EP1207013A1 - Procédé pour augmenter la durée de vie des attaches d'aubes sur un rotor - Google Patents

Procédé pour augmenter la durée de vie des attaches d'aubes sur un rotor Download PDF

Info

Publication number
EP1207013A1
EP1207013A1 EP01402916A EP01402916A EP1207013A1 EP 1207013 A1 EP1207013 A1 EP 1207013A1 EP 01402916 A EP01402916 A EP 01402916A EP 01402916 A EP01402916 A EP 01402916A EP 1207013 A1 EP1207013 A1 EP 1207013A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sonotrode
balls
rim
groove
mouth
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.)
Granted
Application number
EP01402916A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1207013B1 (fr
Inventor
Benoít Jean Henri Berthelet
Francis Lucien Guy Chareyre
Willy Lionmel Fradin
Hakim Hoffmann
Stéphane Michel Kerneis
Marie-Christine Marcelle Ntsama-Etoundi
Francois Roger Simon Guillaume
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
SNECMA Services SA
SNECMA Moteurs SA
SNECMA SAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SNECMA Services SA, SNECMA Moteurs SA, SNECMA SAS filed Critical SNECMA Services SA
Publication of EP1207013A1 publication Critical patent/EP1207013A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1207013B1 publication Critical patent/EP1207013B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C5/00—Devices or accessories for generating abrasive blasts
    • B24C5/005—Vibratory devices, e.g. for generating abrasive blasts by ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B24B1/04—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes subjecting the grinding or polishing tools, the abrading or polishing medium or work to vibration, e.g. grinding with ultrasonic frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B24B39/02—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution
    • B24B39/026—Impact burnishing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/10—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for compacting surfaces, e.g. shot-peening
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • C21D7/06—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/286—Particular treatment of blades, e.g. to increase durability or resistance against corrosion or erosion
    • 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
    • F05D2200/00—Mathematical features
    • F05D2200/20—Special functions
    • F05D2200/24—Special functions exponential
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/47—Burnishing
    • Y10T29/479—Burnishing by shot peening or blasting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/49318—Repairing or disassembling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/4932—Turbomachine making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/4932—Turbomachine making
    • Y10T29/49321—Assembling individual fluid flow interacting members, e.g., blades, vanes, buckets, on rotary support member
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/4932—Turbomachine making
    • Y10T29/49323—Assembling fluid flow directing devices, e.g., stators, diaphragms, nozzles

Definitions

  • the invention relates to the blade attachments on a rotor and more particularly to a process for increasing its lifespan, this process using a form particular of the shot blasting technique called "ultrasonic".
  • the rotor blades are traditionally made a rim at the periphery of which are mounted a plurality of removable blades.
  • the mounting device is called in this patent application "blade attachment".
  • This device comprises a dovetail groove machined in the rim and a foot also in dovetail machined at the base of the blade, the assembly being carried out by the nesting of the foot in the groove.
  • the dovetail has several" bulbs “of decreasing size, typically three bulbs, each bulb performing the tail function separately dove. In what follows, these two forms of attachment will be said interchangeably “in dovetail ".
  • Turbojet rotors are usually made of steel, titanium alloy or a superalloy based on nickel or chromium.
  • the rotors are the subject of a shot peening by projection of small balls in hard material using one or more compressed air nozzles.
  • This shot peening has for effect of creating a compression preload on the surface of the rotor over a depth by a few tenths of a millimeter, this prestress delaying the appearance of cracks resulting from high loads and thus increasing the life of the rotor.
  • the shot blasting is preceded by a heat treatment of the part to be treated to release the residual stresses remaining in this room.
  • a material such as an elastomer
  • shot peening greatly increases the roughness of the treated surfaces and thus reduces the resistance to wear by vibratory friction of the surfaces of the grooves and feet blades in mutual contact.
  • the problem to be solved is to simultaneously increase the fatigue strength and the resistance to vibration friction of the rotors at the blade attachments, this increase should not result in a significant increase in the time and cost of manufacture of rotors.
  • Shot-peening shot blasting is currently experiencing a new form of setting in so-called "ultrasonic" work in which the balls are no longer projected by a nozzle with compressed air but by percussion on these balls from the surface of a sonotrode vibrating at frequencies of the order of 20 to 60 KHertz, the balls being kept at the inside of an enclosure, the part to be shot blasted being, according to its dimensions, immersed in inside the enclosure or presented in front of an opening of this enclosure.
  • the invention provides a method for increasing the life of the blade attachments on a rotor, the rotor comprising a rim at the periphery of which are attached a plurality of removable blades, the blade attachments comprising two components, the one of the components being a dovetail groove disposed at the periphery on the rotor, the other component being a foot disposed on the blade, the foot being of a shape complementary to the groove, the foot being capable of being fitted into the groove in order to make the attachment of the blade to the rotor, at least one component being shot blasted by projection of balls in order to create a compression preload on its surface.
  • Such a process is remarkable in that the shot peening is carried out by the so-called “ultrasonic” process, the balls being projected by the percussion of a vibrating sonotrode, the balls being contained in an enclosure and forming a fog at inside the enclosure, the shot blasting component being brought into contact with the ball mist, and in that the shot blasting is carried out at an Almen index at least equal to F8A.
  • the inventors have observed that a strong blasting by ultrasound increases only slightly roughness of the treated part, unlike conventional shot blasting using a compressed air jet nozzle.
  • the invention thus takes advantage of this unexpected property to increase the fatigue strength of blade attachments while while maintaining good resistance to wear by vibration friction.
  • An advantage of the invention is also to increase the resistance to wear by vibratory friction of the blade attachments, because the prestressing of high compression of the surfaces of the blade attachment components causes the hardening by work hardening.
  • balls having a diameter at least equal to 0.8 mm will be used in order to to improve the efficiency of shot peening and to stabilize or even reduce the roughness of parts processed.
  • the compression preload will be at least equal to 500 MPa.
  • the invention proposes the application to the so-called "axial" grooves on the rims of the vane rotors.
  • the invention proposes application to the so-called "annular" grooves on the rims of the vane rotors.
  • the invention proposes application at the feet of the blades.
  • FIG. 1 illustrates the deformation of the material under the effect of the impacts of the balls in movement.
  • Figure 2 illustrates the rim of a rotor and shows the so-called "axial" grooves at its periphery.
  • FIG. 3 illustrates the mounting of a blade on a rim with axial grooves.
  • Figures 4 and 5 illustrate by a front view and a side view the method of ultrasonic shot blasting of the axial grooves, Figure 4 being a sectional view along B in FIG. 5, this FIG. 5 itself being a sectional view along A in FIG. 4.
  • FIG. 6 illustrates the rim of a rotor with “annular” grooves.
  • FIG. 7 illustrates the mounting of a blade on a rim with annular grooves.
  • Figures 8 and 9 illustrate by a front view and a side view the method of ultrasonic shot blasting of the annular grooves.
  • Figure 8 is a section on D in Figure 9, this figure 9 itself being a view in section along C in FIG. 8 ..
  • Figures 10 and 11 illustrate by a front view and a top view the method of ultrasonic peening of the blade roots, FIG. 10 being a sectional view along E in Figure 11.
  • a strong shot peening does not significantly increase the roughness of the shot blasted surface 3 must be able to combine on the treated surface impacts of balls 1a with angles of incidence ⁇ close to the perpendicular to this surface 3 and impacts of balls 1b grazing this surface.
  • angles of incidence ⁇ close to the perpendicular we mean an angle ⁇ at least equal to 45 °, the effectiveness of the impact being all the better as this angle ⁇ approaches 90 °.
  • an angle of incidence ⁇ grazing means an angle ⁇ less than 45 ° and preferably between 15 ° and 30 °.
  • the strong shot peening according to the invention also implies a rate called “of recovery” ranging from 120% to 300%, that is to say that the blasting is carried out for a duration T equal to 120% to 300% of the duration T1 necessary to obtain a 98% normal recovery rate, the normal recovery rate being the ratio between the impacted surface and the total surface exposed to shot blasting.
  • the balls strike the surface shot blasted with an angle of incidence and a preferred direction, this angle of incidence should be sufficient to pre-stress the blasted surface. Therefore, the bulges forming around the craters are not leveled and tend, on the contrary, to gather in waves clearly visible under the microscope with a magnification x50 to x100, the craters tending to gather more or less in furrows perpendicular to the waves.
  • the vane rotor has a rim 10 having a general form of revolution around a geometric axis 11, this rim 10 being bounded radially outwards by a peripheral surface 12 and laterally by two sidewalls 13.
  • the rim 10 has at its periphery 12 a plurality of grooves 14 substantially rectilinear called “axial" each comprising a mouth 15 laterally extended by two lateral openings 16, the mouth 15 opening on the periphery 12, the lateral openings 16 opening onto the sides 13.
  • the grooves 14 have a substantially trapezoidal profile called "dovetail" with a mouth 15 narrower.
  • These grooves 14 may be parallel to the geometric axis 11 or oblique. They can be straight or in an arc.
  • a blade 20 successively comprises top to bottom in this figure a thin blade 21, a platform 22 extending laterally on each side of the blade 20 and a foot 23 of substantially shaped trapezoidal and complementary to that of the groove 14.
  • the blade 20 is fitted by its foot 23 in the groove 14 with limited play, the foot 23 then being immobilized in the groove 14 by various locking means not shown. Foot 23 arrives at contact of the groove 14 along two contact lines 24 located at the rear of the mouth 15 and set back from this mouth 15.
  • the attachment 26 of the blade 20 has the groove 14 and the foot 23.
  • the blade rotor has in this second example a rim 10 having a general shape of revolution around an axis geometric 11, this rim 10 being limited radially outward by a surface peripheral 12 annular.
  • the rim 10 comprises in this example at the periphery 12 three grooves 14 annular whose descriptions are identical: Each groove annular 14 has a mouth 15 also annular and opening onto the periphery 12. Each groove also has a local opening 18 opening also on the periphery 12, this so-called "local” opening 18.
  • Each groove annular 14 has a substantially trapezoidal profile called "dovetail" with a mouth 15 narrower.
  • a blade 20 successively comprises top to bottom in this figure a thin blade 21, a platform 22 extending laterally on each side of the blade 20 and a foot 23 of substantially shaped trapezoidal and complementary to that of the groove 14, the foot 23 being in this example arranged transversely to the blade 21.
  • This figure also shows for information section 21a of the blade 21.
  • the blade 20 is fitted by its foot 23 in the annular groove 14 with limited play and blocked by non-locking means represented.
  • Each annular groove 14 thus receives a plurality of blades 20, the foot 23 is introduced through the local opening, referenced 18 in FIG. 6, and brought into position by sliding in the annular groove 14.
  • the foot 23 comes into contact with the annular groove 14 along two contact lines 24 also annular and located at the back of the mouth 15.
  • attachments 26 of the blades 20 is meant also the annular groove 14 and the feet 23.
  • the sonotrode 30 comprises a vibrating surface 31 capable of being introduced into the mouth 15 of the groove 14.
  • the sonotrode 30 slides in a sheath 32 with a clearance E less than the diameter balls 1.
  • the sealing of the sonotrode 30 balls relative to the mouth 15 may be secured by the scabbard or by any other means. In a preferred mode of However, this sealing is more simply ensured by giving the sonotrode 30 a rectangular section with a width equal to that of the mouth 15 subtracted from a clearance E less than the diameter of the balls 1.
  • the sheath 32 supports two ears 33 on either side of the sonotrode 30, these ears being capable of slide in the annular groove 14 with a clearance E less than the diameter of the balls 1. It is understood that the sonotrode 30 and the ears 33 cooperate to contain the balls 1 to inside a portion of the annular groove 14 and against the walls of this groove 14.
  • An advantage of the process is to avoid coating with a protective coating of parts of the blade that are not to be shot blasted, i.e. platform 22 and blade 21, this protection provided by the cover, the platform 22 and the blade 21 remaining behind the cover 45 outside the enclosure 40.
  • the feet 23 are positioned above the vibrating surface 31 of the sonotrode 30 in order to ensure a homogeneous peening of all the feet 23.
  • the vanes 20 comprising a cooling cavity emerging at the base 23a of the foot 23, this base 23a is positioned at a distance of the sonotrode 30 smaller than the diameter of the balls 1 in order to prevent the balls 1 from enter the cooling cavity.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

