EP1980343B1 - Process for manufacturing foundry ceramic cores for turbomachine vanes - Google Patents

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EP1980343B1
EP1980343B1 EP08103504.0A EP08103504A EP1980343B1 EP 1980343 B1 EP1980343 B1 EP 1980343B1 EP 08103504 A EP08103504 A EP 08103504A EP 1980343 B1 EP1980343 B1 EP 1980343B1
Authority
EP
European Patent Office
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core
trailing edge
blade
dies
thicker
Prior art date
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Active
Application number
EP08103504.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1980343A1 (en
Inventor
Yvon Louesdon
Serge Prigent
Jean-Louis Verger
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 SAS
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B22C9/105—Salt cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C13/00—Moulding machines for making moulds or cores of particular shapes
    • B22C13/12—Moulding machines for making moulds or cores of particular shapes for cores
    • B22C13/16—Moulding machines for making moulds or cores of particular shapes for cores by pressing through a die

Definitions

  • the ceramic material has abrasive properties and the shear stresses generated by the new, more severe filling conditions are the cause of premature wear of the fine areas of the tools resulting in an increase in the number of production stops and maintenance costs. tooling.
  • the demolding operation can cause deformation of the core when the paste has infiltrated into the mechanisms of the core box.
  • these conditions for filling and demolding the core in the core box are at the origin of cracks and burrs type indications which cause the disposal of large quantities of cores after their ejection and control. Defects can also be revealed only after the debinding and baking heat treatment.
  • such a turbine blade 1 comprises an intrados face IN an extrados face EX, a leading edge BA and a trailing edge BF.
  • the dawn includes several internal cavities, here 7: 1A to 1G.
  • the cavities are separated from each other by partitions: 1AB, 1BC, etc.
  • the trailing edge comprises an opening 1 H or a plurality of openings on its long fed from the last cavity 1 G by GH channels 1 'parallel to each other for the exhaust of the cooling fluid in the gas stream.
  • the cooling fluid consists of air taken from the compressor.
  • This core 10 When making this type of blade by casting a molten metal in a carapace mold, it must incorporate therein a core which occupies the voids of the cavities to be formed in the blade.
  • This core 10 shown schematically on the figure 2 is of complex geometry. It comprises a portion corresponding to the cavities of the blade 10A, a portion 10B corresponding to the cavities of the root of the blade and a portion 10C forming a gripping handle during manufacture.
  • a part 10D corresponding to what is designated by bathtub in the jargon of the domain. This part is here separated from the part 10A by a transverse recess. This recess forms the bottom wall of the bathtub after casting.
  • the thin zone generally extends a few millimeters from the edge of the core corresponding to the trailing edge.
  • the figure 3 represents an injection box, forming a core mold, in the open position. It comprises a lower plate 310 and an upper plate 320 respectively fixed to the lower and upper matrices of the injection molding machine, not shown.
  • This type of box comprises two indentations one said lower 330 the other upper 340.
  • the paste mixture of polymer and ceramic
  • Each imprint includes on its inner wall relief elements forming the decorations to reserve the recessed portions of the core.
  • the section of a conventional mold for turbine blade core 10 is shown in section. It comprises impressions 330 and 340 with decorations 370 for the cavities intended to protect the partitions of the finished blade.
  • the curvature of the nucleus along its rope is important.
  • the direction of the kernel portion located at the trailing edge forms an angle of the order of 45 to 60 degrees with the direction of the thicker portion located on the leading edge side. This curvature does not make fingerprints without moving parts because we can not avoid the parts against the remains.
  • a modified mold is made, that is to say a mold or some areas that were movable in the matrix become fixed.
  • Such a mold comprises figure 5 , a lower cavity 530 and an upper cavity 540 between the two plates 560 and 580 of the injection molding machine.
  • the core 10 is injected into the space between the two cavities.
  • Sets 510 enter the core to reserve the partitions cavities.
  • Ejectors 570 are formed in the lower recess 530 under the trailing edge portion 10A1.
  • the axis of the decorations 510 is oriented in the main opening direction of the tool indicated by the arrows F'1 and F'2.
  • the decors 510 of the trailing edge are demolded by mechanical ejectors 570 sliding along the axis of the arrows, here vertical. These are metal rods that are actuated from outside the mold. They are located in the lower part 530 of the mold.
  • the mold preferably has no hinge contrary to the prior art but can be fixed to the upper plates 580 and lower 560 of the injection press as shown in FIG. figure 5 .
  • the two indentations 530 and 540 are placed in the press along their joint plane P;
  • the core is extracted with the help of ejectors 570 which print upward pressure on the part 10A1 of the core.
  • a sufficient number of ejectors are determined and distributed so as to ensure a low pressure at their point of contact with the core. This distribution of the total pressure in several low pressures makes it possible to avoid any buckling of the core during its ejection.
  • the ejectors maintain a direction as parallel as possible to the demolding axis.
  • the ejectors are distributed over the entire core 62 and that in the figure they are seven in number: two ejectors 63 of the bath 62b, an ejector 64 of the core body 62a, an ejector 65 of the connection zone foot / core body, two 62c core foot ejectors 62c, and a 62d injection core ejector 67.
  • the ejectors 63 to 67 print a bottom-up motion to the ceramic core 62 and lift it from the imprint.
  • the core is heated to a temperature sufficient to degrade the organic components it contains.
  • the other steps consist in heating the core to the sintering temperature of the ceramic particles that compose it. If additional consolidation is necessary, impregnation with an organic resin

