EP1207014A1 - Procédé et installation de grenaillage par ultrasons des alvéoles annulaires d'attache des aubes sur un rotor - Google Patents

Procédé et installation de grenaillage par ultrasons des alvéoles annulaires d'attache des aubes sur un rotor Download PDF

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EP1207014A1
EP1207014A1 EP01402918A EP01402918A EP1207014A1 EP 1207014 A1 EP1207014 A1 EP 1207014A1 EP 01402918 A EP01402918 A EP 01402918A EP 01402918 A EP01402918 A EP 01402918A EP 1207014 A1 EP1207014 A1 EP 1207014A1
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EP
European Patent Office
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cell
sonotrode
balls
sheath
rotor
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EP01402918A
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German (de)
English (en)
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EP1207014B1 (fr
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Benoít Jean Henri Berthelet
Francis Lucien Guy Chareyre
Willy Lionel Fradin
Hakim Hoffmann
Stéphane Michel Kerneis
Marie-Christine Marcelle Ntsama-Etoundi
Guillaume Francois Roger Simon
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
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/47—Burnishing
    • Y10T29/479—Burnishing by shot peening or blasting

Definitions

  • the invention relates to a method of surface treatment and setting in compression preload by shot peening of the wall of at least one annular cell substantially in the form of a dovetail, formed at the periphery of a rotor rim, said annular cell opening out the outside by an annular lateral mouth and having at least two cell ends which open into at least one respectively opening for the introduction of blades.
  • nozzles can only project microbeads whose diameter is less than 1mm, and typically between 0.3mm and 0.5mm.
  • the distribution of the balls, both in position and in speed, is done according to a Gaussian.
  • the shot blasting carried out is low so as not to generate a too high roughness in the vicinity of the treated area, which results in limited surface hardening.
  • the diameter of the projected balls being small, the stronger the shot blasting, the more the degradation of the state of surface is important.
  • the method makes it possible to obtain a homogeneous distribution of the positions beads constituting a mist of beads.
  • the fog balls of balls moving in random directions they hit the cavity walls from various angles, which improves the surface condition compared to the balls projected by a nozzle in a preferred direction.
  • the displacement is substantially vertically the sonotrode, so that the vibrating surface is at the level of the lateral mouth of the socket.
  • the volume in which the fog of balls is distributed being less than the volume obtained when the vibrating surface remains outside the mouth, the process requires a shot blasting treatment time shorter.
  • At least three successive shot blasting operations are carried out of the wall, reversing the direction of rotation of the rotor rim each time approach one end of the cell.
  • the entire wall of the annular cell is not subject to same time to the impact of balls, which entails risks of deformation of the cavity, in particular, of the socket containing the foot dawn, given the importance of the rim diameter in relation to its thickness. Treating the wall with three successive treatments allows to considerably compensate for the deformations of the rim.
  • a deflector is placed in the enclosure.
  • the deflector can be of substantially triangular geometry with sides parallel to the portions of divergent walls so as to reduce the blasting effect of the area between said deflector and the bottom of the cavity.
  • the rotor part after having shot a first cell, we do turn the rotor part around its axis of rotation, so as to bring the closure means in the opening for introducing blades, the displacement is substantially vertically the sonotrode and the sheath towards the position low, the acoustic assembly is moved substantially horizontally comprising the sheath and the horn towards the opening for introducing a second annular cell which is brought opposite the sonotrode, and we again positions the sonotrode supporting the dose of beads and the sheath in their high shot blasting position for blasting said second annular cell.
  • the dose of beads is easily retrieved in order to be either reused for a subsequent treatment, or be replaced.
  • a dose of balls is used whose diameter is greater than 0.8mm.
  • the balls used in the process according to the invention have a diameter larger than the diameter of the balls likely to be projected by a nozzle, so the shot blasting can be stronger while having a less significant surface degradation.
  • the invention also relates to an installation for setting up implement the process.
  • the installation may include a plurality of acoustic assemblies each comprising a sonotrode and a sheath, arranged around the rim rotor, said acoustic assemblies being able to move in a axial direction of the rotor rim.
  • the installation comprises a third lower clearance the diameter of the balls formed between said vibrating surface arranged in said mouth and said mouth.
  • the installation advantageously comprises a fourth lower set the diameter of the balls formed between one end of the sheath and the mouthpiece, which when the vibrating surface does not block the mouthpiece ensures the tightness of the enclosure.
  • the various elements of the installation are arranged so that no ball can block said elements likely to move.
  • the sonotrode and the sheath comprising the closure means have a geometry adapted to the shape of the cavity to be treated.
  • the vibrating surface is of complementary shape to the mouthpiece and the means shutters are formed so as to properly seal the enclosure.
  • the second displacement means are likely to move the shutter means and the sonotrode together.
  • the first means of movement and the second means of displacement are advantageously able to be controlled simultaneously.
  • the sheath and the sonotrode are placed in an intermediate position in which the space generated by the means for closing said sheath and the vibrating surface of said sonotrode constitutes a reservoir for the dose of beads. Then said sheath and said sonotrode supporting the dose of beads are moved together using of the same displacement. Finally, the sonotrode and / or the sealing means can be moved individually, depending on the geometry of the cavity to be treated until the vibrating surface respectively closes the mouth of the cavity and that the sealing means close off the cavity openings.