L'invention propose un procédé pour augmenter la durée de vie des attaches d'aubes (26) sur les rotors notamment de turboréacteurs d'avions. Un tel procédé est remarquable en ce qu'il met en oeuvre un grenaillage fort par ultrasons des rainures (14) et des pieds (23) des aubes (20), ce grenaillage étant effectué avec un indice Almen au moins égal à F8A, afin d'augmenter la précontrainte de compression des surfaces en contact sans augmenter la rugosité de ces surfaces. <IMAGE>

Description

Domaine technique de l'invention
L'invention se rapporte aux attaches des aubes sur un rotor et plus particulièrement à un procédé pour en augmenter la durée de vie, ce procédé mettant en oeuvre une forme particulière de la technique de grenaillage dite "par ultrasons".
Etat de la technique et problème posé
Dans un turboréacteur pour avion, les rotors à aubes sont traditionnellement constitués d'une jante à la périphérie de laquelle sont montées une pluralité d'aubes amovibles. Le dispositif de montage est appelé dans la présente demande de brevet "attache d'aube". Ce dispositif comporte une rainure en queue d'aronde usinée dans la jante et un pied également en queue d'aronde usiné à la base de l'aube, l'assemblage s'effectuant par l'emboítement du pied dans la rainure. Dans une forme plus élaborée dite "en pied de sapin", le queue d'aronde comporte plusieurs "bulbes" de taille décroissante, typiquement trois bulbes, chaque bulbe assurant séparément la fonction de la queue d'aronde. Dans ce qui suit, ces deux formes d'attaches seront dites indifféremment "en queue d'aronde". Les pieds d'aubes sont emboítés dans les rainures par coulissement avec un jeu limité, les pieds étant ensuite immobilisés sans jeu par divers moyens de verrouillage. On comprend que les rainures et les pieds d'aubes sont le siège de fortes concentrations de contrainte et que leur réalisation est de ce fait particulièrement soignée. Les rotors de turboréacteurs sont habituellement en acier, en alliage de titane ou en superalliage à base de nickel ou de chrome.
Habituellement, les rotors font l'objet d'un grenaillage par projection de petites billes en matériau dur à l'aide d'une ou plusieurs buses à air comprimé. Ce grenaillage a pour effet de créer une précontrainte de compression à la surface du rotor sur une profondeur de quelques dixièmes de millimètres, cette précontrainte retardant l'apparition des fissures résultant de fortes sollicitations et augmentant ainsi la durée de vie du rotor. En cas de besoin, le grenaillage est précédé d'un traitement thermique de la pièce à traiter pour libérer les contraintes résiduelles restant dans cette pièce. Dans le cas où certaines parties de la pièce ne doivent pas être grenaillées, on les protège habituellement en les enduisant d'un matériau, tel un élastomère, de dureté suffisante pour résister aux impacts des billes.
Un grenaillage fort d'intensité Almen de l'ordre de F15A à F17A et permettant de créer à la surface du rotor une précontrainte de compression de l'ordre de 900 à 1100 MPa (méga pascals) est souhaitable, ces rotors étant habituellement en acier, en alliage de titane ou en superalliages à base de chrome ou de nickel. Malheureusement, un tel grenaillage augmente fortement la rugosité des surfaces traitées et réduit ainsi la résistance à l'usure par frottements vibratoires des surfaces des rainures et des pieds d'aubes en contact mutuel.
Cette augmentation de la rugosité d'une surface subissant un grenaillage fort par projection de petites billes est attestée par divers documents:
  • Brevet EP 0 922 532 paragraphe [0005] colonne 1 lignes 33 à 38. L'une des solutions préconisée est de réduire l'intensité et le taux de recouvrement du grenaillage paragraphe [0006] lignes 39-40. Ce même brevet indique ligne 41 qu'il peut en résulter une réduction de la durée de vie de la pièce.
  • Dans le magazine "Souder" n°5 de septembre 1998, l'étude "Le principe du choc laser et ses applications au traitement des matériaux" effectue une comparaison du grenaillage dit "par choc laser" avec le grenaillage conventionnel et indique page 13 avant dernier paragraphe que le grenaillage conventionnel crée des microcratères résultant des impacts des billes et augmentant la rugosité. Selon les exemples donnés par le premier tableau page 14, la rugosité (Ra) d'une surface usinée peut augmenter de 2,3 µm à 5,5 µm après un grenaillage fort.
L'article "Le grenaillage de précontrainte" publié en 1992 par le CETIM page 105-123 rend compte d'une conférence nationale ayant eu lieu les 25-26 septembre 1991 à Senlis en France. Il indique page 108 avant dernier paragraphe que le grenaillage d'une surface usinée conduit à une augmentation de la valeur de la rugosité. Ce même article précise dans le dernier paragraphe de cette même page que l'on peut diminuer la rugosité en réalisant le grenaillage en plusieurs passes d'intensité décroissantes. On peut comprendre que le grenaillage fort au départ augmente la rugosité et que les grenaillages de plus en plus légers qui suivent réduisent la rugosité en nivelant la surface grenaillée. Cette solution présente cependant l'inconvénient d'être longue car il faut plusieurs grenaillages, le premier assurant la mise en précontrainte de la surface grenaillée et les grenaillages suivant assurant progressivement la réduction de la rugosité qui est apparue pendant le premier grenaillage.
Le problème à résoudre est d'augmenter simultanément la résistance en fatigue et la résistance aux frottements vibratoires des rotors au niveau des attaches d'aubes, cette augmentation ne devant pas entraíner d'augmentation sensible du temps et du coût de fabrication des rotors.
Le grenaillage par projection de billes connaít actuellement une nouvelle forme de mise en oeuvre dite "par ultrasons" dans laquelle les billes ne sont plus projetées par une buse à jet d'air comprimé mais par la percussion sur ces billes de la surface d'une sonotrode vibrant à des fréquences de l'ordre de 20 à 60 KHertz, les billes étant maintenues à l'intérieur d'une enceinte, la pièce à grenailler étant selon ses dimensions immergée à l'intérieur de l'enceinte ou présentée devant une ouverture de cette enceinte.
On connaít par le brevet FR 2 743 742 une application du grenaillage par ultrasons aux articles culinaires permettant de réduire les microcavités crées préalablement à la surface de l'ustensile pour favoriser l'accrochage d'un revêtement sur une partie de l'ustensile. Ce brevet indique page 5 ligne 32 que l'article culinaire est en aluminium. Il est connu que ce matériau est tendre, et sa mise en précontrainte ne dépasse pas 150 à 200MPa. Elle est très inférieure à la mise en précontrainte recherchée de 900 à 1100 PMa. Ce brevet indique également page 1 lignes 31 que la surface obtenue est lisse, mais il précise page 5 ligne 14 que le grenaillage ou "billage" dure de 0,5 à 5 secondes. Même pour un matériau tendre, il ne s'agit donc là que d'un grenaillage très léger de surfaçage sans rapport avec les grenaillages forts de mise en précontrainte de compression pratiqués sur les pièces aéronautiques, les surfaces de ces pièces devant être exposées au grenaillage pendant une durée de quatre à dix minutes au moins. Ce brevet n'apporte donc pas de solution au problème à résoudre.
