FR2980381A1 - Outillage pour la realisation d'un rechargement de pieces metalliques par un procede mig avec courant et fil d'apport pulse - Google Patents

Outillage pour la realisation d'un rechargement de pieces metalliques par un procede mig avec courant et fil d'apport pulse Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un outillage (100, 200) pour la réalisation d'un rechargement de pièces métalliques (330) au moyen d'un procédé MIG avec courant et fil d'apport pulsé caractérisé en ce que ledit outillage (100, 200) comporte une platine (110, 210) présentant une ouverture (126) apte à recevoir la base (330b) de ladite pièce métallique à recharger (330), les dimensions de ladite platine (110, 210) étant définie de manière à présenter un pourtour de matière autour de ladite ouverture (126) apte à former une surface d'appui (111) pour le rechargement du métal d'apport au moyen dudit procédé MIG.

Description

OUTILLAGE POUR LA REALISATION D'UN RECHARGEMENT DE PIECES METALLIQUES PAR UN PROCEDE MIG AVEC COURANT ET FIL D'APPORT PULSE La présente invention concerne un outillage pour la réalisation d'un rechargement de pièces métalliques au moyen d'un procédé MIG (pour Metal Inert Gaz). L'invention trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine de rechargement des pièces métalliques d'une turbomachine, et plus particulièrement dans le domaine du rechargement de pièces en aluminium. Plus particulièrement, l'outillage selon l'invention est avantageusement utilisé pour la réparation de brides de fixation d'un carter de rétention de turbomachine par rechargement de matière au moyen d'un procédé MIG de manière à créer un volume de matière discontinu. Le procédé MIG à courant et à fil pulsé est un perfectionnement du procédé de soudage appelé CMT (Cold Metal Transfert, en langue anglaise) permettant de réaliser un rechargement de matière au moyen de cordons de métal d'apport de grande section (supérieure à 25mm2) tout en minimisant la zone d'affectation thermique de la pièce rechargée. Un tel procédé de construction d'une partie de pièce métallique par un procédé MIG à courant et à fil pulsé est décrit de façon détaillée dans la demande de brevet FR2931714. Toutefois, dans le cadre d'un rechargement par un procédé MIG, tel que décrit dans cette demande de brevet, le rechargement peut engendrer des zones de porosités ou de collage (i.e. de manque de liaison) au niveau des bordures des cordons de métal, et notamment au niveau du premier cordon de métal qui se trouve en contact direct avec le métal de base. La présence de ces défauts est notamment liée à la géométrie particulière des pièces à recharger. En prenant comme exemple de pièce métallique à recharger, une bride d'un carter de rétention de turbomachine, le rechargement de métal d'apport par cordons successifs sur une telle pièce engendre des porosités ou des collages sur les bords des cordons. Une solution connue pour éviter ce phénomène consiste à augmenter l'intensité du soudage de l'appareillage MIG afin d'éviter le phénomène de collage et/ou de porosité dans la pièce rechargée. Toutefois, cette augmentation d'intensité conduit par ailleurs un excès de pénétration (i.e que le métal déborde du coté envers du cordon risquant de provoquer des coulures) et une augmentation de la taille de la zone affectée thermiquement (ZAT), ce qui n'est pas acceptable dans le cadre d'une réparation d'un carter de rétention dont l'objectif est de ne pas dégrader les propriétés de rétention de la peau du carter.
Dans ce contexte, l'invention vise à fournir un outillage pour la réalisation d'un rechargement de pièces métalliques au moyen d'un procédé MIG avec courant et fil d'apport pulsé caractérisé en ce que ledit outillage comporte une platine présentant une ouverture apte à recevoir la base de ladite pièce métallique à recharger, les dimensions de ladite platine étant définie de manière à présenter un pourtour de matière autour de ladite ouverture apte à former une surface d'appui pour le rechargement du métal d'apport au moyen dudit procédé MIG. Grâce à l'outillage selon l'invention, la zone critique en bordures de cordons de soudage est délocalisée sur l'outillage de manière à garantir une bonne santé matière au coeur du rechargement. Ainsi, la zone utile du rechargement, c'est-à-dire la partie qui ne sera pas usinée, est formée entièrement par le coeur des cordons de matière s'affranchissant ainsi des risques de collages ou encore de porosités des bords dans la zone utile. Grâce à l'outillage selon l'invention, la zone affectée thermiquement par le rechargement de matière, appelé ZAT pour Zone Affectée Thermiquent, est limitée. Ainsi, grâce à l'outillage selon l'invention, il est possible de réaliser un rechargement au plus près des parties structurelles des pièces sans dégrader leurs caractéristiques mécaniques.