  • the installation includes support means to support the rotor rim to be treated and drive means said support means for regularly rotating the cell annular.
  • the installation advantageously includes means for expelling the dose of balls from the vibrating surface to a reservoir.
  • the installation includes means for moving substantially horizontally the sonotrode and the sheath.
  • a plurality of annular cells arranged indifferently on a rotor rim and having the same sections, can thus be treated with a same installation that is moved so as to position the sonotrode and the sheath opposite the cell in question.
  • FIG. 1 shows a rotor rim 1 comprising three cells annulars 2, formed at the periphery of the rotor rim 1 and distributed over different diameters of said rotor rim 1.
  • These annular cells 2 are substantially dovetail-shaped and have a 2A mouthpiece substantially annular in shape.
  • said cell 2 has a blade opening opening 5 visible in FIG. 3.
  • Each blade root 4 is successively mounted by sliding in the insertion opening 5.
  • One or more fixing device blades (not shown) allows the blades to be blocked 6.
  • Figure 2 shows that the support between the walls of the cell 2 and the blade root 4 results in two contact lines 2B.
  • the object of the invention is to propose a method and an installation to put in compression preload the wall 2C of each cell 2 and in particular the areas of the two contact lines 2B, so as to increase the wear resistance of these 2B contact lines caused by the friction between the blade root 4 and the wall of the cell 2 and so increase the fatigue strength of the rotor rim 1.
  • Figure 3 shows an example of installation used for setting up process work and in which only one acoustic unit is used, said acoustic assembly positioned below the rotor rim 1 being likely to move vertically and horizontally.
  • the rotor rim 1 is held by a mandrel 7 which can drive said rotor rim 1 rotating around its axis of rotation 1A, disposed at the horizontal.
  • a sonotrode 8 the vibrating surface 8A of which is placed in a intermediate position in a sleeve 16, is movably mounted under the rim rotor 1.
  • a dose of balls is placed above the vibrating surface 8a.
  • the acoustic assembly comprising the sonotrode 8 and the sheath 16 is moved horizontally until the vibrating surface 8A of the sonotrode 8 is opposite cell 2 to be treated.
  • the sonotrode 8 and the sheath 16 are moved vertically towards their high shot blasting position and the rotor rim is rotated to bring the vibrating surface 8A in the vicinity of a first end cell, 5A for example, so that shutter cheeks 14A and 14B formed on the sheath 16 are placed in the cell 2 so as to form a closed mobile enclosure 12.
  • said movable enclosure 12 is delimited by the wall portion 2'C, the vibrating surface 8A which closes the mouth portion 2A, the closing cheeks 14A and 14B and the sheath 16.
  • the distance L1 between the two shutter cheeks 14A and 14B is substantially equal to the circumferential extent L2 of the opening introduction 5.
  • Balls 10 with a diameter between 0.8mm and 5mm, preferably equal to 1mm, are projected by the vibrating surface 8A, oriented upwards, of the sonotrode 8 in the enclosure 12.
  • FIG. 5 shows that the vibrating surface 8A is excited by a vibration generator 18, for example quartz, in order to create a fog of balls 10 in the enclosure 12.
  • a deflector 15 which is carried by the shutter cheeks 14A and 14B can be placed in the fog of balls 10 in order to mitigate the blasting effect of the bottom of the cell and increase the shot blasting of the internal sides of the mouthpiece 21.
  • Said deflector 15 is triangular with sides substantially parallel to the 2'C wall portions and at the bottom of the cell.
  • the clearance e1 formed between the sonotrode 8 and the sheath 16 is less the diameter of the balls 10, so that no ball 10 can pass between the vibrating surface 8A and said sheath 16.
  • the shutter cheeks 14A and 14B in dovetail shape have axial sections substantially complementary to those of cell 2, so that in the high shot peening position, the clearance e2 formed between each end cap 14A, 14B, and the portion of wall 2'C to be blasted is smaller than the diameter of the balls 10. Thus, no ball 10 can escape outside the enclosure 12.
  • a first slide 20 makes it possible to carry out the displacements sonotrode 8 vertical by sliding said sonotrode 8 in the sheath 16.
  • Control means allow control said first slide 20 and said second slide 22.
  • Means for example rails, used to move the assembly acoustic comprising the sonotrode 8 and the sheath 16 horizontally, so as to position it next to a cell to be treated.
  • the first slide 20 can be carried either by the second slide 22, as shown in Figure 5, either by the frame 24, in which case the control of the two slides 20 and 22 must be synchronized to mount together the sonotrode 8 and the sheath 16 towards the high position of shot blasting.
  • the sonotrode 8 Before starting the treatment operation of an axial cell 2, the sonotrode 8 is placed in an intermediate position in the sheath 16, position in which the space delimited by the sheath 16 and the surface vibrating 8A, constitutes a container 26 which makes it possible to contain the dose of balls 10 which is deposited on the vibrating surface 8A, as shown in the figure 6.
