FR3049305A1 - Procede de fabrication d'une aube de turbomachine et aube obtenue par un tel procede - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication d'une aube de turbomachine en un matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice, ladite aube comprenant un extrados, un intrados, et un pied en forme de queue d'aronde qui comprend une portée d'extrados et une portée d'intrados, caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape (100) de pose d'un tissu de rectification directement sur la portée d'intrados et/ou la portée d'extrados du pied de l'aube ; - une étape (200) d'usinage du tissu de rectification de sorte à corriger les défauts de planéité.
Description
DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRAL
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une aube d'une turbomachine ainsi qu'une aube fabriquée par un tei procédé de fabrication.
Pius particuiièrement, ia présente invention concerne un procédé de fabrication d'une aube en un matériau composite comprenant un renfort fibreux, ainsi que i'aube fabriquée par un tei procédé de fabrication.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Une turbomachine d'aéronef comprend des aubes qui sont entrainées en rotation durant ie fonctionnement de iadite turbomachine afin de faire circuler un fiux d'air à i'intérieur de iadite turbomachine.
Les aubes de ia turbomachine, et notamment ies aubes d'une soufflante d'une turbomachine pour aéronef, sont fixées, c'est-à-dire logées et maintenues en position, sur ie contour d'un disque de sorte à pouvoir être entrainées en rotation par mise en rotation dudit disque.
La fixation des aubes sur le disque est assurée par le fait que chaque aube comprend un pied situé à sa base qui présente une forme de bulbe, cette forme étant également appelée une queue d'aronde. Le disque comprend des rainures, ou alvéoles, qui sont creusées sur son contour et qui comprennent une forme complémentaire aux bulbes (ou queues d'aronde) formés par les pieds des aubes. Ainsi, les aubes peuvent être fixées radialement au disque en encastrant les pieds desdites aubes dans ledit disque en faisant glisser lesdits pieds desdites aubes dans les alvéoles formées sur le contour dudit disque.
La forme de bulbe des pieds des aubes (la forme en queue d'aronde) permet d'assurer le maintien en position desdites aubes malgré la force centrifuge créée par la mise en rotation du disque et desdites aubes lors du fonctionnement de la turbomachine.
Le pied d'une aube comprend deux faces latérales, également appelées portées selon l'appellation technique du domaine de l'aéronautique, qui viennent en appui sur la paroi de l'alvéole dans laquelle ledit pied est fixé, ces portées étant située sous l'intrados et l'extrados de ladite aube. Le pied comprend également une face avant située sous le bord d'attaque de l'aube, et une face arrière située sous le bord de fuite de ladite aube. La face avant et la face arrière du pied viennent en butée d'autres éléments de la turbomachine, permettant ainsi d'empêcher l'aube de glisser le long de l'alvéole creusée dans le disque.
Chacune des portées est divisée en deux plans inclinés l'un par rapport à l'autre et qui forment respectivement une portée supérieure et une portée inférieure. La portée supérieure est située entre la portée inférieure et l'intrados ou l'extrados suivant la face de l'aube sur laquelle est située la portée.
Les efforts créés par la force centrifuge due à la rotation des aubes sont appliqués sur les portées des aubes. Pour une soufflante, les efforts de tractions appliqués peuvent être compris entre 10 et 50 tonnes lors du décollage de l'aéronef.
Afin que les efforts soient répartis sur toute la surface des portées, il est nécessaire que les deux portées inférieures et/ou les deux portées supérieures soient planes afin que lesdites portées inférieures et/ou portées supérieures viennent en contact sur toute leur surface avec la paroi de l'alvéole du disque, et ainsi éviter tout contact ponctuel susceptible de créer une usure prématurée par matage. Les portées inférieures ou supérieures sont considérées comme suffisamment planes si elles possèdent un défaut planéité inférieur ou égal à 0,1 millimètre.
Le défaut de planéité d'une surface est l'amplitude maximale existante entre une surface théorique parfaitement plane obtenue lors de la phase de conception et le point de la surface réelle à caractériser le plus éloigné de ladite surface théorique lorsque ladite surface théorique et ladite surface réelle sont superposées (voir norme NF EN ISO 1101).
