EP4716606A1 - Procede de fabrication d'une aube creuse de turbine de turbomachine - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une aube (10) de turbine creuse de turbomachine, cette aube creuse (10) comportant des parois intrados (16) et extrados (18) traversées par des canaux internes de refroidissement (28), ledit procédé comportant au moins une première phase de moulage (PH1, PH'1) selon la technique de la fonderie à la cire perdue utilisant un métal en fusion, ladite première phase de moulage (PH1, PH'1) comprenant au moins une étape b) de fabrication d'un moule (34) en matériau réfractaire dont des parois internes (36) épousent la forme externe de l'aube (10) à fabriquer, caractérisé en ce que, au cours de cette étape b), on forme sur les parois internes (36) du moule (34) en matériau réfractaire une pluralité de protubérances (52) définissant des contreformes de bouches de sortie (30) desdits canaux internes (28) de refroidissement.

Description

DESCRIPTION

TITRE : PROCEDE DE FABRICATION D’UNE AUBE CREUSE DE TURBINE DE TURBOMACHINE

Domaine technique de l'invention

L'invention concerne le domaine général des aubes de turbine de turbomachines, et plus particulièrement celui des aubes creuses de turbine munies de circuits de refroidissement intégrés réalisées par la technique de la fonderie à la cire perdue.

Arrière-plan technique

De manière connue, une turbomachine comporte une chambre de combustion dans laquelle de l’air et du carburant sont mélangés avant d’y être brûlés. Les gaz issus de cette combustion s’écoulent vers l’aval de la chambre de combustion et alimentent ensuite une turbine haute pression et une turbine basse pression. Chaque turbine comporte une ou plusieurs rangées d’aubes fixes (appelées distributeurs) alternant avec une ou plusieurs rangées d’aubes mobiles (appelées roues mobiles), montées et espacées de façon circonférentielle tout autour du rotor de la turbine. Ces aubes de turbine sont soumises aux températures très élevées des gaz de combustion, lesquelles atteignent des valeurs largement supérieures à celles que peuvent supporter sans dommages ces aubes qui sont en contact direct avec ces gaz, ce qui a pour conséquence de limiter leur durée de vie.

Afin de résoudre ce problème, il est connu de munir ces aubes de circuits internes de refroidissement présentant des niveaux d’efficacité thermique élevés et visant à réduire la température de ces dernières. Pour ce faire, les aubes sont creuses et on organise à l'intérieur de cavités internes de celles-ci une circulation d'air, air qui est généralement fourni par un circuit de pressurisation d'enceintes internes des turbines, ce circuit étant lui-même alimenté par un ou plusieurs compresseurs de la turbomachine.

Les aubes comportent de manière connue des parois intrados et extrados. Outre leurs cavités internes, les aubes comportent de plus des perforations internes qui traversent ces parois et débouchent sur les surfaces externes de ces parois. L'air éjecté au travers des canaux internes génère une couche d'air protégeant la surface de l'aube. Pour permettre une optimisation de cette couche d'air, les canaux internes ne débouchent pas directement à la surface des parois intrados et extrados, mais par l'intermédiaire de bouches de sorties prolongeant chaque canal interne. Ces bouches de sortie, connues sous l'acronyme anglo-saxon de "shaped holes" ou "casquettes" en français, ont pour fonction d'incliner et diriger le flux d'air issu de chaque canal afin de provoquer son écoulement selon un flux laminaire à la surface de l'aube, ce qui permet une meilleure isolation de celle-ci.

La fabrication d’aubes en fonderie est un processus complexe qui nécessite l’emploi d’un noyau en céramique qui permettra la réalisation de ces cavités internes lors de la coulée de la cire puis du métal en fusion. La demande WO2016/151234 au nom de la demanderesse montre un noyau en céramique permettant de réaliser en un seul élément toutes les cavités internes d’une aube et ainsi d’assurer un refroidissement interne particulièrement efficace sans augmentation significative du débit d’air de refroidissement et donc sans pénaliser les performances moteur.

Les canaux internes, comme également décrit dans la demande FRAI -2 961 552, sont quant à eux généralement classiquement réalisés par perçage laser ou EDM (électroérosion par enfonçage). Les bouches de sorties, ou casquettes ou "shaped holes" sont réalisés classiquement suivant les même procédés.

Il est également connu de l’art antérieur les documents US-2013- 0139990-A1 , US-2007-0175009-A1 , US-2013-0333855-A1 et US-8066052- B2.

