de turbomachine par la technique de moulage à cire perdue. Chaque élément est préférentiellement une aube individuelle telle qu'une aube de roue mobile de compresseur ou de turbine.
L'invention concerne tout type de turbomachines terrestres ou aéronautiques, et notamment les turbomachines d'aéronef telles que les turboréacteurs et les turbopropulseurs.
Plus précisément, l'invention a trait à la conception du modèle en forme de grappe et celle de la carapace destinée à être formée autour de ce modèle partiellement en cire, carapace dans laquelle le métal est destiné à être coulé pour l'obtention des éléments de turbomachine.
L'invention propose ainsi un modèle en forme de grappe et une carapace pour l'obtention d'au moins accessoire de manutention de la grappe indépendant des éléments de turbomachine formés, ainsi qu'un procédé de fabrication associé
par moulage à cire perdue d'une pluralité d'éléments de turbomachine.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
La technique de moulage à cire perdue pour fabriquer simultanément plusieurs éléments aubagés de turbomachine d'aéronef, tels que des aubes mobiles, est bien connue de l'art antérieur. Une telle technique est par exemple décrite dans la demande de brevet français FR 2 985 924 Al.
Pour rappel, le moulage de précision à la cire perdue consiste à réaliser en cire, par injection dans des outillages, un modèle de chacun des éléments aubagés désirés. L'assemblage de ces modèles sur un distributeur en cire permet de constituer un modèle en forme de grappe qui est ensuite plongé dans différentes substances afin de
2 former autour de celui-ci une carapace de céramique d'épaisseur sensiblement uniforme.
Le modèle en forme de grappe est également couramment dénommé réplique , ensemble-grappe ou encore arbre en cire , bien que ses composants ne soient pas tous nécessairement réalisés en cire ou dans un autre matériau sacrificiel.
Le procédé est poursuivi en faisant fondre la cire, qui laisse alors son empreinte exacte dans la carapace en céramique, dans laquelle le métal en fusion est versé, via un godet de coulée assemblé sur le distributeur de métal. Après refroidissement du métal, la carapace est détruite et les pièces en métal sont séparées et parachevées.
Cette technique offre l'avantage d'une précision dimensionnelle, permettant de réduire voire de supprimer certains usinages. De plus, elle offre un très bon aspect de surface.
Dans le domaine du moulage à cire perdue, on connaît le principe de coulée en chute, ou gravité, du métal en fusion qui consiste à réaliser la coulée du métal par le haut dans les empreintes de la carapace destinées à former les pièces de turbomachine.
Selon ce principe, le métal en fusion est versé dans le godet puis atteint généralement un système annulaire d'alimentation de la pluralité d'empreintes destinées à
former les pièces de turbomachine, comme décrit par exemple dans la demande de brevet français FR 2 985 924A1.
De façon avantageuse, un tel système d'alimentation peut également servir de couronne de manutention de la grappe à différents stades du procédé de fabrication, notamment en sortie de four, au cours du décochage, c'est-à-dire lors de la destruction de la carapace, ou encore lors de la découpe pour obtenir les pièces de turbomachine métalliques.
Par ailleurs, dans le domaine du moulage à cire perdue, on connaît également le principe de coulée en source du métal en fusion qui consiste au contraire à
réaliser la coulée du métal par le bas dans les empreintes de la carapace destinées à
former les pièces de turbomachine. Le plus souvent, le métal en fusion est versé dans le godet puis des conduits spécifiques connectés au godet permettent alors l'injection du métal depuis la partie basse des empreintes.
Le modèle en forme de grappe est également couramment dénommé réplique , ensemble-grappe ou encore arbre en cire , bien que ses composants ne soient pas tous nécessairement réalisés en cire ou dans un autre matériau sacrificiel.
Le procédé est poursuivi en faisant fondre la cire, qui laisse alors son empreinte exacte dans la carapace en céramique, dans laquelle le métal en fusion est versé, via un godet de coulée assemblé sur le distributeur de métal. Après refroidissement du métal, la carapace est détruite et les pièces en métal sont séparées et parachevées.
Cette technique offre l'avantage d'une précision dimensionnelle, permettant de réduire voire de supprimer certains usinages. De plus, elle offre un très bon aspect de surface.
Dans le domaine du moulage à cire perdue, on connaît le principe de coulée en chute, ou gravité, du métal en fusion qui consiste à réaliser la coulée du métal par le haut dans les empreintes de la carapace destinées à former les pièces de turbomachine.
Selon ce principe, le métal en fusion est versé dans le godet puis atteint généralement un système annulaire d'alimentation de la pluralité d'empreintes destinées à
former les pièces de turbomachine, comme décrit par exemple dans la demande de brevet français FR 2 985 924A1.
De façon avantageuse, un tel système d'alimentation peut également servir de couronne de manutention de la grappe à différents stades du procédé de fabrication, notamment en sortie de four, au cours du décochage, c'est-à-dire lors de la destruction de la carapace, ou encore lors de la découpe pour obtenir les pièces de turbomachine métalliques.
Par ailleurs, dans le domaine du moulage à cire perdue, on connaît également le principe de coulée en source du métal en fusion qui consiste au contraire à
réaliser la coulée du métal par le bas dans les empreintes de la carapace destinées à
former les pièces de turbomachine. Le plus souvent, le métal en fusion est versé dans le godet puis des conduits spécifiques connectés au godet permettent alors l'injection du métal depuis la partie basse des empreintes.
3 Dans le cadre d'une coulée en source, l'énergie cinétique emmagasinée avant l'entrée dans les empreintes est plus importante de sorte que la vitesse est plus élevée.
Les moyens d'alimentation en métal favorisent donc les pertes de charge et présentent par exemple un coude pour réduire la vitesse.
De plus, en règle générale, la grappe pour laquelle on applique le principe de coulée en source est pourvue d'un système d'alimentation formant couronne de manutention de la grappe telle que décrit précédemment en lien avec le principe de coulée en chute.
Cette couronne de manutention est typiquement en liaison directe avec les pièces à former. Alors, si la masse de la couronne est équivalente à celle des pièces, il y a un risque fort que la couronne interagisse mécaniquement avec les pièces lors de la solidification et/ou lors du refroidissement, ce qui peut conduire sur les pièces, lorsque les efforts sont suffisants, à des défauts de type crique ou déport noyau, mais aussi dans le cas de solidification monocristalline à la génération de grains recristallisés du fait des contraintes internes générées dans les pièces.
Il existe donc un besoin d'optimisation de la technique actuelle du moulage à
cire perdue, et notamment dans le cadre du principe de coulée en source avec un modèle en forme de grappe pourvu d'accessoires de manutention, pour éviter l'apparition des défauts mentionnés ci-dessus typiquement générés par les interactions néfastes entre les pièces à former et des accessoires de manutention de la grappe, comme une couronne de manutention formée par un système d'alimentation en coulée en chute.
En particulier, il existe un besoin pour permettre à la fois de bénéficier des avantages de la coulée gravité en source sans dégrader la santé métallurgique des pièces de turbomachine, et d'assurer la coulée d'accessoires de manutention, tels qu'une couronne de manutention de la grappe sans de nouveau dégrader la santé
métallurgique des pièces de turbomachine.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a pour but de remédier au moins partiellement aux besoins mentionnés ci-dessus et aux inconvénients relatifs aux réalisations de l'art antérieur.
Les moyens d'alimentation en métal favorisent donc les pertes de charge et présentent par exemple un coude pour réduire la vitesse.
De plus, en règle générale, la grappe pour laquelle on applique le principe de coulée en source est pourvue d'un système d'alimentation formant couronne de manutention de la grappe telle que décrit précédemment en lien avec le principe de coulée en chute.