Description

La présente invention porte sur la fabrication de pièces telles que des aubages métalliques de turbomachines, présentant des cavités internes à géométrie complexe formant notamment des circuits de refroidissement, selon la technique de fonderie à cire perdue. Elle concerne l'outillage de moulage du noyau de fonderie pour ces pièces.The present invention relates to the manufacture of parts such as metal blades of turbomachines, having internal cavities with complex geometry forming in particular cooling circuits, according to the lost wax casting technique. It relates to casting tooling of the foundry core for these parts.

La fabrication des aubages selon cette technique passe par la réalisation d'un modèle, en cire ou autre matériau temporaire équivalent, qui comprend une pièce interne formant un noyau de fonderie et figurant les cavités de l'aubage. On utilise pour former le modèle un moule d'injection pour cire dans lequel on place le noyau et on y injecte la cire. Le modèle en cire obtenu est ensuite trempé plusieurs fois dans des barbotines constituées d'une suspension de particules céramiques pour confectionner un moule carapace. On élimine la cire et on cuit le moule carapace. On obtient l'aubage en coulant un métal en fusion dans le moule carapace qui vient occuper les vides entre la paroi intérieure du moule carapace et le noyau. Grâce à un germe ou un sélecteur approprié et un refroidissement contrôlé, le métal se solidifie selon une structure voulue. Selon la nature de l'alliage et les propriétés attendues de la pièce résultant de la coulée, il peut s'agir de solidification dirigée à structure colonnaire (DS), de solidification dirigée à structure monocristalline (SX) ou de solidification équiaxe (EX) respectivement. Les deux premières familles de pièces concernent des superalliages pour pièces soumises à de fortes contraintes tant thermiques que mécaniques dans le turboréacteur, comme les aubes de turbines HP.The manufacture of the blades according to this technique involves the production of a model, wax or other equivalent temporary material, which comprises an inner part forming a foundry core and the cavities of the blading. To form the model, a wax injection mold is used in which the core is placed and the wax is injected. The wax model obtained is then soaked several times in slips consisting of a suspension of ceramic particles to make a shell mold. We remove the wax and cook the carapace mold. Blading is achieved by casting a molten metal into the shell mold which occupies the voids between the inner wall of the shell mold and the core. Thanks to an appropriate germ or selector and controlled cooling, the metal solidifies in a desired structure. Depending on the nature of the alloy and the expected properties of the part resulting from the casting, it may be directed solidification with columnar structure (DS), directed solidification with monocrystalline structure (SX) or equiaxed solidification (EX) respectively. The first two families of parts concern superalloys for parts subjected to strong thermal and mechanical stresses in the turbojet engine, such as HP turbine blades.

Après solidification de l'alliage, la carapace et le noyau sont décochés. II en ressort l'aubage désiré.After solidification of the alloy, the shell and the core are unchecked. The result is the desired blading.

