EP4062032A1 - Dispositif et procédé d'usinage d'une aube de soufflante - Google Patents

Dispositif et procédé d'usinage d'une aube de soufflante

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EP4062032A1
EP4062032A1 EP20823895.6A EP20823895A EP4062032A1 EP 4062032 A1 EP4062032 A1 EP 4062032A1 EP 20823895 A EP20823895 A EP 20823895A EP 4062032 A1 EP4062032 A1 EP 4062032A1
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EP
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leading edge
water jet
component
tool
thickness
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Mathieu Julien CHARLAS
Damien Bruno LAMOUCHE
Redouane ZITOUNE
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Safran Aircraft Engines SAS
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Toulouse
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Toulouse III Paul Sabatier
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to the field of aeronautical turbomachines, and more specifically the repair or reworking of turbomachine fan blades, and in particular a method and a device for removing material from the surface of these blades.
  • a leading edge made of metal allowing increased resistance to the punctual impacts to which this portion of the blades is subjected, is attached to the end of the blade.
  • These metal leading edges play the role of shields taking, for example, the form of a thin lower surface fin and a thin upper surface fin joined at an upstream end of the blade, the whole following the shape of the blade on the blade. leading edge and adjacent sections of the lower surface and upper surface.
  • This disclosure relates to a method of removing a component fixed to an aeronautical part, the aeronautical part comprising a first material, and the component comprising a second material different from the first material, the method comprising steps of:
  • the determination step makes it possible to map the thicknesses of the component. In other words, this step makes it possible to determine the thickness of the component for a given position on the external surface of the component. This step thus makes it possible to determine the thickness of material to be removed.
  • the removal step allows the component to be removed by means of a pressurized water jet.
  • the high pressure of the water jet acts as a machining tool, allowing material to be removed from the component. For a given position on the surface of the component, the water jet thus removes the material thickness of the component determined in the determination step.
  • the use of the pressurized water jet allows the removal of the component of the aeronautical part, without this aeronautical part being impacted. In other words, this process makes it possible to remove the first material that the component contains, while limiting direct contact, as could be the case with a mechanical machining tool, with the second material that the aeronautical part contains. . It is thus possible to spare the aeronautical part, while limiting the risks of degradation of the second material.
  • the use of a pressurized water jet also has the advantage of simplifying the processes for removing material from parts having surfaces of complex shapes.
  • the first material is an organic matrix composite
  • the second material is a metal
  • the aircraft part comprises an organic matrix composite
  • the component attached to the aircraft part comprises a metal.
  • the method makes it possible to remove the metal from the component, without damaging the composite with an organic matrix, in particular without damaging the fibers of said composite.
  • the component before the component is removed, the component is fixed to the aircraft part by gluing.
  • the component can be attached to the aircraft part by a structural epoxy adhesive, for example.
  • a structural epoxy adhesive for example.
  • Such a method of fixing would risk, in the event of removal of the component by mechanical tearing, for example, of damaging the fibers of the composite material of the aircraft part.
  • the use of the pressurized water jet overcomes this drawback.
  • the pressure of the water jet is between 100 and 1000 bars.
  • the injected water comprises an abrasive medium.
  • the pressure of the water jet used combined with the presence of the abrasive medium, generates a multitude of impacts on the component, these impacts causing the removal of particles of the second material, in particular the metal, which the component comprises.
  • the presence of the abrasive media thus makes it possible to improve the efficiency of the component removal process.
  • the abrasive media has a particle size of between 50 ⁇ m and 1mm.
  • the abrasive medium may comprise solid particles present in the water intended to be injected under pressure, the diameter of these particles being between 50 ⁇ m and 1 mm. Values less than 50pm would limit the efficiency of the removal process, and values greater than 1mm would not be compatible with the pressurized water injection tool used in the context of this process.
  • the abrasive media is a sand comprising one of pure silica and silicon carbide.
  • the water jet is applied via a nozzle oriented so as to form an angle between +/- 15 ° and +/- 25 °, preferably equal to + / - 20 ° with respect to a normal to a plane tangent to the surface of the component at a point on which the water jet is applied.
  • the nozzle and therefore the pressurized water jet applied to the plate, has an angle of between +/- 15 ° and +/- 25 ° , for example an angle of +/- 20 °, for relative to a direction perpendicular to this plate.
  • This inclination of the water jet makes it possible to optimize the removal of material from the component, with respect to a situation in which the water jet would be oriented perpendicular to the plate.
  • the nozzle applying the water jet is arranged at a distance less than or equal to 20 cm from the component.
  • the determination of the thicknesses of the component as a function of the position on the component is carried out by means of ultrasound.
  • a scanning of the entire outer surface of the component can for example be performed using a tool emitting ultrasound. At each position of the tool on the surface of the component, a signal transmitted by the ultrasonic emitting tool is converted into thickness.
  • This ultrasound analysis can in particular be carried out by echolocation.
  • the wear generated on the component is not uniform, so that the thickness of the component, at the time of removal of the latter, n ' itself is not uniform. Determining the thicknesses of the component, as a function of the position on it, by means of ultrasound, thus makes it possible to know the thickness of material to be removed for each of these positions, and thus to adapt the jet of pressurized water according to the thickness to be removed, for example by adapting the pressure of the water jet.
  • the speed of movement of the water jet moving on the component is constant, and the pressure of the water jet varies depending on the thickness to remove.
  • the thicknesses of the component determined in the determination step are converted into pressures.
  • the pressure of the water jet is then reduced.
  • the pressure of the water jet is increased.
  • the speed of movement of the water jet moving on the component varies depending on the thickness to be removed, the pressure of said water jet being constant.
  • the thicknesses of the component determined in the determination step are converted into speeds.
  • the displacement speed is then increased.
  • the speed of movement of the water jet is reduced, so that the water jet has time to remove the entire thickness of the component at this location.
  • the speed of movement and the pressure of the water jet moving on the component vary depending on the thickness to be removed.
  • the thicknesses of the component determined in the determination step are converted into pairs of speed / pressure parameters.