Cette couronne de manutention est typiquement en liaison directe avec les pièces à former. Alors, si la masse de la couronne est équivalente à celle des pièces, il y a un risque fort que la couronne interagisse mécaniquement avec les pièces lors de la solidification et/ou lors du refroidissement, ce qui peut conduire sur les pièces, lorsque les efforts sont suffisants, à des défauts de type crique ou déport noyau, mais aussi dans le cas de solidification monocristalline à la génération de grains recristallisés du fait des contraintes internes générées dans les pièces.
Il existe donc un besoin d'optimisation de la technique actuelle du moulage à
cire perdue, et notamment dans le cadre du principe de coulée en source avec un modèle en forme de grappe pourvu d'accessoires de manutention, pour éviter l'apparition des défauts mentionnés ci-dessus typiquement générés par les interactions néfastes entre les pièces à former et des accessoires de manutention de la grappe, comme une couronne de manutention formée par un système d'alimentation en coulée en chute.
En particulier, il existe un besoin pour permettre à la fois de bénéficier des avantages de la coulée gravité en source sans dégrader la santé métallurgique des pièces de turbomachine, et d'assurer la coulée d'accessoires de manutention, tels qu'une couronne de manutention de la grappe sans de nouveau dégrader la santé
métallurgique des pièces de turbomachine.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a pour but de remédier au moins partiellement aux besoins mentionnés ci-dessus et aux inconvénients relatifs aux réalisations de l'art antérieur.
4 L'invention a ainsi pour objet, selon l'un de ses aspects, un modèle en forme de grappe, autour duquel est destinée à être formée une carapace pour la fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité d'éléments, notamment des éléments aubagés, de turbomachine, ledit modèle présentant un axe longitudinal et comportant :
- une réplique, par exemple en cire, d'un godet de coulée apte à permettre l'injection de métal en fusion dans la carapace, - une réplique, par exemple en métal, d'un descendant (ou support) central s'étendant selon l'axe longitudinal, apte à être en communication fluidique avec le godet de coulée pour recevoir le métal en fusion, - une pluralité de répliques, par exemple en cire, d'éléments, notamment aubagés, de carapace chacun destiné à l'obtention de l'un des éléments de turbomachine, chaque élément de carapace comprenant une première partie d'extrémité
basse et une deuxième partie d'extrémité haute, caractérisé en ce qu'il comporte en outre :
- une pluralité de répliques, par exemple en cire, de conduits d'alimentation en source des éléments de carapace, aptes à être en communication fluidique avec le descendant central et les deuxièmes parties d'extrémité basse des éléments de carapace pour permettre une coulée en source des éléments de carapace, - une réplique, par exemple en cire, d'une carapace d'accessoire de manutention, indépendante de la pluralité d'éléments de carapace et de leur circuit d'alimentation en métal de sorte à être sans communication fluidique avec les éléments de carapace, la carapace d'accessoire de manutention étant apte à être en communication fluidique avec le descendant central pour permettre une coulée en chute de la carapace d'accessoire de manutention.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, une carapace pour la fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité d'éléments, notamment des éléments aubagés, de turbomachine, ladite carapace en forme de grappe présentant un axe longitudinal et comportant:
- un godet de coulée apte à permettre l'injection de métal en fusion dans la carapace, - un descendant central s'étendant selon l'axe longitudinal de la carapace, en communication fluidique avec le godet de coulée pour recevoir le métal en fusion, - une pluralité d'éléments, notamment aubagés, de carapace chacun destiné à
l'obtention de l'un des éléments de turbomachine, chaque élément de carapace
- une réplique, par exemple en cire, d'un godet de coulée apte à permettre l'injection de métal en fusion dans la carapace, - une réplique, par exemple en métal, d'un descendant (ou support) central s'étendant selon l'axe longitudinal, apte à être en communication fluidique avec le godet de coulée pour recevoir le métal en fusion, - une pluralité de répliques, par exemple en cire, d'éléments, notamment aubagés, de carapace chacun destiné à l'obtention de l'un des éléments de turbomachine, chaque élément de carapace comprenant une première partie d'extrémité
basse et une deuxième partie d'extrémité haute, caractérisé en ce qu'il comporte en outre :
- une pluralité de répliques, par exemple en cire, de conduits d'alimentation en source des éléments de carapace, aptes à être en communication fluidique avec le descendant central et les deuxièmes parties d'extrémité basse des éléments de carapace pour permettre une coulée en source des éléments de carapace, - une réplique, par exemple en cire, d'une carapace d'accessoire de manutention, indépendante de la pluralité d'éléments de carapace et de leur circuit d'alimentation en métal de sorte à être sans communication fluidique avec les éléments de carapace, la carapace d'accessoire de manutention étant apte à être en communication fluidique avec le descendant central pour permettre une coulée en chute de la carapace d'accessoire de manutention.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, une carapace pour la fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité d'éléments, notamment des éléments aubagés, de turbomachine, ladite carapace en forme de grappe présentant un axe longitudinal et comportant:
- un godet de coulée apte à permettre l'injection de métal en fusion dans la carapace, - un descendant central s'étendant selon l'axe longitudinal de la carapace, en communication fluidique avec le godet de coulée pour recevoir le métal en fusion, - une pluralité d'éléments, notamment aubagés, de carapace chacun destiné à
l'obtention de l'un des éléments de turbomachine, chaque élément de carapace
5 comprenant une première partie d'extrémité basse et une deuxième partie d'extrémité
haute, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre :
- une pluralité de conduits d'alimentation en source des éléments de carapace, en communication fluidique avec le descendant central et les deuxièmes parties d'extrémité basse des éléments de carapace pour permettre une coulée en source des éléments de carapace, - une carapace d'accessoire de manutention, indépendante de la pluralité
d'éléments de carapace et de leur circuit d'alimentation en métal de sorte à
être sans communication fluidique avec les éléments de carapace, la carapace d'accessoire de manutention étant en communication fluidique avec le descendant central pour permettre une coulée en chute de la carapace d'accessoire de manutention.
Avantageusement, l'accessoire de manutention, notamment sous forme de couronne de manutention, présente dans l'invention un unique but de manutention de la grappe, notamment en sortie de four, au décochage et lors de la découpe, et non plus une visée d'alimentation en métal en fusion comme selon le principe de coulée en chute décrit auparavant. De façon préférentielle, l'accessoire de manutention présente des propriétés mécaniques suffisantes pour ne pas céder sous son propre poids lors de la manutention et pour principalement ne pas se fracturer lors du refroidissement.
Le modèle en forme de grappe et la carapace selon l'invention peuvent en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniques possibles.
La carapace d'accessoire de manutention peut comporter des bras radiaux reliant fluidiquement une carapace de couronne de manutention, centrée sur l'axe longitudinal, au descendant central.
haute, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre :
- une pluralité de conduits d'alimentation en source des éléments de carapace, en communication fluidique avec le descendant central et les deuxièmes parties d'extrémité basse des éléments de carapace pour permettre une coulée en source des éléments de carapace, - une carapace d'accessoire de manutention, indépendante de la pluralité
d'éléments de carapace et de leur circuit d'alimentation en métal de sorte à
être sans communication fluidique avec les éléments de carapace, la carapace d'accessoire de manutention étant en communication fluidique avec le descendant central pour permettre une coulée en chute de la carapace d'accessoire de manutention.
Avantageusement, l'accessoire de manutention, notamment sous forme de couronne de manutention, présente dans l'invention un unique but de manutention de la grappe, notamment en sortie de four, au décochage et lors de la découpe, et non plus une visée d'alimentation en métal en fusion comme selon le principe de coulée en chute décrit auparavant. De façon préférentielle, l'accessoire de manutention présente des propriétés mécaniques suffisantes pour ne pas céder sous son propre poids lors de la manutention et pour principalement ne pas se fracturer lors du refroidissement.
