FR2972126A1 - Procede de realisation d'une piece metallique telle qu'un renfort d'aube de turbomachine - Google Patents

Procede de realisation d'une piece metallique telle qu'un renfort d'aube de turbomachine Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une pièce métallique (30) telle qu'un renfort métallique d'aube de turbomachine comportant successivement une étape (230) de positionnement d'une pluralité d'agrafes métalliques (301') dans un outillage de forme (400) présentant une matrice (410) et un poinçon (420, 520) ; et une étape (240) de pressage isostatique à chaud de ladite pluralité d'agrafes métalliques (301') provoquant l'agglomération desdites agrafes métalliques (301') de manière à obtenir une pièce massive (430).

Description

PROCEDE DE REALISATION D'UNE PIECE METALLIQUE TELLE QU'UN RENFORT D'AUBE DE TURBOMACHINE.
La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une pièce métallique telle qu'un renfort métallique d'aube composite ou métallique de turbomachine. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de réalisation d'un renfort métallique de bord d'attaque ou de bord de fuite d'aube de turbomachine.
Le domaine de l'invention est celui des turbomachines et plus particulièrement celui des aubes de soufflante, en matériau composite ou métallique, de turbomachine et dont le bord d'attaque comporte un renfort structurel métallique. Toutefois, l'invention est également applicable à la réalisation d'un renfort métallique destiné à renforcer un bord d'attaque ou un bord de fuite d'aube de tout type de turbomachine, terrestre ou aéronautique, et notamment un turbomoteur d'hélicoptère ou un turboréacteur d'avion, mais également d'hélices telles que des hélices de double soufflantes contrarotatives non carénées (« open rotor » en langue anglaise).
L'invention est également applicable à la réalisation de toutes pièces métalliques massives et de forme géométrique complexe. On rappelle que le bord d'attaque correspond à la partie antérieure d'un profil aérodynamique qui fait face au flux d'air et qui divise l'écoulement d'air en un écoulement d'air d'intrados et en un écoulement d'air extrados.
Le bord de fuite correspond à la partie postérieure d'un profil aérodynamique où se rejoignent les écoulements intrados et extrados. Les aubes de turbomachine, et notamment les aubes de soufflante, subissent d'importantes contraintes mécaniques, liées notamment à la vitesse de rotation, et doivent satisfaire à des conditions strictes de poids et d'encombrement. Par conséquent, on utilise des aubes en matériaux composites qui sont plus légères. Il est connu d'équiper les aubes de soufflante d'une turbomachine, réalisées en matériaux composites, d'un renfort structurel métallique s'étendant sur toute la hauteur de l'aube et au-delà de leur bord d'attaque comme mentionné dans le document EP1908919. Un tel renfort permet de protéger l'aubage composite lors d'un impact d'un corps étranger sur la soufflante, tel que par exemple un oiseau, de la grêle ou encore des cailloux. En particulier, le renfort structurel métallique protège le bord d'attaque de l'aube composite en évitant des risques de délaminage, de rupture de fibre ou encore d'endommagement par décohésion fibre/matrice. De façon classique, une aube de turbomachine comporte une surface aérodynamique s'étendant, selon une première direction, entre un bord d'attaque et un bord de fuite et, selon une deuxième direction sensiblement perpendiculaire à la première direction, entre un pied et un sommet de l'aube. Le renfort structurel métallique épouse la forme du bord d'attaque de la surface aérodynamique de l'aube et s'étend selon la première direction au-delà du bord d'attaque de la surface aérodynamique de l'aube pour épouser le profil de l'intrados et de l'extrados de l'aube et selon la deuxième direction entre le pied et le sommet de l'aube. De façon connue, le renfort structurel métallique est une pièce métallique en titane réalisée entièrement par fraisage à partir d'un bloc de matière. Cependant, le renfort métallique d'un bord d'attaque d'aube est une pièce complexe à réaliser, nécessitant de nombreuses opérations de reprises et des outillages complexes impliquant des coûts de réalisation importants. Dans ce contexte, l'invention vise à résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus en proposant un procédé de réalisation d'un renfort métallique de bord d'attaque ou de bord de fuite d'aube de turbomachine permettant de réduire significativement les coûts de réalisation d'une telle pièce et de simplifier la gamme de fabrication. A cette fin, l'invention propose un procédé de réalisation d'une pièce métallique, telle qu'un renfort métallique d'aube de turbomachine, comportant successivement : - une étape de positionnement d'une pluralité d'agrafes métalliques dans un outillage de forme présentant une matrice et un poinçon ; - une étape de pressage isostatique à chaud de ladite pluralité d'agrafes métalliques provoquant l'agglomération desdites agrafes métalliques de