Les noyaux de fonderie utilisés sont composés d'une matière céramique à structure généralement poreuse. Ils sont réalisés à partir d'un mélange constitué d'une charge réfractaire sous forme de particules et d'une fraction organique plus ou moins complexe formant un liant. Des exemples de compositions sont donnés dans les brevets EP 328452 , FR 2371257 ou FR1785836 . Comme cela est connu, on met en forme les noyaux de fonderie par moulage dans une boîte à noyau en utilisant par exemple une injection à la presse. Cette mise en forme est suivie d'une opération de déliantage au cours de laquelle la fraction organique du noyau est éliminée par un moyen tel que la sublimation ou la dégradation thermique, suivant les matériaux utilisés. Une structure poreuse en résulte. Le noyau est ensuite consolidé par un traitement thermique dans un four. Une étape de finition est éventuellement nécessaire pour éliminer et ébavurer les traces de plans de joint et obtenir la géométrie du noyau. On utilise dans ce but des outils abrasifs. Il peut être encore nécessaire de renforcer le noyau, afin qu'il ne soit pas endommagé dans les cycles ultérieurs d'utilisation. On imprègne dans ce cas le noyau avec une résine organique.The foundry cores used are composed of a ceramic material with a generally porous structure. They are made from a mixture consisting of a refractory filler in the form of particles and a more or less complex organic fraction forming a binder. Examples of compositions are given in patents EP 328452 , FR 2371257 or FR1785836 . As is known, the foundry cores are shaped by molding in a core box using for example an injection at the hurry. This shaping is followed by a debinding operation during which the organic fraction of the core is removed by a means such as sublimation or thermal degradation, depending on the materials used. A porous structure results. The core is then consolidated by heat treatment in an oven. A finishing step is possibly necessary to eliminate and deburr the traces of joint planes and obtain the geometry of the core. Abrasive tools are used for this purpose. It may still be necessary to strengthen the core, so that it is not damaged in subsequent cycles of use. In this case, the core is impregnated with an organic resin.

Les noyaux d'aubes de turbine haute pression de moteur à turbine à gaz ont une zone de bord de fuite fine. On constate par ailleurs une demande de pièces présentant des portions de parois ou des zones toujours plus fines. Il s'ensuit que les limites de remplissage du moule sont souvent atteintes et conduisent au développement de pâtes céramiques plus fluides ou la modification des paramètres d'injection. En particulier on met en oeuvre des débits d'injection ou des pressions supérieures aux conditions d'emploi traditionnelles pour le remplissage des empreintes du moule.The gas turbine engine high pressure turbine blade cores have a fine trailing edge area. There is also a demand for parts with portions of walls or areas always thinner. As a result, the mold filling limits are often reached and lead to the development of more fluid ceramic pastes or the modification of the injection parameters. In particular, injection rates or pressures greater than the traditional conditions of use for filling the mold cavities are used.

Cependant ces techniques présentent certaines limites. Le matériau céramique possède des propriétés abrasives et les contraintes de cisaillement générées par les nouvelles conditions de remplissage plus sévères sont la cause d'une usure prématurée des zones fines des outillages entraînant une augmentation du nombre d'arrêts de production et des coûts de maintien des outillages. En outre l'opération de démoulage peut entraîner la déformation du noyau lorsque la pâte s'est infiltrée dans les mécanismes de la boîte à noyau. Ainsi ces conditions de remplissage et de démoulage du noyau dans la boîte à noyau sont à l'origine d'indications de type criques et bavures qui provoquent la mise au rebut de quantités importantes de noyaux après leur éjection et leur contrôle. Les défauts peuvent aussi être dévoilés seulement après le traitement thermique de déliantage et de cuisson.However, these techniques have certain limitations. The ceramic material has abrasive properties and the shear stresses generated by the new, more severe filling conditions are the cause of premature wear of the fine areas of the tools resulting in an increase in the number of production stops and maintenance costs. tooling. In addition the demolding operation can cause deformation of the core when the paste has infiltrated into the mechanisms of the core box. Thus, these conditions for filling and demolding the core in the core box are at the origin of cracks and burrs type indications which cause the disposal of large quantities of cores after their ejection and control. Defects can also be revealed only after the debinding and baking heat treatment.

Afin d'améliorer la qualité du remplissage dans l'empreinte, le présent déposant a proposé dans la demande de brevet FR 0651682 d'épaissir les dents du noyau dans la zone du bord de fuite puis d'usiner les dents épaissies pour revenir à l'épaisseur requise. Les dents désignent la partie du noyau à proximité du bord de fuite et qui forment après coulée du métal les canaux d'évacuation de l'air de refroidissement.In order to improve the quality of the filling in the imprint, the present applicant has proposed in the patent application FR 0651682 to thicken the teeth of the nucleus in the area of trailing edge and then machine the thickened teeth to return to the required thickness. The teeth designate the part of the core near the trailing edge and which after casting of metal the channels for evacuation of the cooling air.

On propose maintenant un autre moyen de remédier à ces problèmes de fabrication conformément à l'invention avec un procédé de fabrication d'un noyau de fonderie selon la revendication 1.Another method of remedying these manufacturing problems according to the invention is now proposed with a method of manufacturing a foundry core according to claim 1.