Le modèle en forme de grappe et la carapace selon l'invention peuvent en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniques possibles.
La carapace d'accessoire de manutention peut comporter des bras radiaux reliant fluidiquement une carapace de couronne de manutention, centrée sur l'axe longitudinal, au descendant central.
6 Par ailleurs, la carapace d'accessoire de manutention peut comporter un élément central d'axe central coïncidant avec l'axe longitudinal de la carapace, fixé au descendant central ou au godet de coulée, les bras radiaux reliant fluidiquement la carapace de couronne de manutention et l'élément central.
De plus, les éléments de carapace peuvent être avantageusement disposés autour de l'axe longitudinal, étant espacés circonférentiellement les uns des autres, et définissant un espace intérieur centré sur l'axe longitudinal dans lequel se trouve le descendant central.
Selon une première variante, chaque élément de carapace peut être en communication fluidique, au niveau de sa deuxième partie d'extrémité haute, avec un unique conduit d'évacuation de cire relié au godet de coulée.
Selon une deuxième variante, chaque élément de carapace peut être en communication fluidique, au niveau de sa deuxième partie d'extrémité haute, avec un unique conduit d'évacuation de cire. La carapace peut comporter au moins un premier ensemble et un deuxième ensemble d'une pluralité de conduits d'évacuation de cire respectivement reliés entre eux par au moins un premier conduit latéral et un deuxième conduit latéral, lesdits au moins un premier conduit latéral et un deuxième conduit latéral étant respectivement reliés fluidiquement avec le godet de coulée par le biais d'au moins un premier et un deuxième conduits principaux d'évacuation de cire s'étendant respectivement entre le godet de coulée et lesdits au moins un premier et un deuxième conduits latéraux.
Les éléments de turbomachine de carapace peuvent par exemple être des éléments aubagés de carapace, chacun conçus pour l'obtention d'une aube mobile unique.
L'invention a par ailleurs pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité d'éléments, notamment d'éléments aubagés, de turbomachine, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre à l'aide d'une carapace telle que définie précédemment et/ou à l'aide d'un modèle en forme de grappe tel que défini précédemment, le procédé comprenant une étape de coulée du métal dans la carapace.
De plus, les éléments de carapace peuvent être avantageusement disposés autour de l'axe longitudinal, étant espacés circonférentiellement les uns des autres, et définissant un espace intérieur centré sur l'axe longitudinal dans lequel se trouve le descendant central.
Selon une première variante, chaque élément de carapace peut être en communication fluidique, au niveau de sa deuxième partie d'extrémité haute, avec un unique conduit d'évacuation de cire relié au godet de coulée.
Selon une deuxième variante, chaque élément de carapace peut être en communication fluidique, au niveau de sa deuxième partie d'extrémité haute, avec un unique conduit d'évacuation de cire. La carapace peut comporter au moins un premier ensemble et un deuxième ensemble d'une pluralité de conduits d'évacuation de cire respectivement reliés entre eux par au moins un premier conduit latéral et un deuxième conduit latéral, lesdits au moins un premier conduit latéral et un deuxième conduit latéral étant respectivement reliés fluidiquement avec le godet de coulée par le biais d'au moins un premier et un deuxième conduits principaux d'évacuation de cire s'étendant respectivement entre le godet de coulée et lesdits au moins un premier et un deuxième conduits latéraux.
Les éléments de turbomachine de carapace peuvent par exemple être des éléments aubagés de carapace, chacun conçus pour l'obtention d'une aube mobile unique.
L'invention a par ailleurs pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité d'éléments, notamment d'éléments aubagés, de turbomachine, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre à l'aide d'une carapace telle que définie précédemment et/ou à l'aide d'un modèle en forme de grappe tel que défini précédemment, le procédé comprenant une étape de coulée du métal dans la carapace.
7 De façon avantageuse, le procédé peut comporter en outre une étape de fabrication d'un matériau autre que du métal, notamment de la céramique, pour former un accessoire de manutention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de celle-ci, ainsi qu'à l'examen des figures, schématiques et partielles, du dessin annexé, sur lequel :
- la figure 1 représente une vue en perspective partielle d'un premier exemple de réalisation d'une carapace conforme à l'invention, pour la fabrication par moulage à
cire perdue d'une pluralité d'éléments de turbomachine, et - la figure 2 représente une vue en perspective partielle d'un deuxième exemple de réalisation d'une carapace conforme à l'invention, pour la fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité d'éléments de turbomachine, formant une variante de réalisation de la figure 1.
Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues.
De plus, les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Il est noté que, dans toute la description, les termes éventuels haut , bas , dessus> et dessous> s'entendent suivant l'orientation des vues sur les figures.
De plus, il est noté que l'invention permet de fabriquer des éléments de turbomachine, qui peuvent par exemple être des aubes mobiles de compresseur ou de turbine, ou encore des aubes de stator de compresseur ou de turbine, réalisées isolément ou par secteurs comprenant plusieurs aubes.
Il est également noté que si les caractéristiques mentionnées ci-dessous sont décrites en relation avec la carapace 1, il doit être compris qu'elles s'appliquent de
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de celle-ci, ainsi qu'à l'examen des figures, schématiques et partielles, du dessin annexé, sur lequel :
- la figure 1 représente une vue en perspective partielle d'un premier exemple de réalisation d'une carapace conforme à l'invention, pour la fabrication par moulage à
cire perdue d'une pluralité d'éléments de turbomachine, et - la figure 2 représente une vue en perspective partielle d'un deuxième exemple de réalisation d'une carapace conforme à l'invention, pour la fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité d'éléments de turbomachine, formant une variante de réalisation de la figure 1.
Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues.
De plus, les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Il est noté que, dans toute la description, les termes éventuels haut , bas , dessus> et dessous> s'entendent suivant l'orientation des vues sur les figures.
De plus, il est noté que l'invention permet de fabriquer des éléments de turbomachine, qui peuvent par exemple être des aubes mobiles de compresseur ou de turbine, ou encore des aubes de stator de compresseur ou de turbine, réalisées isolément ou par secteurs comprenant plusieurs aubes.
Il est également noté que si les caractéristiques mentionnées ci-dessous sont décrites en relation avec la carapace 1, il doit être compris qu'elles s'appliquent de
8 manière analogue au modèle en forme de grappe, autour duquel cette carapace 1 est destinée à être formée.
On a représenté en référence à la figure 1 un premier exemple de réalisation d'une carapace 1 conforme à l'invention, pour la fabrication par moulage à
cire perdue d'une pluralité d'éléments de turbomachine, en particulier des éléments aubagés.
Pour la fabrication de la carapace, il est tout d'abord réalisé un modèle en forme de grappe (non représenté) autour duquel la carapace 1 préférentiellement en céramique est destinée à être formée. Ce modèle en forme de grappe est essentiellement composé d'éléments sacrificiels réalisés en cire, mais pas exclusivement.
Cependant, par souci de simplicité, il est dénommé modèle en cire .
La mise en oeuvre de l'étape de réalisation de la carapace 1 en céramique s'effectue de façon connue par trempage du modèle en cire dans des bains successifs (non représentés).
Après son séchage, la carapace 1 obtenue présente une forme générale de grappe, et comporte des éléments de carapace qui vont être décrits ci-après, avec la carapace 1 représentée sur la figure 1 dans une position telle qu'adoptée ensuite lorsqu'elle est remplie de métal en fusion.