Exposé de l'invention
L'invention propose un procédé pour augmenter la durée de vie des attaches d'aubes sur un rotor, le rotor comportant une jante à la périphérie de laquelle sont attachées une pluralité d'aubes amovibles, les attaches d'aube comportant deux composants, l'un des composants étant une rainure en queue d'aronde disposée à la périphérie sur le rotor, l'autre composant étant un pied disposé sur l'aube, le pied étant de forme complémentaire à la rainure, le pied étant susceptible d'être emboíté dans la rainure afin de réaliser l'attache de l'aube sur le rotor, au moins un composant étant grenaillée par projection de billes afin de créer à sa surface une précontrainte de compression.
Un tel procédé est remarquable en ce que le grenaillage est effectué par le procédé dit "par ultrasons", les billes étant projetées par la percussion d'une sonotrode mise en vibration, les billes étant contenues dans une enceinte et formant un brouillard à l'intérieur de enceinte, le constituant à grenailler étant amenée au contact du brouillard de billes,
et en ce que le grenaillage est effectué à un indice Almen au moins égal à F8A.
Les inventeurs ont observé en qu'un grenaillage fort par ultrasons n'augmente que faiblement la rugosité de la pièce traitée, au contraire d'un grenaillage conventionnel mettant en oeuvre une buse à jet d'air comprimé. L'invention met ainsi à profit cette propriété inattendue pour augmenter la résistance à la fatigue des attaches d'aubes tout en maintenant une bonne résistance à l'usure par frottements vibratoires.
Un avantage de l'invention est d'augmenter également la résistance à l'usure par frottements vibratoires des attaches d'aubes, car la mise en précontrainte de compression élevée des surfaces des composants des attaches d'aubes en provoque le durcissement par écrouissage.
Avantageusement, on utilisera des billes ayant un diamètre au moins égal à 0,8 mm afin d'améliorer l'efficacité du grenaillage et de stabiliser, voire de réduire, la rugosité des pièces traitées.
Avantageusement, la précontrainte de compression sera au moins égale à 500 MPa.
Dans un mode particulier de mise en oeuvre du procédé, l'invention en propose l'application aux rainures dites "axiales" sur les jantes des rotors à aubes.
Dans un autre mode particulier de mise en oeuvre du procédé, l'invention en propose l'application aux rainures dites "annulaires" sur les jantes des rotors à aubes.
Dans un autre mode particulier de mise en oeuvre du procédé, l'invention en propose l'application aux pieds des aubes.
Description des figures
L'invention sera mieux comprises et les avantages qu'elle procure apparaítront plus clairement au vu d'une description détaillée des propriétés du grenaillage par ultrasons, de trois exemples d'application aux attaches d'aubes et des figures annexées.
La figure 1 illustre la déformation du matériau sous l'effet des impacts des billes en mouvement.
La figure 2 illustre la jante d'un rotor et fait apparaítre les rainures dites "axiales" à sa périphérie.
La figure 3 illustre la montage d'une aube sur une jante à rainures axiales.
Les figures 4 et 5 illustrent par une vue de face et une vue de profil le procédé de grenaillage par ultrasons des rainures axiales, la figure 4 étant une vue en coupe selon B sur la figure 5, cette figure 5 étant elle-même une vue en coupe selon A sur la figure 4.
La figure 6 illustre la jante d'un rotor à rainures dites "annulaires".
La figure 7 illustre le montage d'une aube sur une jante à rainures annulaires.
Les figures 8 et 9 illustrent par une vue de face et une vue de profil le procédé de grenaillage par ultrasons des rainures annulaires. Sur le modèle de l'exemple précédent, la figure 8 est une coupe selon D sur la figure 9, cette figure 9 étant elle-même une vue en coupe selon C sur la figure 8..
Les figures 10 et 11 illustrent par une vue de face et une vue de dessus le procédé de grenaillage par ultrasons des pieds d'aubes, la figure 10 étant une vue en coupe selon E sur la figure 11.
Description détaillée
Des essais ont montré que le grenaillage dit "par ultrasons" de forte intensité n'augmente pas sensiblement la rugosité des surfaces traitées, au contraire du grenaillage conventionnel par projection de billes à l'aide d'une buse à jet d'air comprimé. Le tableau ci-dessous montre quelques résultats comparatifs effectués sur une pièce en superalliage réfractaire de base nickel-chrome :
  • le première ligne indique les rugosités (Ra) mesurées avant le grenaillage,
  • la seconde ligne indique les rugosités (Ra) mesurées sur ces mêmes surfaces après un grenaillage conventionnel fort d'indice Almen égal à F17A et une mise en précontrainte sous la surface grenaillée atteignant 1000 MPa,
  • la troisième ligne indique les rugosités (Ra) mesurées sur ces mêmes surfaces après un grenaillage par ultrasons équivalent au précédent d'indice Almen égal à F17A avec une mise en précontrainte sous la surfaces atteignant 1000 MPa,
    Surface n°1 (fraisée) Surface n°2 (tournée)
    Rugosité (Ra) avant le grenaillage 0,27 µm 0,90 µm
    Rugosité (Ra) après un grenaillage conventionnel, indice Almen = F17A, billes  = 0,315 mm. 1,53 µm 1,94 µm
    Rugosité après un grenaillage US, indice Almen = F17A, billes  = 1,5mm 0,47 µm 0,93 µm
Dans un premier exemple illustré en colonne 1, la surface n°1 usinée par fraisage avec une rugosité Ra = 0,27µm voit sa rugosité augmenter de 1,67 µm après un grenaillage conventionnel alors que sa rugosité n'augmente que de 0,2 µm avec un grenaillage par ultrasons, cette surface n°1 étant disposée parallèlement à la sonotrode.
Dans un second exemple illustré en colonne 2, la surface n°2 usinée par tournage avec un Ra = 0,90 µm voit sa rugosité augmenter de 0,63 µm après un grenaillage conventionnel, alors que cette rugosité reste sensiblement inchangée après un grenaillage par ultrasons, cette surface n°2 étant cette fois disposée perpendiculairement à la sonotrode.
Cette propriété remarquable du grenaillage par ultrasons, qui est de permettre un grenaillage fort sans augmenter sensiblement la rugosité de la surface traitée, pourrait s'expliquer ainsi au vu de la figure 1 : Les billes 1 alimentées en énergie cinétique par les percussions de la sonotrode en vibration rebondissent sur la sonotrode elle-même, sur les parois de l'enceinte et sur la surface 3 de la pièce 2 soumise au grenaillage, ces billes 1 rebondissant alors sur cette surface avec un angle α,β d'incidence aléatoire suivant une distribution sensiblement uniforme comprise entre 0° et 90° et suivant une direction quelconque. Dans ces conditions :
