EP2806989A1 - Carapace pour la fabrication par moulage à cire perdue d'éléments aubagés de turbomachine d'aéronef, comprenant des écrans formant accumulateurs de chaleur - Google Patents

Carapace pour la fabrication par moulage à cire perdue d'éléments aubagés de turbomachine d'aéronef, comprenant des écrans formant accumulateurs de chaleur

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Publication number
EP2806989A1
EP2806989A1 EP13704187.7A EP13704187A EP2806989A1 EP 2806989 A1 EP2806989 A1 EP 2806989A1 EP 13704187 A EP13704187 A EP 13704187A EP 2806989 A1 EP2806989 A1 EP 2806989A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shell
bladed
elements
metal
carapace
Prior art date
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Granted
Application number
EP13704187.7A
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German (de)
English (en)
Other versions
EP2806989B1 (fr
Inventor
Didier Guerche
Thibault DALON
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 SAS
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2806989A1 publication Critical patent/EP2806989A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2806989B1 publication Critical patent/EP2806989B1/fr
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04—Use of lost patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/082—Sprues, pouring cups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/088—Feeder heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/22—Moulds for peculiarly-shaped castings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D25/00—Special casting characterised by the nature of the product
    • B22D25/02—Special casting characterised by the nature of the product by its peculiarity of shape; of works of art
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/21—Manufacture essentially without removing material by casting
    • F05D2230/211—Manufacture essentially without removing material by casting by precision casting, e.g. microfusing or investment casting

Definitions

  • Each bladed element may be a sector comprising a plurality of blades, such as a low pressure distributor sector, or may be an individual blade, such as a compressor or turbine moving wheel blade.
  • the invention relates more particularly to the design of the shell in the form of a cluster, in which the metal is intended to be cast in order to obtain the turbomachine bladed elements.
  • the invention relates to all types of aircraft turbomachines, in particular turbojets and turboprops.
  • lost wax precision casting consists of waxing, by injection into tools, a model of each of the desired bladed elements.
  • the assembly of these models on wax casting arms, themselves connected to a wax metal dispenser, makes it possible to form a cluster which is then immersed in different substances in order to form around it a shell of wax.
  • ceramic of substantially uniform thickness The process is continued by melting the wax, which then leaves its exact imprint in the ceramic, in which the molten metal is poured, usually via a pouring cup assembled on the metal dispenser. After cooling the metal, the shell is destroyed and the metal parts are separated and finished.
  • This technique offers the advantage of dimensional accuracy, making it possible to reduce or even eliminate certain machining operations. In addition, it offers a very good surface appearance.
  • the carapace bladed elements are arranged at the periphery of the shell, and each have a blade portion whose trailing edge zone is oriented towards the outside of the shell.
  • This trailing edge zone obviously serves to delimit the cavity of the trailing edge of each blade intended to be obtained by means of the respective bladed element.
  • the subject of the invention is a shell for the manufacture by lost-wax molding of a plurality of aircraft turbomachine-blown elements, said cluster-shaped shell comprising:
  • each bladed element comprising a blade part situated between a first end-part delimiting the footprint of a platform as well as a second end portion delimiting the footprint of another platform, said blade portion including a trailing edge area and a leading edge area opposite it;
  • a metal dispenser having a central axis around which are distributed said bladed carapace elements
  • said shell is equipped with one or a plurality of heat accumulator screens arranged in the shell interior space, facing the trailing edge zones oriented towards the inside of said interior space of the shell. shell.
  • the invention is remarkable in that it is entirely appropriate for obtaining fine or very fine trailing edges, in the sense mentioned above.
  • the screen / screens form a heat reservoir for maintaining high temperature trailing edge areas located opposite, and whose position has been voluntarily reversed from the prior art so that they are oriented towards the inside of the shell.
  • the heat loss is thus largely attenuated, which makes it possible to obtain a better fluidity of the cast metal, and which results in a greater ability to penetrate in these areas of low thickness of the impressions.
  • the inner space of the shell becomes advantageously functionalized, while it remained usually largely hollowed out in the solutions of the prior art. In this respect, it is noted that the presence of screens does not impact the overall size of the shell.
  • each screen extends opposite the blade portion, between the first and second end portions delimiting the platform footprints.
  • each screen is made sure that each screen is only facing the blade portion, that is to say that it does not extend sufficiently in the direction of the central axis of the distributor to be opposite the first and second end portions.
  • Each screen forming a heat accumulator is preferably made in one piece with said shell.
  • Each screen is then obtained in a manner identical to that of the other bodies of the shell, that is to say from a wax screen which is then removed or not, then filled or not with metal.
  • these screens obtained in one piece with the shell are not filled with metal during casting.
  • each bladed carapace element there is provided a screen associated with each bladed carapace element, with each screen preferably having a substantially flat shape.
  • a single screen associated with all said shell-bladed elements, with said single screen preferably being of revolutionary shape, centered on said central axis of the metal dispenser.
  • each trailing edge zone is spaced apart from its associated screen by a distance of between 1 and 40 mm, this distance preferably being substantially constant along each trailing edge of the zone.
  • the shell comprises a central support extending from the metal dispenser in the direction of the central axis of the latter, each screen being arranged around said central support on which it is attached.
  • This support Central can also be used to carry support frames of the bladed shell elements.
  • said shell is made of ceramic, in a manner known to those skilled in the art.
  • each bladed shell element defines one or more blades.
  • it may be a bladed element dedicated to obtaining a plurality of blades, such as a low pressure distributor sector, or a bladed element dedicated to obtaining an individual blade, such as a compressor or turbine impeller blade.
  • the number of these bladed elements circumferentially distributed around the central axis of the distributor may vary, for example from 3 to 10 for the sectors each comprising several blades, and for example from 10 to 50 for the individual blades.
  • the invention also relates to a shell for the manufacture by lost-wax molding of a plurality of aircraft turbomachine bladed elements, said cluster-shaped shell comprising:
  • a metal dispenser having a central axis; and a plurality of metal casting arms distributed around the central axis of the metal distributor, each of the casting arms having a first end connected to said distributor.
  • said shell is equipped with a thermal insulation coating made using a plurality of thermal insulation strips covering at least a portion of the outer surface of the shell.
  • the invention is remarkable in that it is entirely appropriate for obtaining fine or very fine trailing edges, in the sense mentioned above. Indeed, during and after the casting of the metal in the shell, the thermal insulation coating reduces heat loss and thus maintain the shell and metal cast at high temperature for an extended time. It follows a better fluidity of the cast metal, which results in a greater ability to penetrate the areas of low thickness of the impressions, and in particular the trailing edges.
  • Molding accuracy is improved, as is the metallurgical health of the cast metal, with in particular a decrease in shrinkage.
  • the invention is an advantageous and simple solution for varying the thermal resistance according to the areas of the shell, so as to obtain a filling satisfactory as well as a good metallurgical health of the cast metal.
  • said coating is made using thermal insulation strips each surrounding a bladed shell element on at least a radial portion thereof, and using at least one thermal insulation strip surrounding said shell.
  • said coating is made such that for each shell-bladed element, it has a thermal resistance gradient in the radial direction of said shell-bladed element.
  • This radial gradient can also vary along the contour of the bladed element.
  • the radial gradient differs between the surface of the bladed element oriented towards the outside of the shell and its other surface facing inwards, facing the central axis of the distributor.
  • said strips are made of rock wool, and have for example all the same thermal resistance.
  • the thicknesses are therefore preferably identical, only the widths can then vary.
  • the thicknesses retained for the different layers may be identical, but with single or double densities, depending on the needs.
  • each bladed shell element comprises a blade portion located between a first end portion defining the footprint of a platform and a second end portion delimiting the footprint of another platform, and the second end of each casting arm is connected to said first end portion of one of the bladed carapace elements, the second of which end portion is shifted from the first end portion in the direction of the central axis of the metal dispenser, preferably in the same direction of shift as that of the second end of the casting arm relative to its first end .
  • each blade portion includes a trailing edge area and a leading edge area opposite it.
  • each bladed carapace element is dedicated to obtaining a distributor sector
  • said thermal insulation coating is particularly effective when it comprises the following thermal insulation strips:
  • each bladed carapace element a first band associated with each bladed carapace element, each first band surrounding its associated element over the entire length of the latter, in the radial direction of this element;
  • each bladed shell element a second band associated with each bladed shell element, partially covering the first band, each second band surrounding its associated element on a radial portion thereof, comprising the first end portion and the blade portion, but excluding the second portion; end;
  • a third band surrounding the periphery of the shell so as to cover the casting arms, the first end portions of the shell-bladed elements, as well as an upper radial portion of their blade parts;
  • each bladed carapace element is dedicated to obtaining an individual blade, and comprises a metal reservoir connected to the second end portion so as to extend facing and at a distance from the zone of the leading edge of the bladed element
  • the thermal insulation coating is particularly effective when it comprises the following thermal insulation strips:
  • each first band associated with each bladed carapace element, each first band surrounding its associated element on a radial portion thereof, comprising only a portion of the blade portion (2b) extending from the second end portion;
  • a second strip placed in an annular space centered on the axis of the distributor and defined between the reservoirs and the trailing edge areas, said second strip centered on the central distributor axis being arranged so as to cover the first strips and externally surrounding a radial portion of each bladed member, comprising only a portion of the blade portion extending from the second end portion;
  • a third band surrounding the periphery of the carapace so as to cover a radial portion of each bladed shell element, comprising the first end portion and a portion of the blade portion, but excluding the second end portion, the second end portion; and the third band having opposite ends defining between them an annular window at the level of which the shell is devoid of tape;
  • a sixth band surrounding the periphery of the carapace as well as the third layer so as to cover a radial portion of each bladed shell element, comprising the first end portion and a portion of the blade portion, but excluding the second portion; the end, said sixth band extending to said annular window;
  • a seventh strip surrounding the periphery of the shell so as to cover the surfaces of the radially outward facing tanks as well as the radial ends of the second end portions;
  • an eighth band surrounding the periphery of the carapace and partially covering said seventh strip so as to cover the surfaces of the tanks oriented radially outwards; and - A ninth band disposed substantially orthogonal to the central axis on which it is centered, and from which it extends radially to cover the circumferential end of said eighth band.
  • the subject of the invention is also a process for manufacturing by lost-wax molding a plurality of aircraft turbomachine-bladed elements, implemented using a shell as described above.