  • the sonotrode 8 and the sheath 16 are moved to the neighborhood of a first cell 2 to be treated and the opening is brought introduction 5 of said first cell 2 opposite the sonotrode 8, in rotating the rotor rim 1 around its axis of rotation 1A using drive means (not shown).
  • Means of training include for example a motor.
  • the sonotrode 8 and the sheath 16 are moved to their high position shot blasting by simultaneously moving, using the slide 22, the shutter cheeks 14A and 14B and the vibrating surface 8A in the opening 5, then rotate the rotor rim 1 until the two cheeks 14A and 14B are in the end 5A for example. Therefore, we proceeds to the peening of the wall portion 2'C of the first cell 2 in actuating the vibration generator 18 which generates a fog of balls 10 in the sealed mobile enclosure 12 and the rim is rotated regularly of rotor 1 around its axis of rotation 1A so as to blast the entire wall 2C.
  • the sonotrode 8 is withdrawn towards its position low, represented figure 7, in which one proceeds to the release of the dose of balls 10.
  • the balls 10 are for example blown from the surface 8A using a blower 28 through lights 30 formed in the sheath 16 and recovered in a tank 32. Said balls 10 can then be refreshed or replaced for further processing.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de grenaillage par ultrasons des alvéoles annulaires (2) d'attache d'aubes sur une jante de rotor (1), ces alvéoles comportant une ouverture d'introduction d'aubes. Selon le procédé on place une dose de billes (10) sur une surface vibrante (8a) d'une sonotrode (8) disposée dans une position intermédiaire dans un fourreau (16) ayant des moyens d'obturation (14B) opposés susceptibles de coulisser dans l'alvéole, on place l'ouverture d'introduction (5) en regard de la sonotrode (8), on déplace ensemble la sonotrode (8) et le fourreau (16) vers l'ouverture d'introduction (5) dans une position de grenaillage dans laquelle les moyens d'obturation (14B) sont en regard des extrémités d'alvéole débouchant dans ladite ouverture (5), puis on fait tourner la jante de rotor (1) autour de son axe, de manière à amener les moyens d'obturation dans une première extrémité (5A) de l'alvéole (2) de manière à former une enceinte fermée contenant les billes. On fait tourner la jante et on génère un brouillard de billes. <IMAGE>

Description

L'invention concerne un procédé de traitement de surface et de mise en précontrainte de compression par grenaillage de la paroi d'au moins une alvéole annulaire sensiblement en forme de queue d'aronde, formée à la périphérie d'une jante de rotor, ladite alvéole annulaire débouchant à l'extérieur par une embouchure latérale annulaire et présentant au moins deux extrémités d'alvéole qui débouchent dans respectivement au moins une ouverture d'introduction d'aubes.
En particulier, il est nécessaire de mettre en précontrainte de compression la paroi d'une alvéole annulaire d'attache marteaux des aubes sur un rotor de turbomachine pouvant contenir des pieds d'aubes dont les lignes de contact entre l'alvéole annulaire et chaque pied d'aube sont fortement sollicités. En effet, en fonctionnement, les aubes de turbine ou de soufflantes bloquées dans une alvéole annulaire par différents moyens, sont soumises à des forces centrifuges considérables entraínant une usure par frottement importante au niveau de ces lignes de contact. Cette usure par frottement réduit la durée de vie des pièces en exploitation et entraíne régulièrement leur changement.
Pour augmenter la résistance en fatigue du rotor de turbine et durcir la surface des alvéoles annulaires au voisinage des lignes de contact, il est connu de grenailler les alvéoles annulaires au moyen de billes éjectées par une buse à air comprimé introduite dans chaque alvéole. Les billes provoquent une mise en compression permanente de la surface traitée sur une faible épaisseur afin de s'opposer à l'apparition et à la progression des fissures à la surface de la pièce.
Ces buses ne peuvent projeter que des microbilles dont le diamètre est inférieur à 1mm, et typiquement compris entre 0,3mm et 0,5mm. En outre, la répartition des billes, tant en position qu'en vitesse, se fait selon une gaussienne.
Ce procédé est nécessairement long, car la surface totale de la cavité n'est traitée que par une succession de traitements locaux qui peuvent, en outre, introduire des déformations locales intempestives et l'incrustation de résidus de billes.
De plus, le grenaillage effectué est faible pour ne pas générer une rugosité trop élevée au voisinage de la zone traitée, ce qui entraíne un durcissement de la surface limité. En effet, le diamètre des billes projetées étant petit, plus le grenaillage est fort, plus la dégradation de l'état de surface est importante.
Enfin, le procédé mettant en oeuvre de nombreux paramètres est peu contrôlable et difficilement reproductible.