La carapace 1 comporte tout d'abord un godet de coulée 2 de métal, qui peut être recouvert intégralement ou partiellement de la carapace 1. Ce godet de coulée 2 est en communication fluidique avec un descendant central 3 s'étendant selon l'axe longitudinal X de la carapace 1. Ce descendant central 3 prend préférentiellement la forme d'un cylindre creux d'axe X qui s'étend depuis le bas du godet de coulée 2 jusqu'au niveau des extrémités basses 4a des éléments aubagés de carapace 4.
Le descendant central 3 communique avantageusement, de manière connue en soi, avec des conduits d'alimentation en source 5, visibles sur la figure 2 décrite par la suite, des éléments aubagés de carapace 4 destinés à former les pièces en métal sous forme d'éléments aubagés. Autrement dit, le métal en fusion est injecté dans le godet de coulée 2, puis traverse le descendant central 3 et est injecté, en partie basse, dans les conduits d'alimentation en source 5 de manière à permettre un remplissage des éléments aubagés de carapace 4 par le bas, c'est-à-dire de bas en haut.
On a représenté en référence à la figure 1 un premier exemple de réalisation d'une carapace 1 conforme à l'invention, pour la fabrication par moulage à
cire perdue d'une pluralité d'éléments de turbomachine, en particulier des éléments aubagés.
Pour la fabrication de la carapace, il est tout d'abord réalisé un modèle en forme de grappe (non représenté) autour duquel la carapace 1 préférentiellement en céramique est destinée à être formée. Ce modèle en forme de grappe est essentiellement composé d'éléments sacrificiels réalisés en cire, mais pas exclusivement.
Cependant, par souci de simplicité, il est dénommé modèle en cire .
La mise en oeuvre de l'étape de réalisation de la carapace 1 en céramique s'effectue de façon connue par trempage du modèle en cire dans des bains successifs (non représentés).
Après son séchage, la carapace 1 obtenue présente une forme générale de grappe, et comporte des éléments de carapace qui vont être décrits ci-après, avec la carapace 1 représentée sur la figure 1 dans une position telle qu'adoptée ensuite lorsqu'elle est remplie de métal en fusion.
La carapace 1 comporte tout d'abord un godet de coulée 2 de métal, qui peut être recouvert intégralement ou partiellement de la carapace 1. Ce godet de coulée 2 est en communication fluidique avec un descendant central 3 s'étendant selon l'axe longitudinal X de la carapace 1. Ce descendant central 3 prend préférentiellement la forme d'un cylindre creux d'axe X qui s'étend depuis le bas du godet de coulée 2 jusqu'au niveau des extrémités basses 4a des éléments aubagés de carapace 4.
Le descendant central 3 communique avantageusement, de manière connue en soi, avec des conduits d'alimentation en source 5, visibles sur la figure 2 décrite par la suite, des éléments aubagés de carapace 4 destinés à former les pièces en métal sous forme d'éléments aubagés. Autrement dit, le métal en fusion est injecté dans le godet de coulée 2, puis traverse le descendant central 3 et est injecté, en partie basse, dans les conduits d'alimentation en source 5 de manière à permettre un remplissage des éléments aubagés de carapace 4 par le bas, c'est-à-dire de bas en haut.
9 Les éléments aubagés de carapace 4 sont dits aubagés car après élimination de la réplique en cire, ils forment chacun intérieurement une cavité
correspondant à une aube. Ces éléments aubagés de carapace 4 s'étendent vers le haut, en étant disposées autour de l'axe X, et également autour du descendant central 3 s'étendant selon ce même axe, vers le bas à partir du bas du godet de coulée 2. Les éléments aubagés de carapace 4 forment la paroi périphérique de la carapace 1, d'axe longitudinal X. Ils sont espacés circonférentiellement les uns des autres, et définissent un espace intérieur centré sur cet axe X, espace dans lequel se trouve donc le descendant central 3.
Par ailleurs, conformément à l'invention, la carapace 1 comporte une carapace d'accessoire de manutention 6 totalement indépendante des éléments aubagés de carapace 4 et de leur circuit d'alimentation en métal en fusion.
Cette carapace d'accessoire de manutention 6 comporte par exemple un élément central 7 de forme révolutionnaire, cylindrique ou conique, d'axe central coïncidant avec l'axe central X de la carapace 1, orienté verticalement.
Cet élément central 7 est fixé au descendant central 3, voire au godet de coulée 2 directement. Des bras radiaux 8, davantage visibles sur la figure 2, relient l'élément central 7 à une carapace de couronne de manutention 9 centrée sur l'axe X. Les bras radiaux 8 et la carapace de couronne de manutention 9 sont par exemple agencés juste en dessous du godet de coulée 2.
De façon avantageuse, les bras radiaux 8 et l'élément central 7 sont en communication fluidique avec le descendant central 3, lui-même en communication fluidique avec le godet de coulée 2, afin de permettre la réalisation en métal de l'accessoire de manutention. Conformément à l'invention, une coulée en chute est réalisée afin d'obtenir cet accessoire de manutention. Ainsi, l'invention met à la fois en oeuvre une coulée en source pour permettre la formation des éléments aubagés de turbomachine et une coulée en chute pour permettre la formation de l'accessoire de manutention, les éléments aubagés et l'accessoire de manutention étant ainsi réalisés de manière totalement indépendante afin d'éviter l'apparition de défauts de fabrication comme expliqué précédemment.
Par ailleurs, dans cet exemple de réalisation de la figure 1, chaque élément aubagé de carapace 4 est en communication fluidique, au niveau de son extrémité haute 4b, avec un unique conduit d'évacuation de cire 10, encore appelé tire-cire ou encore évents de décirage 10. Ces conduits d'évacuation de cire 10 sont orientés sensiblement 5 verticalement dans la position de la carapace 1 schématisée sur la figure 1.
En outre, la figure 1 montre également que, pour renforcer le maintien de la carapace de couronne de manutention 9, il peut être prévu plusieurs renforts de maintien en céramique 11 reliant la carapace de couronne 9 au godet de coulée 2.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, le choix a été fait de ne pas lier les
correspondant à une aube. Ces éléments aubagés de carapace 4 s'étendent vers le haut, en étant disposées autour de l'axe X, et également autour du descendant central 3 s'étendant selon ce même axe, vers le bas à partir du bas du godet de coulée 2. Les éléments aubagés de carapace 4 forment la paroi périphérique de la carapace 1, d'axe longitudinal X. Ils sont espacés circonférentiellement les uns des autres, et définissent un espace intérieur centré sur cet axe X, espace dans lequel se trouve donc le descendant central 3.
Par ailleurs, conformément à l'invention, la carapace 1 comporte une carapace d'accessoire de manutention 6 totalement indépendante des éléments aubagés de carapace 4 et de leur circuit d'alimentation en métal en fusion.
Cette carapace d'accessoire de manutention 6 comporte par exemple un élément central 7 de forme révolutionnaire, cylindrique ou conique, d'axe central coïncidant avec l'axe central X de la carapace 1, orienté verticalement.
Cet élément central 7 est fixé au descendant central 3, voire au godet de coulée 2 directement. Des bras radiaux 8, davantage visibles sur la figure 2, relient l'élément central 7 à une carapace de couronne de manutention 9 centrée sur l'axe X. Les bras radiaux 8 et la carapace de couronne de manutention 9 sont par exemple agencés juste en dessous du godet de coulée 2.
De façon avantageuse, les bras radiaux 8 et l'élément central 7 sont en communication fluidique avec le descendant central 3, lui-même en communication fluidique avec le godet de coulée 2, afin de permettre la réalisation en métal de l'accessoire de manutention. Conformément à l'invention, une coulée en chute est réalisée afin d'obtenir cet accessoire de manutention. Ainsi, l'invention met à la fois en oeuvre une coulée en source pour permettre la formation des éléments aubagés de turbomachine et une coulée en chute pour permettre la formation de l'accessoire de manutention, les éléments aubagés et l'accessoire de manutention étant ainsi réalisés de manière totalement indépendante afin d'éviter l'apparition de défauts de fabrication comme expliqué précédemment.