  • Les billes 1a impactant la surface à grenailler avec un angle α proche de la perpendiculaire à cette surface seront efficaces pour créer aux points d'impacts une précontrainte de compression importante, ces billes laissant cependant sur la surface 3 impactée des cratères 4 entourés de bourrelets 5 formant aspérités.
  • A l'inverse, les billes 1b impactant la surface 3 avec un angle β faible, c'est à dire rasant plutôt la surface 3, tendront à niveler les bourrelets 5 et à résorber au moins partiellement les cratères 4, ces billes 1b étant bien évidemment peu ou pas du tout efficaces pour créer une mise en précontrainte de compression suffisante. Ce rôle des billes rasantes est confirmé par le tableau précédent. En effet, la surface n°2 reçoit préférentiellement des billes rasantes car elle est grenaillée par ultrasons dans une position perpendiculaire à la sonotrode, ce qui explique que la rugosité n'augmente sensiblement pas.
On peut donc dire qu'un grenaillage fort n'augmentant pas sensiblement la rugosité de la surface 3 grenaillée doit pouvoir combiner sur la surface traitée des impacts de billes 1a avec des angles d'incidence α proches de la perpendiculaire à cette surface 3 et des impacts de billes 1b rasant cette surface. Par un angle d'incidence α proche de la perpendiculaire, on entend un angle α au moins égal à 45°, l'efficacité de l'impact étant d'autant meilleure que cet angle α se rapproche de 90°. Par un angle d'incidence β rasant, on entend un angle β inférieur à 45° et compris de préférence entre 15° et 30°.
On notera que le grenaillage fort selon l'invention implique également un taux dit "de recouvrement" allant de 120% à 300%, c'est à dire que le grenaillage est effectué pendant une durée T égale à 120% à 300% de la durée T1 nécessaire pour obtenir un taux normal de recouvrement de 98%, le taux normal de recouvrement étant le rapport entre la surface impactée et la surface totale exposée au grenaillage.
Dans le cas du grenaillage conventionnel au contraire, les billes percutent la surface grenaillée avec un angle d'incidence et une direction préférentielle, cet angle d'incidence devant être suffisant pour mettre en précontrainte la surface grenaillée. De ce fait, les bourrelets se formant autours des cratères ne sont pas nivelés et tendent au contraire à se rassembler en vagues bien visibles au microscope avec un grandissement x50 à x100, les cratères tendant eux-mêmes à se rassembler en sillons plus ou moins perpendiculaires aux vagues.
Un avantage non négligeable du grenaillage par ultrasons est que sa mise en oeuvre ne nécessite qu'une faible quantité de billes. On peut donc dans le cas présent utiliser des billes de haute qualité comparables aux billes pour paliers à roulement en acier ou en céramique. Au contraire de la grenaille classique :
  • ces billes sont parfaitement sphériques et donnent donc un meilleur état de surface,
  • ces billes très dures ne se cassent pas et ne produisent donc pas d'arrêtes vives susceptibles d'altérer l'état de surface de la pièce grenaillée.
On se reportera maintenant à la figure 2. Le rotor à aubes comporte une jante 10 ayant une forme générale de révolution autours d'un axe géométrique 11, cette jante 10 étant limitée radialement vers l'extérieur par une surface périphérique 12 et latéralement par deux flancs 13. La jante 10 comporte à sa périphérie 12 une pluralité de rainures 14 sensiblement rectilignes dites "axiales" comportant chacune une embouchure 15 prolongée latéralement par deux ouvertures latérales 16, l'embouchure 15 débouchant sur la périphérie 12, les ouvertures latérales 16 débouchant sur les flancs 13. Les rainures 14 ont un profil sensiblement trapézoïdal dit "en queue d'aronde" avec une embouchure 15 plus étroite. Ces rainures 14 peuvent être parallèles à l'axe géométrique 11 ou obliques. Elles peuvent être rectilignes ou en arc de cercle.
On se reportera maintenant à la figure 3. Une aube 20 comporte successivement de haut en bas sur cette figure une pale 21 mince, une plate-forme 22 s'étendant latéralement de chaque coté de l'aube 20 et un pied 23 de forme sensiblement trapézoïdale et complémentaire à celle de la rainure 14. L'aube 20 est emboítée par son pied 23 dans la rainure 14 avec un jeu limité, le pied 23 étant ensuite immobilisé dans la rainure 14 par divers moyens de verrouillage non représentés. Le pied 23 arrive au contact de la rainure 14 suivant deux lignes de contact 24 situées à l'arrière de l'embouchure 15 et en retrait de cette embouchure 15. L'attache 26 de l'aube 20 comporte la rainure 14 et le pied 23.
On se reportera maintenant simultanément aux figures 4 et 5. La sonotrode 30 comporte une surface vibrante 31 susceptible d'être introduite dans l'embouchure 15 de la rainure 14. La sonotrode 30 coulisse dans un fourreau 32 avec un jeu E inférieur au diamètre des billes 1. L'étanchéité aux billes de la sonotrode 30 par rapport à l'embouchure 15 peut être assurée par le fourreau 32. Dans un mode préféré de réalisation toutefois, cette étanchéité est plus simplement assurée en donnant à la sonotrode 30 une forme complémentaire à celle de l'embouchure 15, par exemple rectangulaire dans le cas de rainures droites, avec un jeu E inférieur au diamètre des billes 1. Le fourreau 32 supporte deux obturateurs ou oreilles 33 de part et d'autre de la sonotrode 30, ces oreilles étant susceptibles de recouvrir les ouvertures 16 de la rainure 14 avec un jeu E inférieur au diamètre des billes 1. On comprend que la sonotrode 30 et les oreilles 33 coopèrent pour fermer la rainure 14 et contenir les billes dans cette rainure 14 pendant le grenaillage.
Avec un tel dispositif, le procédé de grenaillage par ultrasons des rainures axiales 14 comporte les opérations suivantes :
  • disposer la jante 10 au dessus de la sonotrode 30 dans une position appropriée pour amener chaque rainure 14 au dessus de la sonotrode 30 par rotation de la jante 10 selon son axe géométrique 11,
  • disposer une dose de billes 1 sur la sonotrode 30, la sonotrode étant de préférence rentrée dans le fourreau 32 afin de constituer au dessus de sa surface vibrante 31 un récipient susceptible de contenir les billes 1,
  • faire tourner la jante 10 pour amener successivement chaque rainure 14 au dessus de la sonotrode 30, chaque rainure 14 faisant alors l'objet des opérations suivantes :
  • recouvrir les ouvertures 16 avec les oreilles 33 et amener la sonotrode 30 dans l'embouchure 15 de la rainure 14, cette opération se faisant de préférence en remontant simultanément la sonotrode 30 et le fourreau 32 jusqu'à ce que les oreilles 33 recouvrent les ouvertures 16, la sonotrode 30 étant ensuite remontée seule dans l'embouchure 15, ce qui a pour effet simultanément d'amener les billes 1 dans la rainure 14 et de mettre la sonotrode 30 en position de travail,