Le but de l'invention est de proposer un procédé de grenaillage d'alvéoles annulaires de rotor de turbine, qui permette de créer des précontraintes reproductibles sur toutes les alvéoles, dans un temps plus court, tout en permettant un grenaillage plus fort, c'est-à-dire une épaisseur de mise en compression de la surface plus importante sans toutefois introduire de déformation et en limitant la dégradation de la surface traitée. L'invention atteint son but par le fait que le procédé de grenaillage est réalisé par ultrasons et comporte les étapes suivantes :
  • a) on place une dose de billes d'un diamètre déterminé sur une surface vibrante d'une sonotrode préalablement disposée dans une position intermédiaire dans un fourreau entourant ladite surface vibrante, ledit fourreau comportant des moyens d'obturation opposés susceptibles de coulisser dans l'alvéole,
  • b) on place l'ouverture d'introduction en regard de ladite sonotrode,
  • c) on déplace sensiblement verticalement et ensemble ladite sonotrode et ledit fourreau vers ladite ouverture d'introduction d'aubes pour les placer dans une position de grenaillage dans laquelle les moyens d'obturation sont en regard des extrémités d'alvéole débouchant dans ladite ouverture,
  • d) on fait tourner la jante de rotor autour de son axe de rotation disposé à l'horizontale de manière à amener les moyens d'obturation dans une première extrémité d'alvéole de manière à former une enceinte mobile fermée contenant les billes, et
  • e) on procède au grenaillage par ultrasons de l'intégralité de la paroi en générant un brouillard de billes dans l'enceinte mobile au moyen de la sonotrode excitée par des moyens de production d'oscillations ultrasonores et en faisant tourner régulièrement la jante de rotor autour de son axe de rotation jusqu'à atteindre la deuxième extrémité d'alvéole.
    • Le procédé permet d'obtenir une répartition homogène des positions des billes constituant un brouillard de billes. Les billes du brouillard de billes se déplaçant dans des directions aléatoires, elles viennent frapper les parois des cavités sous des angles variés, ce qui améliore l'état de surface par rapport aux billes projetées par une buse dans une direction privilégiée.
    Le procédé n'exige qu'une faible quantité de billes. On peut donc utiliser des billes de haute qualité en terme de dureté et de géométrie, par exemple des billes de paliers à roulement en acier ou en céramique, ce qui permet de mieux préserver l'état de surface.
    Avantageusement, après avoir positionné les moyens d'obturation dans l'ouverture d'introduction d'aubes, on déplace sensiblement verticalement la sonotrode, afin que la surface vibrante soit au niveau de l'embouchure latérale de l'alvéole.
    Le volume dans lequel le brouillard de billes est réparti étant inférieur au volume obtenu lorsque la surface vibrante reste en dehors de l'embouchure, le procédé nécessite un temps de traitement de grenaillage plus court.
    On effectue avantageusement au moins trois grenaillages successifs de la paroi, en inversant le sens de rotation de la jante de rotor à chaque approche d'une des extrémités de l'alvéole.
    L'intégralité de la paroi de l'alvéole annulaire n'est pas soumise en même temps aux impacts de billes, ce qui entraíne des risques de déformation de la cavité, en particulier, de l'alvéole contenant le pied d'aube, étant donné l'importance du diamètre de la jante par rapport à son épaisseur. Le fait de traiter la paroi par trois traitements successifs permet de compenser considérablement les déformations de la jante.
    Bien entendu, il est aussi possible de procéder aux trois grenaillages successifs en conservant le même sens de rotation de la jante de rotor et en arrêtant le grenaillage lorsque les joues d'obturation et la surface vibrante arrivent au voisinage d'une première extrémité d'embouchure, puis en réactivant le brouillard de billes lorsque les joues d'obturation et la surface vibrante se trouvent hors de l'ouverture d'introduction à nouveau introduites dans l'embouchure.
    On place avantageusement, un déflecteur dans l'enceinte.
    Le déflecteur peut être de géométrie sensiblement triangulaire avec des côtés parallèles aux portions de parois divergentes de manière à diminuer l'effet du grenaillage de la zone située entre ledit déflecteur et le fond de la cavité.
    Avantageusement, après avoir grenaillé une première alvéole, on fait tourner la partie de rotor autour de son axe de rotation, de manière à amener les moyens d'obturation dans l'ouverture d'introduction d'aubes, on déplace sensiblement verticalement la sonotrode et le fourreau vers la position basse, on déplace sensiblement horizontalement l'ensemble acoustique comprenant le fourreau et la sonotrode vers l'ouverture d'introduction d'une seconde alvéole annulaire qui est amenée en regard de la sonotrode, et on positionne à nouveau la sonotrode supportant la dose de billes et le fourreau dans leur position haute de grenaillage pour grenailler ladite seconde alvéole annulaire.
    A la fin du traitement, on déplace avantageusement sensiblement verticalement la sonotrode vers une position basse dans le fourreau, position dans laquelle la dose de billes est apte à être chassée de la surface vibrante vers un réservoir au travers de lumières formées dans le fourreau après le grenaillage des alvéoles annulaires formées sur la jante de rotor.
    Ainsi, la dose de billes est facilement récupérée en vue d'être, soit réutilisée pour un traitement suivant, soit être remplacée.
    Avantageusement, on utilise une dose de billes dont le diamètre est supérieur à 0,8mm.
    Les billes utilisées dans le procédé selon l'invention ont un diamètre plus grand que le diamètre des billes susceptibles d'être projetées par une buse, de sorte que le grenaillage peut être plus fort tout en ayant une dégradation de la surface moins importante.