  • the speed of movement and the pressure of the water jet moving on the component are constant, and the number of passes of the water jet varies according to the thickness to be removed.
  • the thicknesses of the component determined in the determination step are converted into the number of passages of the water jet required at a given position, as a function of the thickness at this position.
  • a greater thickness at a given location will generate a greater number of necessary passes at that location, and vice versa.
  • a suction tool sucks up the material removed during the removal step.
  • the device can be placed near the injection nozzle of the water jet, for example less than 10 cm.
  • the vacuum tool is used to vacuum up component material debris removed by the water jet during the removal step.
  • the water jet moves on the component by means of an articulated tool comprising at least two axes of rotation.
  • the water jet moves on the component by means of an articulated tool comprising only two axes of rotation.
  • the articulated tool may be a robot comprising at least two arms articulated with respect to one another, the nozzle injecting the water jet being disposed at one end of one of the arms.
  • the rotation of the nozzle around two axes of rotation only, by means of the articulated tool, has the advantage of simplifying the removal process, in particular for parts having a complex surface.
  • a mechanical machining tool would require rotations around five different axes in order to adapt to this left shape, and to the varying thickness of the component.
  • the use of the pressurized water jet makes it possible to limit the number of axes of rotation required, and thus to simplify the removal process.
  • the method comprises, after the step of removing, a step of polishing the aeronautical part resulting from the step of removing.
  • the polishing step may include manual or mechanized sanding of the residual glue after the removal step. This step makes it possible to even out and smooth the surface of the resulting aircraft part, on which the component that was attached was removed, in order to obtain a level of roughness close to a new part. This makes it possible in particular to facilitate the attachment of a new component to the aircraft part.
  • the aircraft part is a fan blade, and the component is the leading edge of the blade.
  • the method makes it possible to determine the thicknesses of the metal leading edge as a function of the position on the leading edge, then to remove the leading edge by means of the pressurized water jet, by sparing the fan blade on which the leading edge is fixed, that is to say by limiting the risks of damaging the fibers of the composite with an organic matrix that the blade comprises.
  • the implementation of this method using a water jet oriented with the aid of a two-axis robot which sweeps the surface of the leading edge is particularly suited to the left shape of the fan blades.
  • This disclosure also relates to a device for removing a component fixed to an aeronautical part, the aeronautical part comprising a first material, and the component comprising a second material different from the first material, the removal device comprising a measuring tool configured to measure the thickness of the component as a function of the position on the component, and a pressurized water injection tool configured to remove the component via the pressurized water jet moving over the component, according to the thicknesses determined by the measuring tool.
  • Figure 1 is a schematic perspective view of a turbofan engine
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a rotating blade of the fan of the turbojet engine of FIG. 1,
  • Figure 3 is a cross-sectional view, along the plane III-III, of the blade of Figure 2,
  • FIG. 4 is a schematic view of the removal device according to one embodiment
  • FIG. 5 is a detailed schematic view of a removal step by means of the device of Figure 4,
  • figure 6 is a cross-sectional view of the blade of figure 4,
  • Fig. 7 is a diagram showing the removal process according to the present disclosure.
  • FIG. 1 illustrates a bypass turbojet 1 comprising a gas generator group 2 and a fan 3.
  • This fan 3 comprises a plurality of rotating blades 4, arranged radially around a central axis X, and aerodynamically profiled so as to impel the air by their rotation.
  • each blade 4 has a leading edge, a trailing edge 6, an upper surface 7 and a lower surface 8.
  • the relative wind is substantially oriented towards the upstream end, according to the direction of air flow in the fan, of each blade 4.
  • This upstream end is particularly exposed to impacts and to the wear.
  • the blade 4 comprises a composite material, in particular with a polymer matrix reinforced by fibers, it is therefore necessary to protect this upstream end of the vane 4 with a leading edge 5 fixed to each vane 4.
  • the leading edge 5 is a part, or component, attached (e) on the upstream end of the blade 4, according to the direction of air flow in the fan, and following the shape of the upstream end of the vane 4. In other words, the leading edge 5 is assembled on the vane 4. This assembly can be achieved by gluing, by a structural epoxy adhesive for example.
  • the leading edge 5 is made of a material having better resistance to point impacts than the composite material of the blade 4. More precisely, the leading edge 5 is mainly metallic, and more specifically made of a titanium-based alloy. , such as for example TA6V (TÎ-6AI-4V).
  • the leading edge 5 could also be made of steel or an alloy based on iron, chromium and nickel, for example Inconels®.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view, along the plane III-III, of the blade of FIG. 2, and illustrates an example of variations in the thickness of the leading edge 5 as a function of the position on the outer surface 5A of the leading edge 5.
  • this leading edge 5 When the wear of this leading edge 5 is significant, it is necessary to remove the latter, in order to replace it with a new leading edge.
  • This removal is possible by means of a removal device described below with reference to FIG. 4, and comprising an articulated tool 30, for example a robot, the articulated tool 30 comprising at least a first arm 31. fixed to the ground for example, at least a second arm 32 articulated relative to the first arm 31 by means of a first axis of rotation 30A, and a door tool 33 articulated relative to the second arm 32 by means of a second axis of rotation 30B.
  • the removal device also comprises a control unit 40 connected to the articulated tool 30, and controlling the movements thereof.
  • a measuring tool 20 can be attached to the tool holder 33, and is configured to sense the thicknesses of the leading edge 5.
  • the measuring tool 20 can be an ultrasonic thickness gauge.
  • the measuring tool 20 is connected to the control unit 40.
  • the control unit 40 can be a man-machine interface capable of translating geometric trajectories in machine code line space to control the arms of the machine. articulated tool 30.
  • the removal device also comprises a pressurized water injection tool 10.
  • the pressurized water injection tool comprises a high pressure pump (not shown), and an injection nozzle 12 , connected to the pump.
  • the pressurized water injection tool 10 is configured to inject a stream of water, via the injection nozzle 12, at a pressure of between 100 and 1000 bars.