manière à obtenir une pièce massive. On entend par agrafe, une pièce métallique recourbée ou pliée de façon à former par exemple une pièce sensiblement en forme de U ou de V. Grâce à l'invention, la pièce métallique, telle que par exemple un renfort structurel métallique comportant deux courbures selon deux plans distincts (ou un vrillage selon un axe), est réalisée de façon simple et rapide à partir d'une pluralité d'agrafes métalliques, obtenues par une simple opération de mise en forme de tronçons métalliques, tels que des fils métalliques, et d'un procédé de pressage ou de compactage isostatique à chaud (HIP pour Hot Isostatic Pressing en langue anglaise) permettant d'obtenir une pièce compacte et sans porosité par la combinaison de déformation plastique, de fluage et de soudage diffusion. Les agrafes métalliques sont avantageusement formées par le pliage des tronçons métalliques issus d'une filière pouvant être indifféremment de section circulaire, carré, hexagonale, etc. Les agrafes métalliques ainsi confectionnées sont facilement positionnables dans l'outillage de forme et permettent ainsi de réaliser des pièces de géométrie complexe telles qu'un renfort d'aube. Ce procédé de réalisation permet ainsi de s'affranchir de la réalisation complexe du renfort d'aube par usinage dans la masse, de type fraisage, brochage, à partir de méplats nécessitant de grand volume de matière de mise en oeuvre et par conséquent des coûts importants en approvisionnement de matière première. Le procédé permet également de réaliser facilement des renforts métalliques qui respectent des exigences strictes de masse et/ou géométriques. Avantageusement, la pièce métallique est un renfort métallique de bord d'attaque ou de bord de fuite d'aube de soufflante de turbomachine. Le procédé de réalisation d'une pièce métallique selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles - ledit procédé est un procédé de réalisation d'un renfort métallique de bord d'attaque, ou de bord de fuite d'aube de turbomachine, ou d'un renfort métallique d'hélice de sorte que ladite pièce massive obtenue lors de ladite étape de pressage isostatique est un renfort métallique ; - ladite étape de positionnement de ladite pluralité d'agrafes est réalisée par le positionnement agrafe par agrafe dans la matrice dudit outillage de forme - ladite étape de positionnement de ladite pluralité d'agrafes est réalisée par le positionnement agrafe par agrafe sur le poinçon dudit outillage de forme - ladite étape de positionnement de ladite pluralité d'agrafes est réalisée par l'encastrement des branches desdites agrafes dans des orifices aménagés dans ledit poinçon, ledit encastrement étant réalisé par déformation élastique desdites branches ; - ladite étape de positionnement de ladite pluralité d'agrafes comporte une sous-étape de pré-positionnement agrafe par agrafe sur un gabarit de forme et une sous-étape de positionnement de ladite pluralité d'agrafes, pré-positionnées sur ledit gabarit de forme, dans ledit outillage de forme ; - ledit procédé comporte une étape de réalisation desdites agrafes métalliques par pliage de tronçons métalliques de forme rectiligne ; - lesdites agrafes métalliques sont pliées, lors de ladite étape de pliage, en forme de U et/ou en forme de V ; - préalablement à ladite étape de pliage ledit procédé comporte une étape de découpe d'une pluralité de tronçons métalliques ; - lesdites agrafes sont formées par des fils métalliques à base de titane et/ou des fils SiC-Titane et/ou des fils SiC-Bore et/ou des fils SiC-SiC. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue latérale d'une aube comportant un renfort structurel métallique de bord d'attaque obtenu au moyen du procédé de réalisation selon l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle en coupe de la figure 1 selon un plan de coupe AA ; - la figure 3 est un schéma synoptique présentant les principales étapes de réalisation d'un renfort structurel métallique de bord d'attaque d'aube de turbomachine du procédé de réalisation selon l'invention ; - la figure 4 illustre une vue du renfort métallique de bord d'attaque d'aube de turbomachine lors de la première étape du procédé illustré à la figure 3 ; - la figure 5 illustre une vue du renfort métallique de bord d'attaque d'aube de turbomachine lors de la deuxième étape du procédé illustré à la figure 3 ; - la figure 6 illustre une vue en coupe du renfort métallique de bord d'attaque d'aube de turbomachine selon un premier exemple de réalisation de la troisième étape du procédé illustré en figure 3 ; - la figure 7 illustre une vue en coupe du renfort métallique de bord d'attaque d'aube de turbomachine selon un deuxième exemple de réalisation de la troisième étape du procédé illustré en figure 3 ; - la figure 8 illustre une vue en coupe du renfort métallique de bord d'attaque d'aube de turbomachine lors de la quatrième étape du procédé illustré en figure 3. Dans toutes les figures, les éléments communs portent les mêmes numéros de référence sauf précision contraire.