Par zone de faible épaisseur on entend une épaisseur e inférieure à 0,5 mm. On vise des épaisseurs aussi faibles que 0,1 mm.By thin zone is meant a thickness e less than 0.5 mm. Thicknesses as low as 0.1 mm are aimed at.

Les deux empreintes sont de préférence mobiles en translation entre les positions ouverte et fermée.The two cavities are preferably movable in translation between the open and closed positions.

La matière constituant le noyau comprend de préférence de 80 à 85 % de charge minérale et de 15 à 20 % de liant organique. La composition correspond avantageusement à l'une de celles décrites dans le brevet EP 328452 de la demanderesse, en particulier à la composition la moins fluide, mais aussi celle qui présente la plus faible variation de retrait en production série de noyaux.The core material preferably comprises 80 to 85% mineral filler and 15 to 20% organic binder. The composition advantageously corresponds to one of those described in the patent EP 328452 of the Applicant, in particular to the less fluid composition, but also the one which has the smallest variation of shrinkage in production series of cores.

D'autres caractéristiques et avantages ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation du procédé de l'invention en référence aux dessins en annexe sur lesquels :

  • La figure 1 est une vue en coupe d'une aube de turbine refroidie avec sa zone de bord de fuite étroite,
  • La figure 2 est une vue en perspective du noyau de l'aube de la figure 1,
  • La figure 3 est une vue d'une boîte à noyau ouverte,
  • La figure 4 est une coupe de principe d'une boîte à noyau selon l'art antérieur, c'est à dire présentant des sous pièces mobiles obliques au niveau du bord de fuite,
  • La figure 5 est une coupe de principe d'une boîte à noyau dans les zones fines conformément à l'invention,
  • La figure 6 est une illustration du principe de l'action des éjecteurs sur le noyau céramique.
Other features and advantages will emerge on reading the following description of an embodiment of the method of the invention with reference to the appended drawings in which:
  • The figure 1 is a sectional view of a cooled turbine blade with its narrow trailing edge zone,
  • The figure 2 is a perspective view of the nucleus of the dawn of the figure 1 ,
  • The figure 3 is a view of an open core box,
  • The figure 4 is a basic section of a core box according to the prior art, that is to say exhibiting oblique moving sub-parts at the trailing edge,
  • The figure 5 is a basic section of a core box in the fine areas according to the invention,
  • The figure 6 is an illustration of the principle of the action of ejectors on the ceramic core.

La description qui suit correspond à l'application de l'invention à la formation d'un noyau de fonderie pour une aube de turbine haute pression dans un moteur à turbine à gaz pour une utilisation aéronautique ou terrestre. Cet exemple n'est pas limitatif.The following description corresponds to the application of the invention to the formation of a foundry core for a high pressure turbine blade in a gas turbine engine for aeronautical or land use. This example is not limiting.

Comme on le voit sur la figure 1, une telle aube 1 de turbine comprend une face intrados IN une face extrados EX, un bord d'attaque BA et un bord de fuite BF. L'aube comprend plusieurs cavités internes, ici 7 : 1A à 1G. Les cavités sont séparées les unes des autres par des cloisons: 1AB, 1BC, etc. Le bord de fuite comprend une ouverture 1 H ou une pluralité d'ouvertures sur son long alimentées depuis la dernière cavité 1 G par des canaux 1 GH' parallèles entre eux pour l'échappement du fluide de refroidissement dans la veine de gaz. Le fluide de refroidissement est constitué d'air prélevé au compresseur.As we see on the figure 1 , such a turbine blade 1 comprises an intrados face IN an extrados face EX, a leading edge BA and a trailing edge BF. The dawn includes several internal cavities, here 7: 1A to 1G. The cavities are separated from each other by partitions: 1AB, 1BC, etc. The trailing edge comprises an opening 1 H or a plurality of openings on its long fed from the last cavity 1 G by GH channels 1 'parallel to each other for the exhaust of the cooling fluid in the gas stream. The cooling fluid consists of air taken from the compressor.

