FR2874340A1 - Procede de fonderie de pieces en carapace, grappe et carapace pour sa mise en oeuvre, aube de turboreacteur obtenue par un tel procede, et moteur d'aeronef comportant de telles aubes - Google Patents

Abstract

Le procédé de fonderie de pièces en carapace, avec solidification dirigée, pour la fabrication d'aubes de turboréacteur, comporte une étape de réalisation d'une carapace (300, 302) en matériau céramique autour d'une grappe (310, 312) de modèles en cire (45) répartis autour d'un fût central (33) et reliés à celui-ci, la carapace (300, 302) comportant une première partie de carapace (32) formée autour du fût (33), cette étape comportant une opération au cours de laquelle au moins une partie additionnelle de carapace (80, 82, 90) est agencée sur ladite première partie de carapace (32).La partie additionnelle de carapace (80, 82, 90) agencée sur ladite première partie de carapace (32) est sensiblement plane et perpendiculaire à la direction (22) de ladite première partie de carapace (32).

Description

PROCEDE DE FONDERIE DE PIECES EN CARAPACE, GRAPPE ET

CARAPACE POUR SA MISE EN OEUVRE, AUBE DE TURBOREACTEUR OBTENUE PAR UN TEL PROCEDE, ET MOTEUR D'AERONEF

COMPORTANT DE TELLES AUBES

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention se rapporte au domaine technique de la fabrication de pièces par fonderie en cire perdue, avec solidification dirigée, et notamment d'aubes de turboréacteurs.

Plus particulièrement, elle vise un procédé de fonderie en cire perdue, avec solidification dirigée, la solidification dirigée étant colonnaire ou monocristalline.

Elle vise également une grappe en cire et une carapace en matériau céramique qui sont utilisées pour la mise en oeuvre du procédé avant d'être éliminées.

Elle vise aussi des aubes de turboréacteur obtenues par le procédé.

Elle vise encore un moteur d'aéronef équipé de telles aubes.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

Le procédé de fonderie à cire perdue, encore appelé à modèle perdu, est connu depuis très longtemps. Il est particulièrement adapté pour la fabrication de pièces en métal, généralement en alliage métallique, ayant des formes complexes, et notamment les aubes de turboréacteurs.

Les principales étapes du procédé classique de fonderie à modèle perdu, recueillies dans Techniques de l'ingénieur, traité de métallurgie, volume MC, article M755 , sont rappelées ci-après: - une étape de réalisation de modèles en cire, qui sont réunis en grappe autour d'un fût central également en cire, - une étape de constitution d'une carapace, comprenant des opérations répétées d'enduction de barbotine et de saupoudrage de sable réfractaire autour des modèles en cire ainsi enduits, puis une opération d'élimination des modèles en cire, - une étape de coulée de métal en fusion dans la carapace préalablement constituée, une étape de refroidissement et solidification du métal coulé, - une étape de décochage, qui consiste à éliminer la carapace, - une étape de découpe et finition des pièces 20 moulées obtenues.

L'étape de refroidissement et solidification comporte avantageusement une solidification dirigée, lorsqu'il est souhaitable de conférer aux pièces moulées des propriétés mécaniques et physiques particulières. C'est notamment le cas lorsque les pièces moulées sont des aubes de turboréacteur.

La solidification du métal ou de l'alliage étant le passage de la phase liquide à la phase solide, la solidification dirigée consiste à maîtriser successivement la germination et la croissance des cristaux de matériau solide, afin de minimiser les effets néfastes des joints de grains dans les pièces moulées refroidies. La solidification dirigée peut être colonnaire ou monocristalline. La solidification dirigée colonnaire consiste à orienter tous les joints de grains dans la même direction, de telle manière qu'ils ne contribuent pas à la propagation de fissures. La solidification dirigée monocristalline, consiste à supprimer totalement les joints de grains.

La solidification dirigée, colonnaire ou monocristalline, est obtenue de manière connue en soi en plaçant un moule carapace, ouvert en sa partie inférieure, sur une sole en cuivre refroidie, en introduisant l'ensemble dans un équipement de chauffe capable de maintenir le moule céramique à la température du liquidus de l'alliage à mouler. Une fois effectuée la coulée, le métal situé dans des ouvertures ménagées au bas du moulecarapace se solidifie quasi-instantanément au contact de la sole refroidie, et se fige sur une hauteur limitée de l'ordre du centimètre sur laquelle il présente une structure granulaire équiaxe, c'est-à-dire que sa solidification sur cette hauteur limitée s'effectue de façon naturelle, sans direction privilégiée. Au-dessus de cette hauteur limitée, le métal demeure à l'état liquide, du fait du chauffage extérieur imposé. Un dispositif mécanique permet de déplacer la sole en cuivre à vitesse contrôlée vers le bas, et ainsi d'extraire lentement le moule céramique du dispositif de chauffage conduisant à un refroidissement progressif du métal qui continue à se solidifier depuis la partie basse du moule jusque vers sa partie haute.