  • the water present in the pump and intended to be injected by the injection nozzle 12 can be mixed with an abrasive medium, having a particle size of between 50 ⁇ m and 1 mm.
  • the abrasive media can be pure silica or silicon carbide.
  • the water injection tool 10 is connected to the control unit 40. The control unit 40 can thus regulate the pressure of the water injected by the water injection tool 10.
  • the water injection nozzle 12 and the measuring tool 20 can be fixed simultaneously to the tool holder 33.
  • the water injection nozzle 12 and the measuring tool 20 can be successively fixed to the tool holder 33. More precisely, at the end of the first step of the method described below, the measuring tool 20 can be removed from the tool holder 33 and replaced by the water injection nozzle 12, for the realization of the second step.
  • the removal device may also include a suction tool 50 comprising a suction duct 52, one end of which is fixed to the tool holder 33, near the injection nozzle 12.
  • the tool for removing. suction 50 can be a vacuum configured to suck up debris and liquid, and having a power between 1500 and 2500 W.
  • a first step (step S1) makes it possible to determine the thickness of the leading edge 5 as a function of the position on the latter, that is to say for a given point of the external surface 5A of the edge attack 5.
  • step SI the control unit 40 controls the articulated tool 30 so that the measuring tool 20, arranged vis-à-vis the leading edge 5, moves by scanning the whole of the outer surface 5A of the leading edge 5 along a predetermined path, by emitting ultrasound.
  • the data measured by the measuring tool 20 is then transmitted to the control unit 40, which converts this data into thicknesses.
  • the mapping of the thicknesses of the leading edge 5, that is to say the thickness of the leading edge for each given point on the external surface 5A is known.
  • a second step makes it possible to remove the leading edge 5 of the vane 4.
  • the control unit 40 converts the thicknesses measured during the first step S1, into pressures .
  • the control unit 40 controls the articulated tool 30 so that the water injection nozzle 12, arranged opposite the leading edge 5, moves by sweeping the assembly of the outer surface 5A of the leading edge 5 following the same path as the measuring tool 20 during step S1.
  • the injection nozzle 12, arranged on the tool holder 33 moves at a constant speed v0, and the pressure p of water injected by the nozzle 12 varies as a function of the thickness of the edge of attack 5, based on the conversion performed by the control unit 40.
  • the debris or particles of the leading edge 5 removed by the water jet J can be sucked up by the suction tool 50, via the suction duct 52 also on the door tool 33.
  • the debris suction can be performed at the end of step S2.
  • a distance D between the end of the nozzle 12 and each point of contact between the jet J and the external surface 5A of the leading edge 5, remains less than or equal to 20 cm, during the displacement of the nozzle 12.
  • an angle b between the jet J and a straight line perpendicular to the plane P tangent to the outer surface 5A at the point of contact between the jet J and the surface 5A, and passing through this point of contact is between +/- 15 ° and +/- 25 °.
  • step S2 the scanning of the outer surface 5A of the leading edge 5 by the water jet J is carried out by means of the articulated tool 30, controlled by the control unit 40.
  • the control unit 40 controls in particular the axes of rotation 30A and 30B. The control of these two axes of rotation thus makes it possible to position and orient the injection nozzle 12, and therefore the water jet J, relative to the surface 5A.
  • the method may include a third step (step S3) making it possible to polish the portion of the surface of the blade 4 on which the leading edge 5 was fixed, after the completion of step S2.
  • This polishing can be carried out by manual or mechanical sanding.
  • This step S3 makes it possible to clean the residual adhesive seal on the vane 4, in order to find a level of roughness close to the new part, and thus to fix a new leading edge 5 on the vane 4.
  • step S2 the control unit 40 can convert the thicknesses measured during step S1, into speeds v of displacement of the nozzle 12.
  • the step of removing the edge d The attack is thus effected by a sweeping of the surface 5A by the nozzle 12 at a constant pressure p0, the nozzle 12 moving at a speed varying according to the position on the surface 5A, and on the basis of the conversion carried out by the control unit 40.
  • both the speed of movement of the nozzle 12 and the pressure of the water jet J can vary depending on the thickness of the leading edge 5.
  • the determined thicknesses in step SI are converted into a speed / pressure pair (v, p).
  • the removal step can also be carried out at constant speed and pressure.
  • the removal thicknesses determined in step S1 are converted into the number of passes, that is to say the number of passes of the water jet J necessary, at constant speed vO and pressure pO, for a given point of the surface 5A, as a function of the thickness of the leading edge 5 at this point.

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Abstract

Procédé d'enlèvement d'un bord d'attaque (5) fixé à une aube de soufflante (4), l'aube de soufflante (4) comprenant un premier matériau, et le bord d'attaque (5) comprenant un deuxième matériau différent du premier matériau, le procédé comprenant des étapes de détermination des épaisseurs du bord d'attaque (5) en fonction de la position sur le bord d'attaque (5), et d'enlèvement du bord d'attaque (5) par l'intermédiaire d'un jet d'eau (J) sous pression se déplaçant sur le bord d'attaque (5) en fonction des épaisseurs déterminées à l'étape de détermination.

Description

Description
DISPOSITIF ET PROCEDE D’USINAGE D’UNE AUBE DE SOUFFLANTE
Domaine Technique
[0001] La présente invention concerne le domaine des turbomachines aéronautiques, et plus précisément la réparation ou la retouche des aubes de soufflante de turbomachine, et notamment un procédé et un dispositif d'enlèvement de matière à la surface de ces aubes.
Technique antérieure
[0002] Dans des domaines tels que l'aéronautique, l'allègement des appareils est une préoccupation constante des constructeurs. Par exemple, dans les moteurs d'avion, il est connu de remplacer certaines aubes métalliques par des aubes en matériau composite, qui ont l'avantage d'être plus légères.
[0003] Bien que ces matériaux présentent des qualités mécaniques généralement très favorables, en particulier par rapport à leur masse, ils présentent une certaine sensibilité aux impacts ponctuels.