Conventionnellement, pour fabriquer l'aube, on en réalise en premier lieu le moulage selon un procédé de moulage en cire perdue.

Puis on réalise les canaux internes de l'aube au cours d'une étape, par perçage laser ou EDM. Enfin, au cours d'une étape suivante on réalise les bouches de sortie par EDM sur les canaux internes déjà existants.

Au cours de ces deux étapes, les coordonnées du positionnement de l'outil laser ou de perçage EDM sont exprimées dans un repère tridimensionnel prenant pour points de référence des points situés sur un pied de l'aube, qui sont par conséquent assez éloignés des canaux et casquettes à réaliser. Cette distance induit des dispersions quant au positionnement des canaux et des bouches de sortie et des problèmes de reproductibilité de la position de canaux internes et des bouches de sortie. Par conséquent il peut survenir sur les pièces finies qu'un certain nombre de canaux internes ne débouchent pas dans les bouches de sortie mais directement dans les surfaces externes des parois intrados extrados, et que, inversement, des bouches de sortie se retrouvent borgnes. Une aube présentant de tels défauts doit alors être mise au rebut. De plus, ce défaut de reproductibilité entraine un écart par rapport à la position nominale des bouches de sortie tel que calculée selon un modèle nominal. En conséquence, la performance du refroidissement est diminuée en s’écartant de ce modèle nominal.

Il existe donc un réel besoin pour un procédé de fabrication de l'aube permettant de garantir un positionnement reproductible des bouches de sortie.

Résumé de l'invention

La présente invention vise donc à pallier les inconvénients liés à ces non-conformités de positionnement des bouches de sortie en proposant un procédé de fabrication de l'aube permettant de réaliser les bouches de sorties directement lors du moulage de l'aube.

Dans ce but l'invention propose un procédé de fabrication d’une aube de turbine creuse de turbomachine, cette aube creuse comportant des parois intrados et extrados dont au moins une est traversée par des canaux internes de refroidissement, ledit procédé comportant au moins une première phase de moulage selon la technique de la fonderie à la cire perdue utilisant un métal en fusion, ladite première phase de moulage 1 ) comprenant les étapes suivantes : a) fabrication d’au moins un noyau en céramique définissant au moins une contreforme d'au moins une cavité interne de l'aube à fabriquer, b) fabrication d'un moule en matériau réfractaire dont des parois internes épousent la forme externe de l’aube à fabriquer, c) placement dudit noyau dans ledit moule en matériau réfractaire, d) coulée d'une cire perdue dans ledit moule en matériau réfractaire entre le noyau et ses parois internes, e) une fois la cire solidifiée, ouverture du moule et retrait de l'ensemble formé du noyau emprisonné dans la cire perdue solidifiée, f) formation sur ledit ensemble d'une carapace en céramique épousant une forme externe dudit ensemble, g) retrait de la cire perdue de la carapace en céramique, h) coulée de métal en fusion dans un espace laissé libre entre ledit noyau et ladite carapace par le retrait de la cire perdue, i) ouverture ou destruction de la carapace en céramique, j) retrait du noyau en céramique afin d'obtenir un brut de fonderie de l’aube de turbine creuse, caractérisé en ce que, au cours de l'étape b), on forme sur les parois internes du moule en matériau réfractaire une pluralité de protubérances définissant des contreformes de bouches de sortie desdits canaux internes de refroidissement.

Ce procédé permet avantageusement de garantir une position reproductible des bouches de sortie. Elles peuvent dès lors constituer des points de référence pour le positionnement des canaux internes de refroidissement.

Selon d'autres caractéristiques du procédé :

- chaque protubérance définit la contreforme d'une bouche de sortie en forme de cuvette évasée,

- chaque protubérance s'étend suivant un axe d'élongation principal et présente au moins :

• une première face sensiblement trapézoïdale ayant une grande base jointive avec la paroi interne du moule et une hauteur orientée parallèlement à l'axe d'élongation principal, cette première face étant inclinée d'un angle inférieur à 30 degrés avec la paroi interne du moule,

• une deuxième face sensiblement rectangulaire, alignée avec la première face suivant l'axe d'élongation principal et jointive avec une petite base de la première face, cette deuxième face étant inclinée d'un angle supérieur à 80 degrés et inférieur à 90 degrés avec la paroi interne du moule, et

• deux troisième et quatrième faces latérales sensiblement triangulaires bordant les première, et deuxièmes faces, les première à quatrième faces délimitant la contreforme de la cuvette évasée, Selon un premier mode de réalisation du procédé, au cours de l'étape a), on fabrique le noyau avec une pluralité de picots définissant des contreformes desdits canaux internes de refroidissement, lesdits picots étant d'une longueur déterminée configurée pour que, au cours de l'étape c), lesdits picots entrent en contact avec lesdites protubérances, de sorte qu’à l'étape j) le brut de fonderie de l’aube de turbine creuse intègre directement ces canaux communiquant avec les bouches de sortie.