La solidification dirigée colonnaire est obtenue en maintenant un gradient de température approprié en grandeur et en direction dans la zone de changement de phase liquide-solide, pendant cette opération de déplacement de la sole en cuivre. Cela permet d'éviter une surfusion génératrice de nouveaux germes en avant du front de solidification. Ainsi, les seuls germes qui permettent la croissance des grains sont ceux qui préexistent dans la zone équiaxe solidifiée au contact de la sole refroidie. La structure colonnaire ainsi obtenue est constituée d'un ensemble de grains étroits et allongés.

La solidification dirigée monocristalline est obtenue en reprenant le principe de la solidification dirigée colonnaire, et en interposant entre la pièce à mouler et la sole refroidie, soit une chicane ou sélecteur de grain, soit un germe monocristallin, de telle sorte qu'en contrôlant le gradient thermique et la vitesse de solidification, la création de nouveaux germes en avant du front de solidification s'avère impossible. Il en résulte une pièce moulée monocristalline après refroidissement.

Cette technique de solidification dirigée, qu'elle soit colonnaire ou monocristalline, est couramment utilisée pour réaliser des pièces moulées, et notamment des aubes de turbine.

Le FR 2 336 203, qui fait partie de l'arrière- plan technologique général de la présente invention, divulgue un dispositif et un procédé d'obtention d'aubes de turbine par moulage à cire perdue, en grappe, avec solidification dirigée, dans lequel sont prévus des moyens de maintien du métal initialement solidifié en contact étroit avec la plaque de refroidissement.

Le US 5 062 468, qui fait partie de l'arrière- plan technologique général de la présente invention, divulgue un moule et un dispositif de moulage d'aubes de turbine par moulage à cire perdue, en grappe, avec solidification dirigée monocristalline, qui permet d'obtenir un cristal ayant une orientation principale et une orientation secondaire.

Le EP 0 465 721 divulgue un dispositif et un procédé de moulage à cire perdue d'une cloche, avec solidification dirigée. Le dispositif comporte un four de solidification de fusion et de coulée, comportant un dispositif de chauffage prévu dans un boîtier et un élément réfrigérant disposé en dessous, ainsi qu'une table de refroidissement pour déposer le moule. En outre, des écrans de protection sont disposés les uns en dessous des autres autour du moule dans la zone de chauffe, pour protéger la zone de refroidissement contre le rayonnement thermique, dans le but d'établir un gradient de température à forte pente dans la zone entre liquidus et solidus. La présence des écrans de protection empêche ou limite le rayonnement thermique diffus dans la zone du solidus, et améliore le refroidissement du moule. De préférence, ces écrans de protection ont une forme annulaire et sont disposés perpendiculairement à l'axe médian longitudinal du moule. Ils sont solidaires du dispositif de chauffage, ou montés sur un cadre disposé entre le dispositif de chauffage et le moule, de sorte qu'un écart subsiste entre la paroi extérieure du moule et les arêtes intérieures des écrans, de manière à former un espace annulaire le long du moule. Le matériau constitutif des écrans de protection n'est pas stipulé dans ce document.

Le EP 0 603 738 divulgue un perfectionnement du dispositif du document EP 0 465 721, pour le moulage à cire perdue d'une aube de propulseur monocristalline à solidification dirigée. Le dispositif comprend une source de chaleur définissant une chambre chauffante, un puits de chaleur définissant une chambre de refroidissement, et un bloc d'isolation calorifuge placé entre la source de chaleur et le puits de chaleur. Le moule peut se déplacer axialement entre la source de chaleur et le puits de chaleur, à travers une ouverture ménagée dans le bloc d'isolation calorifuge. Le moule comporte des ailettes extérieures disposées sur toute la hauteur de celui-ci et, en option, la chambre de chauffe peut comporter des ailettes intérieures. Les ailettes extérieures, respectivement les ailettes intérieures, sont disposées perpendiculairement à la direction du déplacement du moule. Leur contour extérieur, respectivement leur contour intérieur, est adapté à l'ouverture du bloc d'isolation calorifuge. Ces ailettes ont pour fonction d'empêcher tout rayonnement thermique direct entre la source de chaleur et le puits de chaleur. Elles ont également pour effet de maintenir stable le front de solidification sur toute la longueur du moule, car elles permettent d'éviter les perturbations du front de solidification qui seraient créées par les variations de section du moule, en l'absence des ailettes extérieures. Parmi les matériaux proposés pour réaliser les ailettes est cité un matériau d'isolation calorifuge, comme de l'oxyde de zirconium ou de l'oxyde d'aluminium.