L'outillage pour la réalisation d'un rechargement de pièces métalliques au moyen d'un procédé MIG avec courant et fil d'apport pulsé selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - ladite platine est formée par deux demi-plaques ; - chacune des deux demi-plaques comporte un évidement apte à former une partie de ladite ouverture ; - ladite platine coopère avec des moyens de supports aptes à maintenir en position ladite platine par rapport à ladite pièce à recharger ; - ladite platine et lesdits moyens de support sont des pièces en aluminium ; - lesdits moyens de support comportent des moyens de centrage ; - ledit outillage est un outillage pour la réalisation d'un rechargement d'au moins une bride d'un carter de rétention d'une turbomachine au moyen d'un procédé MIG avec courant et fil d'apport pulsé ; - ledit outillage comporte des moyens de support aptes à maintenir en position ladite platine, lesdits moyens de supports étant solidarisés au dit carter de rétention via deux brides de fixation situées au voisinage de ladite au moins une bride à réparer ; - lesdits moyens de support présentent deux parties aptes à se solidariser de part et d'autre desdites brides de fixation situées au voisinage de ladite au moins une bride à réparer. 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 partielle en coupe d'un carter de rétention de turbomachine nécessitant une réparation ; - les figures 2a, 2b et 2c illustrent trois configurations d'arasage de la bride à réparer en fonction de leur état d'endommagement ; - la figure 3 est une vue schématique en coupe de l'outillage selon l'invention mis en place sur le carter de rétention de turbomachine sur lequel un rechargement de matière est réalisé ; - la figure 4 est une vue partielle d'un carter de rétention de turbomachine comportant un premier exemple de réalisation de l'outillage selon l'invention ; - la figure 5 est une vue partielle d'un carter de rétention de turbomachine comportant un deuxième exemple de réalisation de l'outillage avec réparation de deux brides.
Dans toutes les figures, les éléments communs portent les mêmes numéros de référence sauf précision contraire. L'outillage pour la réalisation d'un rechargement de pièces métalliques au moyen d'un procédé MIG (pour Metal Inert Gaz) est particulièrement bien adapté à la réparation des brides de carter de rétention en aluminium d'une soufflante de turbomachine. Ainsi, un exemple d'utilisation et de réalisation de l'outillage selon l'invention va être décrit ci-dessous dans le cadre d'une réparation d'une bride d'un carter de rétention d'une turbomachine (illustré à la figure 2) par un procédé MIG avec courant et fil pulsé.
Le carter de rétention 300 est une pièce entourant circonférentiellement la soufflante disposée en entrée de la turbomachine. Le carter de rétention 300 est apte à retenir d'éventuels corps étrangers projetés radialement par centrifugation lors de la rotation des aubes de la soufflante. En effet, lors du fonctionnement de la turbomachine, des corps étrangers à la turbomachine, comme par exemple de la glace, peuvent être ingérés par la soufflante puis projetés radialement sous l'effet de la force centrifuge de rotation. La surface interne 320 du carter de rétention 300 définit la veine d'entrée d'air 310 de la turbomachine. Le carter de rétention 300 comporte à ses extrémités des brides externes 340 permettant son montage et sa liaison avec d'autres éléments de la turbomachine. Entre les brides extrêmes 340 situées aux extrémités du carter 300, le carter 300 présente une épaisseur variable avec une partie centrale de plus forte épaisseur que les parties extrêmes. L'épaisseur de peau du carter 300 conditionne sa capacité de rétention. Classiquement, le carter de rétention est réalisé dans un alliage d'aluminium, par exemple de type 6061. Le carter de rétention 300 comporte également une pluralité de brides externes intermédiaires 330 situées entre des brides 340 d'extrémités. Les brides intermédiaires 330 sont également réparties sur le pourtour périphérique du carter 300, généralement de façon sensiblement radiale, et permettent la fixation de divers équipements ou supports d'équipements tels que des canalisations, des harnais, etc. Au cours de la vie de la turbomachine, il peut arriver que les différents supports d'équipements se desserrent légèrement et conduisent à une usure et/ou à une ovalisation prématurée des orifices de fixation 332 des brides intermédiaires 330. Lorsque la zone endommagée est trop importante, les brides 330 n'assurent plus leur fonction et il est alors nécessaire de les réparer. Dans la présente description, la bride intermédiaire 330 sera indifféremment nommée bride ou encore bride de fixation. Avant de réaliser le rechargement de matière métallique, il est nécessaire de préparer la bride à réparer. Pour cela, une partie plus ou moins partielle de la bride 330 usagée est arasée, la partie arasée étant principalement déterminée fonction de l'état d'usure de la bride 330 et de la zone de propagation de l'usure. Les figures 2a, 2b et 2c illustrent, à titre d'exemple, trois arasages différents de la bride 330 en fonction de l'étendue plus ou moins importante de leur zone endommagée autour des orifices de fixation 332.