    L'invention concerne également une installation pour mettre en oeuvre le procédé.
    Selon l'invention, cette installation comporte :
  • une sonotrode susceptible de projeter des billes d'un diamètre déterminé dans une enceinte mobile délimitée par une portion de paroi de l'alvéole annulaire, la surface vibrante de ladite sonotrode disposée au voisinage de l'embouchure, et un fourreau entourant la sonotrode et ayant des moyens d'obturation susceptibles de former une enceinte mobile étanche avec ladite portion de paroi, et ladite surface vibrante,
  • des moyens de production d'oscillations ultrasonores susceptibles d'exciter ladite sonotrode,
  • des premiers moyens pour déplacer sensiblement verticalement ladite sonotrode, et des deuxièmes moyens pour déplacer sensiblement verticalement lesdits moyens d'obturation,
  • un premier jeu inférieur au diamètre des billes étant ménagé entre ladite sonotrode et ledit fourreau, et
  • un deuxième jeu inférieur au diamètre des billes étant ménagé entre lesdits moyens d'obturation disposés dans ladite alvéole annulaire et l'alvéole annulaire.
    • L'installation peut comporter une pluralité d'ensembles acoustiques comprenant chacun une sonotrode et un fourreau, disposés autour de la jante de rotor, lesdits ensembles acoustiques étant aptes à se déplacer selon une direction axiale de la jante de rotor.
    Avantageusement, l'installation comporte un troisième jeu inférieur au diamètre des billes ménagé entre ladite surface vibrante disposée dans ladite embouchure et ladite embouchure.
    L'installation comporte avantageusement un quatrième jeu inférieur au diamètre des billes ménagé entre une extrémité du fourreau et l'embouchure, qui lorsque la surface vibrante n'obture pas l'embouchure permet de garantir l'étanchéité de l'enceinte.
    Les différents éléments de l'installation sont agencés de sorte qu'aucune bille ne peut bloquer lesdits éléments susceptibles de se déplacer. En outre, la sonotrode et le fourreau comprenant les moyens d'obturation, ont une géométrie adaptée à la forme de la cavité à traiter. En particulier, la surface vibrante est de forme complémentaire à l'embouchure et les moyens d'obturation sont formés de manière à bien assurer l'étanchéité de l'enceinte.
    Avantageusement, les deuxièmes moyens de déplacement sont susceptibles de déplacer ensemble les moyens d'obturation et la sonotrode.
    Les premiers moyens de déplacement et les deuxièmes moyens de déplacement sont avantageusement aptes à être commandés simultanément.
    Au départ du traitement, le fourreau et la sonotrode sont placés dans une position intermédiaire dans laquelle l'espace engendré par les moyens d'obturation dudit fourreau et la surface vibrante de ladite sonotrode constitue un réservoir pour la dose de billes. Puis, ledit fourreau et ladite sonotrode supportant la dose de billes sont déplacés conjointement à l'aide d'un même déplacement. Enfin, la sonotrode et/ou les moyens d'obturation sont susceptibles d'être déplacés individuellement, selon la géométrie de la cavité à traiter jusqu'à ce que respectivement la surface vibrante obture l'embouchure de la cavité et que les moyens d'obturation obturent les ouvertures de la cavité.
    Avantageusement, l'installation comporte des moyens de support pour supporter la jante de rotor à traiter et des moyens d'entraínement desdits moyens de support pour faire tourner régulièrement l'alvéole annulaire.
    L'installation comprend avantageusement des moyens pour chasser la dose de billes de la surface vibrante vers un réservoir.
    Ces moyens simples, permettent de chasser la dose de bille au cours d'un traitement si nécessaire, ou à la fin de celui-ci, soit pour rafraíchir les billes, soit pour les remplacer.
    Avantageusement, l'installation comporte des moyens pour déplacer sensiblement horizontalement la sonotrode et le fourreau.
    Une pluralité d'alvéoles annulaires, disposées indifféremment sur une jante de rotor et ayant les mêmes sections, peut ainsi être traitée avec une même installation que l'on déplace de manière à positionner la sonotrode et le fourreau en regard de l'alvéole considérée.
    D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue frontale d'une jante de rotor,
    • la figure 2 est une vue frontale d'une aube de soufflante disposée dans une cavité annulaire formée à la périphérie de la jante de rotor,
    • la figure 3 est une vue de l'installation, le fourreau et la sonotrode étant placés en position intermédiaire,
    • la figure 4 est une coupe de l'installation selon un plan médian perpendiculaire à l'axe de rotation de la jante de rotor, le fourreau et la sonotrode étant placés en position haute de grenaillage,
    • la figure 5 est une coupe de la figure 4 selon la ligne V-V,
    • la figure 6 est une coupe du fourreau contenant la sonotrode, dans leur position intermédiaire, et
    • la figure 7 est une coupe du fourreau contenant la sonotrode dans sa position basse.