Les dispositifs divulgués par ces deux derniers documents ne concernent que le moulage de pièces uniques, une cloche ou une aube, et ne sont pas adaptés au moulage de pièces multiples réunies en grappe.

Le US 5 778 961 divulgue un procédé et un dispositif de moulage à cire perdue, à solidification dirigée monocristalline, de pièces agencées en grappe, telles que des aubes de turbine. La grappe est posée sur une plaque de refroidissement ayant une forme annulaire et délimitant une ouverture centrale. La grappe délimite une niche centrale qui se trouve au-dessus de l'ouverture centrale de la plaque de refroidissement. La plaque de refroidissement et la grappe posée sur celle-ci sont placées dans une enceinte de chauffage, qui est elle-même placée à l'intérieur d'une enceinte sous vide. Un puits de chaleur est disposé axialement audessous de l'enceinte de chauffage. Le puits de chaleur est recouvert d'un écran anti-rayonnement se présentant sous la forme d'une plaque ayant un diamètre légèrement inférieur à celui de l'ouverture centrale de la plaque de refroidissement. Lors de la solidification dirigée, l'ensemble formé de l'enceinte de chauffage, du puits de chaleur et de l'écran anti-rayonnement est déplacé axialement vers le haut par rapport à la plaque de refroidissement et à la grappe posée sur celle-ci, de sorte qu'en fin de course le puits de chaleur se trouve entièrement contenu dans la niche centrale délimitée par la grappe. La présence du puits de chaleur dans la niche centrale permet d'empêcher la réflexion du rayonnement thermique de l'une à l'autre des pièces agencées en grappe. La présence de l'écran antirayonnement permet de supprimer le rayonnement thermique au dessous de celui-ci dans cette même niche centrale. Les moules agencés en grappe se refroidissent en rayonnant de la chaleur à la fois vers l'intérieur de la grappe, c'est-à-dire vers le puits de chaleur, et vers l'extérieur de la grappe, c'est-à-dire vers les parois froides de l'enceinte sous vide.

Le procédé décrit dans le US 5 778 961 nécessite l'utilisation d'un dispositif de moulage à cire perdue et à solidification dirigée comportant une plaque de refroidissement de forme annulaire et un puits de chaleur mobile disposé sous l'enceinte de chauffage. Ce procédé ne peut donc pas être appliqué à des dispositifs déjà existants du type ayant une plaque de refroidissement classique, c'est-à-dire non percée en son centre.

De plus, de manière connue en soi lors de la mise en oeuvre d'un procédé de moulage à cire perdue, avec ou sans solidification dirigée, on utilise un ou plusieurs artifices, connus sous le nom de lanternes, que l'on place à l'intérieur de la carapace en des localisations appropriées, afin de contrôler localement le refroidissement interne de la carapace au cours de la solidification. Les lanternes sont de préférence placées de manière à faire obstacle au rayonnement thermique provenant de la carapace et dirigé vers la zone située à l'intérieur de la grappe.

De plus, de manière connue en soi lors de la mise en oeuvre d'un procédé de moulage à cire perdue, avec ou sans solidification dirigée, on utilise un ou plusieurs artifices, connus sous le nom de masselottes, afin de supprimer les défauts de porosité dans des zones d'extrémité des pièces à fabriquer. En pratique, on prévoit des volumes excédentaires lors de la réalisation des modèles en cire, qui sont placés contre les zones des pièces qui sont susceptibles de présenter des défauts de porosité après solidification. Lors de la réalisation de la carapace, les volumes excédentaires se traduisent par des volumes supplémentaires à l'intérieur de la carapace, et se remplissent de métal en fusion lors de la coulée, de la même manière que les autres parties de la carapace. Les masselottes sont les réserves de métal solidifié qui remplissent les volumes supplémentaires dans la carapace. Les défauts de porosité, lorsqu'ils surviennent, sont alors déplacés dans les masselottes et ne sont plus localisés dans les pièces fabriquées elles-mêmes. Puis, une fois le métal solidifié et refroidi, les masselottes sont éliminées lors d'une opération de parachèvement des pièces, par exemple par usinage, par tronçonnage ou par meulage.

EXPOSÉ DE L'INVENTION Un but de la présente invention est de proposer un procédé de moulage à cire perdue et à solidification dirigée colonnaire ou monocristalline, qui puisse être appliqué dans des dispositifs de moulage à cire perdue et à solidification dirigée déjà existants du type ayant une sole pleine, c'est-à-dire non percée, et qui soit applicable au moulage de pièces agencées en grappe, tout en permettant d'agir localement sur les paramètres thermiques de la solidification et d'éviter la porosité de fin de solidification, sans avoir recours à des artifices tels que des lanternes et/ou des masselottes.

Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de fonderie de pièces en carapace, avec solidification dirigée, pour la fabrication d'aubes de turboréacteur, comportant une étape de réalisation d'une grappe de modèles en cire des pièces à fabriquer, lesdits modèles étant répartis autour d'un fût central également en cire et reliés à celui-ci, et comportant une étape de réalisation d'une carapace en matériau céramique destinée à être remplie de métal fondu lors d'une étape ultérieure de coulée, ladite carapace étant réalisée autour de la grappe en cire et comportant une première partie de carapace formée autour du fût, procédé dans lequel ladite étape de réalisation d'une carapace comporte une opération au cours de laquelle au moins une partie additionnelle de carapace est agencée sur ladite première partie de carapace, ladite partie additionnelle de carapace étant sensiblement plane et perpendiculaire à la direction de ladite première partie de carapace.

Selon un premier mode de réalisation du procédé, la au moins une partie additionnelle de carapace est réalisée séparément du reste de la carapace et est ensuite fixée sur la première partie de carapace. Selon une première variante, elle est réalisée de manière similaire au reste de la carapace, autour d'une pièce en cire séparée. Selon une deuxième variante, elle est réalisée en un matériau différent.

Selon un deuxième mode de réalisation du procédé, au cours de l'étape de réalisation de la grappe de modèles en cire, on agence sur le fût central au moins une pièce additionnelle également en cire, la pièce additionnelle étant sensiblement plane et perpendiculaire à la direction du fût. La partie additionnelle de carapace est réalisée autour de la pièce additionnelle, en même temps que le reste de la carapace.

Selon un deuxième aspect, l'invention concerne une grappe de modèles en cire pour la mise en oeuvre du deuxième mode de réalisation du procédé de moulage de pièces en carapace, la grappe comportant des modèles en cire de pièces à fabriquer répartis autour d'un fût central et reliés à celui- ci, ladite grappe comportant, en outre, au moins une pièce additionnelle en cire, agencée sur le fut central, en étant sensiblement plane perpendiculaire à la direction du fût.

Selon un troisième aspect, l'invention concerne une carapace pour procédé de moulage de pièces en carapace, la carapace étant réalisée en matériau céramique autour d'une grappe de modèles en cire répartis autour d'un fût central également en cire et reliés à celui-ci, et la carapace comportant une première partie de carapace formée autour du fût, carapace caractérisée en ce qu'elle comporte une partie additionnelle de carapace agencée sur la première partie de carapace, en étant sensiblement plane et perpendiculaire à la direction de ladite première partie de carapace.

Selon un premier mode de réalisation de la carapace, la au moins une partie additionnelle de carapace est réalisée séparément du reste de la carapace et est ensuite fixée sur la première partie de carapace. Selon une première variante, elle est réalisée de manière similaire au reste de la carapace, autour d'une pièce en cire séparée. Selon une deuxième variante, elle est réalisée en un matériau différent.

Selon un deuxième mode de réalisation de la carapace, la au moins une partie additionnelle de carapace est réalisée en même temps que le reste de la carapace autour d'une pièce additionnelle en cire agencée sur le fût central lors de la réalisation de la grappe de modèles en cire, la pièce additionnelle étant sensiblement plane et perpendiculaire à la direction du fût.

Selon un quatrième aspect, l'invention concerne une aube de turboréacteur obtenue par le procédé selon le premier aspect de l'invention.

Selon un cinquième aspect, l'invention se rapporte à un moteur d'aéronef équipé d'aubes selon le troisième aspect de l'invention.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

L'invention sera mieux comprise à la lecture de

la description détaillée qui va suivre de modes de

réalisation particuliers de l'invention, fournis à titre illustratif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente de façon schématique, partielle, et en coupe verticale, une grappe en cire pour la mise en oeuvre du premier mode de réalisation du procédé ; - la figure 2 représente de façon schématique, partielle, et en coupe verticale, une première variante d'un premier mode de réalisation de carapace posé sur une sole dans un four de solidification; - la figure 3 représente de façon schématique, partielle, et en coupe verticale, une deuxième variante du premier mode de réalisation de carapace posé sur une sole dans un four de solidification; - la figure 4 représente en vue de dessus une pièce en cire séparée, pour la mise en oeuvre de la première variante du premier mode de réalisation du procédé ; - la figure 5 représente de façon schématique, partielle, et en coupe verticale, une grappe en cire pour la mise en oeuvre du deuxième mode de réalisation du procédé ; - la figure 6 représente en vue de dessus une pièce additionnelle en cire pour la mise en oeuvre du 25 deuxième mode de réalisation du procédé ; - la figure 7 représente de façon schématique, partielle, et en coupe verticale, un deuxième mode de réalisation de carapace posé sur une sole dans un four de solidification.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Les exemples illustrés aux figures sont représentatifs de la fabrication d'aubes de turboréacteur. Ils concernent une solidification dirigée monocristalline, mais pourrait concerner une solidification dirigée colonnaire sans que les caractéristiques essentielles de l'invention ne soient modifiées.