Ce premier mode de réalisation du procédé permet de réaliser les canaux internes en même temps que les bouches de sortie et que le reste de l'aube.

Selon ce premier mode de réalisation du procédé, les picots sont orientés pour toucher les protubérances à la jonction des première et deuxième faces des protubérances.

Selon un second mode de réalisation du procédé, celui-ci comporte, après la première phase de moulage, une deuxième phase d'usinage, qui comporte une étape k) au cours de laquelle on perce un fond des bouches de sortie du brut de fonderie de l'aube pour y former lesdits canaux internes de refroidissement.

Ce second mode de réalisation du procédé permet d'utiliser les bouches de sortie pour définir un repère permettant le positionnement de l'outil utilisé pour la réalisation des canaux internes de refroidissement.

Selon ce second mode de réalisation du procédé, l'étape k) est réalisée par électroérosion à l'aide d'un outil d'enfonçage EDM ou par un outil de perçage.

Avantageusement au cours de l'étape k), des coordonnées de position et de déplacement de l'outil sont exprimées dans un repère comprenant 3 points de référence, ces points appartenant tous à au moins une bouche de sortie. L'invention concerne aussi un moule en matériau réfractaire pour la mise en œuvre d'un procédé de fabrication du type décrit précédemment, caractérisé en ce que les protubérances sont formées d'une pièce avec les parois internes du moule en matériau réfractaire.

L'invention concerne aussi un moule en matériau réfractaire en variante pour la mise en œuvre d'un procédé de fabrication du type décrit précédemment, caractérisé en ce que les protubérances sont rapportées et fixées sur les parois internes du moule en matériau réfractaire.

L'invention concerne enfin une aube de turbomachine fabriquée selon un procédé tel que décrit précédemment.

Brève description des figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :

[Fig. 1] La figure 1 est une vue en perspective d'une aube de turbomachine selon l'invention ;

[Fig. 2] La figure 2 est une vue de détail en perspective d'une bouche de sortie et d'un canal interne formés dans une paroi de l'aube de la figure 1 ;

[Fig. 3] La figure 3 est une vue de dessus d'une protubérance formant la contreforme d'une bouche de sortie de la figure 1 ;

[Fig. 3a] La figure 3a est une vue schématique partielle en perspective d’une partie d’un moule destinée à être située du côté d’un extrados de l’aube à former ;

[Fig. 3b] La figure 3b est une vue schématique partielle en perspective d’une partie d’un moule destinée à être située du côté d’un intrados de l’aube à former ;

[Fig. 4] La figure 4 est une vue schématique illustrant une première étape de fabrication d’un noyau en céramique définissant au moins une contreforme d'une cavité interne de l'aube de la figure 1 dans le cadre d'un procédé selon un premier mode de réalisation de l'invention, [Fig. 5] La figure 5 est une vue schématique illustrant une deuxième étape de placement du noyau dans un moule en matériau réfractaire dont des parois internes épousent la forme externe de l’aube de la figure 1 dans le cadre du procédé selon le premier mode de réalisation de l'invention,

[Fig. 6] La figure 6 est une vue schématique illustrant une troisième étape de coulée d'une cire perdue dans ledit moule en matériau réfractaire entre le noyau et ses parois internes dans le cadre du procédé selon le premier mode de réalisation de l'invention,

[Fig. 7] La figure 7 est une vue schématique illustrant une quatrième étape de retrait de l'ensemble formé du noyau emprisonné dans la cire perdue solidifiée dans le cadre du procédé selon premier mode de réalisation de l'invention,

[Fig. 8] La figure 8 est une vue schématique illustrant une cinquième étape de formation sur cet ensemble d'une carapace en céramique épousant une forme externe dudit ensemble dans le cadre du procédé selon le premier mode de réalisation de l'invention,

[Fig. 9] La figure 9 est une vue schématique illustrant une sixième étape de retrait de la cire perdue de la carapace en céramique dans le cadre du procédé selon le premier mode de réalisation de l'invention,