  • the metal is cast in the shell with the central axis of the vertically oriented metal dispenser.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a turbomachine bladed element to be obtained by the implementation of the method according to the present invention, said bladed element being in the form of a low pressure distributor sector;
  • FIGS. 2 to 4 show perspective views of a wax model used for producing a shell for the implementation of the lost wax molding manufacturing method according to the invention, in order to obtain the element of Figure 1;
  • FIG. 4a represents a view schematizing the spacing distance between the wax screens and the trailing edges of the blades of the wax replica
  • FIG. 5 represents a perspective view of the shell obtained using the wax model shown in FIGS. 2 to 4;
  • FIG. 5a is a view schematizing the spacing distance between the heat accumulator screens and the trailing edge zones of the shell-bladed elements
  • FIG. 6 shows a schematic view of the shell equipped with a plurality of thermal insulation strips, forming a coating on at least a portion of the outer surface of the shell;
  • FIG. 7 represents a perspective view of another turbomachine-bladed element intended to be obtained by implementing the method according to the present invention, said bladed element being in the form of an individual mobile blade;
  • FIGS. 8 and 9 represent perspective views of a wax model used for producing a shell for the implementation of the lost wax molding manufacturing method according to the invention, in order to obtain the element of Figure 7;
  • FIG. 10 represents a view schematizing the spacing distance between the wax screen and the trailing edges of the blades of the wax replica
  • FIG. 11 shows a perspective view of the shell obtained with the wax model shown in Figures 8 and 9;
  • FIG. 11a shows a view schematizing the spacing distance between the heat accumulator screen and the trailing edge areas of the shell-bladed elements
  • FIG. 12 shows a schematic view of the carapace equipped with a plurality of thermal insulation strips, forming a coating on at least a portion of the outer surface of this shell.
  • a sector of a low-pressure turbine distributor 1 for an aircraft turbine engine includes a a plurality of blades 2 arranged between a first end 4 and a second end 6.
  • the two ends 4, 6 respectively form an outer ring angular sector and an inner ring angular sector, and each comprise a platform 8 delimiting a main stream 10 of circulation of gases.
  • each end also comprises a conventional structure for mounting this bladed element on the turbomachine module.
  • the aim of the invention is to manufacture the dispenser sector 1 by a lost wax molding process, a preferred embodiment of which will now be described with reference to FIGS. 2 to 6.
  • a wax model also known as a replica, is made around which a ceramic shell is intended to be formed later.
  • the model 100 firstly comprises a portion for the distribution of metal, referenced 12a. It takes a full revolutionary form, cylindrical or conical, of central axis 14a which coincides with the central axis of the whole model wax 100. This axis 14a is oriented vertically, and therefore considered to represent the direction of height .
  • This distribution portion 12a is directly attached to a specific tool 16, above which it is located.
  • the portion 12a terminates upwardly with a larger diameter end 18a, from which a plurality of portions 20a radially extend for the formation of several sprues.
  • the portions 20a are here three in number, distributed at 120 ° around the axis 14a.
  • Each portion 20a therefore has a first end 21a connected to the widened end 18a of the dispensing portion 12a, and extends straight or slightly curved to a second end 22a.
  • the first and second ends 21a, 22a are offset from one another according to the direction of the axis 14a, the first being lower than the second.
  • the average angle of inclination between each arm portion 20a and the horizontal is between 5 and 45 °.
  • a wax / ceramic holding reinforcement 23a may be provided between the dispensing portion 12a and the second end 22a of the portion 20a.
  • each second end 22a there is attached a wax replica of the turbomachine distributor sector shown in FIG. 1.
  • This replica therefore comprises a plurality of adjacent blades 2a, arranged between a first end 4a and a second end 6a to which the blades are connected.
  • the two ends 4a, 6a respectively form an outer ring angular sector and an inner ring angular sector, and each comprise a platform 8a.
  • each end also comprises a conventional structure corresponding to the structure shown in Figure 1, dedicated to the mounting of the distributor sector 1 on the turbomachine module.
  • the direction in which the blades 2a and the ends 4a, 6a succeed one another corresponds to the radial direction of the wax-lapped sector la, this radial direction preferably being substantially parallel to the direction of the axis 14a, that is to say say parallel to the direction of the pitch of the replica 100.
  • the wax-lapped sectors thus extend upwards, being arranged around the axis 14a, and also around a central wax support 24a extending along the same axis from the end 18a of the distribution portion 12a.
  • the support 24a preferably takes the form of an axle rod 14a, which extends to near the ends 6a of the bladed sectors in wax.
  • a wax / ceramic holding reinforcement 25 a can be provided between the upper end of the central support rod 24 a, and the second end. 6a from the sector.
  • wax / ceramic holding reinforcements 27a connect together the adjacent ends 6a of the different sectors 1a.
  • the wax sectors form the peripheral wall of the wax replica 100. They are spaced circumferentially from each other, and define inwardly an interior space 28a centered on the axis 14a, in which is therefore the central stem support 24a.
  • Each screen 29a is associated with a single wax-bladed area la, opposite which it is located. More precisely, each screen takes a substantially flat, square or rectangular shape, of small thickness, for example only a few millimeters.
  • the screen 29a substantially parallel to the vertical direction, is located opposite the trailing edges of the wax blades 2a. These trailing edges 30a are thus oriented towards the inside of the shell towards the axis 14a, as opposed to the radially outwardly directed leading edges 31a, to form the periphery of the replica 100.
  • Each screen 29a is attached to the central support rod 24a with reinforcements 32a also in the form of rods of smaller diameter. As can be seen in FIG. 4, each screen 29a extends opposite the blades 2a, between the first and second ends 4a, 6a. In other words, it is ensured that in the radial direction of the replica 100, each screen 29a is only opposite the blades 2a, that is to say that it does not extend sufficiently according to the direction of the central axis 14a to be opposite the first and second ends 4a, 6a.
  • each screen 29a is very close to the trailing edges 30a, since the spacing distance A between the two elements is between 2 and 50 mm, and even more preferentially from 10 to 35 mm, this distance being substantially constant along the trailing edges 30a.
  • a ceramic shell 200 is made around it in a manner known to those skilled in the art, by soaking in substances and successive baths.
  • the shell 200 that is obtained is shown in FIG. 5. It also has a general shape of a cluster, and of course includes elements similar to those of the wax replica 100. These shell elements will now be described, together with the shell shown in an upturned position relative to the position in which it is then filled with metal.
  • This distributor 12b It is first of all the metal distributor, referenced 12b, and therefore having a hollow, cylindrical or conical, hollow shape with a central axis 14a which coincides with the central axis of the shell 200.
  • This axis 14b is oriented vertically. , and therefore considered to represent the direction of the height.
  • This distributor 12b is attached directly to a pouring bucket 35 of conical shape above which it is located.
  • the distributor 12b terminates upwardly with a hollow end 18b of larger diameter, from which a plurality of metal casting arms 20b radially extend.
  • the arms 20b are here three in number, distributed at 120 ° around the axis 14a.
  • Each arm 20b therefore has a first end 21b connected to the widened end 28a of the distributor 12b, and extends in a straight or slightly curved manner to a second end 22b.
  • the first and second ends 21b, 22b are offset from each other in the direction of the axis 14b, the first being located lower than the second.
  • the average angle of inclination between each arm 20b and the horizontal is between 5 and 45 °.
  • Each arm 20a is therefore intended to be hollow and form a metal supply conduit after removal of the wax 20a.
  • a holding reinforcement 23b may be provided between the dispensing portion 12b and the second end 22b of each arm 20b.
  • each second end 22b there is a bladed shell member 1b.
  • These elements lb are said to be bladed because, after elimination of the wax replica la, they each internally form a cavity corresponding to one of the distributor sectors 1.
  • the bladed element lb also known as the shell distributor sector, thus comprises a blade portion 2b delimiting adjacent blade cavities, this portion 2b being arranged between a first end portion 4b and a second end portion 6b.
  • the two end portions 4b, 6b delimit respectively an outer ring angular sector fingerprint and an inner ring angular sector fingerprint, each comprising a platform fingerprint 8b.
  • each end portion also includes a conventional structural footprint dedicated to the mounting of the distributor sector 1 on the turbomachine module.
  • the direction in which the blade part 2b and the end portions 4b, 6b succeed each other corresponds to the radial direction of the shell-shifted element 1b, this radial direction preferably being substantially parallel to the direction of the axis 14b, that is to say, parallel to the direction of the height of the shell 200.
  • the direction of offset of the first end arm 21b with respect to the second arm end 22b is identical to the offset direction of the first end portion 4b with respect to the second end portion 6b of the bladed member 1b.
  • the bladed elements Ib thus extend upwards, being arranged around the axis 14b, and also around a central support 24b extending along the same axis from the end 18b of the distributor 12b.
  • the support 24b preferably takes the form of a hollow cylinder of axis 14b, which extends to near the ends 6b of the bladed elements 1b.
  • a holding reinforcement 25b is provided between the upper end of the central support cylinder 24b and the second end 6b of the element 1b.
  • holding reinforcements 27b connect together the adjacent end portions 6b of the various elements 1b.
  • the carapace shell elements 1b form the peripheral wall of the shell 200. They are spaced circumferentially from each other, and define inwardly an interior space 28b centered on the axis 14b, in which is therefore the central cylinder of support 24b.
  • each screen 29b is associated with a single bladed shell element lb, opposite which it is located. More specifically, each screen takes a substantially hollow and flat shape, square or rectangular, of small thickness, for example only a few millimeters.
  • the screen 29b substantially parallel to the vertical direction, is located opposite a trailing edge area of the blade portion 2b. These trailing edge areas 30b are thus oriented towards the inside of the shell in the direction of the axis 14b, as opposed to the radially outwardly directed leading edge areas 31b, to form the periphery of the shell 200 .
  • Each screen 29b is attached to the central support cylinder 24b with reinforcements 32b also in the form of hollow rods of smaller diameter. As can be seen in FIG. 5b, each screen 29b extends facing the blade portion 2b, between the first and second end portions 4b, 6b. In other words, it is ensured that in the radial direction of the shell 200, each screen 29b is only facing the blade portion 2b, that is to say that it does not extend sufficiently in the direction of the central axis 14b to be opposite the first and second end portions 4b, 6b.
  • each screen 29b is very close to the trailing edge areas 30b, since the distance of separation B between the two elements is also between 1 and 40 mm, and even more preferentially of the order of 10 to 20 mm, this distance being substantially identical and constant along each trailing edge of the zone 30b.