On va décrire tout d'abord le premier mode de réalisation du procédé et de la carapace selon l'invention, en référence aux figures 1, 2, 3 et 4.

Sur la figure 1 est représentée, partiellement et en coupe verticale, une grappe en cire 310 conforme à la technique antérieure, qui comporte de manière connue en soi: - des modèles 45 des pièces à fabriquer, réalisés en cire, - un fût central 33, également en cire, autour duquel sont répartis les modèles 45, - des segments 63, en également en cire, qui relient les modèles 45 au fût 33, - des embases 49, également en cire, disposées respectivement sous les modèles 45, ces embases 49 ayant une partie intermédiaire 51 sensiblement tubulaire en forme de vilebrequin, une partie basse élargie 55 servant de socle, et une partie haute élargie 59 sensiblement en forme de cône dont la pointe est en bas.

La partie intermédiaire 55 présente une 30 forme de vilebrequin car l'exemple illustré est celui d'une solidification dirigée monocristalline, cette partie en vilebrequin servant à créer une chicane, comme ce sera décrit plus loin.

Chaque modèle 45 comporte, de manière connue en soi, un insert ou noyau 99, réalisé de préférence en céramique, dont la présence permet d'obtenir, au final, une pièce creuse dotée d'un espace vide.

Sur les figures 2 et 3 est représenté, partiellement et en coupe verticale, un four de solidification dirigée, par exemple un four à induction comportant une zone chaude 12 et une zone froide 14 séparées l'une de l'autre par un écran isolant 16, par exemple un écran en papier graphite. De manière connue en soi et non représentée, les parois 18 de la zone chaude du four de solidification sont équipées de dispositifs aptes à générer un rayonnement thermique vers la zone chaude du four de solidification 12.

Une sole 20 est placée dans le four de solidification. La sole 20 est apte à se déplacer suivant une direction parallèle à un axe vertical 22 à l'intérieur de la zone froide du four de solidification. Le déplacement de la sole 20 est indiqué par la flèche 24. Lors de la solidification dirigée, la sole se déplace vers le bas à vitesse contrôlée, de manière connue en soi.

Sur la sole 20 est placée une carapace 300 en matériau céramique destinée à recevoir du métal fondu lors d'une étape de coulée.

Le procédé selon le premier mode de 30 réalisation comporte une étape de réalisation d'une telle carapace 300.

Cette étape de réalisation de la carapace 300 comporte une première opération et une deuxième opération.

Au cours de la première opération, on utilise une grappe en cire 310, conforme à celle qui a été décrite en référence à la figure 1, que l'on enduit de barbotine puis que l'on recouvre de sable réfractaire, en répétant ces deux actions un certain nombre de fois jusqu'à obtention d'une épaisseur satisfaisante de matériau céramique constituant la carapace.

La carapace, obtenue à l'issue de cette première opération est une carapace intermédiaire, qui comporte une première partie de carapace 32, des deuxièmes parties de carapace 44, des troisièmes parties de carapace 48, et des quatrièmes parties de carapace 62.

La première partie de carapace 32 correspond au fût central en cire 33. Elle se présente sensiblement sous la forme d'un tube vertical creux délimitant une cavité verticale 34. Elle se termine en son extrémité inférieure par une partie évasée inférieure 36 délimitant une zone élargie inférieure 38 de la cavité 34. Elle se termine en son extrémité supérieure par une partie évasée supérieure 40 délimitant une zone élargie supérieure 42 de la cavité 34.

Les deuxièmes parties de carapace 44 correspondent aux modèles en cire 45 de pièces à fabriquer et se présentent sous la forme de moules creux délimitant des cavités 46 ayant sensiblement la forme en creux des pièces à fabriquer. Elles sont disposées en étant réparties autour de la première partie de carapace 32. Les inserts ou noyaux 99, qui étaient noyés dans la cire des modèles 45, se trouvent dans les deuxièmes parties de carapace 44, en étant maintenus par les parois de celles-ci.