[Fig. 10] La figure 10 est une vue schématique illustrant une septième étape de coulée de métal en fusion dans un espace laissé libre entre le noyau et la carapace dans le cadre du procédé selon le premier mode de réalisation de l'invention,

[Fig. 11] La figure 11 est une vue schématique illustrant une huitième étape de destruction de la carapace dans le cadre du procédé selon le premier mode de réalisation de l'invention,

[Fig. 12] La figure 12 est une vue schématique illustrant une neuvième étape de retrait du noyau en céramique afin d'obtenir un brut de fonderie de l’aube de turbine creuse dans le cadre du procédé selon le premier mode de réalisation de l'invention,

[Fig. 13] La figure 13 est un diagramme-bloc illustrant les étapes du procédé selon le premier mode de réalisation de l'invention, [Fig. 14] La figure 14 est une vue schématique illustrant une première étape de fabrication d’un noyau en céramique définissant au moins une contreforme d'une cavité interne de l'aube de la figure 1 dans le cadre d'un procédé selon un second mode de réalisation de l'invention,

[Fig. 15] La figure 15 est une vue schématique illustrant une deuxième étape de placement du noyau dans un moule en matériau réfractaire dont des parois internes épousent la forme externe de l’aube de la figure 1 dans le cadre du procédé selon le second mode de réalisation de l'invention,

[Fig. 16] La figure 16 est une vue schématique illustrant une troisième étape de coulée d'une cire perdue dans ledit moule en matériau réfractaire entre le noyau et ses parois internes dans le cadre du procédé selon le second mode de réalisation de l'invention,

[Fig. 17] La figure 17 est une vue schématique illustrant une quatrième étape de retrait de l'ensemble formé du noyau emprisonné dans la cire perdue solidifiée dans le cadre du procédé selon le second mode de réalisation de l'invention,

[Fig. 18] La figure 18 est une vue schématique illustrant une cinquième étape de formation sur cet ensemble d'une carapace en céramique épousant une forme externe dudit ensemble dans le cadre du procédé selon le second mode de réalisation de l'invention,

[Fig. 19] La figure 19 est une vue schématique illustrant une sixième étape de retrait de la cire perdue de la carapace en céramique dans le cadre du procédé selon le second mode de réalisation de l'invention,

[Fig. 20] La figure 20 est une vue schématique illustrant une septième étape de coulée de métal en fusion dans un espace laissé libre entre le noyau et la carapace dans le cadre du procédé selon le second mode de réalisation de l'invention,

[Fig. 21] La figure 21 est une vue schématique illustrant une huitième étape de destruction de la carapace dans le cadre du procédé selon le second mode de réalisation de l'invention,

[Fig. 22] La figure 22 est une vue schématique illustrant une neuvième étape de retrait du noyau en céramique afin d'obtenir un brut de fonderie de l’aube de turbine creuse et de perçage des canalisations internes dans le cadre du procédé selon le second mode de réalisation de l'invention, et

[Fig. 23] La figure 13 est un diagramme-bloc illustrant les étapes du procédé selon le second mode de réalisation de l'invention.

Description détaillée de l'invention

On a représenté à la figure 1 une aube 10 creuse de turbine de turbomachine. De manière connue, une telle aube 10 comporte un pied 12 qui est destiné à être reçu dans un disque de rotor de turbine (non représenté) et une pale 14 qui s'étend à partir de ce pied. La pale 14 comporte deux parois intrados 16 et extrados 18 qui se rejoignent à une extrémité de la pale 14 en un bord d'attaque 20 et à une extrémité aval opposée de la pale en un bord de fuite 22.

A l'intérieur de l'aube 10 se trouve au moins une cavité interne 24, représentée schématiquement à la figure 12, qui est destinée à permettre la circulation d'un flux d'air de refroidissement destiné à refroidir l'aube de turbine afin de préserver son intégrité, car l'aube est baignée dans un flux de gaz chauds issus de la chambre de combustion de la turbomachine et doit être refroidie.

Le flux d'air de refroidissement provient d'un circuit interne de pressurisation d'enceintes de la turbomachine, ce circuit interne de pressurisation étant alimenté en air sous pression provenant d'au moins un piquage effectué sur un compresseur de la turbomachine.

Comme l'illustrent les figures 2, 12 et 22, la cavité 24 communique avec une surface externe 26 de la paroi intrados 16 ou extrados 18 par l'intermédiaire d'une pluralité de canaux de internes de refroidissement 28. La présence de ces canaux permet de baigner la surface externe de l'aube 10 dans un flux d'air de refroidissement permettant de limiter l'action des gaz chauds sur les surfaces externes 26 de l'aube 10.