Par ailleurs, dans cet exemple de réalisation de la figure 1, chaque élément aubagé de carapace 4 est en communication fluidique, au niveau de son extrémité haute 4b, avec un unique conduit d'évacuation de cire 10, encore appelé tire-cire ou encore évents de décirage 10. Ces conduits d'évacuation de cire 10 sont orientés sensiblement 5 verticalement dans la position de la carapace 1 schématisée sur la figure 1.
En outre, la figure 1 montre également que, pour renforcer le maintien de la carapace de couronne de manutention 9, il peut être prévu plusieurs renforts de maintien en céramique 11 reliant la carapace de couronne 9 au godet de coulée 2.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, le choix a été fait de ne pas lier les
10 tire-cire à une pièce formée par un élément aubagé de carapace 4, autrement dit de ne pas associer un tire-cire à chaque élément aubagé de carapace 4. Ainsi, dans cet exemple, un premier 12a, un deuxième 12b, un troisième 12c et un quatrième 12d ensembles de quatre conduits d'évacuation de cire 10 respectivement associés à quatre éléments aubagés de carapace 4 sont chacun reliés entre eux fluidiquement par respectivement des premier 14a, deuxième 14b, troisième 14c et quatrième 14c conduits latéraux.
Les conduits d'évacuation de cire 10 sont donc en partie reliés les uns aux autres afin de les rendre solidaires. De cette façon, on peut éviter d'avoir des vibrations trop importantes lors de l'étape de décochage notamment. En effet, ces vibrations pourraient être très préjudiciables en engendrant de la recristallisation, et donc l'apparition de grains recristallisés sur les pièces formées.
Au niveau de chacun des quatre conduits latéraux 14a-14d est connecté
fluidiquement un conduit principal d'évacuation de cire 13a, 13b, 13c ou 13d, ou tire-cire 13a-13d, relié lui-même fluidiquement au godet de coulée 2.
Autrement dit, l'évacuation de la cire, dans cet exemple, se fait dans le godet de coulée 2 par le biais de premier 13a, deuxième 13b, troisième 13c et quatrième 13d conduits principaux d'évacuation de cire, chacun étant connecté fluidiquement à une pluralité d'éléments aubagés de carapace 4.
De façon avantageuse, une telle réalisation selon l'exemple de la figure 2 peut permettre d'améliorer les aspects de moulage et de sécurité. Cela peut également permettre de réduire ou d'augmenter encore les contraintes dans l'aube pendant la
Les conduits d'évacuation de cire 10 sont donc en partie reliés les uns aux autres afin de les rendre solidaires. De cette façon, on peut éviter d'avoir des vibrations trop importantes lors de l'étape de décochage notamment. En effet, ces vibrations pourraient être très préjudiciables en engendrant de la recristallisation, et donc l'apparition de grains recristallisés sur les pièces formées.
Au niveau de chacun des quatre conduits latéraux 14a-14d est connecté
fluidiquement un conduit principal d'évacuation de cire 13a, 13b, 13c ou 13d, ou tire-cire 13a-13d, relié lui-même fluidiquement au godet de coulée 2.
Autrement dit, l'évacuation de la cire, dans cet exemple, se fait dans le godet de coulée 2 par le biais de premier 13a, deuxième 13b, troisième 13c et quatrième 13d conduits principaux d'évacuation de cire, chacun étant connecté fluidiquement à une pluralité d'éléments aubagés de carapace 4.
De façon avantageuse, une telle réalisation selon l'exemple de la figure 2 peut permettre d'améliorer les aspects de moulage et de sécurité. Cela peut également permettre de réduire ou d'augmenter encore les contraintes dans l'aube pendant la
11 phase de solidification et une évacuation plus fine de la cire. De cette façon, il peut donc être possible d'optimiser le système de décirage.
Après l'obtention de la carapace 1 et l'élimination de l'essentiel du modèle de grappe enfermé dans celle-ci, la carapace 1 est préchauffée à haute température dans un four dédié, par exemple entre 1000 et 1200 C, afin de favoriser la fluidité du métal dans la carapace 1 pendant la coulée.
A la sortie du préchauffage de la carapace 1, du métal sortant d'un four de fusion est coulé dans les éléments aubagés de carapace 4 via le godet de coulée 2, avec la carapace 1 dans la position telle que montrée sur la figure 1 ou 2, c'est-à-dire avec le godet de coulée 2 ouvert vers le haut et toujours l'axe X orienté
verticalement.
Le métal en fusion emprunte donc successivement le godet de coulée 2, puis le descendant central 3, l'élément central 7, les bras radiaux 8 et la carapace de couronne 9 pour former l'accessoire de manutention en coulée en chute, et quasiment simultanément le descendant central 3, les conduits d'alimentation en source 5 et les éléments aubagés de carapace 4 pour former les éléments aubagés de turbomachine par coulée en source.
Après le refroidissement du métal suite à la coulée, la carapace 1 est détruite, puis les aubes mobiles sont extraites de la grappe pour d'éventuels usinages et opérations de finition et de contrôle.
De façon avantageuse, des raidisseurs peuvent être ajoutés sur chaque bras radial 8 de la couronne de manutention pour rigidifier la grappe et ne pas la laisser s'affaisser sous son propre poids.
De plus, la réalisation d'une couronne de manutention, et plus généralement d'un accessoire de manutention, totalement indépendant des éléments aubagés permet de pouvoir réduire le dimensionnement de la couronne de manutention par rapport à
celle formée par le système d'alimentation dans une solution de coulée en chute telle que décrite auparavant dans la partie relative à l'art antérieur. Cette réduction de dimension peut alors engendrer une réduction de la masse métallique, notamment supérieure à
50 %. En outre, un tel accessoire de manutention, et notamment une telle couronne de manutention, peut être réalisé autrement qu'en métal, et en particulier en céramique,
Après l'obtention de la carapace 1 et l'élimination de l'essentiel du modèle de grappe enfermé dans celle-ci, la carapace 1 est préchauffée à haute température dans un four dédié, par exemple entre 1000 et 1200 C, afin de favoriser la fluidité du métal dans la carapace 1 pendant la coulée.
A la sortie du préchauffage de la carapace 1, du métal sortant d'un four de fusion est coulé dans les éléments aubagés de carapace 4 via le godet de coulée 2, avec la carapace 1 dans la position telle que montrée sur la figure 1 ou 2, c'est-à-dire avec le godet de coulée 2 ouvert vers le haut et toujours l'axe X orienté
verticalement.
Le métal en fusion emprunte donc successivement le godet de coulée 2, puis le descendant central 3, l'élément central 7, les bras radiaux 8 et la carapace de couronne 9 pour former l'accessoire de manutention en coulée en chute, et quasiment simultanément le descendant central 3, les conduits d'alimentation en source 5 et les éléments aubagés de carapace 4 pour former les éléments aubagés de turbomachine par coulée en source.
Après le refroidissement du métal suite à la coulée, la carapace 1 est détruite, puis les aubes mobiles sont extraites de la grappe pour d'éventuels usinages et opérations de finition et de contrôle.
De façon avantageuse, des raidisseurs peuvent être ajoutés sur chaque bras radial 8 de la couronne de manutention pour rigidifier la grappe et ne pas la laisser s'affaisser sous son propre poids.