Les troisièmes parties de carapace 48 correspondent aux embases en cire 49. Elles comportent chacune une partie intermédiaire 50 se présentant sensiblement sous la forme de tubes verticaux creux et doublement coudés délimitant une cavité 52 en forme de chicane, une partie basse évasée 54 délimitant une zone basse élargie 56 de la cavité 52, et une partie haute évasée 58 délimitant une zone haute élargie 60 de la cavité 52. La zone élargie haute 60 présente sensiblement une forme de cône dont la pointe est en bas. Les troisièmes parties de carapace 48 constituent des ensembles sélecteurs et conduits de grains.

Les quatrièmes parties de carapace 62 correspondent aux segments en cire 63. Elles se présentent sous la forme de tubes raccordés par chacune de leurs extrémités respectivement à la partie haute évasée 58 de chaque troisième partie de carapace 48 et à la première partie de carapace 32. Elles sont inclinées de telle manière que leur extrémité raccordée à la première partie de carapace 32 se trouve plus haut que leur extrémité raccordée à la troisième partie de carapace 48.

La carapace intermédiaire est réalisée autour de la grappe en cire 310 incluant le fût central 33, les modèles 45, les embases 49 et les segments 63.

Par conséquent, les première, deuxièmes, troisièmes et quatrièmes parties de carapace 32, 44, 48, 62 se trouvent en communication les unes avec les autres et délimitent une cavité globale réunissant les cavités et/ou parties de cavités 34, 38, 42, 46, 52, 56, 60, 64.

Selon une première variante illustrée sur la figure 2, au cours de la deuxième opération, on réalise au moins une partie additionnelle de carapace 80, que l'on agence sur la première partie de carapace 32 de la carapace intermédiaire, pour obtenir la carapace 300 définitive selon le premier mode de réalisation.

A cet effet on utilise une pièce en cire séparée 81, représentée en vue de dessus à la figure 4. Cette pièce en cire 81 présente une forme de disque annulaire. Elle est formée d'au moins deux composants 83, par exemple trois composants 83 comme illustré sur la figure 4, qui se présentent chacun sous la forme d'un secteur de disque. On réalise des coques en matériau céramique à partir de ces composants 83 en les enduisant de barbotine puis en les recouvrant de sable réfractaire, en répétant ces deux actions un certain nombre de fois jusqu'à obtention d'une épaisseur satisfaisante de matériau céramique constituant chaque coque. Puis on réunit les coques obtenues (trois coques dans l'exemple illustré) tout en les fixant autour de la première partie de carapace 32, afin de former une partie additionnelle de carapace désignée par le repère 80 à la figure 2. On peut ainsi réaliser une ou plusieurs parties additionnelles de carapace 80 qui sont agencées sur la première partie de carapace 32.

La carapace 300 réalisée selon cette première variante du premier mode de réalisation présente donc une ou plusieurs parties additionnelles de carapace 80 qui sont fixées par collage avec un ciment réfractaire sur la première partie de carapace 32, en étant sensiblement perpendiculaire à la direction 22 de cette première partie de carapace 32.

Elles sont positionnées en des emplacements appropriés, et définissent chacune une cavité 85. Ces cavités 85 ne sont pas en communication avec la cavité 34 délimitée par la première partie de carapace 32. Par conséquent elles restent vides lors de la coulée de métal fondu.

Selon une deuxième variante du premier mode de réalisation, illustrée sur la figure 3, au cours de la deuxième opération, on agence au moins unepartie additionnelle de carapace 82 sur la première partie de carapace 32 de la carapace intermédiaire. Cette au moins une partie additionnelle de carapace 82 est réalisée en papier graphite. Elle se présente sous la forme d'un disque annulaire plein, c'est-à-dire ne comportant pas de cavité. Elle est positionnée en un emplacement approprié.

On va décrire maintenant le deuxième mode de réalisation du procédé et de la carapace selon l'invention, en référence aux figures 5, 6 et 7. Pour simplifier la description, seule les différences des deuxièmes modes de réalisation du procédé et de la carapace par rapport aux premiers modes de réalisation du procédé et de la carapace seront décrites.

Sur la figure 5 est représentée, partiellement et en coupe verticale, une grappe en cire 312 conforme à l'invention, qui comporte des modèles 45 dotés d'inserts ou noyaux 99, un fût central 33, des segments 63, et des embases 49, qui sont tous analogues à ceux qui ont été décrits en référence à la figure 1 pour le premier mode de réalisation.

La grappe 312 comporte, en outre, une ou plusieurs pièces additionnelles 91, également en cire, qui sont agencées sur le fût central 33 en des emplacements appropriés. Comme illustré sur la figure 6 en vue de dessus, ces pièces additionnelles 91 se présentent sensiblement sous la forme de disques percés en leur centre. Elles s'étendent radialement à partir du fût central 33 et sont disposées suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la direction 21 du fût central 33. Sur l'exemple illustré à la figure 5, deux pièces additionnelles 91 sont représentées.