  • the number of trailing edges defined by the zone 30b is of course identical to the number of blades that the bladed element lb defined, for example between 6 and 10.
  • the shell elements mentioned above are made of a single piece of ceramic, during a single step.
  • the thickness of the ceramic shell is small, for example of the order of a few millimeters only.
  • the numbers of arms 20b, bladed elements lb and screens 29b are identical. Nevertheless, the same screen could be associated with several bladed carapace elements, without departing from the scope of the invention.
  • the shell is preheated to a high temperature in a dedicated oven, for example at 1150 ° C., in order to promote the fluidity of the metal in the carapace during the casting.
  • the casting cup 35 is preferably secured to the wax replica 100 before the formation of the shell 200, so that part of it comes, during its formation, marry the bucket 35.
  • a step of applying a heat insulating coating 48 is preferably performed before preheating.
  • thermal insulation strips which are here made of rock wool and which may have the same thickness and the same thermal resistance, only the arrangement and the width bands are then specific to each band. Alternatively, the same thickness can be retained for these bands, with different densities, for example single or double.
  • first bands 50a each associated with a bladed shell element lb.
  • Each first band 50a surrounds its associated element 1b over the entire length of the latter, in the radial direction of this element, that is to say that this band surrounds 360 ° the blade portion 2b and the two parts of end 4b, 6b of the element lb concerned.
  • the arms 20b are not covered by this first band, just as the portion of the end portion 6b pointing downwards in the direction of the axis 14b remains uncovered. This portion is not otherwise covered by any of the strips that constitute the thermal insulation coating 48.
  • These strips 50a are rockwool, preferably of simple density.
  • Second strips 50b also of rockwool preferably of single density, and also each associated with a bladed shell element lb, partially cover the first strips 50a.
  • each second band 50b surrounds its associated element lb on a radial portion thereof, comprising the first end portion 4b and the blade portion 2b, but excluding the second end portion 6b.
  • This second band 50b thus stops at the junction between the blade portion 2b and the second end portion 6b concerned.
  • every second band extends 360 ° around the radial direction of the bladed shell element lb, but therefore only on a radial portion thereof.
  • a third band 50c surrounding the periphery of the shell 200 so as to cover the casting arms 20b, the first end portions 4b of the shell trim members lb, and an upper radial portion of their blade parts. 2b. This may be a portion extending over substantially half the total radial length of the blade portion 2b, or even 40 to 50% of this length.
  • This third band 50c preferably of simple density and extending 360 ° about the axis 14b, is thus arranged at the periphery of the shell 200.
  • the third band 50c only the portions located radially outwardly of this shell are directly covered by the third band 50c, in particular the leading edge areas 31b of the blade portions 2b.
  • a fourth band 50d partially covers the third band 50c surrounding the periphery of the shell 200, so as to cover only the casting arms 20b.
  • This fourth band 50d which extends 360 ° about the axis 14b, therefore does not cover the lower part of the shell. In particular, the elements lb are not covered by this fourth band.
  • a fifth and last band 50e is then applied 360 ° about the axis 14b to cover a portion of the other bands 50a-50c and surround the periphery of the shell 200, so as to cover only the shell trim elements lb along their entire radial length, but without covering the casting arms 20b.
  • the bands 50c, 50d intended to cover the arms 20b, when reinforcements 23b are provided between these arms and the distributor 12b, these same strips are preferably directly supported along these arms, with slots allowing the passage of the upper reinforcements 23b.
  • the first and second strips 50a, 50b can bear against the surface of the screens 29b located radially towards the inside of the shell, and not directly in contact with the trailing edge areas 30b of the bladed elements 1b. . This results in greater ease of implementation of these bands.
  • fastening of the strips can be carried out in any manner deemed appropriate by those skilled in the art, such as using iron wires.
  • the arrangement of these strips allows the metal, after casting in the shell, to solidify in the following manner.
  • the metal solidifies first in the second end portion 6b, below the lower end of the band 50b.
  • the fact that the strips 50b and 50c are offset upwards relative to the band 50a then allows the metal to solidify in the region of the blade portion 2b located between the lower end of the band 50c, and the second part of the band. end 6b.
  • the arrangement of the strips 50d and 50e finally allows the metal to solidify in the first end portion 4b.
  • the dispenser metal therefore solidifies gradually from the bottom up, providing a healthy metallurgical health.
  • the molten metal thus borrows successively the bucket 35, the distributor 12b, the casting arms 20b, then the bladed shell elements lb, in flowing simply by gravity.
  • the central support 24b has its end closed so as not to be filled with metal, and so that the cast metal necessarily passes through the arms 20b before entering the bladed elements lb.
  • the screens 29b are also free of metal, and may or may not retain the wax 29a located internally.
  • the reinforcements 23b, the reinforcements 32b and the holding reinforcements 27b are preferably solid, ceramic.
  • the purpose of the screens is to store heat during the preheating of the shell 200, and to restore this heat to the trailing edge zones 30b opposite during casting, so as to ensure a good filling thanks to a good fluidity of the metal conducive to the penetration of this metal in the footprints of small thicknesses.
  • this blade has only one blade 2, here arranged between a first end 4 and a second end 6.
  • the invention also aims to manufacture the blade 1 by a lost wax molding process, a preferred embodiment of which has been shown in FIGS. 8 to 12.
  • the number of arm portions 20a remains the same as the number of individual blades in wax
  • the number of wax / ceramic support reinforcements 23a is meanwhile inferior.
  • these reinforcements may also be directly attached to the bucket when the latter is already assembled to the replica wax 100.
  • each individual blade wax has a wax weight 7a at its heel, that is to say connected to its end 6a.
  • Each weight 7a extends downwardly, facing and away from the leading edge 31a of the blade 1a, preferably a short distance. It is then these weights 7a which are connected by the holding reinforcements 27a, at the periphery of the replica wax 100.
  • the metal enters the tanks 7b of the shell formed around these weights 7a. These reservoirs make it possible to avoid sinkholes at the level of the blade of the moving blade. Another function of these tanks is that during this casting and cooling, unwanted metallurgical deposits are concentrated in these tanks, and therefore do not impact the metallurgical health of turbomachine blades obtained.
  • This screen 29a is of revolutionary shape centered on the axis 14a, for example cylindrical or conical, always with the same spacing characteristics vis-à-vis the blades, as has been shown schematically in Figure 10.
  • the screen 29a also has an arrangement and dimensions in the direction of the axis 14b which are identical or similar to those of the screens 29a of the previous embodiment. It is attached to the central support rod 24a with reinforcements 32a in the form of thin ribs.
  • the thermal insulation coating 48 firstly comprises first strips 52a each associated with a bladed shell element lb, each first band surrounding its associated element 1b on a radial portion of that comprising only a lower portion of the blade portion 2b extending from the second end portion 6b. This may be a portion extending over 10 to 30% of the total radial length of the blade portion 2b.
  • a second band 52b placed in an annular space 54 centered on the axis 14b, and defined between the tanks 7b and the leading edge areas 31b.
  • the second band 52b is centered on the axis 14b and arranged to cover the first strips 52a and externally surround a radial portion of each bladed member 1b, comprising a lower portion of the blade portion 2b extending from the second end portion 6b. It is preferably a portion of the same length or similar to that covered by the first bands 52a, or even extending slightly beyond the bands 52a, upwards.
  • the strips 52a and 52b are preferably of single density.
  • a third band 52c surrounds the periphery of the shell 200, so as to cover a radial portion of each bladed shell element lb, comprising the first end portion 4b and a portion of the blade portion 2b but excluding the second end portion 6b.
  • the second and third strips 52b, 52c having facing ends defining between them an annular window 56 centered on the axis 14b, at the level of which the carapace 200 is devoid of tape.
  • This window 56 which remains once all the bands installed, can have a height of the order of 20 to 60mm.
  • a fourth and a fifth band 52d, 52e are superimposed to surround each the periphery of the shell 200, so as to cover only the casting arms 20b. These two bands also extend 360 ° around the axis 14b.
  • a sixth double density band 52f surrounding the periphery of the shell 200 as well as the third band 52c, so as to cover a radial portion of each bladed shell element lb, comprising the first part of end 4b and a portion of the blade portion 2b, but excluding the second end portion 6b.
  • This sixth band 52f extends to the annular window 56 without closing it.
  • a seventh band 52g of single density extending 360 ° about the axis 14b surrounds the periphery of the shell 200 so as to cover the surfaces of the tanks 7b oriented radially outward, as well as the radial ends second end portions 6b.
  • an eighth double density band 52h surrounds the periphery of the shell 200 over 360 ° and partially covers this seventh strip 52g, so as to cover the surfaces of the tanks 7b oriented radially outwards, but without covering the ends radial of the second end portions 6b.
  • a ninth band 52i is disposed substantially orthogonal to the central axis 14b on which it is centered, and from which it extends radially to cover the circumferential end of said eighth band 52h.
  • the latter band 52i thus allows the coating 48 to close the lower end of the shell 200.
  • the arrangement of these strips allows the metal, after casting in the shell, to solidify in the following manner.
  • the metal begins to solidify in the area at the window 56, free of rockwool.
  • the arrangement of the layers 52a, 52b and 52c, 52f allows the metal to then solidify symmetrically in the blade portion 2b on either side of the window, and then always symmetrically, in the second end portion 6b and the portion upper part of the blade portion 2b.
  • the solidification of the metal ends in the first end portion 4b.

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Abstract

La présente invention concerne carapace (200) pour la fabrication par moulage à cire perdue d'éléments aubagés de turbomachine d'aéronef, comprenant : - des éléments aubagés de carapace (1b) comprenant une partie pale (2b) située entre une première partie d'extrémité (4b) délimitant l'empreinte d'une plateforme (8b) ainsi qu'une seconde partie d'extrémité (6b) délimitant l'empreinte d'une autre plateforme (8b), la partie pale comprenant une zone de bord de fuite (30b); - un distributeur de métal (12b) présentant un axe central (14b) autour duquel sont répartis les éléments aubagés (1b); et Selon l'invention, la carapace est équipée d'un ou d'une pluralité d'écrans (29b) formant accumulateurs de chaleur agencés dans un espace intérieur de carapace (28b), en regard des zones de bord de fuite (30b) orientées vers l'intérieur.