De plus, la réalisation d'une couronne de manutention, et plus généralement d'un accessoire de manutention, totalement indépendant des éléments aubagés permet de pouvoir réduire le dimensionnement de la couronne de manutention par rapport à
celle formée par le système d'alimentation dans une solution de coulée en chute telle que décrite auparavant dans la partie relative à l'art antérieur. Cette réduction de dimension peut alors engendrer une réduction de la masse métallique, notamment supérieure à
50 %. En outre, un tel accessoire de manutention, et notamment une telle couronne de manutention, peut être réalisé autrement qu'en métal, et en particulier en céramique,
12 car elle ne sert qu'a la manutention et non plus à l'alimentation des éléments aubagés de carapace 4. De ce fait, la masse métallique peut même être réduite à zéro en cas d'utilisation d'un matériau autre que métallique. Cette réduction de taille et de masse métallique de l'accessoire de manutention peut se faire tout en gardant des propriétés mécaniques suffisantes.
Par ailleurs, la coulée en source de la grappe peut permettre de préserver la santé métallurgique des pièces formées. Il est ainsi possible de réduire les risques de déport et de casse noyau car les vitesses d'attaques du métal sont très faibles, typiquement comprises entre 0,2 et 0,6 m/s. De plus, il est possible de réduire les défauts métallurgiques tels que ceux d'inclusion, d'oxydation, de grains recristallisés, de parasites, entre autres, comme décrit précédemment en lien avec l'état de la technique antérieure.
De façon générale, l'invention permet d'obtenir une aération de la grappe et une augmentation de sa rigidité avec une meilleure tenue au moulage et au parachèvement. Le principe conforme à l'invention visant à isoler la couronne de manutention des éléments aubagés permet une réduction des contraintes et des déformations plastiques lors de la solidification et du refroidissement.
L'invention cherche en effet à limiter les contraintes thermomécaniques dues aux gradients thermiques dans le sens de la solidification dirigée. Les risques de grains recristallisés et de criques à froid sont atténués avec la solution de l'invention. Comme il s'agit d'un procédé de solidification dirigée, le moule se refroidit de manière hétérogène, le bas se refroidissant en premier, entraînant une traction du métal chaud par le métal froid. En maîtrisant la température en bas du moule, il est possible de maîtriser le gradient de température suivant la direction de solidification. Un équilibre des masses métalliques de la partie haute par rapport à la partie basse s'établit, et les contraintes sur toutes les pièces fabriquées sont atténuées et mieux distribuées.
En outre, il faut noter qu'une validation numérique de la solution de l'invention par estimation du critère de plasticité de type critère de von Mises en fin de solidification montre que les contraintes significativement atténuées de l'ordre de 45 à
50 % lorsque la grappe est directement reliée au godet de coulée 2, comme selon les exemples des figures 1 et 2 conformes à l'invention, plutôt que d'être reliée à un système
Par ailleurs, la coulée en source de la grappe peut permettre de préserver la santé métallurgique des pièces formées. Il est ainsi possible de réduire les risques de déport et de casse noyau car les vitesses d'attaques du métal sont très faibles, typiquement comprises entre 0,2 et 0,6 m/s. De plus, il est possible de réduire les défauts métallurgiques tels que ceux d'inclusion, d'oxydation, de grains recristallisés, de parasites, entre autres, comme décrit précédemment en lien avec l'état de la technique antérieure.
De façon générale, l'invention permet d'obtenir une aération de la grappe et une augmentation de sa rigidité avec une meilleure tenue au moulage et au parachèvement. Le principe conforme à l'invention visant à isoler la couronne de manutention des éléments aubagés permet une réduction des contraintes et des déformations plastiques lors de la solidification et du refroidissement.
L'invention cherche en effet à limiter les contraintes thermomécaniques dues aux gradients thermiques dans le sens de la solidification dirigée. Les risques de grains recristallisés et de criques à froid sont atténués avec la solution de l'invention. Comme il s'agit d'un procédé de solidification dirigée, le moule se refroidit de manière hétérogène, le bas se refroidissant en premier, entraînant une traction du métal chaud par le métal froid. En maîtrisant la température en bas du moule, il est possible de maîtriser le gradient de température suivant la direction de solidification. Un équilibre des masses métalliques de la partie haute par rapport à la partie basse s'établit, et les contraintes sur toutes les pièces fabriquées sont atténuées et mieux distribuées.
En outre, il faut noter qu'une validation numérique de la solution de l'invention par estimation du critère de plasticité de type critère de von Mises en fin de solidification montre que les contraintes significativement atténuées de l'ordre de 45 à
50 % lorsque la grappe est directement reliée au godet de coulée 2, comme selon les exemples des figures 1 et 2 conformes à l'invention, plutôt que d'être reliée à un système
13 d'alimentation sous forme de couronne comme selon la solution classique de l'art antérieur en coulée en chute. Alors, la probabilité de former des défauts métallurgiques, notamment de type grains recristallisés, est moindre.
De façon avantageuse, le principe de l'invention décrit précédemment peut être appliqué à tout type de configuration de grappe.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits. Diverses modifications peuvent y être apportées par l'homme du métier.
De façon avantageuse, le principe de l'invention décrit précédemment peut être appliqué à tout type de configuration de grappe.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits. Diverses modifications peuvent y être apportées par l'homme du métier.
Claims (10)
1. Modèle en forme de grappe, autour duquel est destinée à être formée une carapace (1) pour la fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité
d'éléments de turbomachine, ledit modèle présentant un axe longitudinal (X) et comportant :
- une réplique d'un godet de coulée (2) apte à permettre l'injection de métal en fusion dans la carapace (1), - une réplique d'un descendant central (3) s'étendant selon l'axe longitudinal (X), apte à être en communication fluidique avec le godet de coulée (2) pour recevoir le métal en fusion, - une pluralité de répliques d'éléments de carapace (4) chacun destiné à
l'obtention de l'un des éléments de turbomachine, chaque élément de carapace (4) comprenant une première partie d'extrémité basse (4a) et une deuxième partie d'extrémité haute (4b), caractérisé en ce qu'il comporte en outre :
- une pluralité de répliques de conduits d'alimentation en source (5) des éléments de carapace (4), aptes à être en communication fluidique avec le descendant central (3) et les deuxièmes parties d'extrémité basse (4a) des éléments de carapace (4) pour permettre une coulée en source des éléments de carapace (4), - une réplique d'une carapace d'accessoire de manutention (6), indépendante de la pluralité d'éléments de carapace (4) et de leur circuit d'alimentation en métal de sorte à être sans communication fluidique avec les éléments de carapace (4), la carapace d'accessoire de manutention (6) étant apte à être en communication fluidique avec le descendant central (3) pour permettre une coulée en chute de la carapace d'accessoire de manutention (6).
d'éléments de turbomachine, ledit modèle présentant un axe longitudinal (X) et comportant :
- une réplique d'un godet de coulée (2) apte à permettre l'injection de métal en fusion dans la carapace (1), - une réplique d'un descendant central (3) s'étendant selon l'axe longitudinal (X), apte à être en communication fluidique avec le godet de coulée (2) pour recevoir le métal en fusion, - une pluralité de répliques d'éléments de carapace (4) chacun destiné à
l'obtention de l'un des éléments de turbomachine, chaque élément de carapace (4) comprenant une première partie d'extrémité basse (4a) et une deuxième partie d'extrémité haute (4b), caractérisé en ce qu'il comporte en outre :
- une pluralité de répliques de conduits d'alimentation en source (5) des éléments de carapace (4), aptes à être en communication fluidique avec le descendant central (3) et les deuxièmes parties d'extrémité basse (4a) des éléments de carapace (4) pour permettre une coulée en source des éléments de carapace (4), - une réplique d'une carapace d'accessoire de manutention (6), indépendante de la pluralité d'éléments de carapace (4) et de leur circuit d'alimentation en métal de sorte à être sans communication fluidique avec les éléments de carapace (4), la carapace d'accessoire de manutention (6) étant apte à être en communication fluidique avec le descendant central (3) pour permettre une coulée en chute de la carapace d'accessoire de manutention (6).