Sur la figure 7, est représenté en coupe verticale un four de solidification analogue à celui qui a été décrit en référence aux figures 2 et 3. Une sole 20, analogue à celle des figures 2 et 3, est placée dans le four de solidification.

Sur la sole 20 est placée une carapace 302 en matériau céramique destinée à recevoir du métal fondu lors d'une étape de coulée.

Le deuxième mode de réalisation du procédé comporte une étape de réalisation d'une telle carapace 302.

Cette étape de réalisation de la carapace 302 comporte une unique opération au cours de laquelle on utilise une grappe en cire 302, conforme à celle qui a été décrite en référence à la figure 5, que l'on enduit de barbotine puis qui l'on recouvre de sable réfractaire, en répétant ces deux actions un certain nombre de fois jusqu'à obtention d'une épaisseur satisfaisante de matériau céramique constituant la carapace.

La carapace 302, obtenue à l'issue de cette unique opération, comporte une première partie de carapace 32, des deuxièmes parties de carapace 44 dotées d'inserts ou noyaux 99, des troisièmes parties de carapace 48, des quatrièmes parties de carapace 62, qui sont toutes analogues à celles qui ont été décrites en référence aux figures 2 et 3, pour la carapace 300 du premier mode de réalisation. Elle comporte en outre une ou plusieurs parties additionnelles de carapace 90, qui sont au nombre de deux sur l'exemple illustré à la figure 7.

La carapace 302 réalisée selon ce deuxième mode de réalisation présente donc une ou plusieurs parties additionnelles de carapace 90 qui sont obtenues directement lors de la réalisation de la carapace 302 à partir de la grappe 312 qui comportait deux pièces additionnelles en cire 91, en étant sensiblement perpendiculaires à la direction 22 de la première partie de carapace 32. Elles sont positionnées en des emplacements appropriés et définissent chacune une cavité 95. Les cavités 95 sont en communication avec les autres cavités et/ou parties de cavités 34, 38, 42, 46, 52, 56, 60, 64 de la carapace 302 pour former une cavité globale. Par conséquent, elles se remplissent de métal fondu lors de la coulée, de la même manière que celles-ci.

On voit donc que la carapace 300 selon la première variante du premier mode de réalisation (figure 2) et la carapace 302 selon le deuxième mode de réalisation (figure 7) comportent toutes deux des parties additionnelles de carapace 80, 90 analogues à des coques, simples ou multiples, de forme sensiblement annulaire, et dont la section présente sensiblement une forme de U , et qui sont réalisées dans le même matériau que le reste de la carapace. Les coques 80 (première variante du premier mode de réalisation, figure 2) restent vides lors de la coulée, tandis que les coques 90, (deuxième mode de réalisation, figure 7) peuvent se remplir de métal ou bien rester partiellement ou complètement vides lors de la coulée.

Les parties additionnelles de carapace 80, 82, 90 sont placées en des emplacements appropriés. Elles sont tout d'abord placées à l'intérieur de la niche interne délimitée par la carapace 300, 302, cette carapace 300, 302 se présentant sous la forme d'une grappe en matériau céramique.

Les parties additionnelles de carapace 80, 82, 90 agissent sur les paramètres thermiques de la solidification. Elles jouent un rôle d'obstacles au rayonnement thermique et limitent le refroidissement de la carapace en regard de cette niche interne à la carapace en grappe. Elles permettent donc avantageusement de supprimer la présence des lanternes, et donc de simplifier l'étape de réalisation de la grappe en cire.

Les parties additionnelles de carapace 80, 82, 90, qui sont positionnées en des emplacements appropriés, se comportent également comme des lentilles thermiques, qui permettent de diriger et concentrer le flux de chaleur dans les pièces en cours de fabrication à la frontière des zones chaude et froide du four de solidification.

La présence des parties additionnelles de carapace 80, 82, 90 permet de maîtriser et de modifier localement la forme du front de solidification, et par conséquent d'éviter que ne surviennent des défauts de porosité en fin de solidification, notamment dans les zones sensibles des pièces en cours de fabrication qui sont en regard de la niche interne de cette carapace 300, 302 se présentant sous la forme d'une en grappe en matériau céramique. L'emplacement de ces zones sensibles est matérialisé par les repères 100 aux figures 2, 3 et 7.

Les parties additionnelles de carapace 80, 82, 90 remplacent donc avantageusement les masselottes, et permettent de simplifier le procédé de moulage à cire perdue, en simplifiant l'étape de réalisation de la grappe en cire, et en supprimant les étapes de parachèvement qui sont inhérentes aux masselottes en contact avec les pièces.