Description

CARAPACE POUR LA FABRICATION PAR MOULAGE À CIRE PERDUE D'ÉLÉMENTS AUBAGÉS DE TURBOMACHINE D'AÉRONEF, COMPRENANT DES ÉCRANS FORMANT
ACCUMULATEURS DE CHALEUR
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention se rapporte au domaine de la fabrication en grappe d'éléments aubagés de turbomachine d'aéronef, par la technique de moulage à cire perdue. Chaque élément aubagé peut être un secteur comprenant une pluralité de pales, tel qu'un secteur de distributeur basse pression, ou bien être une aube individuelle, telle qu'une aube de roue mobile de compresseur ou de turbine.
L'invention concerne plus particulièrement la conception de la carapace en forme de grappe, dans laquelle le métal est destiné à être coulé pour l'obtention des éléments aubagés de turbomachine.
L'invention concerne tous les types de turbomachines d'aéronef, en particulier les turboréacteurs et les turbopropulseurs.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
De l'art antérieur, il est effectivement connu d'utiliser la technique de moulage à cire perdue pour fabriquer simultanément plusieurs éléments aubagés de turbomachine d'aéronef, tels que des secteurs de distributeur, ou bien des aubes individuelles.
Pour rappel, le moulage de précision à la cire perdue consiste à réaliser en cire, par injection dans des outillages, un modèle de chacun des éléments aubagés désirés. L'assemblage de ces modèles sur des bras de coulée également en cire, eux- mêmes raccordés à un distributeur de métal en cire, permet de constituer une grappe qui est ensuite plongée dans différentes substances afin de former autour de celle-ci une carapace de céramique d'épaisseur sensiblement uniforme. Le procédé est poursuivi en faisant fondre la cire, qui laisse alors son empreinte exacte dans la céramique, dans laquelle le métal en fusion est versé, généralement via un godet de coulée assemblé sur le distributeur de métal. Après refroidissement du métal, la carapace est détruite et les pièces en métal sont séparées et parachevées.
Cette technique offre l'avantage d'une précision dimensionnelle, permettant de réduire voire de supprimer certains usinages. De plus, elle offre un très bon aspect de surface.
Plus précisément, les éléments aubagés de carapace sont agencés à la périphérie de la carapace, et disposent chacun d'une partie pale dont la zone de bord de fuite est orientée vers l'extérieur de la carapace. Cette zone de bord de fuite sert bien évidemment à délimiter l'empreinte du bord de fuite de chaque pale destinée à être obtenue par l'intermédiaire de l'élément aubagé concerné.
Cette solution se révèle satisfaisante pour l'obtention de bords de fuite d'épaisseur standard, par exemple de l'ordre de 0,7mm. I l est cependant intéressant de réduire l'épaisseur des bords de fuites des pales afin d'améliorer les performances des turbomachines d'aéronef. A titre d'exemple, des performances accrues sont obtenues en prévoyant une épaisseur d'environ 0,5 mm sur les bords de fuite des pales de secteur de distributeur, de même qu'avec une épaisseur d'environ 0,45 mm sur les bords de fuite des aubes mobiles individuelles.
Néanmoins, la technologie actuelle reste perfectible dans le cadre de l'obtention de telles épaisseurs, dites épaisseurs fines ou très fines. En effet, avec des épaisseurs aussi faibles, il peut se poser des problèmes de non-venue de matière dans les empreintes définissant ces bords de fuites. EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a pour objet une carapace pour la fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité d'éléments aubagés de turbomachine d'aéronef, ladite carapace en forme de grappe comprenant :
- une pluralité d'éléments aubagés de carapace chacun destiné à l'obtention de l'un desdits éléments aubagés de turbomachine, chaque élément aubagé comprenant une partie pale située entre une première partie d'extrémité délimitant l'empreinte d'une plateforme ainsi qu'une seconde partie d'extrémité délimitant l'empreinte d'une autre plateforme, ladite partie pale comprenant une zone de bord de fuite ainsi qu'une zone de bord d'attaque lui étant opposée ;
- un distributeur de métal présentant un axe central autour duquel sont répartis lesdits éléments aubagés de carapace ; et
- un espace intérieur de carapace centré sur ledit axe central, et délimité par lesdits éléments aubagés de carapace.
Selon l'invention, ladite carapace est équipée d'un ou d'une pluralité d'écrans formant accumulateurs de chaleur agencés dans l'espace intérieur de carapace, en regard des zones de bord de fuite orientées vers l'intérieur dudit espace intérieur de carapace.
L'invention est remarquable en ce qu'elle se révèle tout à fait appropriée pour l'obtention de bords de fuite fins ou très fins, au sens mentionné ci- dessus.
En effet, pendant la coulée dans la carapace qui a généralement été préchauffée, l'écran / les écrans forment un réservoir de chaleur permettant le maintien à haute température des zones de bord de fuite situées en regard, et dont la position a donc été volontairement inversée par rapport à l'art antérieur afin qu'elles soient orientées vers l'intérieur de la carapace. La déperdition thermique est donc largement atténuée, ce qui permet l'obtention d'une meilleure fluidité du métal coulé, et qui se traduit par une plus grande faculté à pénétrer dans ces zones de faibles épaisseurs des empreintes. Il en découle une précision de moulage améliorée, et une meilleure santé métallurgique du métal coulé, avec en particulier une diminution de la retassure. De plus, en y logeant l'écran / les écrans, l'espace intérieur de la carapace devient avantageusement fonctionnalisé, alors qu'il restait habituellement largement évidé dans les solutions de l'art antérieur. A cet égard, il est noté que la présence des écrans n'impacte pas l'encombrement global de la carapace.
De préférence, chaque écran s'étend en regard de la partie pale, entre les première et seconde parties d'extrémité délimitant les empreintes de plateforme. En d'autres termes, il est fait en sorte que chaque écran se trouve seulement en regard de la partie pale, c'est-à-dire qu'il ne s'étend pas suffisamment selon la direction de l'axe central du distributeur pour être en regard des première et seconde parties d'extrémité.
Chaque écran formant accumulateur de chaleur est préférentiellement réalisé d'une seule pièce avec ladite carapace. Chaque écran est alors obtenu d'une manière identique à celle des autres organes de la carapace, c'est-à-dire à partir d'un écran en cire qui est ensuite éliminé ou non, puis rempli ou non de métal. De manière préférentielle, ces écrans obtenus d'un seul tenant avec la carapace ne sont pas remplis de métal lors de la coulée.
Selon une première possibilité, il est prévu un écran associé à chaque élément aubagé de carapace, avec chaque écran étant de préférence de forme sensiblement plane.
Selon une seconde possibilité, il est prévu un unique écran associé à tous lesdits éléments aubagés de carapace, avec ledit écran unique étant de préférence de forme révolutionnaire, centré sur ledit axe central du distributeur de métal.
Qu'il y ait un ou plusieurs écrans, leur forme peut être adaptée pour se retrouver au plus près des zones de bord de fuite des éléments aubagés de carapace, de manière à procurer la plus grande efficacité possible.
A cet égard, de préférence, chaque zone de bord de fuite est écartée de son écran associé d'une distance comprise entre 1 et 40 mm, cette distance étant préférentiellement sensiblement constante le long de chaque bord de fuite de la zone.
De préférence, la carapace comprend un support central s' étendant à partir du distributeur de métal selon la direction de l'axe central de ce dernier, chaque écran étant agencé autour dudit support central sur lequel il est rapporté. Ce support central peut également être utilisé afin de porter des armatures de support des éléments aubagés de carapace.
De préférence, ladite carapace est réalisée en céramique, d'une manière connue de l'homme du métier.
De préférence, la partie pale de chaque élément aubagé de carapace délimite une ou plusieurs pales. Comme déjà évoqué, il peut s'agir d'un élément aubagé dédié à l'obtention d'une pluralité de pales, tel qu'un secteur de distributeur basse pression, ou bien d'un élément aubagé dédié à l'obtention d'une aube individuelle, telle qu'une aube de roue mobile de compresseur ou de turbine.
Le nombre de ces éléments aubagés répartis circonférentiellement autour de l'axe central du distributeur peut varier, par exemple de 3 à 10 pour les secteurs comprenant chacun plusieurs pales, et par exemple de 10 à 50 pour les aubes individuelles.
L'invention a également pour objet une carapace pour la fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité d'éléments aubagés de turbomachine d'aéronef, ladite carapace en forme de grappe comprenant :
- une pluralité d'éléments aubagés de carapace chacun destiné à l'obtention de l'un desdits éléments aubagés de turbomachine ;
- un distributeur de métal présentant un axe central ; et - une pluralité de bras de coulée de métal répartis autour de l'axe central du distributeur de métal, chacun des bras de coulée présentant une première extrémité raccordée audit distributeur.
Selon l'invention, ladite carapace est équipée d'un revêtement d'isolation thermique réalisé à l'aide d'une pluralité de bandes d'isolation thermique recouvrant au moins une partie de la surface extérieure de la carapace.
L'invention est remarquable en ce qu'elle se révèle tout à fait appropriée pour l'obtention de bords de fuite fins ou très fins, au sens mentionné ci- dessus. En effet, pendant et après la coulée du métal dans la carapace, le revêtement d'isolation thermique permet d'atténuer la déperdition thermique et maintenir ainsi la carapace et le métal coulé à haute température pendant un temps allongé. Il en découle une meilleure fluidité du métal coulé, qui se traduit par une plus grande faculté à pénétrer dans les zones de faibles épaisseurs des empreintes, et en particulier les bords de fuite.
La précision de moulage est améliorée, de même que la santé métallurgique du métal coulé, avec en particulier une diminution de la retassure.
De plus, en utilisant une pluralité de bandes pour former le revêtement d'isolation thermique, l'invention constitue une solution avantageuse et simple permettant de faire varier la résistance thermique en fonction des zones de la carapace, et ce de manière à obtenir un remplissage satisfaisant ainsi qu'une bonne santé métallurgique du métal coulé.
De préférence, ledit revêtement est réalisé à l'aide de bandes d'isolation thermique entourant chacune un élément aubagé de carapace sur au moins une portion radiale de celui-ci, et à l'aide d'au moins une bande d'isolation thermique entourant ladite carapace.
De préférence, ledit revêtement est réalisé de telle sorte que pour chaque élément aubagé de carapace, il présente un gradient de résistance thermique selon la direction radiale dudit élément aubagé de carapace. Ce gradient radial peut par ailleurs varier le long du contour de l'élément aubagé. En particulier, le gradient radial diffère entre la surface de l'élément aubagé orientée vers l'extérieur de la carapace et son autre surface orientée vers l'intérieur, en regard de l'axe central du distributeur.