  • effectuer le grenaillage de la rainure 14 par la mise en vibration de la sonotrode 30,
  • retirer la sonotrode 30.
Il est avantageux d'amener la surface vibrante 31 de la sonotrode 30 dans l'embouchure 15 elle-même, la surface vibrante 31 étant sensiblement au niveau de la section la plus étroite de cette embouchure. Ceci a pour effet :
  • d'améliorer l'homogénéité et l'isotropie du brouillard de bille 1 produit à l'intérieur de la rainure 14, afin de mieux combiner une forte mise en précontrainte et une faible rugosité notamment sur les lignes de contact 24 à l'arrière et en retrait de l'embouchure 15,
  • de protéger du grenaillage l'embouchure 15 elle-même, cette embouchure 15 formant aspérités et étant de ce fait susceptible d'être écrasée par les impacts des billes 1.
On se reportera maintenant à la figure 6. Le rotor à aube comporte dans ce second exemple une jante 10 ayant une forme générale de révolution autours d'un axe géométrique 11, cette jante 10 étant limitée radialement vers l'extérieur par une surface périphérique 12 annulaire. La jante 10 comporte dans cet exemple à la périphérie 12 trois rainures 14 annulaires dont les descriptions sont identiques : Chaque rainure annulaire 14 comporte une embouchure 15 également annulaire et débouchant sur la périphérie 12. Chaque rainure comporte aussi une ouverture locale 18 débouchant également sur la périphérie 12, cette ouverture dite "locale" 18. Chaque rainures annulaire 14 a un profil sensiblement trapézoïdal dit "en queue d'aronde" avec une embouchure 15 plus étroite.
On se reportera maintenant à la figure 7. Une aube 20 comporte successivement de haut en bas sur cette figure une pale 21 mince, une plate-forme 22 s'étendant latéralement de chaque coté de l'aube 20 et un pied 23 de forme sensiblement trapézoïdale et complémentaire à celle de la rainure 14, le pied 23 étant dans cet exemple disposé transversalement à la pale 21. Cette figure montre également pour information la section 21a de la pale 21. L'aube 20 est emboítée par son pied 23 dans la rainure annulaire 14 avec un jeu limité et bloquée par des moyens de verrouillage non représentés. Chaque rainure annulaire 14 reçoit ainsi une pluralité d'aubes 20 dont le pied 23 est introduit par l'ouverture locale, référencée 18 sur la figure 6, et amené en position par coulissement dans la rainure annulaire 14. Le pied 23 arrive au contact de la rainure annulaire 14 suivant deux lignes de contact 24 annulaires également et situées à l'arrière de l'embouchure 15. Par le terme attaches 26 des aubes 20, on entend également la rainure annulaire 14 et les pieds 23.
On se reportera maintenant simultanément aux figures 8 et 9. La sonotrode 30 comporte une surface vibrante 31 susceptible d'être introduite dans l'embouchure 15 de la rainure 14. La sonotrode 30 coulisse dans un fourreau 32 avec un jeu E inférieur au diamètre des billes 1. L'étanchéité aux billes de la sonotrode 30 par rapport à l'embouchure 15 peut être assurée par le fourreau ou par tout autre moyen. Dans un mode préféré de réalisation toutefois, cette étanchéité est plus simplement assurée en donnant à la sonotrode 30 une section rectangulaire avec une largeur égale à celle de l'embouchure 15 retranchée d'un jeu E inférieur au diamètre des billes 1. Le fourreau 32 supporte deux oreilles 33 de part et d'autre de la sonotrode 30, ces oreilles étant susceptibles de coulisser dans la rainure annulaire 14 avec un jeu E inférieur au diamètre des billes 1. On comprend que la sonotrode 30 et les oreilles 33 coopèrent pour contenir les billes 1 à l'intérieur d'une portion de la rainure annulaire 14 et contre les parois de cette rainure 14.
Avec un tel dispositif, le procédé de grenaillage par ultrasons d'une rainure annulaire 14 comporte les opérations suivantes :
  • disposer la jante 10 au dessus de la sonotrode 30 dans une position appropriée pour faire défiler la rainure annulaire 14 au dessus de la sonotrode 30 par rotation de la jante 10 selon son axe géométrique 11,
  • disposer une dose de billes 1 sur la sonotrode 30, la sonotrode étant de préférence rentrée dans le fourreau 32 afin de constituer au dessus de sa surface vibrante 31 un récipient susceptible de contenir les billes 1,
  • présenter l'ouverture locale 18 au dessus de la sonotrode 30,
  • amener la sonotrode 30 et les deux oreilles 33 dans l'ouverture locale 18, la sonotrode 30 étant au niveau de l'embouchure 15 et dans l'alignement de cette embouchure 15, les deux oreilles 33 étant de part et d'autre de la sonotrode 30 et dans l'alignement de la rainure 14,
  • faire tourner la jante 10 et mettre la sonotrode 30 en vibration quand les deux oreilles 33 et la sonotrode 30 sont dans la rainure annulaire 14,
  • arrêter la sonotrode 30 dès qu'une oreille 33 ressort dans l'ouverture locale 18,
  • arrêter la rotation de la jante 10 quand les deux oreilles 33 et la sonotrode 30 sont dans l'ouverture locale 18.
On se reportera maintenant simultanément aux figures 10 et 11. Pour grenailler les pieds 23 des aubes 20, on emploie une enceinte 40 dont le fond 41 comporte une ouverture 42 par laquelle passe une sonotrode 30 avec un jeu E inférieur au diamètre des billes 1, l'enceinte 40 étant recouverte par un couvercle 45 de préférence mince, le couvercle 45 comportant une pluralité d'ouvertures 46 de forme complémentaire aux pieds 23 à traiter, la distance entre le couvercle 45 et la sonotrode 30 étant au moins égale à la hauteur des pieds 23 afin que les bases 23a des pieds 23 ne touchent pas la sonotrode 30.
Avec un tel dispositif, le procédé de grenaillage par ultrasons des pieds 23 des aubes 20 comporte les opérations suivantes :
  • introduire une dose de billes 1 dans l'enceinte 40,
  • introduire les pieds 23 dans les ouvertures 46 du couvercle 45 et immobiliser les aubes 20 sur le couvercle 45,
  • mettre la sonotrode 30 en vibration pour effectuer le grenaillage.
Un avantage du procédé est d'éviter l'enduction par un revêtement protecteur des parties de l'aube qui ne sont pas à grenailler, soit la plate-forme 22 et la pale 21, cette protection étant assurée par le couvercle, la plate-forme 22 et la pale 21 restant derrière le couvercle 45 à l'extérieur de l'enceinte 40.
Avantageusement, les pieds 23 sont positionnées au dessus de la surface vibrante 31 de la sonotrode 30 afin d'assurer un grenaillage homogène de tous les pieds 23.
Avantageusement encore, les aubes 20 comportant une cavité de refroidissement débouchant à la base 23a du pied 23, cette base 23a est positionnée à une distance de la sonotrode 30 inférieure au diamètre des billes 1 afin d'empêcher les billes 1 de pénétrer dans la cavité de refroidissement.