    La figure 1 montre une jante de rotor 1 comportant trois alvéoles annulaires 2, formées à la périphérie de la jante de rotor 1 et réparties sur différents diamètres de ladite jante de rotor 1. Ces alvéoles annulaires 2 sont sensiblement en forme de queue d'aronde et présentent une embouchure 2A de forme sensiblement annulaire.
    Afin de permettre le montage des pieds 4, sensiblement en forme de queue d'aronde, des aubes de soufflante 6 dans l'alvéole 2, ladite l'alvéole 2 présente une ouverture d'introduction 5 d'aube visible sur la figure 3.
    Chaque pied d'aube 4 est monté successivement par coulissement dans l'ouverture d'introduction 5. Un ou plusieurs dispositif de fixation d'aubes (non représenté) permet de bloquer les aubes 6.
    La figure 2 montre que l'appui entre les parois de la l'alvéole 2 et le pied d'aube 4 se traduit par deux lignes de contact 2B.
    Le but de l'invention est de proposer un procédé et une installation pour mettre en précontrainte de compression la paroi 2C de chaque alvéole 2 et en particulier les zones des deux lignes de contact 2B, de manière à augmenter la résistance à l'usure de ces lignes de contact 2B provoquée par le frottement entre le pied d'aube 4 et la paroi de l'alvéole 2 et ainsi augmenter la résistance à la fatigue de la jante de rotor 1.
    La figure 3 montre un exemple d'installation utilisée pour la mise en oeuvre du procédé et dans laquelle un seul ensemble acoustique est utilisé, ledit ensemble acoustique positionné en-dessous de la jante de rotor 1 étant susceptible de se déplacer verticalement et horizontalement.
    La jante de rotor 1 est maintenue par un mandrin 7 qui peut entraíner ladite jante de rotor 1 en rotation autour de son axe de rotation 1A, disposé à l'horizontale.
    Une sonotrode 8, dont la surface vibrante 8A est placée dans une position intermédiaire dans un fourreau 16,est montée mobile sous la jante de rotor 1. Une dose de billes est placée au-dessus de la surface vibrante 8a. L'ensemble acoustique comprenant la sonotrode 8 et le fourreau 16 est déplacé horizontalement jusqu'à ce que la surface vibrante 8A de la sonotrode 8 soit en regard de l'alvéole 2 à traiter.
    On fait tourner la jante de rotor 1 autour de son axe 1A de manière à placer ouverture d'introduction 5 en regard de la surface vibrante 8A.
    Puis, la sonotrode 8 et le fourreau 16 sont déplacés verticalement vers leur position haute de grenaillage et on fait tourner la jante de rotor pour amener la surface vibrante 8A au voisinage d'une première extrémité d'alvéole, 5A par exemple, afin que des joues d'obturation 14A et 14B formées sur le fourreau 16 se placent dans l'alvéole 2 de manière à former une enceinte mobile fermée 12.
    Comme indiqué sur la figure 4, ladite enceinte mobile 12 est délimitée par la portion de paroi 2'C, la surface vibrante 8A qui obture la portion d'embouchure 2A, les joues d'obturation 14A et 14B et le fourreau 16.
    L'écartement L1 entre les deux joues d'obturation 14A et 14B est sensiblement égal à l'étendue circonférentielle L2 de l'ouverture d'introduction 5.
    Des billes 10 d'un diamètre compris entre 0,8mm et 5mm, préférentiellement égal à 1mm, sont projetées par la surface vibrante 8A, orientée vers le haut, de la sonotrode 8 dans l'enceinte 12.
    La figure 5 montre que la surface vibrante 8A est excitée par un générateur de vibrations 18, par exemple à quartz, afin de créer un brouillard de billes 10 dans l'enceinte 12. Un déflecteur 15 qui est porté par les joues d'obturation 14A et 14B peut être placé dans le brouillard de billes 10 afin d'atténuer l'effet du grenaillage du fond de l'alvéole et augmenter le grenaillage des flancs internes de l'embouchure 21. Ledit déflecteur 15 est triangulaire avec des côtés sensiblement parallèles aux portions de paroi 2'C et au fond de l'alvéole.
    Le jeu e1 ménagé entre la sonotrode 8 et le fourreau 16 est inférieur au diamètre des billes 10, de sorte qu'aucune bille 10 ne peut passer entre la surface vibrante 8A et ledit fourreau 16.
    Les joues d'obturation 14A et 14B en forme en queue d'aronde ont des sections axiales sensiblement complémentaires à celles de l'alvéole 2, de sorte qu'en position haute de grenaillage, le jeu e2 ménagé entre chaque joue d'obturation 14A, 14B, et la portion de paroi 2'C à grenailler est inférieur au diamètre des billes 10. Ainsi, aucune bille 10 ne peut s'échapper hors de l'enceinte 12.
    De même, lorsque la surface vibrante 8A obture l'embouchure 2A en position haute de grenaillage, un troisième jeu e3, ménagé entre la surface vibrante 8A de la sonotrode 8 et l'embouchure 2A, est inférieur au diamètre des billes 10 de sorte qu'aucune bille 10 ne peut sortir hors de l'enceinte 12. Si la surface vibrante 8A n'obture pas l'embouchure, un quatrième jeu e4 compris entre une extrémité 16A du fourreau 16 et l'embouchure 2A permet d'assurer l'étanchéité de l'enceinte 12.