Lorsqu'un défaut de planéité trop important survient lors de la fabrication d'une aube, une technique connue pour la fabrication d'une aube en métal consiste à venir usiner les portées inférieures et supérieures de l'aube afin de corriger le défaut de planéité.
Cependant, les aubes actuelles, et notamment les aubes de soufflante, peuvent être fabriquées en un matériau composite comprenant une matrice, généralement en matière plastique, qui est renforcée par un renfort fibreux. Il est actuellement courant d'obtenir des aubes en matériau composite avec un renfort fibreux qui possède des portées inférieures et supérieures dont le défaut de planéité est supérieur à 0,15 millimètre.
Or, l'usinage des portées inférieures et supérieures d'une aube en composite à renfort fibreux n'est pas possible car un tel usinage viendrait sectionner des fibres dans ieur partie centrai, diminuant ainsi ia tenue à ia fatigue de i'aube.
De pius, pour une aube composite à renfort fibreux, i'usure des portées causée par un défaut de pianéité trop important peut entraîner une usure du disque sur iequei est fixée i'aube en pius de i'usure du pied de i'aube. En effet, i'usure des portées due à un défaut de pianéité trop important peut mettre à nu ie renfort fibreux de i'aube. Or, ie renfort fibreux de i'aube est généraiement fabriqué en un matériau très abrasif, comme de ia fibre de carbone, et ies frottements entre ie renfort fibreux et ie disque au niveau des portées de i'aube usent fortement iedit disque.
Par aiiieurs, ii est connu d'appiiquer un tissu d'usure sur ies deux portées des aubes. Ce tissu d'usure permet de iimiter i'usure des portées des aubes et du disque. En effet, ie tissu étant situé entre ies portées et ia paroi des alvéoles creusées dans le disque, et ie tissu d'usure étant fabriqué dans une matière moins dure que ie disque et i'aube, ie tissu d'usure s'use en premier lors de la mise en rotation du disque et des aubes. De manière générale, le tissu d'usure consiste en des fibres de verre tissées seion deux dimensions.
Une nouvelle couche de tissu d'usure est piacée sur les portées des aubes lors d'opérations de maintenance iorsque ia couche de tissu d'usure existante est usée.
Cependant, ia pose du tissu d'usure ne permet pas de compenser un défaut de pianéité trop important des portées supérieures et inférieures d'une aube. En effet, une couche de tissu d'usure posée sur une surface présentant un défaut de pianéité présente ie même défaut de pianéité que iadite surface sans que iedit défaut de pianéité soit compensé.
Or, un défaut de pianéité trop important de ia couche de tissu d'usure entraine une usure iocaie prématurée dudit tissu d'usure au niveau dudit défaut de pianéité, forçant ainsi à réaiiser de fréquentes opérations de maintenance afin de poser une nouveiie couche de tissu d'usure, sous peine d'user ies portées de i'aube et de mettre à nu ie renfort fibreux de iadite aube.
PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L'INVENTION
Un but général de l'invention est de proposer une solution simple permettant d'aplanir les portées d'un pied d'aube. A cette fin, il est proposé un procédé de fabrication d'une aube de turbomachine en un matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice, ladite aube comprenant un extrados, un intrados, et un pied en forme de queue d'aronde qui comprend une portée d'extrados et une portée d'intrados, caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape de pose d'un tissu de rectification sur la portée d'intrados et/ou la portée d'extrados du pied de l'aube ; - une étape d'usinage du tissu de rectification de sorte à corriger les défauts de planéité.
Un tel procédé permet de rectifier de manière simple un défaut de planéité trop important de la portée d'extrados ou de la portée d'intrados du pied de l'aube sans fragilisation de ladite aube.