De préférence, lesdites bandes sont réalisées en laine de roche, et présentent par exemple toutes une même résistance thermique. Les épaisseurs sont donc de préférence identiques, seules les largeurs pouvant alors varier. A titre d'exemple indicatif, les épaisseurs retenues pour les différentes couches peuvent être identiques, mais avec des densités simple ou double, en fonction des besoins.
De préférence, chaque élément aubagé de carapace comprend une partie pale située entre une première partie d'extrémité délimitant l'empreinte d'une plateforme ainsi qu'une seconde partie d'extrémité délimitant l'empreinte d'une autre plateforme, et la seconde extrémité de chaque bras de coulée est raccordée à ladite première partie d'extrémité de l'un des éléments aubagés de carapace, dont la seconde partie d'extrémité est décalée de la première partie d'extrémité selon la direction de l'axe central du distributeur de métal, de préférence dans un même sens de décalage que celui de la seconde extrémité du bras de coulée par rapport à sa première extrémité. De plus, chaque partie pale comprend une zone de bord de fuite ainsi qu'une zone de bord d'attaque lui étant opposée.
Dans le premier cas où chaque élément aubagé de carapace est dédié à l'obtention d'un secteur de distributeur, ledit revêtement d'isolation thermique est particulièrement efficace lorsqu'il comprend les bandes d'isolation thermique suivantes :
- une première bande associée à chaque élément aubagé de carapace, chaque première bande entourant son élément associé sur toute la longueur de ce dernier, selon la direction radiale de cet élément ;
- une seconde bande associée à chaque élément aubagé de carapace, recouvrant partiellement la première bande, chaque seconde bande entourant son élément associé sur une portion radiale de ce dernier, comprenant la première partie d'extrémité et la partie pale, mais excluant la seconde partie d'extrémité ;
- une troisième bande entourant la périphérie de la carapace de manière à recouvrir les bras de coulée, les premières parties d'extrémité des éléments aubagés de carapace, ainsi qu'une portion radiale supérieure de leurs parties pales ;
- une quatrième bande recouvrant partiellement la troisième bande et entourant la périphérie de la carapace de manière à recouvrir uniquement les bras de coulée ; et
- une cinquième bande entourant la périphérie de la carapace de manière à recouvrir les éléments aubagés de carapace, mais pas les bras de coulée.
Dans le second cas où chaque élément aubagé de carapace est dédié à l'obtention d'une aube individuelle, et comprend un réservoir de métal raccordé à la seconde partie d'extrémité de manière à s'étendre en regard et à distance de la zone de bord d'attaque de l'élément aubagé, le revêtement d'isolation thermique est particulièrement efficace lorsqu'il comprend les bandes d'isolation thermique suivantes :
- une première bande associée à chaque élément aubagé de carapace, chaque première bande entourant son élément associé sur une portion radiale de celui-ci, comprenant seulement une portion de la partie pale (2b) s'étendant à partir de la seconde partie d'extrémité ;
- une seconde bande placée dans un espace annulaire centré sur l'axe du distributeur et défini entre les réservoirs et les zones de bords de fuite, ladite seconde bande centrée sur l'axe central de distributeur étant agencée de manière à recouvrir les premières bandes et entourer extérieurement une portion radiale de chaque élément aubagé, comprenant seulement une portion de la partie pale s'étendant à partir de la seconde partie d'extrémité ;
- une troisième bande entourant la périphérie de la carapace de manière à recouvrir une portion radiale de chaque élément aubagé de carapace, comprenant la première partie d'extrémité et une portion de la partie pale, mais excluant la seconde partie d'extrémité, la seconde et la troisième bandes présentant des extrémités en regard définissant entre elles une fenêtre annulaire au niveau de laquelle la carapace est dépourvue de bande ;
- une quatrième et une cinquième couches superposées, entourant chacune la périphérie de la carapace de manière à recouvrir uniquement les bras de coulée ;
- une sixième bande entourant la périphérie de la carapace ainsi que la troisième couche de manière à recouvrir une portion radiale de chaque élément aubagé de carapace, comprenant la première partie d'extrémité et une portion de la partie pale, mais excluant la seconde partie d'extrémité, ladite sixième bande s'étendant jusqu'à ladite fenêtre annulaire ;
- une septième bande entourant la périphérie de la carapace de manière à recouvrir les surfaces des réservoirs orientées radialement vers l'extérieur ainsi que les extrémités radiales des secondes parties d'extrémité ;
- une huitième bande entourant la périphérie de la carapace et recouvrant partiellement ladite septième bande de manière à recouvrir les surfaces des réservoirs orientées radialement vers l'extérieur ; et - une neuvième bande disposée sensiblement orthogonalement à l'axe central sur lequel elle est centrée, et à partir duquel elle s'étend radialement jusqu'à recouvrir l'extrémité circonférentielle de ladite huitième bande.
Bien entendu, les deux aspects de l'invention mentionnés ci-dessus, à savoir les écrans accumulateurs de chaleur d'une part et le revêtement d'isolation thermique d'autre part, sont combinables.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité d'éléments aubagés de turbomachine d'aéronef, mis en œuvre à l'aide d'une carapace telle que décrite ci-dessus.
De préférence, le métal est coulé dans la carapace avec l'axe central du distributeur de métal orienté verticalement.
Lorsque le procédé est mis en œuvre avec l'écran / les écrans réalisés d'une seule pièce avec la carapace, l'accumulation de chaleur s'effectue bien entendu au moment où le reste de la carapace est préchauffée, avant la coulée du métal.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ;
- la figure 1 représente une vue en perspective d'un élément aubagé de turbomachine destiné à être obtenu par la mise en œuvre du procédé selon la présente invention, ledit élément aubagé se présentant sous la forme d'un secteur de distributeur basse pression ;
- les figures 2 à 4 représentent des vues en perspective d'un modèle en cire servant à la réalisation d'une carapace pour la mise en œuvre du procédé de fabrication par moulage à cire perdue selon l'invention, aux fins d'obtention de l'élément de la figure 1 ;
- la figure 4a représente une vue schématisant la distance d'écartement entre les écrans en cire et les bords de fuite des pales de la réplique en cire ; - la figure 5 représente une vue en perspective de la carapace obtenue à l'aide du modèle en cire représenté sur les figures 2 à 4 ;
- la figure 5a représente une vue schématisant la distance d'écartement entre les écrans accumulateur de chaleur et les zones de bord de fuite des éléments aubagés de carapace ;
- la figure 6 représente une vue schématisant la carapace équipée d'une pluralité de bandes d'isolation thermique, formant un revêtement sur au moins une partie de la surface extérieure de la carapace ;
- la figure 7 représente une vue en perspective d'un autre élément aubagé de turbomachine destiné à être obtenu par la mise en œuvre du procédé selon la présente invention, ledit élément aubagé se présentant sous la forme d'une aube mobile individuelle ;
- les figures 8 et 9 représentent des vues en perspective d'un modèle en cire servant à la réalisation d'une carapace pour la mise en œuvre du procédé de fabrication par moulage à cire perdue selon l'invention, aux fins d'obtention de l'élément de la figure 7 ;
- la figure 10 représente une vue schématisant la distance d'écartement entre l'écran en cire et les bords de fuite des pales de la réplique en cire ;
- la figure 11 représente une vue en perspective de la carapace obtenue à l'aide du modèle en cire représenté sur les figures 8 et 9 ;
- la figure lia représente une vue schématisant la distance d'écartement entre l'écran accumulateur de chaleur et les zones de bord de fuite des éléments aubagés de carapace ; et
- la figure 12 représente une vue schématisant la carapace équipée d'une pluralité de bandes d'isolation thermique, formant un revêtement sur au moins une partie de la surface extérieure de cette carapace.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
En référence à la figure 1, il est représenté un secteur de distributeur basse pression 1 de turbine pour turbomachine d'aéronef. Ce secteur comprend une pluralité de pales 2 agencées entre une première extrémité 4 et une seconde extrémité 6. Les deux extrémités 4, 6 forment respectivement un secteur angulaire de couronne extérieure et un secteur angulaire de couronne intérieure, et comprennent chacune une plateforme 8 délimitant une veine principale 10 de circulation des gaz. En plus de la plateforme 8 à laquelle est attachée une fonction aérodynamique, chaque extrémité comporte également une structure classique permettant le montage de cet élément aubagé sur le module de turbomachine.
L'invention vise à fabriquer le secteur de distributeur 1 par un procédé de moulage à cire perdue, dont un mode de réalisation préféré va à présent être décrit en référence aux figures 2 à 6.
Tout d'abord, il est réalisé un modèle en cire, également dénommé réplique, autour duquel une carapace de céramique est destinée à être formée ultérieurement.
Sur les figures 2 à 4, le modèle 100 est représenté dans une position retournée par rapport à la position dans laquelle la carapace est ensuite remplie de métal. Cette position retournée facilite l'opération d'assemblage des différents éléments constitutifs du modèle en cire, qui vont à présent être décrits.
Le modèle 100 comporte tout d'abord une portion pour la distribution de métal, référencée 12a. Elle prend une forme pleine révolutionnaire, cylindrique ou conique, d'axe central 14a qui coïncide avec l'axe central de l'ensemble du modèle en cire 100. Cet axe 14a est orienté verticalement, et donc considéré comme représentant la direction de la hauteur. Cette portion de distribution 12a est fixée directement à un outillage spécifique 16, au-dessus duquel elle se trouve.
La portion 12a se termine vers le haut par une extrémité 18a de diamètre plus élevé, à partir de laquelle s'étendent radialement une pluralité de portions 20a pour la formation de plusieurs bras de coulée. Les portions 20a sont ici au nombre de trois, réparties à 120° autour de l'axe 14a. Chaque portion 20a comporte donc une première extrémité 21a raccordée à l'extrémité élargie 18a de la portion de distribution 12a, et s'étend de façon droite ou légèrement courbe jusqu'à une seconde extrémité 22a. Les première et seconde extrémités 21a, 22a sont décalées l'une de l'autre selon la direction de l'axe 14a, la première étant située plus bas que la seconde. L'angle d'inclinaison moyen entre chaque portion formant bras 20a et l'horizontale est compris entre 5 et 45°.
Pour chaque portion formant bras 20a, un renfort de maintien en cire/céramique 23a peut être prévu entre la portion de distribution 12a et la seconde extrémité 22a de la portion 20a.