Pour que ce flux de gaz de refroidissement soit aussi efficace que possible, il importe, d'une part, de multiplier les canaux internes 28 et d'autre part que ceux-ci ne débouchent pas directement dans les surfaces 26, mais par l'intermédiaire de bouches de sortie 30. Ces bouches de sortie 30, aussi appelées casquettes, et visibles aux figures 1 et 2, permettent d'orienter le flux d'air selon un écoulement laminaire sensiblement à la sortie de la surface 26. A cet effet, comme l'illustre la figure 2, chaque bouche de sortie 30 présente une forme évasée.

Conventionnellement, pour fabriquer une telle aube 10, on fabrique d'abord au cours d'une première phase de moulage l'aube 10 pourvue de sa cavité interne 24 par un procédé de moulage à cire perdue. Puis les canaux internes 28 sont réalisés par perçage laser ou par électroérosion (EDM). Enfin, on réalise les bouches 30 de sortie par EDM sur les canaux internes 28 déjà existants.

Au cours de ces deux étapes de fabrication des canaux 28 et des bouches 30, les coordonnées du positionnement des outils laser ou de perçage EDM sont exprimées dans un repère tridimensionnel prenant pour points de référence des points situés sur le pied 12 de l'aube 10, qui sont par conséquent assez éloignés des canaux 28 et bouches de sortie 30 à réaliser. Cette distance induit des dispersions quant au positionnement relatif des canaux 28 et des bouches de sortie et des problèmes de reproductibilité de la position de canaux internes 28 et des bouches de sortie 30. Par conséquent, il peut survenir sur les aubes finies qu'un certain nombre de canaux internes 28 ne débouchent pas dans les bouches de sortie 30 mais directement dans les surfaces externes 26 et qu’inversement des bouches de sortie 30 se retrouvent borgnes. Une aube 10 présentant de tels défauts doit alors être mise au rebut car le refroidissement de sa surface 26 ne pourrait être réalisé correctement.

Il existe donc un réel besoin pour un procédé de fabrication de l'aube 10 permettant de garantir un positionnement reproductible des bouches de sortie 30 par rapport aux canaux internes 28.

L'invention permet d'atteindre ce but en proposant un procédé de fabrication dans lequel les bouches de sortie 30 sont réalisées simultanément au moulage de l'aube 10.

Les étapes d'un procédé de fabrication d'une aube 10 selon cette méthode ont été représentées selon un premier mode de réalisation aux figures 4 à 13 et selon un second mode de réalisation aux figures 14 à 23. Les deux modes de réalisation du procédé de fabrication présentent des caractéristiques communes.

Selon l'invention, le procédé comporte au moins une première phase PH1 de moulage, représentée aux figures 4 à 23, selon la technique de la fonderie à la cire perdue utilisant un métal en fusion.

Comme l'illustrent les figures 13 et 23, cette phase de moulage comprend en premier lieu une première étape a) représentée aux figures 4 et 14 au cours de laquelle on fabrique au moins un noyau en céramique 32 définissant au moins une contreforme de l'au moins une cavité interne 24 de l'aube 10 à fabriquer.

Puis, au cours d'une étape b) représentée aux figures 13 et 23 on fabrique un moule 34 en matériau réfractaire dont des parois internes 36 épousent la forme externe de l’aube 10 à fabriquer. Comme l'illustrent les figure 5 et 15, on place le noyau 32 dans ce moule 34 en matériau réfractaire au cours d'une étape c).

Puis, comme l'illustrent les figure 6 et 16, au cours d'une étape d) représentée aux figures 13 et 23, on coule une cire perdue 38 dans le moule 34 en matériau réfractaire, entre le noyau 32, et les parois internes 36 du moule 34.

Puis comme l'illustrent les figures 7 et 17, une fois la cire solidifiée, au cours d'une étape e) on procède à l'ouverture du moule et au retrait de l'ensemble 32 formé du noyau emprisonné dans la cire perdue 44 solidifiée.

Comme l'illustrent les figures 8 et 18, au cours d'une étape f) représentée aux figures 13 et 23, on forme sur cet ensemble une carapace en céramique 46 qui épouse une forme externe de cet ensemble 32, 44.

Puis, comme l'illustrent les figures 9 et 19, au cours d'une étape g) représentée aux figures 13 et 23, on procède au retrait de la cire perdue de la carapace 46 en céramique. Il ne reste donc plus qu'un espace libre 45 entre le noyau 32 et la carapace 46. Ce retrait est en général effectué par fusion de la cire perdue en plaçant l’ensemble dans un four.