    Une première glissière 20 permet d'effectuer les déplacements verticaux de la sonotrode 8 en faisant coulisser ladite sonotrode 8 dans le fourreau 16. Une deuxième glissière 22, portée par un bâti 24, permet quant à elle de déplacer verticalement à la fois la sonotrode 8 et le fourreau 16. Des moyens de commande (non représentés) permettent de commander ladite première glissière 20 et ladite seconde glissière 22. Des moyens (non représentés), par exemple des rails, permettent de déplacer l'ensemble acoustique comprenant la sonotrode 8 et le fourreau 16 horizontalement, de manière à la positionner en regard d'une alvéole à traiter.
    La première glissière 20 peut être portée soit par la deuxième glissière 22, comme indiqué sur la figure 5, soit par le bâti 24, auquel cas la commande des deux glissières 20 et 22 doit être synchronisée pour monter ensemble la sonotrode 8 et le fourreau 16 vers la position haute de grenaillage.
    Avant de débuter l'opération de traitement d'une alvéole axiale 2, la sonotrode 8 est placée dans une position intermédiaire dans le fourreau 16, position dans laquelle l'espace délimité par le fourreau 16 et la surface vibrante 8A, constitue un récipient 26 qui permet de contenir la dose de billes 10 qui est déposée sur la surface vibrante 8A, comme représenté sur la figure 6.
    Après avoir fixé la jante de rotor 1 par des moyens de maintien comprenant le mandrin 7, on déplace la sonotrode 8 et le fourreau 16 au voisinage d'une première alvéole 2 à traiter et on amène l'ouverture d'introduction 5 de ladite première alvéole 2 en regard de la sonotrode 8, en faisant tourner la jante de rotor 1 autour de son axe de rotation 1A à l'aide de moyens d'entraínement (non représentés). Les moyens d'entraínement comportent par exemple un moteur.
    On déplace la sonotrode 8 et le fourreau 16 vers leur position haute de grenaillage en déplaçant simultanément, à l'aide de la glissière 22, les joues d'obturation 14A et 14B et la surface vibrante 8A dans l'ouverture d'introduction 5, puis on fait tourner la jante de rotor 1 jusqu'à ce que les deux joues 14A et 14B soient dans l'extrémité 5A par exemple. Dès lors, on procède au grenaillage de la portion de paroi 2'C de la première alvéole 2 en actionnant le générateur de vibrations 18 qui génère un brouillard de billes 10 dans l'enceinte mobile étanche 12 et on fait tourner régulièrement la jante de rotor 1 autour de son axe de rotation 1A de manière à grenailler l'intégralité de la paroi 2C.
    Lorsque la première joue 14A arrive au voisinage de l'extrémité 5B d'embouchure 2A, on inverse le sens de rotation de la jante de rotor 1 et on poursuit le grenaillage de la portion de paroi 2'C jusqu'à l'autre extrémité SA d'embouchure 2A. On réitère encore une fois le processus jusqu'à atteindre à nouveau l'extrémité 5B. Il est bien entendu que le procédé peut comporter plus de trois passages de grenaillage tel que précités.
    Dès que le grenaillage de la première alvéole 2 est terminé, on fait tourner la jante de rotor 1, afin que les joues d'obturation 14A, 14B se placent dans une ouverture 5 d'introduction d'aubes, on dégage la sonotrode 8 et les joues d'obturation 14A et 14B hors de l'ouverture d'introduction 5, puis on déplace horizontalement l'ensemble acoustique comprenant la sonotrode 8 et le fourreau en regard d'une deuxième alvéole 2, on recommence le traitement selon le procédé précité et ainsi de suite jusqu'à ce que le traitement de l'ensemble des alvéoles axiales 2 formées sur la jante de rotor 1 soit terminé.
    A la fin du traitement, la sonotrode 8 est retirée vers sa position basse, représentée figure 7, dans laquelle on procède au dégagement de la dose de billes 10. Les billes 10 sont par exemple soufflées de la surface 8A à l'aide d'une soufflette 28 au travers de lumières 30 formées dans le fourreau 16 et récupérées dans un réservoir 32. Lesdites billes 10 peuvent ensuite être rafraíchies ou bien remplacées en vue d'un traitement ultérieur.