Lorsqu'on fabrique ce type d'aube par coulée d'un métal en fusion dans un moule carapace, on doit incorporer à celui-ci un noyau qui occupe les vides des cavités à former dans l'aube. Ce noyau 10, représenté schématiquement sur la figure 2 est de géométrie complexe. Il comprend une partie correspondant aux cavités de la pale 10A, une partie 10B correspondant aux cavités du pied de l'aube et une partie 10C formant poignée de préhension pendant la fabrication. En tête de la pale on voit aussi une partie 10D correspondant à ce qui est désigné par baignoire dans le jargon du domaine. Cette partie est ici séparée de la partie 10A par un évidement transversal. Cet évidement forme la paroi de fond de baignoire après coulée.When making this type of blade by casting a molten metal in a carapace mold, it must incorporate therein a core which occupies the voids of the cavities to be formed in the blade. This core 10, shown schematically on the figure 2 is of complex geometry. It comprises a portion corresponding to the cavities of the blade 10A, a portion 10B corresponding to the cavities of the root of the blade and a portion 10C forming a gripping handle during manufacture. At the head of the blade we also see a part 10D corresponding to what is designated by bathtub in the jargon of the domain. This part is here separated from the part 10A by a transverse recess. This recess forms the bottom wall of the bathtub after casting.

Il comprend notamment une zone de faible épaisseur 10A1 correspondant au bord de fuite. Cette partie dans l'exemple de la figure 1 englobe les portions 10G en partie, 10GH et 10H. 10G est la partie du noyau formant la cavité 1 G de l'aube. 10GH est la partie du noyau correspondant aux canaux 1GH, et 10H correspondant aux cavités 1 H. La zone de faible épaisseur s'étend généralement sur quelques millimètres depuis le bord du noyau correspondant au bord de fuite.It includes a thin zone 10A1 corresponding to the trailing edge. This part in the example of the figure 1 encompasses portions 10G in part, 10GH and 10H. 10G is the part of the core forming the cavity 1G of the blade. 10GH is the part of the core corresponding to the channels 1GH, and 10H corresponding to the cavities 1H. The thin zone generally extends a few millimeters from the edge of the core corresponding to the trailing edge.

On rappelle que les moules, sont constitués le plus souvent de deux empreintes, l'une inférieure l'autre supérieure, qui sont fortement pressées l'une contre l'autre au moment du moulage puis écartées pour permettre l'extraction de la pièce moulée. Contrairement à d'autres procédés où le moule est perdu (moulage en sable, à la cire perdue, etc.), il faut impérativement veiller à ce que les pièces injectées ne restent pas coincées dans les empreintes et qu'elles puissent au contraire en sortir sans aucune détérioration. On évite les surfaces parallèles à la direction d'extraction ; elles en diffèrent d'un angle appelé « dépouille » pouvant varier de 3 à 5 degrés. Certaines parties difficiles d'extraction nécessitent un système de tiges coulissantes appelées éjecteurs. Par ailleurs la géométrie de la pièce à mouler peut comprendre des contre dépouilles et ne pas permettre un démoulage par simple écartement des empreintes inférieure et supérieure dans la direction de démoulage. Celles-ci comportent alors pour ces parties en contre dépouilles des sous pièces mobiles agencées de manière à assurer le démoulage.It is recalled that the molds are most often composed of two indentations, one lower than the other upper, which are strongly pressed against each other at the time of molding and then removed to allow the extraction of the molded part. . Unlike other processes where the mold is lost (sand casting, lost wax, etc.), it is imperative to ensure that the injected parts do not get stuck in the imprints and that they can instead go out without any deterioration. The surfaces parallel to the extraction direction are avoided; they differ from an angle called "draft" which can vary from 3 to 5 degrees. Some difficult parts of extraction require a system of sliding rods called ejectors. Moreover, the geometry of the part to be molded may include undercuts and not allow demolding by simply separating the lower and upper impressions in the demolding direction. These then comprise for these parts against the remains of moving sub-parts arranged to ensure demolding.

La figure 3 représente une boîte d'injection , formant moule à noyau, en position ouverte. Elle comprend un plateau inférieur 310 et un plateau supérieur 320 fixés respectivement aux matrices inférieure et supérieure de la presse à injecter non représentée. Ce type de boîte comprend deux empreintes l'une dite inférieure 330 l'autre supérieure 340. Lorsque la boîte est en position fermée, on injecte via un canal d'injection la pâte (mélange de polymère et de céramique) qui remplit l'espace 360 pour le noyau. Chaque empreinte comprend sur sa paroi intérieure des éléments en relief formant les décors permettant de réserver les parties en creux du noyau.The figure 3 represents an injection box, forming a core mold, in the open position. It comprises a lower plate 310 and an upper plate 320 respectively fixed to the lower and upper matrices of the injection molding machine, not shown. This type of box comprises two indentations one said lower 330 the other upper 340. When the box is in the closed position, is injected via an injection channel the paste (mixture of polymer and ceramic) that fills the space 360 for the kernel. Each imprint includes on its inner wall relief elements forming the decorations to reserve the recessed portions of the core.