Ensuite au cours d'une étape h) représentée aux figures 10 et 20, on réalise une coulée de métal en fusion 50 dans l'espace 48 laissé libre entre le 32 noyau et ladite carapace 46 par le retrait de la cire perdue. Puis au cours d'une étape i) représentée aux figures 11 et 21 , on ouvre ou on détruit la carapace 46. Il ne subsiste donc plus que le noyau 32 emprisonné dans le métal 50 solidifié.

Enfin, au cours d'une étape j) représentée aux figures 12 et 22, on procède au retrait du noyau 32 en céramique afin d'obtenir un brut de fonderie 10' de l’aube de turbine creuse. Le retrait est généralement effectué par dissolution chimique dans un autoclave, parfois combiné avec l'immersion de la pièce dans un bain à ultrasons.

Ces étapes a) à j) connues en soit de l'état de la technique correspondent aux étapes classiques de fabrication d'un brut de fonderie 10' d'un aube.

L'invention se propose de profiter de ces étapes pour réaliser les bouches de sortie 30 directement au cours de la phase de moulage.

A cet effet, comme l'illustrent les figures 5, 6 et 15, 16, au cours de l'étape b) qui a été représentée aux figures 13 et 23, on forme sur les parois internes 36 du moule 34 en matériau réfractaire une pluralité de protubérances 52 définissant des contreformes des bouches 30 de sortie desdits canaux internes de refroidissement.

Comme on peut le voir aux figures 7 et 17, ces protubérances 52 définissent des cavités 54 à la surface de l'ensemble comportant le noyau 32 emprisonné dans la cire 44, cavités 54 qui définissent de nouvelles protubérances 56 à l'intérieur de la carapace 46 comme représenté aux figures 8 à 10 et 18 à 20. Ces protubérances 56 définissent à leur tour les bouches de sortie 30 sur le brut de fonderie 10', comme représenté aux figures 11 , 12 et 21 , 22.

Ainsi, par le jeu des formes et contreformes, il est possible d'obtenir aisément les bouches de sortie 30.

Les deux modes de réalisation du procédé diffèrent quant à la fabrication des canaux internes 28.

En effet, selon le premier mode de réalisation de l'invention qui a été représenté aux figures 4 à 13, les canaux internes 28 sont aussi réalisés au cours de la première phase de moulage PH1 . En effet, selon ce premier mode de réalisation, au cours de l'étape a), on fabrique le noyau 32 avec une partie centrale 31 et une pluralité de picots 33 définissant des contreformes des canaux internes 28 de refroidissement 28.

Les picots 33 sont de dimensions déterminées, constitués avantageusement de tiges d’alumine ou de tubes de quartz, positionnés sur la partie centrale 31 de noyau (les différentes colonnes) destinée à former l’ensemble les canaux internes 28 traversant les paroi intrados 16 et extrados 18 externe de l’aube.

Le noyau céramique 32 hérissé de picots 33 est de ce fait qualifié de « noyau hérisson >>.

Les 33 picots sont d'une longueur déterminée configurée pour que, au cours de l'étape c) de la figure 5, lesdits picots 33 entrent en contact avec le protubérances 52, de sorte qu’à l'étape j) de la figure 12, le brut 10' de fonderie de l’aube de turbine creuse intègre directement les canaux 28 communiquant avec les bouches de sortie 30.

A cet effet, les picots 33 sont orientés pour toucher les protubérances 52. Ceci permet sur le brut 10' d'avoir une continuité entre les canaux 28 et les bouches de sortie 30.

En revanche, selon le second mode de réalisation de l'invention qui a été représenté aux figures 14 à 23, les canaux internes 28 sont réalisés au cours d'une seconde phase d'usinage PH'2 après une première phase de moulage PH'1. Les étapes de la phase de moulage PH'1 des figures 14 à 21 sont sensiblement identiques à celles de la phase PH1 du premier mode de réalisation de l'invention, à cette différence que le noyau 32 ne comporte pas de picots.