La reconstruction de la partie supérieure 330a de la bride 330 par un rechargement massif de matière (i.e. de métal d'apport), au moyen d'un procédé de soudage par arc du type MIG (pour « Metal Inert Gaz ») à courant pulsé et à débit de fil d'apport pulsé est réalisée au moyen de l'outillage 100 selon l'invention.
Le rechargement de matière est réalisé par superposition de cordons de matière métallique 13 (ou de métal d'apport), de sections importantes, sur la surface 338 de la partie inférieure 330b de la bride 330 mais également sur la surface 111 de l'outillage 100. Le nombre de passes, c'est-à-dire le nombre de cordons de matière 13 à appliquer, est déterminé en fonction de la hauteur de matière désirée ainsi que de la largeur des cordons définis. La figure 3 illustre de façon schématique le rechargement de matière par un procédé MIG au moyen de l'outillage 100 selon l'invention. L'outillage selon l'invention comporte une platine 110 qui est utilisée comme consommable et des moyens de maintien 120 (figures 4) aptes à maintenir la platine 110 en position sur la pièce à recharger pendant le rechargement, c'est-à-dire dans notre exemple d'utilisation, sur la partie inférieure 330b de la bride de fixation. De façon avantageuse, la surface 111 de la platine 110 va permettre de démarrer et/ou d'arrêter les cordons de métal au-delà de la zone à recharger, dite zone utile ZU. Ainsi, les zones critiques au niveau des bords des cordons sont délocalisées en dehors de la zone utile et dans une zone destinée à être usinée. La figure 4 illustre un premier exemple de réalisation de l'outillage 100 selon l'invention pour la réparation d'une bride 330 de carter de rétention de turbomachine. Les moyens de supports 120 sont aptes à être solidarisés au carter de rétention et permettent de maintenir en position la platine 110 pour le rechargement.
A cet effet, les moyens de supports 120 sont formés par deux parties 120a et 120b agencées de part et d'autre des brides de fixation 330 du carter. Les deux parties 120a, 120b du support 120 comportent des orifices de centrage 121 et des orifices 122 aptes à recevoir des moyens de vissage 123. Les deux parties 120a, 120b sont positionnées de manière à ce que les orifices de centrage 121 se trouvent en regard avec un orifice 332 d'une bride 330 non arasée. A cet effet, la distance séparant deux orifices de centrage 121 doit sensiblement correspondre à la distance des deux orifices de fixation 332 des deux brides 330 situées de part et d'autre de la bride à réparer. Ainsi, le centrage est réalisé par la mise en place, par exemple, de goupilles 124 traversant à la fois les orifices de centrage 121 des moyens de supports 120 et les orifices de fixation 332 des brides 330. Les moyens de supports 120 sont solidarisés par des moyens de vissage venant plaquer les deux parties 120a, 120b des moyens de support 120 de part et d'autre des brides de fixation 330 du carter.
Dans cet exemple de réalisation, la platine 110 est formée par deux demi-plaques 110a et 110b comportant chacune un évidement 125 formant une partie d'une ouverture 126 apte à l'insertion de la base de la bride 330 à réparer. La platine 110 est réalisée en deux parties essentiellement pour faciliter sa mise en place. Toutefois, il est tout à fait envisagé de réaliser la platine 110 en une seule pièce. Les deux demi-plaques 110a et 110b sont solidarisées sur les moyens de support par exemple par des moyens de vissage (non représentés) ou par d'autres moyens usuels permettant de solidariser la platine 110 sur les moyens de support 120.