2. Carapace (1) pour la fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité
d'éléments de turbomachine, ladite carapace en forme de grappe présentant un axe longitudinal (X) et comportant:
- un godet de coulée (2) apte à permettre l'injection de métal en fusion dans la carapace (1), - un descendant central (3) s'étendant selon l'axe longitudinal (X) de la carapace (1), en communication fluidique avec le godet de coulée (2) pour recevoir le métal en fusion, - une pluralité d'éléments de carapace (4) chacun destiné à l'obtention de l'un des éléments de turbomachine, chaque élément de carapace (4) comprenant une première partie d'extrémité basse (4a) et une deuxième partie d'extrémité
haute (4b), caractérisée en ce qu'elle comporte en outre :
- une pluralité de conduits d'alimentation en source (5) des éléments de carapace (4), en communication fluidique avec le descendant central (3) et les deuxièmes parties d'extrémité basse (4a) des éléments de carapace (4) pour permettre une coulée en source des éléments de carapace (4), - une carapace d'accessoire de manutention (6), indépendante de la pluralité
d'éléments de carapace (4) et de leur circuit d'alimentation en métal de sorte à être sans communication fluidique avec les éléments de carapace (4), la carapace d'accessoire de manutention (6) étant en communication fluidique avec le descendant central (3) pour permettre une coulée en chute de la carapace d'accessoire de manutention (6).
d'éléments de turbomachine, ladite carapace en forme de grappe présentant un axe longitudinal (X) et comportant:
- un godet de coulée (2) apte à permettre l'injection de métal en fusion dans la carapace (1), - un descendant central (3) s'étendant selon l'axe longitudinal (X) de la carapace (1), en communication fluidique avec le godet de coulée (2) pour recevoir le métal en fusion, - une pluralité d'éléments de carapace (4) chacun destiné à l'obtention de l'un des éléments de turbomachine, chaque élément de carapace (4) comprenant une première partie d'extrémité basse (4a) et une deuxième partie d'extrémité
haute (4b), caractérisée en ce qu'elle comporte en outre :
- une pluralité de conduits d'alimentation en source (5) des éléments de carapace (4), en communication fluidique avec le descendant central (3) et les deuxièmes parties d'extrémité basse (4a) des éléments de carapace (4) pour permettre une coulée en source des éléments de carapace (4), - une carapace d'accessoire de manutention (6), indépendante de la pluralité
d'éléments de carapace (4) et de leur circuit d'alimentation en métal de sorte à être sans communication fluidique avec les éléments de carapace (4), la carapace d'accessoire de manutention (6) étant en communication fluidique avec le descendant central (3) pour permettre une coulée en chute de la carapace d'accessoire de manutention (6).
3. Carapace selon la revendication 2, caractérisée en ce que la carapace d'accessoire de manutention (6) comporte des bras radiaux (8) reliant fluidiquement une carapace de couronne de manutention (9), centrée sur l'axe longitudinal (X), au descendant central (3).
4. Carapace selon la revendication 3, caractérisée en ce que la carapace d'accessoire de manutention (6) comporte un élément central (7) d'axe central coïncidant avec l'axe longitudinal (X) de la carapace (1), fixé au descendant central (3) ou au godet de coulée (3), les bras radiaux (8) reliant fluidiquement la carapace de couronne de manutention (9) et l'élément central (7).
5. Carapace selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que les éléments de carapace (4) sont disposés autour de l'axe longitudinal (X), étant espacés circonférentiellement les uns des autres, et définissant un espace intérieur centré
sur l'axe longitudinal (X) dans lequel se trouve le descendant central (3).
sur l'axe longitudinal (X) dans lequel se trouve le descendant central (3).
6. Carapace selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que chaque élément de carapace (4) est en communication fluidique, au niveau de sa deuxième partie d'extrémité haute (4b), avec un unique conduit d'évacuation de cire (10) relié au godet de coulée (2).
7. Carapace selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que chaque élément de carapace (4) est en communication fluidique, au niveau de sa deuxième partie d'extrémité haute (4b), avec un unique conduit d'évacuation de cire (10), et en ce que la carapace (1) comporte au moins un premier ensemble (12a) et un deuxième ensemble (12b) d'une pluralité de conduits d'évacuation de cire (10) respectivement reliés entre eux par au moins un premier conduit latéral (14a) et un deuxième conduit latéral (14b), lesdits au moins un premier conduit latéral (14a) et un deuxième conduit latéral (14b) étant respectivement reliés fluidiquement avec le godet de coulée (2) par le biais d'au moins un premier (13a) et un deuxième (13b) conduits principaux d'évacuation de cire s'étendant respectivement entre le godet de coulée (2) et lesdits au moins un premier (14a) et un deuxième (14b) conduits latéraux.
8. Carapace selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que les éléments de turbomachine de carapace (4) sont des éléments aubagés de carapace (4), chacun conçus pour l'obtention d'une aube mobile unique.
9. Procédé de fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité
d'éléments de turbomachine, caractérisé en ce qu'il est mis en uvre à l'aide d'une carapace (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 8 et/ou à l'aide d'un modèle en forme de grappe selon la revendication 1, le procédé comprenant une étape de coulée du métal dans la carapace (1) pour former au moins les éléments de turbomachine.