La figure 1 est une vue latérale d'une aube comportant un renfort structurel métallique de bord d'attaque obtenu au moyen du procédé de réalisation selon l'invention. L'aube 10 illustrée est par exemple une aube mobile de soufflante d'une turbomachine (non représentée).
L'aube 10 comporte une surface aérodynamique 12 s'étendant selon une première direction axiale 14 entre un bord d'attaque 16 et un bord de fuite 18 et selon une deuxième direction radiale 20 sensiblement perpendiculaire à la première direction 14 entre un pied 22 et un sommet 24. La surface aérodynamique 12 forme la face extrados 13 et intrados 11 de l'aube 10, seule la face extrados 13 de l'aube 10 est représentée sur la figure 1. L'intrados 11 et l'extrados 13 forment les faces latérales de l'aube 10 qui relient le bord d'attaque 16 au bord de fuite 18 de l'aube 10. Dans ce mode de réalisation, l'aube 10 est une aube composite obtenue typiquement par mise en forme d'une texture fibreuse tissée. A titre d'exemple, le matériau composite utilisé peut être composé par un assemblage de fibres de carbone tissées et d'une matrice résineuse, l'ensemble étant formé par moulage au moyen d'un procédé d'injection de résine de type RTM (pour « Resin Transfer Molding ») ou encore VARTM (pour VAccum Resin Transfer Molding).
L'aube 10 comporte un renfort structurel métallique 30 collé au niveau de son bord d'attaque 16 et qui s'étend à la fois selon la première direction 14 au-delà du bord d'attaque 16 de la surface aérodynamique 12 de l'aube 10 et selon la deuxième direction 20 entre le pied 22 et le sommet 24 de l'aube. Comme représenté à la figure 2, le renfort structurel 30 épouse la forme du bord d'attaque 16 de la surface aérodynamique 12 de l'aube 10 qu'il prolonge pour former un bord d'attaque 31, dit bord d'attaque du renfort. De façon classique, le renfort structurel 30 est une pièce monobloc comportant une section sensiblement en forme de V présentant une base 39 formant le bord d'attaque 31 et prolongée par deux flancs latéraux 35 et 37 épousant respectivement l'intrados 11 et extrados 13 de la surface aérodynamique 12 de l'aube. Les flancs 35, 37 présentent un profil effilé ou aminci en direction du bord de fuite de l'aube.