2 9803 81 8 Après l'opération de rechargement, les moyens de support 120 sont démontés. La platine 110 est retirée par usinage avec les zones de rechargement susceptibles de contenir des défauts. La configuration illustrée à la figure 4 correspond à la réparation d'une 5 unique bride endommagée, les brides voisines ne présentant pas de zone d'endommagement nécessitant une réparation. Ainsi les brides de part et d'autre de la bride endommagée permettent de maintenir en position les moyens de support 120 de l'outillage 100. Selon un autre mode de réalisation dans lequel deux brides 10 successives sont endommagées, l'outillage 200 selon l'invention est adapté pour pouvoir se fixer sur deux brides non endommagées situées de part et d'autre des deux brides successives à réparer. Un tel exemple de réalisation est illustré à la figure 5. L'outillage 200 illustré à la figure 5 est identique à l'outillage 100 décrit 15 précédemment à l'exception des dimensions des moyens de supports 220 et de la platine 210 de manière à s'adapter à cette configuration. Selon le mode d'utilisation décrit précédemment pour la réparation d'un carter de rétention de turbomachine en aluminium, l'outillage selon l'invention est avantageusement en aluminium.
20 Grâce à l'outillage selon l'invention, la ZAT est diminuée par l'utilisation d'un outillage 100, 200 en aluminium qui permet d'augmenter la dissipation de chaleur lors du rechargement et donc qui permet de moins impacter thermiquement la pièce rechargée. Ainsi, l'outillage selon l'invention permet de réaliser des rechargements de matière au plus près des zones 25 structurelles de la pièce à recharger sans diminuer ses caractéristiques mécaniques.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1. Outillage (100, 200) pour la réalisation d'un rechargement de pièces métalliques (330) au moyen d'un procédé MIG avec courant et fil d'apport pulsé caractérisé en ce que ledit outillage (100, 200) comporte une platine (110, 210) présentant une ouverture (126) apte à recevoir la base (330b) de ladite pièce métallique à recharger (330), les dimensions de ladite platine (110, 210) étant définie de manière à présenter un pourtour de matière autour de ladite ouverture (126) apte à former une surface d'appui (111) pour le rechargement du métal d'apport au moyen dudit procédé MIG.
  2. 2. Outillage (100, 200) pour la réalisation d'un rechargement de pièces métalliques (330) selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite platine (110, 210) est formée par deux demi-plaques (110a, 110b).
  3. 3. Outillage (100, 200) pour la réalisation d'un rechargement de pièces métalliques (330) selon la revendication précédente caractérisé en ce que chacune des deux demi-plaques (110a, 110b) comporte un évidement (125) apte à former une partie de ladite ouverture (126).
  4. 4. Outillage (100, 200) pour la réalisation d'un rechargement de pièces métalliques (330) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite platine (110, 210) coopère avec des moyens de supports (120) aptes à maintenir en position ladite platine (110, 210) par rapport à ladite pièce à recharger (330).
  5. 5. Outillage (100, 200) pour la réalisation d'un rechargement de piècesmétalliques (330) selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite platine (110, 210) et lesdits moyens de support (120) sont des pièces en aluminium.
  6. 6. Outillage (100, 200) pour la réalisation d'un rechargement de pièces métalliques (330) selon l'une des revendications 4 à 5 caractérisé en ce que lesdits moyens de support (120) comportent des moyens de centrage (124).
  7. 7. Outillage (100, 200) pour la réalisation d'un rechargement de pièces métalliques (330) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit outillage est un outillage pour la réalisation d'un rechargement d'au moins une bride d'un carter de rétention d'une turbomachine au moyen d'un procédé MIG avec courant et fil d'apport pulsé.
  8. 8. Outillage (100, 200) pour la réalisation d'un rechargement de pièces métalliques (330) selon la revendication 7 caractérisé en ce que ledit outillage (100, 200) comporte des moyens de support (120) aptes à maintenir en position ladite platine (110, 210), lesdits moyens de supports (120) étant solidarisés au dit carter de rétention via deux brides de fixation (330) situées au voisinage de ladite au moins une bride à réparer (330).
  9. 9. Outillage (100, 200) pour la réalisation d'un rechargement de pièces métalliques (330) selon la revendication 8 caractérisé lesdits moyens de support (120) présentent deux parties aptes à se solidariser de part et d'autre des brides de fixation (330) situées au voisinage de ladite au moins une bride à réparer.
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