Comme l'illustrent les figures 22 et 23, ce second mode de réalisation du procédé comporte, après la première phase de moulage PH'1 , une deuxième phase d'usinage PH'2, qui comporte une étape k) au cours de laquelle on perce un fond des bouches 30 de sortie du brut de fonderie 10' de l'aube avec un outil 58 pour y former lesdits canaux internes 28 de refroidissement. Cet outil 58 est par exemple un outil d'électro érosion EDM ou un outil de perçage tel qu'un foret. Dans de second mode de réalisation de l'invention, la fabrication préalable par moulage des bouches de sortie 30 permet avantageusement de les utiliser comme référentiel. En effet, alors que dans l'état de la technique, des coordonnées de positionnement et de déplacement d'un outil d'électro érosion EDM ou de perçage étaient exprimées dans un repère comprenant 3 points de référence appartenant au pied 12 de l'aube, ici au cours de l'étape k), ces coordonnées de position et de déplacement de l'outil sont exprimées dans un repère comprenant 3 points de référence, appartenant tous à au moins une bouche 30 de sortie. On garantit ainsi un positionnement plus précis de l'outil 58 ce qui permet d'éviter les décalages de position entre les canaux 28 et les bouches de sortie 30.

Comme l'illustrent les figures 2 et 3, chaque protubérance définit la contreforme d'une bouche de sortie 30 en forme de cuvette évasée. En effet, il est souhaitable que la bouche de sortie 30 aie une forme évasée pour guider le flux d'air sous pression selon un écoulement sensiblement laminaire, comme représenté par les flèches de la figure 2.

Comme l'illustrent les figures 3, 3a et 3b, chaque protubérance 52 s'étend à partir de la surface 36 du moule 34 en matériau réfractaire suivant un axe d'élongation principal X et elle présente au moins une première face sensiblement trapézoïdale 60 ayant une grande base 62 jointive avec la paroi interne du moule et une hauteur orientée parallèlement à l'axe X d'élongation principal, cette première face 60 étant inclinée d'un angle inférieur à 30 degrés avec la paroi interne du moule, qui correspond à un angle oc reproduit sur la bouche 30 de sortie, comme on le voit à la figure 2.

Dans les figures 3a et 3b, la référence 61 désigne des trous d’injection de la cire dans le moule. Ces trous 61 sont situés sur la surface 36 et/ou aux extrémités des protubérances 52.

Chaque protubérance 52 comporte une deuxième face 64 sensiblement rectangulaire, alignée avec la première face 60 suivant l'axe d'élongation principal X, et jointive avec une petite base 66 de la première face 60, cette deuxième face 64 étant inclinée d'un angle supérieur à 80 degrés et inférieur à 90 degrés avec la paroi interne du moule, qui correspond à un angle P reproduit sur la bouche 30 de sortie, comme on le voit à la figure 2. Chaque protubérance 52 comporte enfin deux troisième et quatrième faces latérales 68, 70 sensiblement triangulaires bordant les première et deuxièmes faces 60, 64.

De la sorte les première à quatrième faces 60, 64, 68, 70 délimitant la contreforme de la cuvette évasée.

De préférence, pour conférer au flux d'air compressé l'orientation voulue, dans le premier mode de réalisation de l'invention, les picots 33 seront agencés au contact des protubérances 52 à la jonction des première et deuxième faces 60 64. Ceci permet d'obtenir des canaux 28 débouchant au fond des bouches de sortie 30, comme représenté à la figure 2.

Un positionnement analogue sera conféré aux canaux internes 28 dans le cadre de la phase d'usinage PH'2 du procédé selon le second mode de réalisation de l'invention.

Dans les deux cas, il sera compris qu'un ébavurage ou un polissage ultérieur sera toujours requis pour obtenir l’état de surface recherché pour l'aube finale 10 à partir du brut de fonderie 10'.

Quel que soit le mode de réalisation du procédé de l'invention, les protubérances 52 peuvent être formées de deux façons différentes.

Les protubérances 52 peuvent être formées d'une pièce avec les parois internes du moule 34 en matériau réfractaire, par exemple par moulage de celui-ci.

En variante, les protubérances 52 peuvent être rapportées et fixées sur les parois internes 36 du moule 34 en matériau réfractaire.