Sur la figure 4 on a représenté en coupe la partie d'un moule conventionnel pour noyau 10 d'aube de turbine. II comprend des empreintes 330 et 340 avec des décors 370 pour les cavités destinées à ménager les cloisons de l'aube finie. La courbure du noyau le long de sa corde est importante. La direction de la partie du noyau située au bord de fuite forme un angle de l'ordre de 45 à 60 degrés avec la direction de la partie plus épaisse située du côté du bord d'attaque. Cette courbure ne permet pas de réaliser des empreintes sans sous pièce mobile car on ne peut éviter les parties en contre dépouilles.On the figure 4 the section of a conventional mold for turbine blade core 10 is shown in section. It comprises impressions 330 and 340 with decorations 370 for the cavities intended to protect the partitions of the finished blade. The curvature of the nucleus along its rope is important. The direction of the kernel portion located at the trailing edge forms an angle of the order of 45 to 60 degrees with the direction of the thicker portion located on the leading edge side. This curvature does not make fingerprints without moving parts because we can not avoid the parts against the remains.

La technique habituelle consiste à concevoir les empreintes du moule avec des sous pièces 330a et 340a au niveau du bord de fuite 10A1 du noyau 10 qui présentent une certaine mobilité indiquée par les flèches F1 et F2. De manière habituelle, le nombre de cloisons ayant la même orientation dans la partie massive du noyau est plus importante que dans la direction des décors au bord de fuite. Dans l'art antérieur on réserve donc la sous pièce mobile pour les sorties bord de fuite et le démoulage direct des empreintes inférieure et supérieure à la partie massive du noyau. Par l'invention on simplifie l'outillage dans sa partie critique au bord de fuite et on garde les sous pièces mobiles dans les zones plus épaisses et plus simples d'obtention. Les décors 370a au niveau des sous pièces sont orientés en dépouilles dans le sens des flèches. Elles permettent d'extraire le noyau après injection de la matière dans le moule.The usual technique is to design the cavities of the mold with sub-pieces 330a and 340a at the trailing edge 10A1 of the core 10 which have a certain mobility indicated by the arrows F1 and F2. Usually, the number of partitions having the same orientation in the solid part of the core is greater than in the direction of decorations at the trailing edge. In the prior art, therefore, the mobile sub-part is reserved for the trailing edge outlets and the direct demoulding of the lower and upper impressions to the solid part of the core. By the invention the tooling is simplified in its critical part at the trailing edge and the mobile sub-parts are kept in the thicker and simpler areas of production. The decorations 370a at the sub-pieces are oriented in spares in the direction of the arrows. They make it possible to extract the core after injection of the material into the mold.

Comme on l'a expliqué plus haut, l'injection de matière dans cette zone 10A1 est d'autant plus délicate qu'elle est fine. Il faut augmenter la pression, mais la pâte s'introduit alors plus facilement dans les jeux entre les pièces mobiles. Par ailleurs la mobilité conduit aussi à des déformations sur cette partie du noyau.As explained above, the injection of material in this area 10A1 is all the more delicate as it is fine. It is necessary to increase the pressure, but the paste is then introduced more easily in the games between the moving parts. Moreover, mobility also leads to deformations on this part of the nucleus.

L'objet de l'invention est la réalisation d'un noyau comprenant des zones fines ayant une telle structure complexe sans avoir notamment de déformation de ces zones lors des opérations d'injection et de démoulage.The object of the invention is to provide a core comprising thin zones having such a complex structure without having in particular deformation of these areas during injection and demolding operations.

Des déformations conduisent à l'apparition de criques dans les zones fines ou de bavures dans les mécanismes de la boîte à noyau. Les criques conduisent au rebut du noyau. Les bavures accélèrent l'usure de la boîte à noyau et augmentent le nombre d'arrêts de production. L'usure de la boîte à noyau réduit sa durée de vie.Deformations lead to the appearance of cracks in the fine areas or burrs in the mechanisms of the core box. The cracks lead to the rejection of the nucleus. Burrs accelerate the wear of the core box and increase the number of production stops. Wear of the core box reduces its life.

Conformément à l'invention, on confectionne un moule modifié, c'est-à-dire un moule ou certaines zones qui étaient mobiles dans la matrice deviennent fixes.According to the invention, a modified mold is made, that is to say a mold or some areas that were movable in the matrix become fixed.