La base 39 comporte un profil interne 33 arrondi apte à épouser la forme arrondie du bord d'attaque 16 de l'aube 10. Le renfort structurel 30 est métallique et préférentiellement à base de titane. Ce matériau présente en effet une grande capacité d'absorption de l'énergie due aux chocs. Le renfort est collé sur l'aube 10 au moyen de colle connue de l'homme du métier, comme par exemple une colle époxy. Ce type de renfort structurel métallique 30 utilisé pour le renfort d'aube composite de turbomachine est plus particulièrement décrit dans la demande de brevet EP1908919. Le procédé selon l'invention permet de réaliser notamment un renfort structurel tel qu'illustré à la figure 2, la figure 2 illustrant le renfort 30 dans son état final. La figure 3 représente un schéma synoptique illustrant les principales étapes d'un procédé de réalisation 200 d'une pièce métallique permettant de réaliser par exemple un renfort structurel métallique 30 de bord d'attaque d'aube 10 tel qu'illustré aux figures 1 et 2. La première étape 210 du procédé de réalisation 200 est une étape de découpe d'une pluralité de tronçons métalliques 301 à partir d'un fil métallique continue par exemple issu d'une filière, dont chaque longueur de tronçon 301 est déterminée en fonction de la pièce finale à réaliser. Des tronçons métalliques 301 ainsi découpés sont illustrés à la figure 4. Chaque tronçon métallique 301 peut donc avoir une longueur spécifique en fonction de la partie du renfort métallique 30 qu'il représente, la longueur de recouvrement des flancs 35, 37 du renfort 30 variant selon la deuxième direction 20 entre le pied 22 et le sommet 24 de l'aube. Le diamètre des tronçons métalliques 301 peut varier en fonction des besoins de l'utilisateur, et de l'épaisseur matière nécessaire pour la réalisation de la pièce. La détermination du diamètre des tronçons est réalisée en fonction d'un compromis entre souplesse et épaisseur matière nécessaire dans l'outillage. Le tronçon métallique est typiquement formé à partir d'un fil métallique de section circulaire mais peut tout aussi bien être formé à partir d'un profil métallique de section carrée, rectangulaire, hexagonale, etc. La deuxième étape 220 du procédé de fabrication 200 est une étape de formage à froid ou de mise en forme des tronçons métalliques 301 découpées lors de la première étape 210. Cette deuxième étape est illustrée à la figure 5. Cette deuxième étape permet la mise en forme à froid (i.e. à température ambiante) de chaque tronçon métallique 301 rectiligne par déformation plastique de façon à obtenir un tronçon métallique préformé 301', appelé agrafe par la suite, dont la géométrie est déterminée en fonction de la pièce finale à réaliser et notamment en fonction de la forme de l'outillage de compaction servant à la réalisation de la pièce finale. Les agrafes 301' sont réalisées par déformation des tronçons métalliques rectilignes 301 au moyen d'un outillage simple qu'il est possible d'actionner manuellement, la déformation individuelle de chaque tronçon ne nécessitant pas des moyens hydrauliques conséquent pour réaliser la déformation. Avantageusement, l'outillage de déformation est un outillage classique de déformation qu'il est possible d'automatiser et de calibrer tant au niveau de la forme finale des agrafes métalliques 301' qu'en force de pression en fonction des besoins de l'utilisateur. Ainsi, les agrafes 301' peuvent être formées de façon individuelle ou par groupe d'une pluralité de tronçons métalliques 301.