De plus, à partir de chaque seconde extrémité 22a, il est fixé une réplique en cire la du secteur de distributeur de turbomachine représenté sur la figure 1. Cette réplique la comprend donc une pluralité de pales adjacentes 2a, agencées entre une première extrémité 4a et une seconde extrémité 6a auxquelles les pales sont raccordées. Les deux extrémités 4a, 6a forment respectivement un secteur angulaire de couronne extérieure et un secteur angulaire de couronne intérieure, et comprennent chacune une plateforme 8a. En plus de la plateforme 8a, chaque extrémité comporte également une structure classique correspondant à la structure montrée sur la figure 1, dédiée au montage du secteur de distributeur 1 sur le module de turbomachine.
La direction selon laquelle se succèdent les pales 2a et les extrémités 4a, 6a correspond à la direction radiale du secteur aubagé en cire la, cette direction radiale étant de préférence sensiblement parallèle à la direction de l'axe 14a, c'est-à-dire parallèle à la direction de la hauteur de la réplique 100.
Les secteurs aubagés en cire la s'étendent donc vers le haut, en étant disposés autour de l'axe 14a, et également autour d'un support central en cire 24a s'étendant selon ce même axe à partir de l'extrémité 18a de la portion de distribution 12a. Le support 24a prend préférentiellement la forme d'une tige d'axe 14a, qui s'étend jusqu'à proximité des extrémités 6a des secteurs aubagés en cire la.
D'ailleurs, comme cela est visible sur la figure 2, pour chaque secteur aubagé en cire la, un renfort de maintien en cire/céramique 25a peut être prévu entre l'extrémité haute de la tige centrale de support 24a, et la seconde extrémité 6a du secteur la. De la même manière, des renforts de maintien en cire/céramique 27a relient entre elles les extrémités adjacentes 6a des différents secteurs la. Les secteurs en cire la forment la paroi périphérique de la réplique en cire 100. Ils sont espacés circonférentiellement les uns des autres, et définissent vers l'intérieur un espace intérieur 28a centré sur l'axe 14a, dans lequel se trouve donc la tige centrale de support 24a.
Dans cet espace intérieur 28a, il est prévu une pluralité d'écrans en cire, dont les futurs éléments de carapace destinés à être obtenus autour de ces écrans 29a sont prévus pour former des écrans accumulateurs de chaleur.
Chaque écran 29a est associé à un unique secteur aubagé en cire la, en regard duquel il se trouve. Plus précisément, chaque écran prend une forme sensiblement plane, carrée ou rectangulaire, de faible épaisseur, par exemple de quelques millimètres seulement. L'écran 29a, sensiblement parallèle à la direction verticale, se situe en regard des bords de fuite des pales en cire 2a. Ces bords de fuite 30a sont donc orientés vers l'intérieur de la carapace en direction de l'axe 14a, par opposition aux bords d'attaque 31a orientés radialement vers l'extérieur, pour constituer la périphérie de la réplique 100.
Chaque écran 29a est rapporté sur la tige centrale de support 24a à l'aide d'armatures 32a également en forme de tiges de plus faible diamètre. Comme cela est visible sur la figure 4, chaque écran 29a s'étend en regard des pales 2a, entre les première et seconde extrémités 4a, 6a. En d'autres termes, il est fait en sorte que selon la direction radiale de la réplique 100, chaque écran 29a se trouve seulement en regard des pales 2a, c'est-à-dire qu'il ne s'étend pas suffisamment selon la direction de l'axe central 14a pour être en regard des première et seconde extrémités 4a, 6a.
Sur la figure 4a, il est schématisé le fait que chaque écran 29a se trouve très rapproché des bords de fuite 30a, puisque la distance d'écartement A entre les deux éléments est comprise entre 2 et 50 mm, et encore plus préférentiellement de l'ordre de 10 à 35 mm, cette distance étant sensiblement constante le long des bords de fuite 30a.
Une fois la réplique en cire 100 réalisée, il est fabriqué autour de celle-ci une carapace de céramique 200 d'une manière connue de l'homme du métier, par trempage dans des substances et bains successifs. La carapace 200 qui est obtenue est représentée sur la figure 5. Elle présente également une forme générale de grappe, et comporte bien entendu des éléments similaires à ceux de la réplique en cire 100. Ces éléments de carapace vont à présent être décrits, avec la carapace représentée dans une position retournée par rapport à la position dans laquelle elle est ensuite remplie de métal.
Il s'agit d'abord du distributeur de métal, référencée 12b, et présentant donc une forme révolutionnaire creuse, cylindrique ou conique, d'axe central 14a qui coïncide avec l'axe central de la carapace 200. Cet axe 14b est orienté verticalement, et donc considéré comme représentant la direction de la hauteur. Ce distributeur 12b est fixé directement à un godet de coulée 35 de forme conique au-dessus duquel il se trouve.
Le distributeur 12b se termine vers le haut par une extrémité creuse 18b de diamètre plus élevé, à partir de laquelle s'étendent radialement une pluralité de bras de coulée de métal 20b. Les bras 20b sont ici au nombre de trois, répartis à 120° autour de l'axe 14a. Chaque bras 20b comporte donc une première extrémité 21b raccordée à l'extrémité élargie 28a du distributeur 12b, et s'étend de façon droite ou légèrement courbe jusqu'à une seconde extrémité 22b. Les première et seconde extrémités 21b, 22b sont décalées l'une de l'autre selon la direction de l'axe 14b, la première étant située plus basse que la seconde. L'angle d'inclinaison moyen entre chaque bras 20b et l'horizontale est compris entre 5 et 45°.
Chaque bras 20a est donc prévu pour être creux et former un conduit d'amenée de métal après élimination de la cire 20a. Ici aussi, un renfort de maintien 23b peut être prévu entre la portion de distribution 12b et la seconde extrémité 22b de chaque bras 20b.
A partir de chaque seconde extrémité 22b, se trouve un élément aubagé de carapace lb. Ces éléments lb sont dits aubagés car après élimination de la réplique en cire la, ils forment chacun intérieurement une empreinte correspondant à l'un des secteurs de distributeur 1.
L'élément aubagé lb, également dit secteur de distributeur de carapace, comprend ainsi une partie de pale 2b délimitant des empreintes de pales adjacentes, cette partie 2b étant agencée entre une première partie d'extrémité 4b et une seconde partie d'extrémité 6b. Les deux parties d'extrémité 4b, 6b délimitent respectivement une empreinte de secteur angulaire de couronne extérieure et une empreinte de secteur angulaire de couronne intérieure, en comprenant chacune une empreinte de plateforme 8b. En plus de la plateforme 8b, chaque partie d'extrémité comporte également une empreinte de structure classique dédiée au montage du secteur de distributeur 1 sur le module de turbomachine.
La direction selon laquelle se succèdent la partie pale 2b et les parties d'extrémité 4b, 6b correspond à la direction radiale de l'élément aubagé de carapace lb, cette direction radiale étant de préférence sensiblement parallèle à la direction de l'axe 14b, c'est-à-dire parallèle à la direction de la hauteur de la carapace 200. Afin de pouvoir bénéficier ultérieurement d'une coulée performante par simple gravité, dans la direction de l'axe 14b, le sens de décalage de la première extrémité de bras 21b par rapport à la seconde extrémité de bras 22b est identique au sens de décalage de première partie d'extrémité 4b par rapport à la seconde partie d'extrémité 6b de l'élément aubagé lb.
Les éléments aubagés lb s'étendent donc vers le haut, en étant disposés autour de l'axe 14b, et également autour d'un support central 24b s'étendant selon ce même axe à partir de l'extrémité 18b du distributeur 12b. Le support 24b prend préférentiellement la forme d'un cylindre creux d'axe 14b, qui s'étend jusqu'à proximité des extrémités 6b des éléments aubagés lb.
De plus, comme cela est visible sur la figure 5, pour chaque élément aubagé lb, un renfort de maintien 25b est prévu entre l'extrémité haute du cylindre de support central 24b, et la seconde extrémité 6b de l'élément lb. De la même manière, des renforts de maintien 27b relient entre elles les parties d'extrémité adjacentes 6b des différents éléments lb.
Les éléments aubagés de carapace lb forment la paroi périphérique de la carapace 200. Ils sont espacés circonférentiellement les uns des autres, et définissent vers l'intérieur un espace intérieur 28b centré sur l'axe 14b, dans lequel se trouve donc le cylindre central de support 24b.
Dans cet espace intérieur 28b, il est prévu une pluralité d'écrans formant accumulateurs de chaleur. Chaque écran 29b est associé à un unique élément aubagé de carapace lb, en regard duquel il se trouve. Plus précisément, chaque écran prend une forme sensiblement creuse et plane, carrée ou rectangulaire, de faible épaisseur, par exemple de quelques millimètres seulement. L'écran 29b, sensiblement parallèle à la direction verticale, se situe en regard d'une zone de bord de fuite de la partie pale 2b. Ces zones de bord de fuite 30b sont donc orientées vers l'intérieur de la carapace en direction de l'axe 14b, par opposition aux zones de bord d'attaque 31b orientées radialement vers l'extérieur, pour constituer la périphérie de la carapace 200.
Chaque écran 29b est rapporté sur le cylindre central de support 24b à l'aide d'armatures 32b également en forme de tiges creuses de plus faible diamètre. Comme cela est visible sur la figure 5b, chaque écran 29b s'étend en regard de la partie pale 2b, entre les première et seconde parties d'extrémité 4b, 6b. En d'autres termes, il est fait en sorte que selon la direction radiale de la carapace 200, chaque écran 29b se trouve seulement en regard de la partie pale 2b, c'est-à-dire qu'il ne s'étend pas suffisamment selon la direction de l'axe central 14b pour être en regard des première et seconde parties d'extrémité 4b, 6b.
Sur la figure 5a, il est schématisé le fait que chaque écran 29b se trouve très rapproché des zones de bord de fuite 30b, puisque la distance d'écartement B entre les deux éléments est aussi comprise entre 1 et 40 mm, et encore plus préférentiellement de l'ordre de 10 à 20 mm, cette distance étant sensiblement identique et constante le long de chaque bord de fuite de la zone 30b. Le nombre de bords de fuite définis par la zone 30b est bien entendu identique au nombre de pales que l'élément aubagé lb défini, par exemple entre 6 et 10.