    Claims (14)

    1. Procédé de traitement de surface et de mise en précontrainte de compression par grenaillage de la paroi (2C) d'au moins une alvéole annulaire (2) sensiblement en forme de queue d'aronde, formée à la périphérie d'une jante de rotor (1), ladite alvéole annulaire (2) débouchant à l'extérieur par une embouchure latérale annulaire (2A) et présentant au moins deux extrémités (SA, 5B) d'alvéole qui débouchent dans respectivement au moins une ouverture d'introduction (5) d'aubes,
         caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes suivantes :
      a) on place une dose de billes (10) d'un diamètre déterminé sur une surface vibrante (8A) d'une sonotrode (8) préalablement disposée dans une position intermédiaire dans un fourreau (16) entourant ladite surface vibrante (8A), ledit fourreau (16) comportant des moyens d'obturation (14A, 14B) opposés susceptibles de coulisser dans l'alvéole (2),
      b) on place l'ouverture d'introduction (5) en regard de ladite sonotrode (8),
      c) on déplace sensiblement verticalement et ensemble ladite sonotrode (8) et ledit fourreau (16) vers ladite ouverture d'introduction (5) d'aubes pour les placer dans une position de grenaillage dans laquelle les moyens d'obturation (14A, 14B) sont en regard des extrémités (SA, 5B) d'alvéole débouchant dans ladite ouverture (5),
      d) on fait tourner la jante de rotor (1) autour de son axe de rotation (1A) disposé à l'horizontale de manière à amener les moyens d'obturation (14A, 14B) dans une première extrémité (5A) d'alvéole de manière à former une enceinte (12) mobile fermée contenant les billes (10), et
      e) on procède au grenaillage par ultrasons de l'intégralité de la paroi (2C) en générant un brouillard de billes (10) dans l'enceinte mobile (12) au moyen de la sonotrode (8) excitée par des moyens de production d'oscillations ultrasonores (18) et en faisant tourner régulièrement la jante de rotor (1) autour de son axe de rotation (1A) jusqu'à atteindre la deuxième extrémité d'alvéole.
    2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, après avoir déplacé ensemble la sonotrode (8) et le fourreau (16) dans la position de grenaillage, on déplace sensiblement verticalement la sonotrode (8), afin que la surface vibrante (8a) soit au niveau de l'embouchure latérale de l'alvéole (2).
    3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on effectue au moins trois grenaillages successifs de la paroi (2C), en inversant le sens de rotation de la jante de rotor (1) à chaque approche d'une des extrémités d'alvéole.
    4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on place un déflecteur (15) dans l'enceinte (12).
    5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que après avoir grenaillé une première alvéole, on fait tourner la partie de rotor (1) autour de son axe de rotation, de manière à amener les moyens d'obturation dans l'ouverture d'introduction (5) d'aubes, on déplace sensiblement verticalement la sonotrode (8) et le fourreau (16) vers la position basse, on déplace sensiblement horizontalement l'ensemble acoustique comprenant le fourreau (16) et la sonotrode (8) vers l'ouverture d'introduction (5) d'une seconde alvéole annulaire (2) qui est amenée en regard de la sonotrode (8), et on positionne à nouveau la sonotrode (8) supportant la dose de billes (10) et le fourreau (16) dans leur position haute de grenaillage pour grenailler ladite seconde alvéole annulaire (2).
    6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'on utilise une dose de billes (10) dont le diamètre est supérieur à 0,8mm.
    7. Installation pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'elle comporte
      une sonotrode (8) susceptible de projeter des billes (10) d'un diamètre déterminé dans une enceinte mobile (12) délimitée par une portion de paroi (2'C) de l'alvéole annulaire (2), la surface vibrante (8A) de ladite sonotrode (8) disposée au voisinage de ladite embouchure (2A), et un fourreau (16) entourant la sonotrode (8) et ayant des moyens d'obturation (14A, 14B) susceptibles de former une enceinte mobile (12) étanche avec ladite portion de paroi (2'C) et ladite surface vibrante (8A),
      des moyens de production d'oscillations ultrasonores (18) susceptibles d'exciter ladite sonotrode (8),
      des premiers moyens (20) pour déplacer sensiblement verticalement ladite sonotrode (8), et des deuxièmes moyens (22) pour déplacer sensiblement verticalement lesdits moyens d'obturation (14A, 14B),
      un premier jeu (e1) inférieur au diamètre des billes (10) étant ménagé entre ladite sonotrode (8) et ledit fourreau (16), et
      un deuxième jeu (e2) inférieur au diamètre des billes (10) étant ménagé entre lesdits moyens d'obturation (14A, 14B) disposés dans ladite alvéole annulaire (2) et l'alvéole annulaire (2).
    8. Installation selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'elle comporte un troisième jeu (e3) inférieur au diamètre des billes (10) ménagé entre ladite surface vibrante (8A) disposée dans ladite embouchure (2A) et l'embouchure (2A).
    9. Installation selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisée par le fait qu'elle comporte un quatrième jeu (e4) inférieur au diamètre des billes (10) ménagé entre une extrémité (16A) du fourreau (16) et l'embouchure (2A).
    10. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée par le fait que les deuxièmes moyens de déplacement (22) sont susceptibles de déplacer ensemble les moyens d'obturation (14A, 14B) et la sonotrode (8).
    11. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisée par le fait que les premiers moyens de déplacement (20) et les deuxièmes moyens de déplacement (22) sont aptes à être commandés simultanément.
    12. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens de support pour supporter la jante de rotor (1) à traiter et des moyens d'entraínement desdits moyens de support pour faire tourner régulièrement l'alvéole annulaire (2).
    13. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens (28) pour chasser la dose de billes (10) de la surface vibrante (8A) vers un réservoir (32).
    14. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens () pour déplacer sensiblement horizontalement la sonotrode (8) et le fourreau (16).
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