L'étape 220 de déformation des tronçons permet ainsi de passer d'un tronçon métallique 301 de forme rectiligne à un tronçon métallique 301' préformé, de la forme d'une agrafe, comportant deux branches 302 et 303 sensiblement rectilignes reliées entre-elles par un élément de jonction 304 ayant subi au moins une déformation. Les longueurs des branches 302 et 303 peuvent être différentes pour une même agrafe. Le tronçon métallique 301 peut être aussi entièrement ou partiellement écrasé (par exemple pour une restriction d'épaisseur locale). Dans le cadre de la réalisation d'un renfort métallique d'aube de turbomachine, les agrafes 301' sont avantageusement en forme de U ou de 20 V. La troisième étape 230 du procédé de réalisation 200 est une étape de positionnement d'une pluralité d'agrafes 301' dans un outillage de forme. L'outillage 400 comporte une empreinte 410 (matrice) correspondant à la forme externe finale du renfort métallique 30 et une contre-empreinte 420, 25 520 (poinçon) correspondant à la forme interne finale du renfort métallique de bord d'attaque. Selon un premier mode de réalisation illustré à la figure 6, l'étape de positionnement 230 est réalisée par positionnement des agrafes 301' dans l'empreinte 410 de l'outillage de forme 400. Le positionnement est réalisé agrafe par agrafe sur toute la longueur de l'empreinte 410. L'espacement entre les différentes agrafes 301' (i.e. le pas) est défini en fonction de l'épaisseur de l'agrafe 301' et des besoins matière de la pièce à réaliser. Les agrafes 301' comportant la forme complémentaire de l'empreinte 410, le positionnement se réalise simplement et permet donc d'obtenir un dépôt de matière métallique épousant la forme complexe de l'empreinte 410 comportant deux courbures selon deux plans distincts. Lors de cette étape de positionnement 230, plusieurs couches d'agrafes 301', telles qu'illustré à la figure 6, peuvent être superposées afin de respecter les épaisseurs de matière nécessaires à la réalisation de la pièce. Bien entendu, la forme des agrafes 301' et la longueur des branches 302, 303 des différentes couches peuvent également être ajustées en fonction des besoins de matière nécessaires à la réalisation du renfort métallique 30. Afin d'améliorer, le maintien des agrafes positionnées dans l'empreinte, les agrafes peuvent avantageusement comporter deux épaulements réalisés lors de l'étape 220 de formage à froid au niveau de chaque extrémités libres des agrafes en forme de V ou de U. Les épaulements sont réalisés par pliage d'une partie de l'extrémité de chaque branche de façon à réaliser deux parties aptes à former des appuis aidant le positionnement des agrafes et leur maintient dans l'empreinte. Selon un autre exemple de réalisation, les extrémités, aptes à former les épaulements, peuvent également être déformées de sorte que les épaulements ont la forme de méplats comportant au moins une surface plane apte à venir en appui sur l'empreinte. A cet effet, l'outillage de forme est agencé de façon à proposer au niveau de l'empreinte un décrochement de matière permettant aux agrafes de prendre appuis dans l'empreinte. De façon complémentaire, le poinçon de l'outillage de forme comporte deux épaulements de part et d'autre de la forme en V du poinçon aptes à venir se positionner dans les décrochements de matière agencés dans l'empreinte lors de la fermeture de l'outillage. Selon un deuxième mode de réalisation illustré à la figure 7, l'étape de positionnement 230 est réalisée par positionnement des agrafes 301' sur le poinçon 520 de l'outillage de forme 500. A cet effet, l'ouillage de forme 500 comporte une empreinte 410 (matrice) similaire au premier mode de réalisation, et une contre-empreinte 520 (poinçon) correspondant à la forme interne finale du renfort métallique de bord d'attaque et comportant dans sa partie supérieure deux épaulements 521 de part et d'autre de la forme en V correspondant à la forme interne finale du renfort métallique. La face des épaulements 521, en regard vers l'intérieur de l'outillage, comporte une pluralité d'orifices 522, réparties sur toute la longueur du poinçon 520, aptes à recevoir les extrémités des branches 302, 303 des agrafes 301'. Ainsi, selon ce second mode de réalisation, le positionnement des agrafes 301' sur le poinçon 520 est réalisé agrafe par agrafe par encastrement des branches 302, 303 dans les orifices 522 situés de part et d'autre de la forme en V du poinçon 520. Le maintien des agrafes 301' en position est réalisé grâce à la propriété élastique des branches 302, 303 exerçant une pression sur les faces des orifices 522 par retour élastique. De façon avantageuse et pour garantir un bon maintien des agrafes en position, la mise en forme des agrafes lors de la deuxième étape est réalisée de façon à obtenir des agrafes dont l'écartement en position de repos (i.e. sans contrainte extérieure) entre les deux branches 302, 303 est plus grand ou plus petit que l'écartement entre deux orifices 522 situés de part et d'autre de la forme en V du poinçon 520. Ainsi, lorsque l'écartement des branches 302, 303 en position de repos est supérieur à l'écartement de deux orifices 522, les agrafes 301' sont maintenues encastrées par retour élastique des branches 302, 303 qui exercent un effort élastique, selon la direction illustrée par les flèches référencées E, pour retrouver leur position de repos. De façon inverse, lorsque l'écartement des branches 302, 303 en position de repos est inférieur à l'écartement de deux orifices 522, les agrafes 301' sont maintenues encastrées par retour élastique des branches 302, 303 qui exercent un effort élastique, selon la direction opposée à la direction illustrée par les flèches référencée E, pour retrouver leur position de repos.