[0004] Dans le cas d'aubes de soufflante par exemple, en composite à matrice organique, un bord d'attaque en métal, permettant une résistance accrue aux impacts ponctuels auxquelles cette portion des aubes est soumise, est rapporté à l'extrémité de ces aubes. Ces bords d'attaques en métal jouent le rôle de boucliers prenant par exemple la forme d’une fine ailette intrados et une fine ailette extrados jointes à une extrémité amont de l'aube, l’ensemble épousant la forme de l’aube sur le bord d’attaque et des sections adjacentes de l’intrados et de l’extrados.
[0005] Cependant, l'accumulation des heures de vol et les potentiels impacts répétés de corps étrangers génèrent des usures de ces bords d'attaque en métal, nécessitant leur réparation ou leur remplacement. [0006] Il existe différentes solutions permettant d'enlever le bord d'attaque en métal du reste de l'aube, telles qu'un arrachement mécanique ou thermomécanique. Ces solutions présentent néanmoins l'inconvénient d'abîmer les fibres du matériau composite de l'aube sur laquelle le bord d'attaque est fixé. Des solutions d'usinage conventionnelles sont également envisageables, mais nécessitent des dispositifs et des outils informatiques complexes, du fait notamment de la forme gauche et complexe de la surface des aubes.
[0007]II existe donc un besoin pour un procédé d'enlèvement de matière s'affranchissant des inconvénients mentionnés ci-dessus.
Exposé de l'invention
[0008] Le présent exposé concerne un procédé d'enlèvement d'un composant fixé à une pièce aéronautique, la pièce aéronautique comprenant un premier matériau, et le composant comprenant un deuxième matériau différent du premier matériau, le procédé comprenant des étapes de :
-Détermination des épaisseurs du composant en fonction de la position sur le composant,
-Enlèvement du composant par l'intermédiaire d'un jet d'eau sous pression se déplaçant sur le composant, en fonction des épaisseurs déterminées à l'étape de détermination.
[0009] On comprend que le composant est un élément différent de la pièce aéronautique, et est rapporté à cette dernière, en étant fixé à celle-ci. L'étape de détermination permet de cartographier les épaisseurs du composant. En d'autres termes, cette étape permet de déterminer l'épaisseur du composant pour une position donnée sur la surface externe du composant. Cette étape permet ainsi de déterminer l'épaisseur de matière à enlever.
[0010] L'étape d'enlèvement permet d'enlever le composant par l'intermédiaire d'un jet d'eau sous pression. La pression élevée du jet d'eau agit comme un outil d'usinage, permettant de retirer la matière que comporte le composant. Pour une position donnée sur la surface du composant, le jet d'eau enlève ainsi l'épaisseur de matière du composant déterminée à l'étape de détermination.
[0011] L'utilisation du jet d'eau sous pression, en connaissant l'épaisseur de matière à enlever, permet l'enlèvement du composant de la pièce aéronautique, sans que cette pièce aéronautique ne soit impactée. En d'autres termes, ce procédé permet d'enlever le premier matériau que comporte le composant, tout en limitant les contacts directs, comme cela pourrait être le cas avec un outil d'usinage mécanique, avec le deuxième matériau que comporte la pièce aéronautique. Il est ainsi possible d'épargner la pièce aéronautique, en limitant les risques d'une dégradation du deuxième matériau. L'utilisation d'un jet d'eau sous pression présente également l'avantage de simplifier les procédés d'enlèvement de matière sur des pièces présentant des surfaces de formes complexes.
[0012] Dans certains modes de réalisation, le premier matériau est un composite à matrice organique, et le deuxième matériau est un métal.
[0013] En d'autres termes, la pièce aéronautique comporte un composite à matrice organique, et le composant fixé à la pièce aéronautique comporte un métal. Le procédé permet d'enlever le métal du composant, sans abîmer le composite à matrice organique, notamment sans abîmer les fibres dudit composite.
[0014] Dans certains modes de réalisation, avant l'enlèvement du composant, le composant est fixé à la pièce aéronautique par collage.
[0015] Par « avant l'enlèvement du composant », on comprend avant la réalisation du procédé, c'est-à-dire avant que l'enlèvement du composant, par exemple pour remplacement en cas d'usure du composant, ne soit nécessaire. Le composant peut être fixé à la pièce aéronautique par un adhésif époxyde structural, par exemple. Un tel mode de fixation risquerait, en cas d'enlèvement du composant par arrachement mécanique, par exemple, d'endommager les fibres du matériau composite de la pièce aéronautique. L'utilisation du jet d'eau sous pression permet de s'affranchir de cet inconvénient. [0016] Dans certains modes de réalisation, la pression du jet d'eau est comprise entre 100 et 1000 bars.
[0017] Cette plage de valeurs de pression permet un enlèvement efficace du composant.
[0018] Dans certains modes de réalisation, l'eau injectée comporte un média abrasif.
[0019] La pression du jet d'eau utilisée, combinée à la présence du média abrasif, engendre une multitude d'impacts sur le composant, ces impacts provoquant le retrait de particules du deuxième matériau, notamment le métal, que comporte le composant. La présence du média abrasif permet ainsi d'améliorer l'efficacité du procédé d'enlèvement du composant.
[0020] Dans certains modes de réalisation, le média abrasif présente une granulométrie comprise entre 50pm et 1mm.
[0021] Le média abrasif peut comporter des particules solides présentes dans l'eau destinée à être injectée sous pression, le diamètre de ces particules étant compris entre 50pm et 1mm. Des valeurs inférieures à 50pm limiteraient l'efficacité du procédé d'enlèvement, et des valeurs supérieures à 1mm ne seraient pas compatibles avec l'outil d'injection d'eau sous pression utilisé dans le cadre de ce procédé.
[0022] Dans certains modes de réalisation, le média abrasif est un sable comprenant l'un parmi un silice pure et un carbure de silicium.