L'invention permet donc d'obtenir une aube 10 creuse de turbomachine munie de canaux internes 28 et de bouches de sorties 30 correspondant à ces canaux 28.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d’une aube (10) de turbine creuse de turbomachine, cette aube creuse (10) comportant des parois intrados (16) et extrados (18) dont au moins une est traversée par des canaux internes de refroidissement (28), ledit procédé comportant au moins une première phase de moulage (PH1 , PH'1 ) selon la technique de la fonderie à la cire perdue utilisant un métal en fusion, ladite première phase de moulage (PH1 , PH'1 ) comprenant les étapes suivantes : a) fabrication d’au moins un noyau (32) en céramique définissant au moins une contreforme d'au moins une cavité interne (24) de l'aube (10) à fabriquer, b) fabrication d'un moule (34) en matériau réfractaire dont des parois internes (36) épousent la forme externe de l’aube (10) à fabriquer, c) placement dudit noyau (32) dans ledit moule (34) en matériau réfractaire, d) coulée d'une cire perdue (38) dans ledit moule (34) en matériau réfractaire entre le noyau (32) et ses parois internes (36), e) une fois la cire (38) solidifiée, ouverture du moule (34) et retrait de l'ensemble formé du noyau (32) emprisonné dans la cire perdue (38) solidifiée, f) formation sur ledit ensemble (32, 38) d'une carapace (46) en céramique épousant une forme externe dudit ensemble (32, 38), g) retrait de la cire perdue (38) de la carapace (46) en céramique, h) coulée de métal en fusion (50) dans un espace (48) laissé libre entre ledit noyau (32) et ladite carapace (46) par le retrait de la cire perdue (38), i) ouverture ou destruction de la carapace (46) en céramique, j) retrait du noyau (32) en céramique afin d'obtenir un brut (10') de fonderie de l’aube (10) de turbine creuse, caractérisé en ce que, au cours de l'étape b), on forme sur les parois internes (36) du moule (34) en matériau réfractaire une pluralité de protubérances (52) définissant des contreformes de bouches de sortie (30) desdits canaux internes (28) de refroidissement, et en ce que, au cours de l'étape a), on fabrique le noyau (32) avec une pluralité de picots (33) définissant des contreformes desdits canaux internes (28) de refroidissement, lesdits picots (33) étant d'une longueur déterminée configurée pour que, au cours de l'étape c), lesdits picots (33) entrent en contact avec lesdites protubérances (52), de sorte qu’à l'étape j) le brut (10') de fonderie de l’aube (10) de turbine creuse intègre directement ces canaux (28) communiquant avec les bouches de sortie (30).

2. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque protubérance (52) définit la contreforme d'une bouche de sortie (30) en forme de cuvette évasée.

3. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque protubérance (52) s'étend suivant un axe (X) d'élongation principal et présente au moins :

- une première face (60) sensiblement trapézoïdale ayant une grande base (62) jointive avec la paroi interne (36) du moule (34) et une hauteur orientée parallèlement à l'axe (X) d'élongation principal, cette première face (60) étant inclinée d'un angle (oc) inférieur à 30 degrés avec la paroi interne du moule (34),

- une deuxième face (64) sensiblement rectangulaire, alignée avec la première face (60) suivant l'axe (X) d'élongation principal et jointive avec une petite base (66) de la première face (60), cette deuxième face étant inclinée d'un angle (P) supérieur à 80 degrés et inférieur à 90 degrés avec la paroi interne (36) du moule (34), et

- deux troisième (68) et quatrième faces (34) latérales sensiblement triangulaires bordant les première (60) et deuxième faces (64), les première à quatrième faces délimitant la contreforme de la cuvette évasée.

4. Procédé de fabrication selon la revendication 3, caractérisé en ce que les picots (33) sont orientés pour toucher les protubérances (52) à la jonction des première (60) et deuxième faces (64) des protubérances (52).

5. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte, après la première phase (PH'1 ) de moulage, une deuxième phase (PH'2) d'usinage, qui comporte une étape k) au cours de laquelle on perce un fond des bouches (30) de sortie du brut (10') de fonderie de l'aube (10) pour y former lesdits canaux internes (28) de refroidissement.

6. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape k) est réalisée par électroérosion à l'aide d'un outil (58) d'enfonçage EDM ou par un outil (58) de perçage.

7. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, au cours de l'étape k), des coordonnées de position et de déplacement de l'outil (58) sont exprimées dans un repère comprenant 3 points de référence, ces points appartenant tous à au moins une bouche (30) de sortie.

8. Moule (34) en matériau réfractaire pour la mise en œuvre d'un procédé de fabrication selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les protubérances (52) sont formées d'une pièce avec les parois internes (36) du moule (34) en matériau réfractaire.

9. Moule (34) en matériau réfractaire pour la mise en œuvre d'un procédé de fabrication selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les protubérances (52) sont rapportées et fixées sur les parois internes (36) du moule (34) en matériau réfractaire.

10. Aube (10) de turbomachine fabriquée selon un procédé selon l'une des revendications 1 à 7.