De façon similaire au premier mode de réalisation illustré précédemment, l'espacement (i.e. le pas) entre les différentes agrafes 301' est défini en fonction de l'épaisseur de l'agrafe 301' et des besoins matière de la pièce à réaliser. Plusieurs couches d'agrafes, telles qu'illustré à la figure 7, peuvent être superposées afin de respecter les épaisseurs de matière nécessaires à la réalisation de la pièce. La forme des agrafes 301' et la longueur des branches 302, 303 des différentes couches peuvent également être ajustées en fonction des besoins de matière nécessaires à la réalisation du renfort métallique 30.
Selon un troisième mode de réalisation, l'étape de positionnement 230 peut comporter une sous-étape de pré-positionnement de la pluralité d'agrafes, agrafe par agrafe, sur un gabarit de forme, l'ensemble des agrafes étant ensuite positionné dans l'outillage de forme 400, 500 soit dans l'empreinte 410, soit sur le poinçon 520 comme décrit précédemment.
Les tronçons métalliques 301 permettant la réalisation des agrafes 301' sont principalement des fils à base de titane. Toutefois, il est possible d'incorporer parmi les agrafes en titane des agrafes métalliques à base de carbure de silicium et de titane (SiC-Ti), de fils enduits de Bore (fil SiC-Bore) ou de Carbure de Silicium (fil SiC-SiC) dans la mesure où le rayon de courbure des tronçons métalliques 301 autorise la déformation de ces fils « composites » sans les casser. Les tronçons métalliques 301 ont sensiblement une épaisseur variant entre 0,1 mm et 5mm. L'étape 230 de positionnement des agrafes 301' peut également comporter une sous-étape d'insertion d'un insert entre deux couches successives d'agrafes 301' de manière à fournir par exemple une surépaisseur de matière locale plus conséquente, un renfort spécifique réalisé dans un matériau différent ou encore pour réaliser un renfort métallique creux.
A titre d'exemple, l'insert peut être un insert massif réalisé par un procédé de forgeage, d'usinage, ou par coulé. ou un insert tissé au moyen de fils métalliques par exemple avec des fils de titane et/ou des fils à base de carbure de silicium et de titane (SiC-Ti), et/ou des fils enduits de Bore (SiC-Bore), ou encore de Carbure de Silicium (SiC-SiC). Quelle que soit la nature du matériau utilisé pour la réalisation de l'insert inséré entre les différentes couches d'agrafes, il est nécessaire que ce matériau soit compatible avec la nature du matériau utilisé pour la réalisation des agrafes métalliques 301' et présente des propriétés permettant le formage superplastique et le soudage diffusion.
Pour la réalisation d'un renfort métallique creux (non représenté), l'insert est un insert fugitif réalisé dans un matériau différent du matériau utilisé pour la réalisation des agrafes métalliques 301'. On entend par « insert fugitif » un insert qui n'est pas destiné à être permanant et qui est seulement nécessaire à la réalisation du renfort métallique creux de bord d'attaque. L'insert fugitif n'est donc pas présent dans le renfort métallique dans son état final et ne participe aucunement aux caractéristiques mécaniques du renfort métallique. L'insert fugitif est par exemple réalisé dans un matériau capable de résister à une haute température, de l'ordre de 900°C, une haute pression, de l'ordre de 1000 bar, et qui est compatible avec les matériaux des agrafes métalliques 301' de façon à ne pas créer d'impuretés ou d'oxydation. Le matériau de l'insert fugitif doit également pouvoir être attaqué chimiquement par dissolution au moyen d'un agent chimique.