[0023] Dans certains modes de réalisation, le jet d'eau est appliqué par l'intermédiaire d'une buse orientée de manière à former un angle compris entre +/-15° et +/- 25°, de préférence égal à +/- 20° par rapport à une normale à un plan tangent à la surface du composant en un point sur lequel le jet d'eau est appliqué.
[0024] Dans le cas où le composant est une plaque plane par exemple, la buse, et par conséquent le jet d'eau sous pression appliqué sur la plaque, présente un angle compris entre +/-15° et +/- 25°, par exemple un angle de +/- 20°, par rapport à une direction perpendiculaire à cette plaque. Cette inclinaison du jet d'eau permet d'optimiser l'enlèvement de matière du composant, par rapport à une situation dans laquelle le jet d'eau serait orienté de manière perpendiculaire à la plaque.
[0025] Dans certains modes de réalisation, la buse appliquant le jet d'eau est disposée à une distance inférieure ou égal 20 cm du composant.
[0026]II est ainsi possible d'éviter un contact direct du dispositif d'enlèvement avec la pièce aéronautique. En outre, une distance supérieure à vingt centimètres engendrerait un jet d'eau dispersé, et donc une perte de précision de ce dernier lors de l'étape d'enlèvement.
[0027] Dans certains modes de réalisation, la détermination des épaisseurs du composant en fonction de la position sur le composant est effectuée par l'intermédiaire d'ultrasons.
[0028] Un balayage de l'ensemble de la surface extérieure du composant peut par exemple être effectué à l'aide d'un outil émettant des ultrasons. A chaque position de l'outil sur la surface du composant, un signal transmis par l'outil émettant des ultrasons est converti en épaisseur. Cette analyse par ultrasons peut notamment être effectuée par écholocation.
[0029]Au cours de l'utilisation de la pièce aéronautique, l'usure engendrée sur le composant n'est pas uniforme, de telle sorte que l'épaisseur du composant, au moment de l'enlèvement de celui-ci, n'est elle-même pas uniforme. La détermination des épaisseurs du composant, en fonction de la position sur celui- ci, par l'intermédiaire d'ultrasons, permet ainsi de connaître l'épaisseur de matière à enlever pour chacune de ces positions, et ainsi d'adapter le jet d'eau sous pression en fonction l'épaisseur à enlever, en adaptant par exemple la pression du jet d'eau.
[0030] Dans certains modes de réalisation, lors de l'étape d'enlèvement, la vitesse de déplacement du jet d'eau se déplaçant sur le composant est constante, et la pression du jet d'eau varie en fonction de l'épaisseur à enlever. [0031]Selon cette configuration, les épaisseurs du composant déterminées à l'étape de détermination sont converties en pressions. Au cours du déplacement à vitesse constante du jet d'eau sur la surface externe du composant, lorsque l'épaisseur du composant est localement plus faible, par exemple, la pression est alors diminuée. A l'inverse, lorsque l'épaisseur est localement plus importante, la pression du jet d'eau est augmentée. Ce procédé d'enlèvement présente l'avantage de pouvoir être réalisé en faisant varier un paramètre uniquement, ici la pression, et ainsi de simplifier le pilotage de l'usinage.
[0032] Dans certains modes de réalisation, lors de l'étape d'enlèvement, la vitesse de déplacement du jet d'eau se déplaçant sur le composant varie en fonction de l'épaisseur à enlever, la pression dudit jet d'eau étant constante.
[0033] Selon cette configuration, les épaisseurs du composant déterminées à l'étape de détermination sont converties en vitesses. Au cours du déplacement à pression constante du jet d'eau sur la surface externe du composant, lorsque l'épaisseur du composant est localement plus faible, par exemple, la vitesse de déplacement est alors augmentée. A l'inverse, lorsque l'épaisseur est localement plus importante, la vitesse de déplacement du jet d'eau est diminuée, afin que le jet d'eau ait le temps d'enlever toute l'épaisseur du composant à cet emplacement. Ce procédé d'enlèvement présente l'avantage de pouvoir être réalisé en faisant varier un paramètre uniquement, ici la vitesse, et ainsi de simplifier le pilotage de l'usinage.
[0034] Dans certains modes de réalisation, lors de l'étape d'enlèvement, la vitesse de déplacement et la pression du jet d'eau se déplaçant sur le composant varient en fonction de l'épaisseur à enlever.
[0035] Selon cette configuration, les épaisseurs du composant déterminées à l'étape de détermination sont converties en couples de paramètres vitesses/pressions.
[0036] Dans certains modes de réalisation, lors de l'étape d'enlèvement, la vitesse de déplacement et la pression du jet d'eau se déplaçant sur le composant sont constantes, et le nombre de passage du jet d'eau varie en fonction de l'épaisseur à enlever.
[0037] Selon cette configuration, les épaisseurs du composant déterminées à l'étape de détermination sont converties en nombre de passages du jet d'eau nécessaires à une position donnée, en fonction de l'épaisseur à cette position.
Par exemple, à vitesse et pression constantes, une épaisseur plus élevée à un emplacement donné engendrera un nombre de passages nécessaires plus importants à cet emplacement, et inversement.
[0038] Dans certains modes de réalisation, un outil d'aspiration aspire la matière enlevée au cours de l'étape d'enlèvement.
[0039] Le dispositif peut être disposé à proximité de la buse d'injection du jet d'eau, par exemple à moins de 10 cm. L'outil d'aspiration permet d'aspirer les débris de matière du composant enlevés par le jet d'eau au cours de l'étape d'enlèvement.
[0040] Dans certains modes de réalisation, le jet d'eau se déplace sur le composant par l'intermédiaire d'un outil articulé comprenant au moins deux axes de rotation.
[0041] Dans certains modes de réalisation, le jet d'eau se déplace sur le composant par l'intermédiaire d'un outil articulé comprenant seulement deux axes de rotation.