Claims (8)

  1. Procédé pour augmenter la durée de vie des attaches d'aubes sur un rotor, le rotor comportant une jante (10) à la périphérie (12) de laquelle sont attachées une pluralité d'aubes (20) amovibles, les attaches d'aube étant référencées (26) et comportant deux composants (14,23), l'un des composants (14) étant une rainure en queue d'aronde disposée à la périphérie (12) sur la jante (10), l'autre composant (23) étant un pied disposé sur l'aube (20), le pied (23) étant de forme complémentaire à la rainure (14), le pied (23) étant susceptible d'être emboíté dans la rainure (14) afin de réaliser l'attache de l'aube (26) sur la jante (10), au moins un composant (14,23) étant grenaillée par projection de billes (1) afin de créer à sa surface une précontrainte de compression,
    caractérisé en ce que :
    a) le grenaillage est effectué par le procédé dit "par ultrasons", les billes (1) étant projetées par la percussion d'une sonotrode (30) mise en vibration, les billes (1) étant contenues dans une enceinte (40) et formant un brouillard à l'intérieur de enceinte (40), le constituant (14,23) à grenailler étant amenée au contact du brouillard de billes (1),
    b) le grenaillage est effectué à un indice Almen au moins égal à F8A.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les billes (1) ont un diamètre au moins égal à 0,8 mm.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, la pièce étant en matériau du groupe acier, alliage de titane, superalliage base chrome, superalliage base nickel, caractérisé en ce que la mise en précontrainte est au moins de 500 MPa.
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 appliqué au grenaillage des rainures (14) axiales, ces rainure axiales (14) étant sensiblement rectilignes et ouvertes à chaque extrémité, les ouvertures latérales ainsi constituées étant référencées (16),
    caractérisé en ce qu'on emploie une sonotrode susceptible d'être introduite dans l'embouchure (15) des rainures (14) avec des moyens pour étancher la sonotrode (30) avec l'embouchure (15), ainsi que deux oreilles (33) susceptibles de recouvrir les ouvertures latérales (16) et de les occulter avec un jeu E inférieur au diamètre des billes (1),
    et en ce qu'il comporte les opérations suivantes :
    disposer la jante (10) au dessus de la sonotrode (30) dans une position appropriée pour amener chaque rainure axiale (14) au dessus de la sonotrode (30) par rotation de la jante (10) selon son axe géométrique (11),
    disposer une dose de billes (1) sur la sonotrode (30),
    faire tourner la jante (10) pour amener successivement chaque rainure axiale (14) au dessus de la sonotrode (30), chaque rainure axiale (14) faisant alors l'objet des opérations suivantes :
    recouvrir les ouvertures latérales (16) avec les oreilles (33) et amener la sonotrode (30) dans l'embouchure (15) de la rainure axiale (14),
    effectuer le grenaillage de la rainure axiale (14) par la mise en vibration de la sonotrode (30),
    retirer la sonotrode (30).
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 appliqué au grenaillage d'une rainures (14) annulaire, cette rainure annulaire (14) comportant une ouverture locale (18) permettant de faire passer les pieds (23) des aubes (20),
    caractérisé en ce qu'on emploie une sonotrode (30) susceptible d'être introduite dans l'embouchure (15) des rainures annulaires (14) avec des moyens pour étancher la sonotrode (30) avec l'embouchure (15), ainsi que deux oreilles (33) susceptibles de passer dans la rainure annulaire (14) avec un jeu E inférieur au diamètre des billes (1),
    et en ce qu'il comporte les opérations suivantes :
    disposer la jante (10) au dessus de la sonotrode (30) dans une position appropriée pour faire défiler la rainure annulaire (14) au dessus de la sonotrode (30) par rotation de la jante (10) selon son axe géométrique (11),
    disposer une dose de billes (1) sur la sonotrode (30),
    présenter l'ouverture locale (18) au dessus de la sonotrode (30),
    amener la sonotrode (30) et les deux oreilles (33) dans l'ouverture locale (18), la sonotrode (30) étant au niveau de l'embouchure (15) et dans l'alignement de cette embouchure (15), les deux oreilles (33) étant de part et d'autre de la sonotrode (30) et dans l'alignement de la rainure annulaire (14),
    faire tourner la jante (10) et mettre la sonotrode (30) en vibration quand les deux oreilles (33) et la sonotrode (30) sont dans la rainure annulaire (14),
    arrêter la sonotrode (30) dès qu'une oreille (33) ressort dans l'ouverture locale (18),
    arrêter la rotation quand les deux oreilles (33) et la sonotrode (30) sont dans l'ouverture locale 18).
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 appliqué au grenaillage des pieds d'aubes,
    caractérisé en ce qu'on emploie une enceinte (40) dont le fond (41) comporte une ouverture (42) par laquelle passe une sonotrode (30) avec un jeu E inférieur au diamètre des billes (1), l'enceinte (40) étant recouverte par un couvercle (45) mince, le couvercle (45) comportant une pluralité d'ouvertures (46) de forme complémentaire aux pieds (23), la distance entre le couvercle (45) et la sonotrode (30) étant au moins égal à la hauteur des pieds (23),
    et en ce que le procédé comporte les opérations suivantes :
    introduire une dose de billes (1) dans l'enceinte (40),
    introduire les pieds (23) dans les ouvertures (46) du couvercle (45) et immobiliser les aubes (1),
    mettre la sonotrode (30) en vibration pour effectuer le grenaillage.
  7. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que toutes les aubes (20) sont positionnées au dessus de la surface vibrante (31) de la sonotrode (30).
  8. Procédé selon la revendication 7, les aubes (20) comportant une cavité de refroidissement débouchant à la base (23a) du pied (23), caractérisé en ce que la base (23a) est positionné à une distance de la sonotrode (30) inférieure au diamètre des billes (1).
EP01402916A 2000-11-16 2001-11-14 Procédé pour augmenter la durée de vie des attaches d'aubes sur un rotor Expired - Lifetime EP1207013B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0014767 2000-11-16
FR0014767A FR2816538B1 (fr) 2000-11-16 2000-11-16 Procede pour augmenter la duree de vie des attaches d'aubes sur un rotor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1207013A1 true EP1207013A1 (fr) 2002-05-22
EP1207013B1 EP1207013B1 (fr) 2012-01-11