Un tel moule comprend, figure 5, une empreinte inférieure 530 et une empreinte supérieure 540 entre les deux plaques 560 et 580 de la presse à injection. Le noyau 10 est injecté dans l'espace ménagé entre les deux empreintes. Des décors 510 pénètrent dans le noyau pour en réserver les cavités à cloisons. Sur cette figure, On ne voit du noyau 10 que le bord de fuite 10A1. Des éjecteurs 570 sont ménagés dans l'empreinte inférieure 530 sous la partie du bord de fuite 10A1.Such a mold comprises figure 5 , a lower cavity 530 and an upper cavity 540 between the two plates 560 and 580 of the injection molding machine. The core 10 is injected into the space between the two cavities. Sets 510 enter the core to reserve the partitions cavities. In this figure, we see the core 10 as the trailing edge 10A1. Ejectors 570 are formed in the lower recess 530 under the trailing edge portion 10A1.

On n'a pas représenté l'autre partie du noyau. Elle est plus épaisse et les empreintes en cette partie sont susceptibles de comporter des sous pièces mobiles.
L'axe des décors 510 est orienté suivant la direction d'ouverture principale de l'outillage indiquée par les flèches F'1 et F'2. Les décors 510 du bord de fuite sont démoulés grâce à des éjecteurs mécaniques 570 coulissant selon l'axe des flèches, ici vertical. Il s'agit de tiges métalliques que l'on actionne de l'extérieur du moule. Ils sont situés dans la partie inférieure 530 du moule.We did not represent the other part of the nucleus. It is thicker and fingerprints in this part are likely to include moving parts.
The axis of the decorations 510 is oriented in the main opening direction of the tool indicated by the arrows F'1 and F'2. The decors 510 of the trailing edge are demolded by mechanical ejectors 570 sliding along the axis of the arrows, here vertical. These are metal rods that are actuated from outside the mold. They are located in the lower part 530 of the mold.

Le moule ne présente de préférence plus de charnière contrairement à l'art antérieur mais peut être fixé aux plateaux supérieur 580 et inférieur 560 de la presse d'injection comme illustré sur la figure 5.The mold preferably has no hinge contrary to the prior art but can be fixed to the upper plates 580 and lower 560 of the injection press as shown in FIG. figure 5 .

Pour la fabrication du noyau avec cet outillage, les étapes sont les suivantes,For the manufacture of the core with this tooling, the steps are as follows,

On place les deux empreintes 530 et 540 dans la presse le long de leur plan de joint P ;The two indentations 530 and 540 are placed in the press along their joint plane P;

On injecte la pâte dans l'espace laissé libre par les empreintes ;The paste is injected into the space left free by the imprints;

Après injection de la pâte et formation du noyau 10, on écarte l'empreinte supérieure de l'empreinte inférieure selon les directions F'1 et F'2 ; le noyau 10 reste collé à l'empreinte inférieure ;After injection of the paste and formation of the core 10, the upper imprint of the lower imprint is spaced along the directions F'1 and F'2; the core 10 remains stuck to the lower imprint;

On extrait le noyau en s'aidant des éjecteurs 570 qui impriment une pression vers le haut sur la partie 10A1 du noyau.The core is extracted with the help of ejectors 570 which print upward pressure on the part 10A1 of the core.

On détermine un nombre d'éjecteurs suffisant et on les répartit de manière à assurer une pression faible au niveau de leur point de contact avec le noyau. Cette répartition de la pression totale en plusieurs pressions faibles permet d'éviter tout flambage du noyau lors de son éjection. De plus les éjecteurs maintiennent une direction aussi parallèle que possible à l'axe de démoulage.A sufficient number of ejectors are determined and distributed so as to ensure a low pressure at their point of contact with the core. This distribution of the total pressure in several low pressures makes it possible to avoid any buckling of the core during its ejection. In addition the ejectors maintain a direction as parallel as possible to the demolding axis.