[0042] L’outil articulé peut être un robot comprenant au moins deux bras articulés l’un par rapport à l’autre, la buse injectant le jet d’eau étant disposé à une extrémité de l’un des bras. La rotation de la buse autour de deux axes de rotation seulement, par l’intermédiaire de l’outil articulé, présente l’avantage de simplifier le procédé d’enlèvement, en particulier pour des pièces présentant une surface complexe. Dans le cas de surfaces gauches par exemple, un outil d’usinage mécanique nécessiterait des rotations autour de cinq axes différents afin de s'adapter à cette forme gauche, et à l'épaisseur variable du composant. L'utilisation du jet d'eau sous pression permet de limiter le nombre d'axes de rotation nécessaires, et ainsi de simplifier le procédé d'enlèvement. [0043] Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend, après l'étape d'enlèvement, une étape de polissage de la pièce aéronautique résultant de l'étape d'enlèvement.
[0044] L’étape de polissage peut comporter le ponçage manuel ou mécanisé de la colle résiduelle après l'étape d'enlèvement. Cette étape permet d’uniformiser et de lisser la surface de la pièce aéronautique résultante, sur laquelle le composant qui était fixé a été enlevé, afin d'obtenir un niveau de rugosité proche d'une pièce neuve. Cela permet notamment de faciliter la fixation d’un nouveau composant sur la pièce aéronautique.
[0045] Dans certains modes de réalisation, la pièce aéronautique est une aube de soufflante, et le composant est le bord d'attaque de l'aube.
[0046] Le procédé permet de déterminer les épaisseurs du bord d'attaque en métal en fonction de la position sur le bord d'attaque, puis d'enlever le bord d'attaque par l'intermédiaire du jet d'eau sous pression, en épargnant l'aube de soufflante sur laquelle le bord d'attaque est fixé, c'est-à-dire en limitant les risques d'abîmer les fibres du composite à matrice organique que comporte l'aube. En outre, la mise en œuvre de ce procédé utilisant un jet d'eau orienté à l'aide d'un robot à deux axes qui balaye la surface du bord d'attaque, est particulièrement adaptée à la forme gauche des aubes de soufflantes.
[0047] Le présent exposé concerne également un dispositif d'enlèvement d'un composant fixé à une pièce aéronautique, la pièce aéronautique comprenant un premier matériau, et le composant comprenant un deuxième matériau différent du premier matériau, le dispositif d’enlèvement comprenant un outil de mesure configuré pour mesurer l'épaisseur du composant en fonction de la position sur le composant, et un outil d'injection d'eau sous pression configuré pour enlever le composant par l'intermédiaire du jet d'eau sous pression se déplaçant sur le composant, en fonction des épaisseurs déterminées par l'outil de mesure.
Brève description des dessins [0048] L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles
[0049] [Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un turboréacteur à double flux,
[0050] [Fig. 2] La figure 2 est une vue schématique en perspective d'une aube tournante de la soufflante du turboréacteur de la figure 1,
[0051] [Fig. 3] la figure 3 est une vue en coupe transversale, suivant le plan III-III, de l'aube de la figure 2,
[0052] [Fig. 4] la figure 4 est une vue schématique du dispositif d'enlèvement selon un mode de réalisation,
[0053] [Fig. 5] la figure 5 est une vue schématique détaillée d'une étape d'enlèvement par l'intermédiaire du dispositif de la figure 4,
[0054] [Fig. 6] la figure 6 est une vue en coupe transversale de l'aube de la figure 4,
[0055] [Fig. 7] la figure 7 est un diagramme représentant le procédé d'enlèvement selon le présent exposé.
Description des modes de réalisation
[0056] La figure 1 illustre un turboréacteur à double flux 1 comprenant un groupe générateur de gaz 2 et une soufflante 3. Cette soufflante 3 comprend une pluralité d'aubes tournantes 4, arrangées radialement autour d'un axe central X, et profilées aérodynamiquement de manière à impulser l'air par leur rotation. Ainsi, comme illustré sur la figure 2, chaque aube 4 présente un bord d'attaque, un bord de fuite 6, un extrados 7 et un intrados 8.
[0057] En fonctionnement normal, le vent relatif est sensiblement orienté vers l'extrémité amont, selon le sens d'écoulement de l'air dans la soufflante, de chaque aube 4. Cette extrémité amont est particulièrement exposée aux impacts et à l'usure. En particulier quand l'aube 4 comprend un matériau composite, notamment à matrice polymère renforcée par des fibres, il convient donc de protéger cette extrémité amont de l'aube 4 avec un bord d'attaque 5 fixé à chaque aube 4.
[0058] Le bord d'attaque 5 est une pièce, ou composant, rapporté(e) sur l'extrémité amont de l'aube 4, selon le sens d'écoulement de l'air dans la soufflante, et épousant la forme de l'extrémité amont de l'aube 4. En d'autres termes, le bord d'attaque 5 est assemblé sur l'aube 4. Cet assemblage peut être réalisé par collage, par un adhésif époxyde structural par exemple. Le bord d'attaque 5 est fabriqué en un matériau présentant une meilleure résistance aux impacts ponctuels que le matériau composite de l'aube 4. Plus précisément, le bord d'attaque 5 est principalement métallique, et plus spécifiquement en alliage à base de titane, comme par exemple le TA6V (TÎ-6AI-4V). Le bord d'attaque 5 pourrait également être en acier ou en alliage à base de fer, de chrome et de nickel comme par exemple les Inconels®.
[0059] La surface externe 5A du bord d'attaque 5 est ainsi exposé aux impacts et à l'usure, protégeant par conséquent le matériau composite de l'aube 4. L'accumulation des heures de vol engendre une usure de ce bord d'attaque. Cette usure, et les impacts engendrant cette usure n'étant pas uniformes, l'épaisseur du bord d'attaque 5A est elle-même non uniforme, la figure 3 est une vue en coupe transversale, suivant le plan III-III, de l'aube de la figure 2, et illustre un exemple de variations de l'épaisseur du bord d'attaque 5 en fonction de la position sur la surface externe 5A du bord d'attaque 5.