Family

ID=8856529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP01402916A Expired - Lifetime EP1207013B1 (fr) 2000-11-16 2001-11-14 Procédé pour augmenter la durée de vie des attaches d'aubes sur un rotor

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6536109B2 (fr)
EP (1) EP1207013B1 (fr)
JP (1) JP3974385B2 (fr)
CA (1) CA2363306C (fr)
FR (1) FR2816538B1 (fr)
SG (1) SG114512A1 (fr)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007137902A1 (fr) * 2006-05-26 2007-12-06 Siemens Aktiengesellschaft Dispositif de projection
CN107283119A (zh) * 2017-05-19 2017-10-24 航天材料及工艺研究所 一种复合材料变截面燕尾盲槽加工方法
US20200055165A1 (en) * 2016-04-12 2020-02-20 General Electric Company Apparatus and method for peening of machine components

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7028378B2 (en) * 2000-10-12 2006-04-18 Sonats-Societe Des Nouvelles Applications Des Techniques De Surfaces Method of shot blasting and a machine for implementing such a method
JP3951905B2 (ja) * 2002-04-25 2007-08-01 日産自動車株式会社 回転子コア用の電磁鋼板形成体、これを用いた永久磁石内蔵型回転電機用回転子、永久磁石内蔵型回転電機、および回転子コア用の電磁鋼板形成体の製造方法
JP4189201B2 (ja) * 2002-10-30 2008-12-03 新日本製鐵株式会社 鋼材の溶接継手における熱影響部の靭性向上方法
US7399371B2 (en) * 2004-04-16 2008-07-15 Nippon Steel Corporation Treatment method for improving fatigue life and long-life metal material treated by using same treatment
DE102004029546A1 (de) * 2004-06-19 2006-01-05 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen von Gasturbinenschaufeln im Bereich ihrer Schaufelfüße
FR2873609B1 (fr) * 2004-07-30 2008-02-22 Sonats Soc Des Nouvelles Appli Projectiles, dispositifs et installations de grenaillage par ultrasons et pieces ainsi traitees
US20060021410A1 (en) * 2004-07-30 2006-02-02 Sonats-Societe Des Nouvelles Applications Des Techniques De Surfaces Shot, devices, and installations for ultrasonic peening, and parts treated thereby
DE102004037954A1 (de) 2004-08-05 2006-03-16 Mtu Aero Engines Gmbh Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen von Bauteilen
DE102004059592B4 (de) * 2004-12-10 2014-09-04 MTU Aero Engines AG Verfahren zum Oberflächenstrahlen von Hohlräumen, insbesondere von Hohlräumen an Gasturbinen
US7147634B2 (en) 2005-05-12 2006-12-12 Orion Industries, Ltd. Electrosurgical electrode and method of manufacturing same
WO2006124616A2 (fr) * 2005-05-12 2006-11-23 General Electric Company Traitement par ecrouissage aux ultrasons de composants assembles
US8814861B2 (en) 2005-05-12 2014-08-26 Innovatech, Llc Electrosurgical electrode and method of manufacturing same
FR2889669B1 (fr) * 2005-08-12 2007-11-02 Snecma Piece metallique traitee par mise en compression de sous couches. procede pour obtenir une telle piece.
DE102005054866A1 (de) * 2005-11-17 2007-05-31 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Herstellen von metallischen Bauteilen, insbesondere für Turbomaschinen, mit kleinen Kantenradien
US7516547B2 (en) * 2005-12-21 2009-04-14 General Electric Company Dovetail surface enhancement for durability
DE102006016949A1 (de) * 2006-04-11 2007-10-25 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Bauteils
DE102007009470A1 (de) * 2007-02-27 2008-08-28 Daimler Ag Verfahren und Vorrichtung zum Oberflächenstrahlen
FR2930184B1 (fr) * 2008-04-18 2010-12-31 Snecma Procede de grenaillage par ultrason de pieces de turbomachines.
JP5218228B2 (ja) * 2008-04-23 2013-06-26 新東工業株式会社 搬送装置及びブラスト加工装置
US8240042B2 (en) * 2008-05-12 2012-08-14 Wood Group Heavy Industrial Turbines Ag Methods of maintaining turbine discs to avert critical bucket attachment dovetail cracks
ES2645216T3 (es) * 2008-10-23 2017-12-04 Spinewelding Ag Dispositivo de aumento para el anclaje de objetos en tejido duro
DE102009021582A1 (de) * 2009-05-15 2010-12-02 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren zur Oberflächenverfestigung und -glättung von metallischen Bauteilen
DE102009040324B4 (de) * 2009-09-05 2016-11-17 MTU Aero Engines AG Verfahren zur Wärmebehandlung von Gasturbinenschaufeln
US8794925B2 (en) * 2010-08-24 2014-08-05 United Technologies Corporation Root region of a blade for a gas turbine engine
US20130183157A1 (en) * 2012-01-17 2013-07-18 Venkatarama K. Seetharaman Method of surface treatment for dovetail in gas turbine engine fan blade
US8959738B2 (en) * 2012-03-21 2015-02-24 General Electric Company Process of repairing a component, a repair tool for a component, and a component
US10633985B2 (en) * 2012-06-25 2020-04-28 General Electric Company System having blade segment with curved mounting geometry
US9200521B2 (en) * 2012-10-30 2015-12-01 General Electric Company Components with micro cooled coating layer and methods of manufacture
US20140255620A1 (en) * 2013-03-06 2014-09-11 Rolls-Royce Corporation Sonic grain refinement of laser deposits
US10018047B2 (en) * 2013-12-12 2018-07-10 United Technologies Corporation Methods of roughing and finishing engine hardware
DE102016100663A1 (de) * 2016-01-15 2017-07-20 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Vorrichtung und Verfahren zum Strahlverfestigen von Oberflächenbereichen, insbesondere von Tannenbaumprofilen
JP7015468B2 (ja) * 2018-01-12 2022-02-03 富士電機株式会社 蒸気タービン翼及びその製造方法
DE102018203777A1 (de) * 2018-03-13 2019-09-19 MTU Aero Engines AG Nachbehandlungsverfahren für Schaufeln einer Strömungsmaschine
CN111843634A (zh) * 2020-07-28 2020-10-30 大连理工大学 一种石英半球谐振子加工工装及方法
CN117400150B (zh) * 2020-12-10 2026-03-27 苏州圣美特压铸科技有限公司 工件研磨抛光设备
CN114134300B (zh) * 2021-12-13 2023-12-05 中船重工龙江广瀚燃气轮机有限公司 一种叶片进排气边喷丸保护装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4426867A (en) * 1981-09-10 1984-01-24 United Technologies Corporation Method of peening airfoils and thin edged workpieces
US4888863A (en) 1988-03-21 1989-12-26 Westinghouse Electric Corp. Method and apparatus for producing turbine blade roots
FR2689431A1 (fr) 1992-04-06 1993-10-08 Teknoson Procédé et dispositif notamment de durcissement par ultrasons de pièces métalliques.
FR2714629A1 (fr) * 1993-12-30 1995-07-07 Teknoson Sa Procédé et dispositif d'ébavurage de pièces mécaniques.
FR2743742A1 (fr) 1996-01-24 1997-07-25 Seb Sa Procede de traitement d'une surface metallique et de fabrication d'un article culinaire
EP1101827A1 (fr) * 1999-11-18 2001-05-23 Snecma Moteurs Procédé de grenaillage par ultraons de surfaces annulaires de grandes dimensions sur des pièces minces

