FR2616486A1 - Procede de fabrication d'une aube mobile de compresseur a talons intermediaires rapportes - Google Patents

Abstract

Le procédé de fabrication d'une aube mobile de compresseur comporte les étages de forgeage de l'aube 2 comportant des embases 3, 4 sur la pale 1, de réalisation séparée de talons intermédiaires, aux cotes finies avec surépaisseurs d'assemblage, appelés nageoires 5, d'assemblage de chaque nageoire 5 sur l'embase 3, 4 de la pale 1 de l'aube 2 et de ragréage de finition de la zone 6 du joint d'assemblage.

Description

DESCRIPTION
L'invention concerne un procédé de fabrication d'une aube mobile de compresseur à talons intermédiaires rapportés.

Ces aubes de compresseur sont habituellement réalisées par forgeage afin de bénéficier de caractéristiques mécaniques compatibles vis-à-vis des sollicitations rencontréés en fonctionnement.

Sur les aubes de soufflante, l'application des critères habituels de dimensionnement dynamique oblige souvent le concepteur à prévoir des appuis transversaux situés parfois à l'extrémité supérieure de la pale mais le plus souvent en position intermédiaire, formant des talons intermédiaires et appelés communément nageoires.

La recherche constante pour améliorer les performances des turboréacteurs conduit à des aubes de-soufflante de grandes dimensions et à des géométries de plus en plus complexes, pour la pale elle-même mais aussi pour les nageoires.

La réalisation par forgeage de ces aubes devient alors délicate et en général les nageoires doivent être achevées par des moyens d'usinage mécaniques. Les nageoires représentent alors une part importante du coût de l'aube.

Divers procédés ont été imaginés soit pour éviter le recours au forgeage, soit pour faciliter l'obtention des nageoires dans le cas d'une aube forgée.

FR-A-1 495 515 décrit ainsi un procédé de forgeage d'aubes à nageoires dans lequel l'aube est obtenue monobloc à la suite d'opérations d'ébauche par forgeage et de finition par matriçage.

FR-A-1 523 027 décrit un mode de réalisation d'une aube en plusieurs parties. Dans chacune des variantes évoquées, la partie de la pale incluant les nageoires est réalisée de façon distincte afin de faciliter l'obtention de ces nageoires.

On notera que les différents éléments constituant l'aube sont solidarisés par soudure. Les soudures sont toutes situées dans les parties constitutives de la pale ellemême.

FR-A-2 051 798 décrit la réalisation d'une aube creuse.

Dans le cas où l'installation de nageoires est nécessaire vis à vis des critères de dimensionnement dynamique, ces nageoires sont solidarisées par diffusion directement sur les profils convexe et concave de la pale. Les surfaces de contact des nageoires doivent être alors appropriées aux géométries locales de la pale.

FR-A-2 074 958 décrit également la réalisation d'une aube creuse. Comme dans le brevet précédent, si besoin, des nageoires peuvent être solidarisées par diffusion sur les profils convexe et concave de la pale.

Dans chacun des trois derniers brevets, la réalisation des nageoires et leur jonction avec la pale souvent divers problèmes : - Brevet FR 1 523 027 : les nageoires sont inclues dans une partie constitutive de la pale. L'obtention de cet élément par forgeage soulèvera alors le même type de problème que pour une aube monobloc, à savoir garantir des géométries précises sur la pale et sur les nageoires, c'est-à-dire dans deux directions perpendiculaires.

D'autre part, les joints soudés sont toujours situés dans la pale, c'est-à-dire dans des zones où il faut tenir compte à la fois des contraintes élevées dûes aux efforts centrifuges et des contraintes dynamiques en cas de vibrations de l'aube.

- Dans les deux brevets FR 2 051 798 et 2 074 958, les nageoires sont solidarisées par diffusion sur la pale.

Pour garantir une liaison correcte, les surfaces doivent être parfaitement appropriées, ce qui conduira à un usinage délicat pour les faces concernées des nageoires.

D'autre part, les joints diffusés correspondent à l'encastrement des nageoires sur la pale, c'est-à-dire à une zone où les contraintes de flexion sont maximales.

Enfin, le ragréage du joint diffusé sera difficile à assurer dans cette zone de raccordement.

L'invention proposée vise à éviter les divers inconvénients évoqués, grâce à un procédé de fabrication caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) forgeage de l'aube comportant sur la pale des embases à l'endroit prévu pour les nageoires b) réalisation séparée des nageoires aux cotes finies sauf les surépaisseurs destinées à l'assemblage c) assemblage de chaque nageoire sur l'embase ménagée sur la pale de l'aube ; d) ragréage de finition de la zone du joint d'assemblage.

Avantageusement, les nageoires peuvent être obtenues par matriçage ou en fonderie et l'assemblage de la nageoire sur son embase peut être effectué par soudage par faisceau d'électrons ou par une opération de brasage avec diffusion.