Tous les éléments de carapace mentionnés ci-dessus sont réalisés d'une seule pièce de céramique, au cours d'une même étape. L'épaisseur de la carapace de céramique est faible, par exemple de l'ordre de quelques millimètres seulement. Il est noté que comme pour la réplique en cire 100, dans la carapace 200, les nombres de bras 20b, d'éléments aubagés lb et d'écrans 29b sont identiques. Néanmoins, un même écran pourrait être associé à plusieurs éléments aubagés de carapace, sans sortir du cadre de l'invention. Après l'obtention de la carapace et l'élimination de la réplique en cire 100 enfermée dans celle-ci, la carapace est préchauffée à haute température dans un four dédié, par exemple à 1150°C, afin de favoriser la fluidité du métal dans la carapace pendant la coulée. Il est noté que le godet de coulée 35 est préférentiellement solidarisé à la réplique en cire 100 avant la formation de la carapace 200, de sorte qu'une partie de celle-ci vienne, durant sa formation, épouser le godet 35.
Une étape d'application d'un revêtement d'isolation thermique 48, qui va à présent être décrite, est de préférence réalisée avant le préchauffage.
Elle consiste à revêtir la surface extérieure de la carapace d'une pluralité de bandes d'isolation thermique, qui sont ici en laine de roche et qui peuvent présenter toute une même épaisseur ainsi qu'une même résistance thermique, seule la disposition et la largeur des bandes étant alors spécifiques à chaque bande. Alternativement, une même épaisseur peut être retenue pour ces bandes, avec des densités différentes, par exemple simple ou double.
II s'agit tout d'abord d'une pluralité de premières bandes 50a, chacune associée à un élément aubagé de carapace lb. Chaque première bande 50a entoure son élément associée lb sur toute la longueur de ce dernier, selon la direction radiale de cet élément, c'est-à-dire que cette bande entoure sur 360° la partie pale 2b ainsi que les deux parties d'extrémité 4b, 6b de l'élément lb concerné. Les bras 20b ne sont pas recouverts par cette première bande, de même que la portion de la partie d'extrémité 6b orientée vers le bas selon la direction de l'axe 14b reste découverte. Cette portion n'est ailleurs recouverte par aucune des bandes qui constituent le revêtement d'isolation thermique 48. Ces bandes 50a sont en laine de roche, de préférence de simple densité.
Des secondes bandes 50b, aussi en laine de roche de préférence de simple densité, et également chacune associée à un élément aubagé de carapace lb, recouvrent partiellement les premières bandes 50a. En effet, chaque seconde bande 50b entoure son élément associée lb sur une portion radiale de ce dernier, comprenant la première partie d'extrémité 4b et la partie pale 2b, mais excluant la seconde partie d'extrémité 6b. Cette seconde bande 50b s'arrête ainsi au niveau de la jonction entre la partie pale 2b et la seconde partie d'extrémité 6b concernée. Ici aussi, chaque seconde bande s'étend sur 360° autour de la direction radiale de l'élément aubagé de carapace lb, mais donc seulement sur une portion radiale de celui-ci.
Il est ensuite prévu une troisième bande 50c entourant la périphérie de la carapace 200 de manière à recouvrir les bras de coulée 20b, les premières parties d'extrémité 4b des éléments aubagés de carapace lb, ainsi qu'une portion radiale supérieure de leurs parties pales 2b. Il peut ici s'agir d'une portion s'étendant sur sensiblement la moitié de la longueur radiale totale de la partie pale 2b, voire sur 40 à 50% de cette longueur.
Cette troisième bande 50c, de préférence de simple densité et s'étendant sur 360° autour de l'axe 14b, se trouve ainsi agencée à la périphérie de la carapace 200. Parmi les éléments mentionnés ci-dessus qu'elle recouvre, seules les portions situées radialement vers l'extérieur de cette carapace sont directement recouvertes par la troisième bande 50c, en particulier les zones de bords d'attaque 31b des parties pales 2b.
Une quatrième bande 50d, de préférence de double densité, recouvre partiellement la troisième bande 50c en entourant la périphérie de la carapace 200, de manière à recouvrir uniquement les bras de coulée 20b. Cette quatrième bande 50d, qui s'étend sur 360° autour de l'axe 14b, ne recouvre donc pas la partie inférieure de la carapace. En particulier, les éléments lb ne sont pas recouverts par cette quatrième bande.
Une cinquième et dernière bande 50e, de préférence de double densité, est ensuite appliquée sur 360° autour de l'axe 14b pour recouvrir une partie des autres bandes 50a-50c et entourer la périphérie de la carapace 200, de manière à recouvrir seulement les éléments aubagés de carapace lb sur toute leur longueur radiale, mais sans recouvrir les bras de coulée 20b.
Il est noté que pour les bandes 50c, 50d destinées à recouvrir les bras 20b, lorsque des renforts 23b sont prévus entre ces bras et le distributeur 12b, ces mêmes bandes sont de préférence directement en appui tout le long de ces bras, en présentant des fentes permettant le passage des renforts supérieurs 23b. De la même manière, les premières et secondes bandes 50a, 50b peuvent être en appui contre la surface des écrans 29b située radialement vers l'intérieur de la carapace, et non pas directement au contact des zones de bords de fuite 30b des éléments aubagés lb. Il en résulte une plus grande facilité de mise en place de ces bandes.
Il est noté que la fixation des bandes peut être réalisée de toute manière réputée appropriée par l'homme du métier, comme à l'aide de fils de fer.
La disposition particulière des bandes 50a-50e qui vient d'être décrite permet l'obtention d'une bonne santé métallurgique du métal coulé dans la carapace, notamment grâce à la présence d'un gradient de résistance thermique du revêtement 48 le long de chaque élément aubagé lb, selon la direction radiale de ce dernier. Ce gradient s'étend d'ailleurs sur toute la carapace, selon la direction de l'axe 14b.
Plus précisément, l'agencement de ces bandes permet au métal, après coulée dans la carapace, de solidifier de la manière suivante. Tout d'abord, le métal solidifie en premier lieu dans la seconde partie d'extrémité 6b, sous l'extrémité inférieure de la bande 50b. Le fait que les bandes 50b et 50c soient décalées vers le haut par rapport à la bande 50a permet ensuite au métal de solidifier dans la zone de la partie pale 2b située entre l'extrémité inférieure de la bande 50c, et la seconde partie d'extrémité 6b. La disposition des bandes 50d et 50e permet enfin au métal de solidifier dans la première partie d'extrémité 4b.
Le métal du distributeur solidifie donc progressivement de bas en haut, en procurant une santé métallurgique saine.
A la sortie du préchauffage de la carapace équipé d'un tel revêtement 48, du métal sortant d'un four de fusion est donc coulé dans les empreintes via le godet 35 représenté sur la figure 5, avec la carapace en position retournée par rapport à celle montrée sur cette figure, c'est-à-dire avec le godet 35 ouvert vers le haut et toujours l'axe 14b orienté verticalement. Dans cette position, la première extrémité 21b des bras 20b est alors située au-dessus de la seconde extrémité 22b.
Le métal en fusion emprunte donc successivement le godet 35, le distributeur 12b, les bras de coulée 20b, puis les éléments aubagés de carapace lb, en s'écoulant simplement par gravité. Il est noté qu'antérieurement à la coulée, le support central 24b a son extrémité obturée afin de ne pas être rempli de métal, et de sorte que le métal coulé passe nécessairement par les bras 20b avant d'entrer dans les éléments aubagés lb. De ce fait, les écrans 29b sont également dépourvus de métal, et peuvent ou non conserver la cire 29a située intérieurement. Les renforts 23b, les armatures 32b et les renforts de maintien 27b sont préférentiellement pleins, en céramique.
Les écrans ont pour rôle d'emmagasiner de la chaleur lors du préchauffage de la carapace 200, et de restituer cette chaleur aux zones de bord de fuite 30b en regard durant la coulée, de manière à assurer un bon remplissage grâce à une bonne fluidité du métal propice à la pénétration de ce métal dans les empreintes de faibles épaisseurs.
Après le refroidissement du métal, la carapace est détruite, puis les secteurs de distributeurs 1 sont séparés de la grappe pour d'éventuels usinages et opérations de finition et de contrôle.
En référence à la figure 7, il est représenté une aube mobile individuelle
1 de turbine pour turbomachine d'aéronef. A la différence du secteur 1 représenté sur la figure 1, cette aube ne présente qu'une seule pale 2, ici agencée entre une première extrémité 4 et une seconde extrémité 6.
L'invention vise également à fabriquer l'aube 1 par un procédé de moulage à cire perdue, dont un mode de réalisation préféré a été représenté sur les figures 8 à 12.
Sur ces figures, les éléments portant les mêmes références numériques que des éléments des figures 1 à 6 correspondent à des éléments identiques ou similaires.
Par conséquent, il est observé une grande similitude entre les deux procédés, seules quelques différences mineures étant notables, résultant essentiellement de la différence de forme entre une aube individuelle et un secteur de distributeur.
Ainsi, sur la réplique en cire 100 représentée sur la figure 8 et partiellement sur la figure 9, il est possible d'apercevoir que si le nombre de portions de bras 20a reste identique au nombre d'aubes individuelles en cire la, le nombre de renforts de maintien en cire/céramique 23a est quant à lui inférieur. Par exemple, seulement quatre renforts 23a sont prévus, ces renforts pouvant d'ailleurs être directement rapportés sur le godet lorsque ce dernier est déjà assemblé à la réplique en cire 100.
De même, le nombre de renforts de maintien en cire/céramique 25a peut être réduit, par exemple à quatre. Ces renforts 25a sont raccordés sur l'extrémité haute de la tige centrale de support 24a, et sur les renforts de maintien en cire/céramique 27a reliant entre elles les aubes la. A cet égard, chaque aube individuelle en cire la présente une masselotte en cire 7a au niveau de son talon, c'est-à-dire raccordée à son extrémité 6a. Chaque masselotte 7a s'étend vers le bas, en regard et à distance du bord d'attaque 31a de l'aube la, de préférence sur une faible distance. Ce sont alors ces masselottes 7a qui sont reliées par les renforts de maintien 27a, à la périphérie de la réplique en cire 100.
Lors de la coulée, le métal pénètre dans les réservoirs 7b de la carapace formée autour de ces masselottes 7a. Ces réservoirs permettent d'éviter les retassures au niveau du talon de l'aube mobile. Une autre fonction de ces réservoirs consiste en ce que pendant cette coulée et le refroidissement, les dépôts métallurgiques non désirés se concentrent dans ces réservoirs, et n'impactent donc pas la santé métallurgique des aubes de turbomachine obtenues.