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3482423A (en) * 1968-02-26 1969-12-09 Metal Improvement Co Blade peening masking apparatus
US3668913A (en) * 1970-10-05 1972-06-13 Metal Improvement Co Apparatus for shot-peening turbine blades
US4419875A (en) * 1981-09-10 1983-12-13 Progressive Blasting Systems, Inc. Article manipulator mechanism for accelerated shot treating apparatus
FR2713974B1 (fr) * 1993-12-22 1996-01-19 Snecma Dispositif de grenaillage de surfaces non accessibles par une canalisation droite.
FR2715884B1 (fr) * 1994-02-04 1996-04-12 Gec Alsthom Electromec Procédé et dispositif pour le traitement de surface et la mise en précontrainte de la paroi intérieure d'une cavité.
US5620307A (en) * 1995-03-06 1997-04-15 General Electric Company Laser shock peened gas turbine engine blade tip
US5735044A (en) * 1995-12-12 1998-04-07 General Electric Company Laser shock peening for gas turbine engine weld repair
US5813265A (en) 1997-12-12 1998-09-29 General Electric Company Balanced electromagnetic peening
US5950470A (en) * 1998-09-09 1999-09-14 United Technologies Corporation Method and apparatus for peening the internal surface of a non-ferromagnetic hollow part
US6170308B1 (en) * 1999-07-20 2001-01-09 United Technologies Corporation Method for peening the internal surface of a hollow part
FR2801236B1 (fr) 1999-11-18 2001-12-21 Snecma Procede et machine de grenaillage par ultrasons de pieces sur une roue
US6340500B1 (en) * 2000-05-11 2002-01-22 General Electric Company Thermal barrier coating system with improved aluminide bond coat and method therefor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4426867A (en) * 1981-09-10 1984-01-24 United Technologies Corporation Method of peening airfoils and thin edged workpieces
US4888863A (en) 1988-03-21 1989-12-26 Westinghouse Electric Corp. Method and apparatus for producing turbine blade roots
FR2689431A1 (fr) 1992-04-06 1993-10-08 Teknoson Procédé et dispositif notamment de durcissement par ultrasons de pièces métalliques.
FR2714629A1 (fr) * 1993-12-30 1995-07-07 Teknoson Sa Procédé et dispositif d'ébavurage de pièces mécaniques.
FR2743742A1 (fr) 1996-01-24 1997-07-25 Seb Sa Procede de traitement d'une surface metallique et de fabrication d'un article culinaire
EP1101827A1 (fr) * 1999-11-18 2001-05-23 Snecma Moteurs Procédé de grenaillage par ultraons de surfaces annulaires de grandes dimensions sur des pièces minces

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007137902A1 (fr) * 2006-05-26 2007-12-06 Siemens Aktiengesellschaft Dispositif de projection
US8578745B2 (en) 2006-05-26 2013-11-12 Siemens Aktiengesellschaft Peening device
US20200055165A1 (en) * 2016-04-12 2020-02-20 General Electric Company Apparatus and method for peening of machine components
US11524387B2 (en) * 2016-04-12 2022-12-13 General Electric Company Apparatus and method for peening of machine components
CN107283119A (zh) * 2017-05-19 2017-10-24 航天材料及工艺研究所 一种复合材料变截面燕尾盲槽加工方法
CN107283119B (zh) * 2017-05-19 2019-10-22 航天材料及工艺研究所 一种复合材料变截面燕尾盲槽加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
SG114512A1 (en) 2005-09-28
US20020124402A1 (en) 2002-09-12
EP1207013B1 (fr) 2012-01-11
CA2363306A1 (fr) 2002-05-16
FR2816538A1 (fr) 2002-05-17
CA2363306C (fr) 2008-04-01
JP2002200562A (ja) 2002-07-16
JP3974385B2 (ja) 2007-09-12
FR2816538B1 (fr) 2003-01-17
US6536109B2 (en) 2003-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2363306C (fr) Procede pour augmenter la duree de vie des attaches d&#39;aubes sur un rotor
CA2555113C (fr) Piece metallique traitee par mise en compression de sous couches, procede pour obtenir une telle piece
CA2392138C (fr) Grenaillage transversal par ultrasons des aubes sur un rotor
EP1101827B1 (fr) Procédé de grenaillage par ultrasons de surfaces annulaires de grandes dimensions sur des pièces minces
CA2325898C (fr) Procede et machine de grenaillage par ultrasons de pieces sur une roue
CA2363276C (fr) Procede et installation de grenaillage par ultrasons des alveoles annulaires d&#39;attache d&#39;aubes sur un rotor
EP1911549B1 (fr) Masque de protection pour le traitement en surface d&#39;aubes de turbomachines
EP2288473B1 (fr) Procede de grenaillage par ultrasons de pieces de turbomachines
CA2363313C (fr) Procede et dispositif de grenaillage par ultrasons des alveoles &#34;axiales&#34; d&#39;attache des aubes sur un rotor
EP2255926B1 (fr) Procédé et dispositif de grenaillage par ultrasons
WO2008029039A2 (fr) Dispositif de traitement pour le grenaillage de la surface interieure d&#39;une piece tubulaire
FR2908678A1 (fr) Procede de grenaillage d&#39;un percage
FR2815281A1 (fr) Procede de grenaillage et machine pour la mise en oeuvre d&#39;un tel procede
FR3136691A1 (fr) Outillage de support pour le traitement de surface d’une pièce aéronautique par médias abrasifs

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20011123

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

AKX Designation fees paid

Designated state(s): DE FR GB IE IT NL

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SNECMA SERVICES

Owner name: SNECMA

111L Licence recorded

Free format text: 0101 SONATS

Effective date: 20081122

17Q First examination report despatched

Effective date: 20090219

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SNECMA

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: KERNEIS, STEPHANE MICHEL

Inventor name: SIMON GUILLAUME, FRANCOIS ROGER

Inventor name: FRADIN, WILLY LIONEL

Inventor name: NTSAMA-ETOUNDI, MARIE-CHRISTINE MARCELLE

Inventor name: HOFFMANN, HAKIM

Inventor name: BERTHELET, BENOIT JEAN HENRI

Inventor name: CHAREYRE, FRANCIS LUCIEN GUY

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: NTSAMA-ETOUNDI, MARIE-CHRISTINE MARCELLE

Inventor name: FRADIN, WILLY LIONEL

Inventor name: CHAREYRE, FRANCIS LUCIEN GUY

Inventor name: SIMON, GUILLAUME FRANCOIS ROGER

Inventor name: BERTHELET, BENOIT JEAN HENRI

Inventor name: HOFFMANN, HAKIM

Inventor name: KERNEIS, STEPHANE MICHEL

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB IE IT NL

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 60145933

Country of ref document: DE

Effective date: 20120308

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: VDEP

Effective date: 20120111

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120111

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FD4D

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20120111

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20121012

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R097

Ref document number: 60145933

Country of ref document: DE

Effective date: 20121012

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 15

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 16

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 17

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: CD

Owner name: SAFRAN AIRCRAFT ENGINES, FR

Effective date: 20170717

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 18

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20201020

Year of fee payment: 20

Ref country code: IT

Payment date: 20201021

Year of fee payment: 20

Ref country code: FR

Payment date: 20201021

Year of fee payment: 20

Ref country code: GB

Payment date: 20201021

Year of fee payment: 20

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R071

Ref document number: 60145933

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: PE20

Expiry date: 20211113

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

Effective date: 20211113