Les principaux avantages que procure l'invention peuvent se résumer comme suit - les jonctions des nageoires avec la pale sont situées en dehors de la pale et leurs emplacements peuvent être optimisés en fonction des contraintes mécaniques locales - la préparation de ces joints peut être réalisée facilement, tant sur la pale que sur les nageoires puisqu'il s'agira de surfaces simples : plan ou cylindre - le ragréage des joints et le contrôle de l'assemblage réalisé ne poseront pas de difficulté particulière puisque les joints sont situés en dehors des raccordements des nageoires avec la pale.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture qui va suivre de la description d'un exemple de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure la représente une vue partielle d'une aube obtenue à l'issue de l'étape (a) du procédé selon l'invention ;; - la figure lb représente une vue en section selon la ligne I-I de l'aube représentée à la figure la - la figure 2a représente une nageoire obtenue à l'issue de l'étape (b) du procédé - les figures 2b et 2c représentent les vues en section selon les lignes II-II et III-III de la nageoire représentée à la figure 2a - la figure 3 représente une vue en section transversale au niveau de la nageoire de l'aube obtenue à l'issue de l'étape (c) du procédé - la figure 4 représente une vue en section transversale au niveau de la nageoire, analogue à la figure 3, de l'aube finie obtenue à l'issue de l'étape (d) du procédé selon l'invention.

La pale 1 d'une aube 2 représentée sur les figures la et lb comporte des embases 3 et 4 formant des surépaisseurs orientées selon une direction généralement transversale par rapport à la pale 1 et disposées de chaque côté, sur la surface de ladite pale 1. Cette aube 2 a été obtenue par une opération de forgeage dont les conditions générales de réalisation et de mise en oeuvre sont par ailleurs connues et ne nécessitent pas une description plus détaillée.

Une nageoire 5 représentée sur les figures 2a, 2b et 2c présente des cotes finies à l'exclusion d'une zone 6 destinée à l'assemblage. La nageoire 5 a été réalisée par un procédé élémentaire dont les conditions sont également connues en soi et ne font pas l'objet en tant que telles de la présente invention, par exemple, par matriçage ou en fonderie.

Sur la figure 2c, la forme du joint soudé peut être rectangulaire ou approximativement homothétique du profil de la nageoire. Cette forme est déterminée, dans chaque application, en fonction du mode de réalisation et d'assemblage retenu.

Deux nageoires telles que 5 sont ensuite assemblées après une préparation adéquate des surfaces à assembler, respectivement sur les embases 3 et 4 de l'aube 2. Pour réaliser cet assemblage, un procédé connu en soi est également mis en oeuvre et les conditions en sont déterminées de manière connue en fonction du matériau des pièces et de la géométrie particulière des pièces à assembler. Notamment, un soudage par faisceau d'électrons ou une opération de brasage avec diffusion peuvent être effectués dans les applications visées par l'invention d'aubes de compresseur constituées en superalliages d'un genre habituellement choisi dans ces applications, notamment en aéronautique.

Après assemblage et afin d'obtenir les profils aérodynamiques souhaités, les zones du joint sont ragréées par usinage ou par tout genre de procédé de finition mécanique connu et adapté.

En plus des avantages précédemmment relevés, on notera également que le procédé conforme à l'invention permet au cours de la mise au point de la définition des formes géométriques d'une aube de compresseur et notamment de soufflante de réduire les coûts d'adaptation résultant de modification(s).

En effet, par exemple, la géométrie de la nageoire 5 proprement dite peut évoluer sans modifier les embases 3,4 prévues sur la pale 1 de l'aube 2 et ainsi les outillages de forge utilisés lors de l'étape (a) du procédé ne nécessitent pas dans ce cas' de modification.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1. - Procédé de fabrication d'une aube mobile de compresseur caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) forgeage de l'aube (2) comportant sur la pale (1) des embases (3,4) à l'endroit prévu pour les nageoires (5) b) réalisation séparée des nageoires (5) aux cotes finies, sauf les surépaisseurs destinées à l'assemblage c) assemblage de chaque nageoire (5) sur l'embase (3,4) ménagée sur la pale (1) de l'aube (2) d) ragréage de finition de la zone (6) du joint d'assemblage.

2. - Procédé de fabrication d'une aube selon la revendication I dans lequel les nageoires (5) à l'étape (b) sont réalisées par matriçage.

3. - Procédé de fabrication d'une aube selon la revendication 1 dans lequel les nageoires (5) à l'étape (b) sont réalisées en fonderie.

4. - Procédé de fabrication d'une aube selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l'opération d'assemblage de l'étape (c) est réalisée par soudage par faisceau d'électrons.

5. - Procédé de fabrication d'une aube selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l'opération d'assemblage de 11 étape (c) est réalisée par brasage avec diffusion.