Avantageusement, l'insert fugitif est réalisé en cuivre, ou en quartz ou en silice. La forme de l'insert fugitif incorporé dans l'empilement des couches d'agrafes 301' est dépendante de la forme de la cavité interne finale désirée. La quatrième étape 240 du procédé de réalisation 200, illustrée à la figure 8, est une étape de pressage isostatique à chaud (HIP pour Hot Isostatic Pressing en langue anglaise) de l'empilement formé par les différentes couches d'agrafes positionnées dans l'outillage 400, 500. Le pressage isostatique à chaud est un procédé de fabrication très utilisé et connu pour réduire la porosité des métaux et influer sur la densité de nombreux métaux par exemple sous forme de poudre pré-compacté. Le procédé de pressage isostatique permet d'améliorer en outre les propriétés mécaniques, l'exploitabilité des matériaux. Le pressage isostatique est réalisé à haute température (classiquement entre 400°C et 1400°C, et de l'ordre de 1000°C pour le titane) et à pression isostatique. Ainsi, l'application de la chaleur combinée à la pression interne élimine les espaces vides de l'empilement, ainsi que les microporosités au moyen d'une combinaison de déformation plastique, de fluage, et de soudage diffusion de façon à former une pièce massive 430.
La pièce massive 430 résultant de l'étape de pressage isostatique comporte les profils interne et externe du renfort métallique 30. La pièce massive 430 est ensuite démoulée de l'outillage 400. L'étape de pressage isostatique est réalisée sous vide, avantageusement sous vide secondaire soit dans un outillage soudé dans lequel le vide secondaire est réalisé, soit sous sac à l'autoclave, le choix du procédé dépendant du nombre de pièce à produire. Le vide secondaire permet d'éviter la présence de molécules d'oxygène dans l'outillage et au niveau de la structure fibreuse, lors de l'étape de pressage isostatique du titane. L'outillage 400, 500 est réalisé dans un alliage mécanique dit superalliage ou alliage à haute performance. L'étape 240 de pressage isostatique peut comporter préalablement une étape de nettoyage, de dégraissage et/ou d'une attaque chimique des agrafes métalliques 301' de façon à supprimer les impuretés résiduelles des différentes couches d'agrafes. Avantageusement, l'étape de nettoyage des impuretés est réalisée par trempage de l'ensemble des agrafes positionnées dans l'outillage dans un bain d'agent nettoyant ou d'agent chimique.
Dans le cadre de fabrication d'un renfort métallique creux, le procédé selon l'invention peut comporter une étape supplémentaire d'attaque chimique de l'insert, introduit entre les différentes couches d'agrafes 301', et faisant partie intégrante de la pièce massive 430 compactée. L'attaque chimique est réalisée au moyen d'un agent chimique apte à attaquer le matériau dans lequel l'insert est réalisé. L'attaque chimique de l'insert fugitif permet de dissoudre l'insert fugitif de sorte que l'espace libéré par l'insert dissout forme la cavité interne du renfort métallique creux. Avantageusement, l'étape d'attaque chimique est réalisée par trempage de la pièce massive 430 dans un bain comportant l'agent chimique apte à dissoudre l'insert. L'agent chimique est par exemple un acide ou une base. Avantageusement, l'agent chimique est apte à dissoudre le cuivre, le quartz ou encore la silice. En association avec ces principales étapes de réalisation, le procédé selon l'invention peut également comporter une étape de finition et de reprise par usinage de la pièce massive obtenue à la sortie de l'outillage de façon à obtenir le renfort 30. Cette étape de reprise comporte : - une étape de reprise du profil de la base 39 du renfort 30 de façon à l'affiner et notamment du profil aérodynamique du bord d'attaque 31 ; - une étape de reprise des flancs 35, 37 ; cette étape consistant notamment au détourage des flancs 35, 37 et à l'amincissement des flancs intrados et extrados ; - une étape de finition permettant d'obtenir l'état de surface requis. En association avec ces principales étapes de réalisation, le procédé selon l'invention peut également comporter des étapes de contrôle non destructif du renfort 30 permettant de s'assurer de la conformité géométrique et métallurgique de l'ensemble obtenu. A titre d'exemple les contrôles non destructifs peuvent être réalisés par un procédé par rayon X. La présente invention a été principalement décrite avec l'utilisation de tronçons métalliques à base de titane ; toutefois, le procédé de réalisation est également applicable avec