d'éléments de turbomachine, caractérisé en ce qu'il est mis en uvre à l'aide d'une carapace (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 8 et/ou à l'aide d'un modèle en forme de grappe selon la revendication 1, le procédé comprenant une étape de coulée du métal dans la carapace (1) pour former au moins les éléments de turbomachine.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'il comporte en outre une étape de fabrication d'un matériau autre que du métal, notamment de la céramique, pour former un accessoire de manutention.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1663392A FR3061051B1 (fr) | 2016-12-26 | 2016-12-26 | Modele en forme de grappe et carapace pour obtention d'un accessoire de manutention independant de pieces formees et procede associe |
| FR1663392 | 2016-12-26 | ||
| PCT/FR2017/053815 WO2018122516A1 (fr) | 2016-12-26 | 2017-12-22 | Modèle en forme de grappe et carapace pour obtention d'un accessoire de manutention indépendant de pièces formées et procédé associé |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA3048294A1 true CA3048294A1 (fr) | 2018-07-05 |
Family
ID=59031015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA3048294A Pending CA3048294A1 (fr) | 2016-12-26 | 2017-12-22 | Modele en forme de grappe et carapace pour obtention d'un accessoire de manutention independant de pieces formees et procede associe |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10875084B2 (fr) |
| EP (1) | EP3544754B1 (fr) |
| JP (1) | JP6965353B2 (fr) |
| CN (1) | CN110114168B (fr) |
| CA (1) | CA3048294A1 (fr) |
| FR (1) | FR3061051B1 (fr) |
| RU (1) | RU2757779C2 (fr) |
| WO (1) | WO2018122516A1 (fr) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109465399B (zh) * | 2018-12-26 | 2023-11-21 | 广东富华铸锻有限公司 | 一种含有减速器壳砂芯结构的浇注系统 |
| CN111136220A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-05-12 | 航天海鹰(哈尔滨)钛业有限公司 | 一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺 |
| CN111421111B (zh) * | 2020-05-15 | 2021-11-30 | 贵州安吉航空精密铸造有限责任公司 | 一种用于熔模铸造工艺的浇道装置及其制备方法 |
| CN114515818B (zh) * | 2020-11-18 | 2024-04-26 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 一种航空发动机燃烧室涡流器的制造方法及模具 |
| CN114905006B (zh) * | 2021-02-07 | 2024-07-16 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 一种铸棒的制备方法及其制备系统 |
| CN113042713B (zh) * | 2021-02-26 | 2023-05-12 | 贵阳航发精密铸造有限公司 | 一种大尺寸或多联单晶导向叶片的引晶结构及制造装置 |
| CN116457120A (zh) | 2021-08-24 | 2023-07-18 | 克珞美瑞燃气涡轮有限责任公司 | 粘结用于失蜡铸造的蜡质部件的系统和方法 |
| CN113600747A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-05 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种环块类结构件的多层单晶蜡模模组制造方法 |
| CN114210926B (zh) * | 2021-12-15 | 2023-09-22 | 中国航发动力股份有限公司 | 一种涡轮叶片熔模铸造型壳及其铸造工艺 |
| FR3130659A1 (fr) * | 2021-12-16 | 2023-06-23 | Safran Aircraft Engines | Moule de fonderie, sa fabrication et son utilisation |
| CN115055645B (zh) * | 2022-06-07 | 2023-10-17 | 中国航发航空科技股份有限公司 | 导向器叶片毛坯的浇注系统 |
| FR3139741A1 (fr) | 2022-09-16 | 2024-03-22 | Safran Aircraft Engines | Grappe de modeles realises en cire et moule pour la fabrication par moulage a cire perdue d’une pluralite d’elements de turbomachine |
| CN115921790B (zh) * | 2022-12-26 | 2024-01-23 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种细长薄壁叶片浇注系统设计方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1507512A1 (ru) * | 1987-11-30 | 1989-09-15 | Предприятие П/Я М-5906 | Литникова система дл отливки рабочего колеса турбомашины |
| US20040167270A1 (en) * | 2003-02-25 | 2004-08-26 | Dane Chang | Fugitive pattern for casting |
| US7201212B2 (en) * | 2003-08-28 | 2007-04-10 | United Technologies Corporation | Investment casting |
| US7207375B2 (en) * | 2004-05-06 | 2007-04-24 | United Technologies Corporation | Investment casting |
| US7231955B1 (en) * | 2006-01-30 | 2007-06-19 | United Technologies Corporation | Investment casting mold design and method for investment casting using the same |
| FR2985924B1 (fr) * | 2012-01-24 | 2014-02-14 | Snecma | Carapace pour la fabrication par moulage a cire perdue d'elements aubages de turbomachine d'aeronef, comprenant des ecrans formant accumulateurs de chaleur |
| FR2990370B1 (fr) * | 2012-05-14 | 2014-05-23 | Snecma | Dispositif pour manipuler des grappes en cire |
| EP3074159A4 (fr) | 2013-11-27 | 2017-08-02 | United Technologies Corporation | Procédé et appareil de fabrication d'une structure de fonte multi-alliage |
| FR3026973B1 (fr) | 2014-10-14 | 2016-12-23 | Snecma | Modele en forme de grappe et carapace ameliores pour la fabrication par moulage a cire perdue d'elements aubages de turbomachine d'aeronef |
| RU2597491C2 (ru) * | 2015-01-19 | 2016-09-10 | Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Устройство и керамическая оболочка для получения отливок с монокристаллической и направленной структурой |
| CN105290333B (zh) * | 2015-12-02 | 2017-10-27 | 株洲中航动力精密铸造有限公司 | 底注式浇注系统 |
-
2016
- 2016-12-26 FR FR1663392A patent/FR3061051B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2017
- 2017-12-22 US US16/473,150 patent/US10875084B2/en active Active
- 2017-12-22 WO PCT/FR2017/053815 patent/WO2018122516A1/fr unknown
- 2017-12-22 CN CN201780080261.0A patent/CN110114168B/zh active Active
- 2017-12-22 JP JP2019534754A patent/JP6965353B2/ja active Active
- 2017-12-22 RU RU2019123466A patent/RU2757779C2/ru active
- 2017-12-22 CA CA3048294A patent/CA3048294A1/fr active Pending
- 2017-12-22 EP EP17832291.3A patent/EP3544754B1/fr active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6965353B2 (ja) | 2021-11-10 |
| WO2018122516A1 (fr) | 2018-07-05 |
| CN110114168B (zh) | 2020-11-06 |
| RU2019123466A (ru) | 2021-01-26 |
| RU2019123466A3 (fr) | 2021-07-22 |
| US10875084B2 (en) | 2020-12-29 |
| BR112019013085A2 (pt) | 2019-12-17 |
| JP2020504012A (ja) | 2020-02-06 |
| FR3061051B1 (fr) | 2019-05-31 |
| RU2757779C2 (ru) | 2021-10-21 |
| EP3544754A1 (fr) | 2019-10-02 |
| FR3061051A1 (fr) | 2018-06-29 |
| CN110114168A (zh) | 2019-08-09 |
| EP3544754B1 (fr) | 2022-08-10 |
| US20200101526A1 (en) | 2020-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3544754B1 (fr) | Modèle en forme de grappe et carapace pour obtention d'un accessoire de manutention indépendant de pièces formées et procédé associé | |
| EP2806989B1 (fr) | Carapace pour la fabrication par moulage à cire perdue d'éléments aubagés de turbomachine d'aéronef, comprenant des écrans formant accumulateurs de chaleur | |
| CA2885896C (fr) | Moule carapace a ecran thermique | |
| EP3166739B1 (fr) | Procédé amélioré de fabrication d'une carapace, pour la réalisation par moulage à cire perdue d'éléments aubagés de turbomachine d'aéronef | |
| CA3025331C (fr) | Moule pour la fabrication d'une aube monocristalline par fonderie, installation et procede de fabrication le mettant en oeuvre | |
| EP3134219B1 (fr) | Moule pour fonderie monocristalline | |
| EP3953082A1 (fr) | Procede de fabrication d'une pluralite de secteurs de distributeur par fonderie | |
| CA2909031A1 (fr) | Moule de fonderie monocristalline | |
| EP2906374B1 (fr) | Procédé de fabrication d'au moins une pièce métallique de turbomachine | |
| EP3250336B1 (fr) | Procédé et machine de décochage pour grappe de pièces de fonderie à modèle perdu | |
| EP2895285B1 (fr) | Modele de fonderie. | |
| FR3070286A1 (fr) | Arbre de coulee pour procede de fabrication par fonderie a modele perdu et procede de fabrication | |
| WO2024056977A1 (fr) | Grappe de modeles realises en cire et moule pour la fabrication par moulage a cire perdue d'une pluralite d'elements de turbomachine | |
| WO2020240108A1 (fr) | Procede de fabrication d'une aube de turbine metallique monocristalline | |
| WO2016059333A1 (fr) | Modele en forme de grappe et carapace ameliores pour la fabrication par moulage a cire perdue d'elements aubages de turbomachine d'aeronef | |
| WO2020240109A1 (fr) | Procédé de fabrication d'une aube de turbine métallique monocristalline | |
| CA3097010A1 (fr) | Noyau pour la fonderie d'une piece aeronautique | |
| EP3969202A1 (fr) | Moule pour la fabrication d'une piece par coulee de metal et croissance epitaxiale et procede de fabrication associe |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EEER | Examination request |
Effective date: 20221109 |
|
| EEER | Examination request |
Effective date: 20221109 |
|
| EEER | Examination request |
Effective date: 20221109 |
|
| EEER | Examination request |
Effective date: 20221109 |
|
| EEER | Examination request |
Effective date: 20221109 |
|
| EEER | Examination request |
Effective date: 20221109 |
|
| EEER | Examination request |
Effective date: 20221109 |