Documents cités: [1] Techniques de l'ingénieur, traité de métallurgie, volume MC, article M755 [2] FR 2 336 203 [3] US 5 062 468 [4] EP 0 465 721 [5] EP 0 603 738 [6] US 5 778 961

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fonderie de pièces en carapace, avec solidification dirigée, pour la fabrication d'aubes de turboréacteur, comportant une étape de réalisation d'une grappe (310, 312) de modèles en cire (45) des pièces à fabriquer, lesdits modèles (45) étant répartis autour d'un fût central (33) également en cire et reliés à celui-ci, et comportant une étape de réalisation d'une carapace (300, 302) en matériau céramique destinée à être remplie de métal fondu lors d'une étape ultérieure de coulée, ladite carapace (300, 302) étant réalisée autour de la grappe en cire (310, 312) et comportant une première partie de carapace (32) formée autour du fût (33), caractérisé en ce que ladite étape de réalisation d'une carapace (300, 302) comporte une opération au cours de laquelle au moins une partie additionnelle de carapace (80, 82, 90) est agencée sur ladite première partie de carapace (32), ladite partie additionnelle de carapace (80, 82, 90) étant sensiblement plane et perpendiculaire à la direction (22) de ladite première partie de carapace (32).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie additionnelle de carapace (80, 90) est analogue à une coque dont la section présente une forme de U , qui est réalisée dans le même matériau que le reste de la carapace (300, 302).

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite au moins une partie additionnelle de carapace (80, 82) est réalisée séparément du reste de la carapace (300, 302) et est ensuite fixée sur ladite première partie de carapace (32).

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite au moins une partie additionnelle de carapace (80) est réalisée de manière similaire au reste de la carapace (300, 302), autour d'une pièce en cire séparée (81).

5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite au moins une partie additionnelle de carapace (82) est réalisée en un disque de papier graphite rapporté.

6. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au cours de ladite étape de réalisation de la grappe (310, 312) de modèles en cire, on agence sur le fût central (33) au moins une pièce additionnelle (91) également en cire, ladite pièce additionnelle (91) étant sensiblement plane et perpendiculaire à la direction (21) du fût (33).

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite au moins une partie additionnelle de carapace (90) est réalisée autour de ladite au moins une pièce additionnelle (91), en même temps que le reste de la carapace (300, 302).

8. Grappe (312) de modèles en cire pour la mise 30 en uvre du procédé selon la revendication 6 ou 7, comportant des modèles en cire (45) des pièces à fabriquer répartis autour d'un fût central (33) et reliés à celui-ci, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, au moins une pièce additionnelle en cire (91), agencée sur ledit fût central (33), en étant sensiblement plane et perpendiculaire à la direction (21) dudit fût (33).

9. Carapace (300, 302) pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, ladite carapace (300, 302) étant réalisée en matériau céramique autour d'une grappe (310, 312) de modèles en cire (45) répartis autour d'un fût central (33) également en cire et reliés à celui-ci, et ladite carapace (300, 302) comportant une première partie de carapace (32) formée autour du fût (33), caractérisée en ce qu'elle comporte une partie additionnelle de carapace (80, 82, 90) agencée sur ladite première partie de carapace (32), en étant sensiblement plane et perpendiculaire à la direction (22) de ladite première partie de carapace (32).

10. Carapace (300, 302) selon la revendication 9, caractérisée en ce que ladite partie additionnelle de carapace (80, 90) est analogue à une coque dont la section présente une forme de U , qui est réalisée dans le même matériau que le reste de la carapace (300, 302).

11. Carapace (300) selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que ladite au moins une partie additionnelle de carapace {80, 82) est réalisée séparément du reste de la carapace (300) et est ensuite fixée sur ladite première partie de carapace (32).

12. Carapace (300) selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite au moins une partie additionnelle de carapace (80) est réalisée de manière similaire au reste de la carapace (300), autour d'une pièce en cire séparée (81).

13. Carapace (300) selon la revendication 11, caractérisée en ce que ladite au moins une partie additionnelle de carapace (82) est réalisée en un disque de papier graphite rapporté.

14. Carapace (302) selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que ladite au moins une partie additionnelle de carapace (90) est réalisée en même temps que le reste de la carapace (302) autour d'une pièce additionnelle en cire (91) agencée sur le fût central (33) lors de la réalisation de la grappe (312) de modèles en cire (45), ladite pièce additionnelle (91) étant sensiblement plane et perpendiculaire à la direction (21) du fût (33).

15. Aube de turboréacteur, caractérisée en ce 20 qu'elle est obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.

16. Moteur d'aéronef, caractérisé en ce qu'il est équipé d'aubes selon la revendication 15.