n'importe quelle matière métallique présentant des propriétés permettant le formage superplastique et/ou le soudage diffusion. L'invention a été particulièrement décrite pour la réalisation d'un renfort métallique d'une aube composite de turbomachine ; toutefois, l'invention est également applicable pour la réalisation d'un renfort métallique d'une aube métallique de turbomachine. L'invention a été particulièrement décrite pour la réalisation d'un renfort métallique d'un bord d'attaque d'aube de turbomachine ; toutefois, l'invention est également applicable pour la réalisation d'un renfort métallique d'un bord de fuite d'une aube de turbomachine ou encore à la réalisation d'un renfort métallique d'hélice en composite ou métallique. Les autres avantages de l'invention sont notamment les suivants : - réduction des coûts de réalisation ; réduction du temps de réalisation ; - simplification de la gamme de fabrication ; - réduction des coûts matière.5

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation (200) d'une pièce métallique (30), telle qu'un renfort métallique d'aube de turbomachine, comportant successivement : - une étape (230) de positionnement d'une pluralité d'agrafes métalliques (301') dans un outillage de forme (400, 500) présentant une matrice (410) et un poinçon (420, 520) ; - une étape (240) de pressage isostatique à chaud de ladite pluralité d'agrafes métalliques (301') provoquant l'agglomération desdites agrafes métalliques (301') de manière à obtenir une pièce massive (430).
  2. 2. Procédé de réalisation (200) d'une pièce métallique (30) selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit procédé est un procédé de réalisation d'un renfort métallique de bord d'attaque, ou de bord de fuite, d'aube de turbomachine ou d'un renfort métallique d'hélice de sorte que ladite pièce massive obtenue lors de ladite étape (240) de pressage isostatique est un renfort métallique.
  3. 3. Procédé de réalisation (200) d'une pièce métallique (30) selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que ladite étape (230) de positionnement de ladite pluralité d'agrafes (301') est réalisée par le positionnement agrafe par agrafe dans la matrice (410) dudit outillage de forme (400, 500).
  4. 4. Procédé de réalisation (200) d'une pièce métallique (30) selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que ladite étape (230) de positionnement de ladite pluralité d'agrafes (301') est réalisée par le positionnement agrafe par agrafe sur le poinçon (520) dudit outillage de forme (500).
  5. 5. Procédé de réalisation (200) d'une pièce métallique (30) selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite étape (230) de positionnement de ladite pluralité d'agrafes (301') est réalisée par l'encastrement des branches (302, 303) desdites agrafes (301') dans des orifices (522) aménagés dans ledit poinçon (520), ledit encastrement étant réalisé par déformation élastique desdites branches (302, 303).
  6. 6. Procédé de réalisation (200) d'une pièce métallique (30) selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que ladite étape (230) de positionnement de ladite pluralité d'agrafes (301') comporte une sous-étape de pré-positionnement agrafe par agrafe sur un gabarit de forme et une sous-étape de positionnement de ladite pluralité d'agrafes (301'), pré-positionnées sur ledit gabarit de forme, dans ledit outillage de forme (400, 500).
  7. 7. Procédé de réalisation (200) d'une pièce métallique (30) selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que ledit procédé comporte une étape (220) de réalisation desdites agrafes métalliques (301') par pliage de tronçons métalliques (301) de forme rectiligne.
  8. 8. Procédé de réalisation (200) d'une pièce métallique (30) selon la revendication 7 caractérisé en ce que lesdites agrafes métalliques (301') sont pliées, lors de ladite étape de pliage (220), en forme de U et/ou en forme de V.25
  9. 9. Procédé de réalisation (200) d'une pièce métallique (30) selon l'une des revendications 7 à 8 caractérisé en ce que préalablement à ladite étape (220) de pliage ledit procédé comporte une étape (210) de découpe d'une pluralité de tronçons métalliques (301).
  10. 10. Procédé de réalisation (200) d'une pièce métallique (30) selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que lesdites agrafes (301') sont formées par des fils métalliques à base de titane et/ou par des fils SiC-Titane et/ou des fils SiC-Bore et/ou des fils SiC-SiC.
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