[0060] Lorsque l'usure de ce bord d'attaque 5 est importante, il est nécessaire d'enlever ce dernier, afin de la remplacer par un bord d'attaque neuf. Cet enlèvement est possible par l'intermédiaire d'un dispositif d'enlèvement décrit ci- dessous en référence à la figure 4, et comprenant un outil articulé 30, par exemple un robot, l'outil articulé 30 comprenant au moins un premier bras 31 fixé au sol par exemple, au moins un deuxième bras 32 articulés par rapport au premier bras 31 par l'intermédiaire d'un premier axe de rotation 30A, et un porte outil 33 articulé par rapport au deuxième bras 32 par l'intermédiaire d'un deuxième axe de rotation 30B.
[0061] Le dispositif d'enlèvement comprend également une unité de commande 40 connectée à l'outil articulé 30, et commandant les mouvements de celui-ci. Un outil de mesure 20 peut être fixé sur le porte outil 33, et est configuré pour détecter les épaisseurs du bord d'attaque 5. L'outil de mesure 20 peut être un mesureur d'épaisseurs par ultrasons. L'outil de mesure 20 est connecté à l'unité de commande 40. L'unité de commande 40 peut être une interface homme machine capable de traduire des trajectoires géométriques dans l’espace en ligne de code machine pour piloter les bras de l’outil articulé 30.
[0062] Le dispositif d'enlèvement comprend également un outil d'injection d'eau sous pression 10. L'outil d'injection d'eau sous pression comprend une pompe haute pression (non représentée), et une buse d'injection 12, connectée à la pompe. L'outil d'injection d'eau sous pression 10 est configuré pour injecter un filet d'eau, par l'intermédiaire de la buse d'injection 12, à une pression comprise entre 100 et 1000 bars. L'eau présente dans la pompe et destinée à être injectée par la buse d'injection 12 peut être mélangée à un média abrasif, présentant une granulométrie comprise entre 50pm et 1mm. Le média abrasif peut être un silice pure ou un carbure de silicium. L'outil d'injection d'eau 10 est connecté à l'unité de commande 40. L'unité de commande 40 peut ainsi réguler la pression de l'eau injectée par l'outil d'injection d'eau 10.
[0063] La buse d'injection d'eau 12 et l'outil de mesure 20 peuvent être fixés simultanément au porte outil 33. De manière alternative, la buse d'injection d'eau 12 et l'outil de mesure 20 peuvent être fixés successivement au porte outil 33. Plus précisément, à la fin de la première étape du procédé décrit ci-dessous, l'outil de mesure 20 peut être enlevé du porte outil 33 et remplacé par la buse d'injection d'eau 12, pour la réalisation de la deuxième étape.
[0064] Le dispositif d'enlèvement peut également comporter un outil d'aspiration 50 comprenant un conduit d'aspiration 52, dont une extrémité est fixée au porte outil 33, à proximité de la buse d'injection 12. L'outil d'aspiration 50 peut être un aspirateur configuré pour aspirer des débris et du liquide, et présentant une puissance comprise entre 1500 et 2500 W.
[0065] Le procédé d'enlèvement est décrit dans la suite de la description, en référence aux figures 5 à 7.
[0066] Une première étape (étape SI), permet de déterminer l'épaisseur du bord d'attaque 5 en fonction de la position sur ce dernier, c'est-à-dire pour un point donné de la surface externe 5A du bord d'attaque 5.
[0067] Lors de l'étape SI, l'unité de commande 40 commande l'outil articulé 30 de manière à ce que l'outil de mesure 20, disposé en vis-à-vis du bord d'attaque 5, se déplace en balayant l'ensemble de la surface externe 5A du bord d'attaque 5 selon une trajectoire prédéterminée, en émettant des ultrasons. Les données mesurées par l'outil de mesure 20 sont alors transmises à l'unité de commande 40, qui convertie ces données en épaisseurs. Ainsi, à la fin de l'étape SI, la cartographie des épaisseurs du bord d'attaque 5, c'est-à-dire l'épaisseur du bord d'attaque pour chaque point donné sur la surface externe 5A, est connue.
[0068] Une deuxième étape (étape S2), permet d'enlever le bord d'attaque 5 de l'aube 4. Pour ce faire, l'unité de commande 40 convertie les épaisseurs mesurées lors de la première étape SI, en pressions. L'unité de commande 40 commande alors l'outil articulé 30 de manière à ce que la buse d'injection d'eau 12, disposée en vis-à-vis du bord d'attaque 5, se déplace en balayant l'ensemble de la surface externe 5A du bord d'attaque 5 suivant la même trajectoire que l'outil de mesure 20 lors de l'étape SI. Lors de ce balayage, la buse d'injection 12, disposée sur le porte outil 33, se déplace à une vitesse constante vO, et la pression p d'eau injectée par la buse 12 varie en fonction de l'épaisseur du bord d'attaque 5, sur la base de la conversion effectuée par l'unité de commande 40.
[0069] Parallèlement à cette étape d'enlèvement, les débris ou particules du bord d'attaque 5 enlevées par le jet d'eau J peuvent être aspirés par l'outil d'aspiration 50, par l'intermédiaire du conduit d'aspiration 52 également disposé sur le porte outil 33. De manière alternative, l'aspiration des débris peut être effectuée à la fin de l'étape S2.
[0070] Lors de l'étape S2, afin d'améliorer la précision de l'usinage en évitant une dispersion trop importante du jet d'eau J, une distance D entre l'extrémité de la buse 12 et chaque point de contact entre le jet J et la surface externe 5A du bord d'attaque 5, reste inférieure ou égale à 20 cm, au cours du déplacement de la buse 12.
[0071] Par ailleurs, un angle b entre le jet J et une droite perpendiculaire au plan P tangent à la surface externe 5A au point de contact entre le jet J et la surface 5A, et passant par ce point de contact, est compris entre +/-15° et +/-25°.
[0072] En outre, lors de l'étape S2, le balayage de la surface externe 5A du bord d'attaque 5 par le jet d'eau J est réalisé par l'intermédiaire de l'outil articulé 30, commandé par l'unité de commande 40. L'unité de commande 40 commande notamment les axes de rotation 30A et 30B. La commande de ces deux axes de rotation permet ainsi de positionner et d'orienter la buse d'injection 12, et donc le jet d'eau J, par rapport à la surface 5A.