Dans cette configuration, il est prévu un unique écran en cire 29a associé à toutes les aubes la. Cet écran 29a est de forme révolutionnaire centrée sur l'axe 14a, par exemple cylindrique ou conique, toujours avec de mêmes caractéristiques d'espacement vis-à-vis des aubes, comme cela a été schématisé sur la figure 10.
L'écran 29a présente également un agencement et des dimensions selon la direction de l'axe 14b qui sont identiques ou similaires à ceux des écrans 29a du mode de réalisation précédent. Il est rapporté sur la tige centrale de support 24a à l'aide d'armatures 32a en forme de nervures de faible épaisseur.
En outre, ces légères modifications structurelles se répercutent nécessairement sur la constitution de la carapace 200 montrée sur la figure 11. Ainsi, tous les éléments de la réplique 100 mentionnés ci-dessus donnent lieu à des éléments de carapace identifiés avec le même radical numérique, suivi de la lettre « b ». A cet égard, il est noté que l'écran unique accumulateur de chaleur 29b présente de mêmes caractéristiques d'espacement vis-à-vis des zones de bord de fuite 30b, comme cela a été schématisé sur la figure lia.
Les opérations ultérieures de préchauffage, de coulée et de refroidissement du métal s'effectuent d'une manière identique ou analogue à celle décrite pour le mode de réalisation précédent, seule l'application du revêtement d'isolation thermique 48 étant distincte de celle décrite en référence à la figure 6.
En effet, en référence à la figure 12, le revêtement d'isolation thermique 48 comprend tout d'abord des premières bandes 52a chacune associée à un élément aubagé de carapace lb, chaque première bande entourant son élément associé lb sur une portion radiale de celui-ci, comprenant seulement une portion inférieure de la partie pale 2b qui s'étend à partir de la seconde partie d'extrémité 6b. Il peut ici s'agir d'une portion s'étendant sur 10 à 30% de la longueur radiale totale de la partie pale 2b.
II est ensuite prévu une seconde bande 52b placée dans un espace annulaire 54 centré sur l'axe 14b, et défini entre les réservoirs 7b et les zones de bords d'attaque 31b. La seconde bande 52b est centrée sur l'axe 14b et agencée de manière à recouvrir les premières bandes 52a et entourer extérieurement une portion radiale de chaque élément aubagé lb, comprenant une portion inférieure de la partie pale 2b s'étendant à partir de la seconde partie d'extrémité 6b. Il s'agit de préférence d'une portion de longueur identique ou similaire à celle recouverte par les premières bandes 52a, voire s'étendant légèrement au-delà des bandes 52a, vers le haut. Les bandes 52a et 52b sont de préférence de simple densité.
Une troisième bande 52c, de préférence de simple densité, entoure la périphérie de la carapace 200, de manière à recouvrir une portion radiale de chaque élément aubagé de carapace lb, comprenant la première partie d'extrémité 4b et une portion de la partie pale 2b, mais excluant la seconde partie d'extrémité 6b. A cet égard, il est noté que la seconde et la troisième bandes 52b, 52c présentant des extrémités en regard définissant entre elles une fenêtre annulaire 56 centrée sur l'axe 14b, au niveau de laquelle la carapace 200 est dépourvue de bande. Cette fenêtre 56, qui subsiste une fois l'ensemble des bandes installées, peut présenter une hauteur de l'ordre de 20 à 60mm.
Ensuite, une quatrième et une cinquième bandes 52d, 52e, chacune de double densité, sont superposées pour entourer chacune la périphérie de la carapace 200, de manière à recouvrir uniquement les bras de coulée 20b. Ces deux bandes s'étendent elles aussi sur 360° autour de l'axe 14b.
D'autre part, il est prévu une sixième bande 52f de double densité entourant la périphérie de la carapace 200 ainsi que la troisième bande 52c, de manière à recouvrir une portion radiale de chaque élément aubagé de carapace lb, comprenant la première partie d'extrémité 4b et une portion de la partie pale 2b, mais excluant la seconde partie d'extrémité 6b. Cette sixième bande 52f s'étend jusqu'à la fenêtre annulaire 56, sans l'obturer.
Une septième bande 52g de simple densité s'étendant sur 360° autour de l'axe 14b entoure quant à elle la périphérie de la carapace 200 de manière à recouvrir les surfaces des réservoirs 7b orientées radialement vers l'extérieur, ainsi que les extrémités radiales des secondes parties d'extrémité 6b.
De manière analogue, une huitième bande 52h de double densité entoure sur 360° la périphérie de la carapace 200 et recouvre partiellement cette septième bande 52g, de manière à recouvrir les surfaces des réservoirs 7b orientées radialement vers l'extérieur, mais sans recouvrir les extrémités radiales des secondes parties d'extrémité 6b.
Enfin, une neuvième bande 52i est disposée sensiblement orthogonalement à l'axe central 14b sur lequel elle est centrée, et à partir duquel elle s'étend radialement jusqu'à recouvrir l'extrémité circonférentielle de ladite huitième bande 52h. Cette dernière bande 52i permet donc au revêtement 48 de fermer l'extrémité inférieure de la carapace 200.
Il est noté que pour les bandes 52d et 52e destinées à recouvrir les bras 20b, lorsque des renforts 23b sont prévus entre ces bras et le distributeur 12b, ces mêmes bandes sont de préférence directement en appui tout le long de ces bras, en présentant des fentes permettant le passage des renforts supérieurs 23b. Ici aussi, la fixation des bandes peut être réalisée de toute manière réputée appropriée par l'homme du métier, comme à l'aide de fils de fer.
La disposition particulière des bandes 52a-52i qui vient d'être décrite permet l'obtention d'une bonne santé métallurgique du métal coulé dans la carapace, notamment grâce à la présence d'un gradient de résistance thermique du revêtement 48 le long de chaque élément aubagé lb, selon la direction radiale de ce dernier. Ce gradient s'étend d'ailleurs sur toute la carapace, selon la direction de l'axe 14b.
Plus précisément, l'agencement de ces bandes permet au métal, après coulée dans la carapace, de solidifier de la manière suivante. Tout d'abord, le métal commence à solidifier dans la zone située au niveau de la fenêtre 56, dépourvue de laine de roche. La disposition des couches 52a, 52b et 52c, 52f permet au métal de solidifier ensuite symétriquement dans la partie pale 2b de part et d'autre de la fenêtre, puis toujours de manière symétrique, dans la seconde partie d'extrémité 6b et la portion supérieure de la partie pale 2b. Enfin, la solidification du métal se termine dans la première partie d'extrémité 4b.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.

Claims

REVENDICATIONS 1. Carapace (200) pour la fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité d'éléments aubagés (1) de turbomachine d'aéronef, ladite carapace en forme de grappe comprenant :
- une pluralité d'éléments aubagés de carapace (lb) chacun destiné à l'obtention de l'un desdits éléments aubagés de turbomachine (1), chaque élément aubagé de carapace (lb) comprenant une partie pale (2b) située entre une première partie d'extrémité (4b) délimitant l'empreinte d'une plateforme (8b) ainsi qu'une seconde partie d'extrémité (6b) délimitant l'empreinte d'une autre plateforme (8b), ladite partie pale comprenant une zone de bord de fuite (30b) ainsi qu'une zone de bord d'attaque (31b) lui étant opposée ;
- un distributeur de métal (12b) présentant un axe central (14b) autour duquel sont répartis lesdits éléments aubagés de carapace (lb) ; et
- un espace intérieur de carapace (28b) centré sur ledit axe central (14b), et délimité par lesdits éléments aubagés de carapace (lb),
caractérisée en ce que ladite carapace est équipée d'un ou d'une pluralité d'écrans (29b) formant accumulateurs de chaleur agencés dans l'espace intérieur de carapace (28b), en regard des zones de bord de fuite (30b) orientées vers l'intérieur dudit espace intérieur de carapace (28b).
2. Carapace selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque écran (29b) formant accumulateur de chaleur est réalisé d'une seule pièce avec ladite carapace (200).
3. Carapace selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'il est prévu un écran (29b) associé à chaque élément aubagé de carapace (lb), avec chaque écran étant de préférence de forme sensiblement plane.
4. Carapace selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'il est prévu un unique écran (29b) associé à tous lesdits éléments aubagés de carapace (lb), avec ledit écran unique étant de préférence de forme révolutionnaire, centré sur ledit axe central (14b) du distributeur de métal (12b).
5. Carapace selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque zone de bord de fuite (30b) est écartée de son écran associé (29b) d'une distance (B) comprise entre 1 et 40 mm.
6. Carapace selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle comprend un support central (24b) s'étendant à partir du distributeur de métal (12b) selon la direction de l'axe central (14b) de ce dernier, chaque écran (29b) étant agencé autour dudit support central (24b) sur lequel il est rapporté.
7. Carapace selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle est réalisée en céramique.
8. Carapace selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie pale (2b) de chaque élément aubagé de carapace (lb) délimite une ou plusieurs pales.
9. Carapace (200) pour la fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité d'éléments aubagés (1) de turbomachine d'aéronef, ladite carapace en forme de grappe comprenant :
- une pluralité d'éléments aubagés de carapace (lb) chacun destiné à l'obtention de l'un desdits éléments aubagés (1) de turbomachine ;
- un distributeur de métal (12b) présentant un axe central (14b) ; et - une pluralité de bras de coulée de métal (20b) répartis autour de l'axe central (14b) du distributeur de métal, chacun des bras de coulée présentant une première extrémité (21a) raccordée audit distributeur,
caractérisée en ce que ladite carapace (200) est équipée d'un revêtement d'isolation thermique (48) réalisé à l'aide d'une pluralité de bandes d'isolation thermique (50a-50e ; 52a-52i) recouvrant au moins une partie de la surface extérieure de la carapace.
10. Carapace selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit revêtement est réalisé à l'aide de bandes d'isolation thermique entourant chacune un élément aubagé de carapace (lb) sur au moins une portion radiale de celui-ci, et à l'aide d'au moins une bande d'isolation thermique entourant ladite carapace (200).
11. Procédé de fabrication par moulage à cire perdue d'une pluralité d'éléments aubagés (1) de turbomachine d'aéronef, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre à l'aide d'une carapace (200) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le métal est coulé dans la carapace (200) avec l'axe central (14b) du distributeur de métal (12b) orienté verticalement.
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