Un exemple de la répartition des éjecteurs et leurs points de contact avec le noyau est représenté à la figure 6. Le socle 61 du moule d'injection est représenté en partie inférieure de la figure - la demi partie basse du moule n'est pas représentée pour laisser apparaître les éjecteurs sur toute leur longueur. Le noyau 62 comprend le corps de noyau 62a, la baignoire 62b, le pied du noyau 62c et la carotte d'alimentation 62d. On voit que les éjecteurs sont répartis sur l'ensemble du noyau 62 et que dans la figure ils sont au nombre de sept : deux éjecteurs 63 de baignoire 62b, un éjecteur 64 du corps du noyau 62a, un éjecteur 65 de la zone de raccordement pied / corps de noyau, deux éjecteurs 66 de pied de noyau 62c, et un éjecteur 67 de la carotte d'injection 62d. Les éjecteurs 63 à 67 impriment un mouvement de bas en haut au noyau céramique 62 et le soulèvent de l'empreinte.An example of the distribution of ejectors and their points of contact with the nucleus is shown in figure 6 . The base 61 of the injection mold is shown in the lower part of the figure - the lower half of the mold is not shown to reveal the ejectors over their entire length. Core 62 includes core body 62a, tub 62b, core foot 62c, and feed core 62d. It can be seen that the ejectors are distributed over the entire core 62 and that in the figure they are seven in number: two ejectors 63 of the bath 62b, an ejector 64 of the core body 62a, an ejector 65 of the connection zone foot / core body, two 62c core foot ejectors 62c, and a 62d injection core ejector 67. The ejectors 63 to 67 print a bottom-up motion to the ceramic core 62 and lift it from the imprint.

Pour la fabrication du noyau, on a réalisé un mélange approprié. Il s'agit notamment d'un liant organique associé à une charge minérale. Par exemple le mélange est fait selon l'enseignement de la demande de brevet EP 328452 . Le noyau présente une bonne tenue en main et sa constitution en permet le travail au moyen d'un outil de fraisage par enlèvement de copeaux ou par abrasion.For the manufacture of the core, a suitable mixture was made. It is in particular an organic binder associated with a mineral filler. For example the mixture is made according to the teaching of the patent application EP 328452 . The core has a good hold in hand and its constitution allows the work by means of a milling tool by removal of chips or abrasion.

Dans le cas où l'on injecte le bord de fuite avec des dents épaissies comme cela est rapporté dans la demande de brevet FR 0651682 du présent déposant, l'étape suivante consiste à usiner, dans cette ébauche 10, les zones épaissies qui sont ajoutées dans le moule.In the case of injecting the trailing edge with thickened teeth as reported in the patent application FR 0651682 of the present applicant, the next step is to machine, in this blank 10, the thickened areas that are added in the mold.

Une fois les contours du noyau achevés par usinage le cas échéant, avant cuisson, on passe aux traitements suivants, connus en soi, dans le processus de fabrication des noyaux de fonderie. Pour le déliantage, c'est-à-dire l'élimination du liant organique, on chauffe le noyau à une température suffisante pour dégrader les composants organiques qu'il contient. Les autres étapes consistent à chauffer ensuite le noyau à la température de frittage des particules céramiques qui le composent. Si une consolidation supplémentaire est nécessaire, on procède à une imprégnation avec une résine organiqueOnce the kernel edges have been machined, if necessary, before baking, the following processes, known per se, are carried out in the process of manufacturing the foundry cores. For debinding, that is to say the removal of the organic binder, the core is heated to a temperature sufficient to degrade the organic components it contains. The other steps consist in heating the core to the sintering temperature of the ceramic particles that compose it. If additional consolidation is necessary, impregnation with an organic resin

Pour les noyaux usinés après cuisson on passe directement la finition et au contrôle.For cores machined after baking the finish and the control pass directly.

Claims (2)

  1. Method for manufacturing a casting core for a turbomachine blade having a leading edge and a trailing edge, the core comprising a thin region which has a thickness of less than 0.5 mm, corresponding to the trailing edge of the blade, and a portion which is thicker than said thin region, the method comprising the forming in a tool of a mixture comprising a load of ceramic particles and an organic binder, the extraction from the tool, the removal of the binder, and consolidation heat treatment of the core, characterised in that
    - the tool comprises a first and a second die (530, 540) of the core, which dies can move in a direction (F'1, F'2) with respect to each other between a moulding position and a demoulding position, the dies of the core comprising
    movable sub-components for said thick portion,
    decorations (510) of which the axis is oriented in said direction (F'1, F'2),
    mechanical ejectors (570) provided on one or the other of the dies and sliding in said direction (F'1, F'2) such that the portion corresponding to the trailing edge of the blade demoulds in said opening direction (F'1, F'2),
    the two dies being shaped for moulding without a movable subcomponent of said thin region corresponding to the trailing edge, at least one of the two dies being shaped, in said region corresponding to the trailing edge, so as to obtain thicker portions of the core, locally facilitating the filling of the injection mould,
    - a core blank comprising said thicker portion is formed in said tool and
    - said thicker portion is machined after the blank has been extracted from the mould, either before or after the heat treatment operation for obtaining said region corresponding to the trailing edge of the blade.
  2. Method according to claim 1, said thicker portion of which corresponds to at least one channel for discharging the air for cooling the thin region of the blade.
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