[0073] Le procédé peut comporter une troisième étape (étape S3) permettant de polir la portion de la surface de l'aube 4 sur laquelle était fixé le bord d'attaque 5, après l'achèvement de l'étape S2. Ce polissage peut être réalisé par ponçage manuel ou mécanisé. Cette étape S3 permet de nettoyer le joint de colle résiduel sur l'aube 4, afin de retrouver un niveau de rugosité proche de la pièce neuve, et ainsi fixer un nouveau bord d'attaque 5 sur l'aube 4.
[0074] Le procédé décrit ci-dessus présente un mode de réalisation selon lequel l'enlèvement du bord d'attaque s'effectue par un balayage de la surface 5A par la buse 12 se déplaçant à une vitesse constante vO, la pression p du jet d'eau variant en fonction de la position sur la surface 5A, et sur la base de la conversion effectuée par l'unité de commande 40. Cependant d'autres modes de réalisation sont envisageables. [0075] Par exemple, lors de l'étape S2, l'unité de commande 40 peut convertir les épaisseurs mesurées lors de l'étape SI, en vitesses v de déplacement de la buse 12. L'étape d'enlèvement du bord d'attaque s'effectue ainsi par un balayage de la surface 5A par la buse 12 à une pression constante pO, la buse 12 se déplaçant à une vitesse variant en fonction de la position sur la surface 5A, et sur la base de la conversion effectuée par l'unité de commande 40.
[0076]Selon un autre exemple, à la fois la vitesse de déplacement de la buse 12 et la pression du jet d'eau J peuvent varier en fonction de l'épaisseur du bord d'attaque 5. Pour ce faire, les épaisseurs déterminées à l'étape SI sont converties en un couple vitesse/pression (v, p).
[0077] Selon encore un autre exemple, l'étape d'enlèvement peut également être effectuée à vitesse et à pression constantes. Pour ce faire, les épaisseurs d'enlèvement déterminées à l'étape SI sont converties en nombre de passes, c'est-à-dire le nombre de passages du jet d'eau J nécessaires, à vitesse vO et pression pO constantes, pour un point donné de la surface 5A, en fonction de l'épaisseur du bord d'attaque 5 en ce point.
[0078] Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l’invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.
Il est également évident que toutes les caractéristiques décrites en référence à un procédé sont transposables, seules ou en combinaison, à un dispositif, et inversement, toutes les caractéristiques décrites en référence à un dispositif sont transposables, seules ou en combinaison, à un procédé.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé d'enlèvement d'un bord d'attaque (5) fixé à une aube de soufflante (4), l' aube de soufflante (4) comprenant un premier matériau, et le bord d'attaque (5) comprenant un deuxième matériau différent du premier matériau, le procédé comprenant des étapes de :
- Détermination des épaisseurs du bord d'attaque (5) en fonction de la position sur le bord d'attaque (5)
- Enlèvement du bord d'attaque (5) par l'intermédiaire d'un jet d'eau (J) sous pression se déplaçant sur le bord d'attaque (5) en fonction des épaisseurs déterminées à l'étape de détermination.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, dans lequel le premier matériau est un composite à matrice organique, et le deuxième matériau est un métal.
[Revendication 3] Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la pression du jet d'eau (J) est comprise entre 100 et 1000 bars.
[Revendication 4] Procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à
3, dans lequel l'eau injectée comporte un média abrasif.
[Revendication 5] Procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à
4, dans lequel le jet d'eau (J) est appliqué par l'intermédiaire d'une buse (12) orientée de manière à former un angle (b) compris entre +/-15° et +/- 25°, de préférence égal à +/- 20° par rapport à une normale à un plan (P) tangent à la surface (5A) du bord d'attaque (5) en un point sur lequel le jet d'eau (J) est appliqué.
[Revendication 6] Procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à
5, dans lequel la détermination des épaisseurs du bord d'attaque (5) en fonction de la position sur le bord d'attaque (5) est effectuée par l'intermédiaire d'ultrasons.
[Revendication 7] Procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à
6, dans lequel, lors de l'étape d'enlèvement, la vitesse de déplacement du jet d'eau (J) se déplaçant sur le bord d'attaque (5) est constante, et la pression du jet d'eau (J) varie en fonction de l'épaisseur à enlever.
[Revendication 8] Procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à
6, dans lequel, lors de l'étape d'enlèvement, la vitesse de déplacement du jet d'eau (J) se déplaçant sur le composant (J) varie en fonction de l'épaisseur à enlever, la pression dudit jet d'eau (J) étant constante.
[Revendication 9] Procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à
7, dans lequel un outil d'aspiration (50) aspire la matière enlevée au cours de l'étape d'enlèvement.
[Revendication 10] Procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à
9, dans lequel le jet d'eau (J) se déplace sur le bord d'attaque (5) par l'intermédiaire d'un outil articulé (30) comprenant au moins deux axes de rotation (30A, 30B).
[Revendication 11] Procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à
10, comprenant, après l'étape d'enlèvement, une étape de polissage de l'aube de soufflante (4) résultant de l'étape d'enlèvement.
[Revendication 12] Dispositif d'enlèvement d'un bord d'attaque (5) fixé à une aube de soufflante (4), l'aube de soufflante (4) comprenant un premier matériau, et le bord d'attaque (5) comprenant un deuxième matériau différent du premier matériau, le dispositif d'enlèvement comprenant un outil de mesure (20) configuré pour mesurer l'épaisseur du bord d'attaque (5) en fonction de la position sur le bord d'attaque (5), et un outil d'injection d'eau sous pression (10) configuré pour enlever le bord d'attaque (5) par l'intermédiaire du jet d'eau sous pression (J) se déplaçant sur le bord d'attaque (5), en fonction des épaisseurs déterminées par l'outil de mesure (20).
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