Le procédé selon l'invention est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles : - le procédé comprend une étape de pose d'un tissu d'usure sur le tissu de rectification après l'étape d'usinage dudit tissu de rectification ; - le procédé comprend une étape de pose du tissu de rectification sur une préforme de l'aube formée de fibres tissées formant le renfort fibreux, et une étape de densification de la préforme en imprégnant ladite préforme d'un matériau constitutif de la matrice dans un moule ; - le procédé comprend une étape de pose du tissu de rectification sur un moule, de sorte que le tissu de rectification se fixe sur une préforme de l'aube formée de fibres tissées formant le renfort fibreux durant une étape de densification de ladite préforme par imprégnation de ladite préforme par un matériau constitutif de la matrice dans le moule, et une étape de densification de la préforme en imprégnant ladite préforme du matériau constitutif de la matrice dans le moule ; - le procédé comprend une étape de densification d'une préforme de l'aube formée de fibres tissées formant le renfort fibreux en imprégnant ladite préforme d'un matériau constitutif de la matrice dans un moule, et l'étape de pose du tissu de rectification est effectuée après l'étape de densification de la préforme ; le tissu de rectification et le renfort fibreux sont de couleurs différentes ; le tissu de rectification possède une épaisseur supérieure à 0,15 millimètre avant l'étape d'usinage dudit tissu de rectification.
Selon un autre aspect, l'invention propose une aube de turbomachine obtenue selon un procédé de fabrication selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes.
Selon une caractéristique additionnelle, le tissu de rectification comprend des fibres de carbones.
Selon une autre caractéristique, le renfort fibreux est formé par une préforme qui est formée de fibres tissées selon trois dimensions.
Selon un aspect supplémentaire, l'invention concerne un ensemble comprenant un disque sur lequel une aube selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes est fixée. L'invention concerne également une turbomachine qui comprend un ensemble selon la caractéristique précédente.
DESCRIPTIF DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : • la figure 1 représente une vue en perspective d'une aube fixée à un disque ; • la figure 2 représente une vue détaillée d'un pied d'une aube en forme de queue d'aronde dans lequel la différence d'inclinaison entre les portées inférieures et ia portées supérieures du pied de i'aube a été exagérée afin de faciiiter ia compréhension ; • ia figure 3 représente une vue de face d'un pied d'une aube seion un premier mode de réaiisation de i'invention, iedit pied étant en forme de queue d'aronde d'une aube, et iedit pied étant fixé dans une aivéoie formée sur ie contour d'un disque ; • ia figure 4a représente de manière schématique et exagérée ie défaut de pianéité d'une surface, ia surface utiiisée pour i'exempie étant une portée supérieure d'extrados du pied de i'aube ; • ia figure 4b représente ie résuitat d'une mesure de la pianéité d'une surface, ia surface utiiisée pour i'exempie étant une portée supérieure d'extrados du pied de i'aube ; • ia figure 5 représente une vue schématique d'une portion d'une portée supérieure d'extrados du pied de l'aube sur laquelle un tissu de rectification est fixé, ledit tissu de rectification ayant été usiné ; • ia figure 6 représente schématiquement une vue en coupe d'un mode de réaiisation dans iequel un tissu de rectification est disposé uniquement sur les portées supérieures d'extrados et d'intrados du pied de I'aube, et dans lequel un tissu d'usure est disposé sur iedit tissu de rectification ; • ia figure 7 représente schématiquement une vue en coupe d'un mode de réaiisation dans iequei un tissu de rectification est disposé uniquement sur les portées inférieures d'extrados et d'intrados du pied de i'aube, et dans iequei un tissu d'usure est disposé sur iedit tissu de rectification ; • ia figure 8 représente schématiquement un procédé de fabrication d'une aube d'une turbomachine seion une première mise en œuvre de i'invention ; • ia figure 9 représente schématiquement un procédé de fabrication d'une aube d'une turbomachine seion une deuxième mise en œuvre de i'invention ; • ia figure 10 représente schématiquement une première variante possibie de i'étape de pose du tissu de rectification ; • la figure 11 représente schématiquement une deuxième variante possibie de l'étape de pose du tissu de rectification.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
La figure 1 représente une aube 1 d'une turbomachine, notamment une aube de soufflante, qui est fixée à un disque 2 d'axe Ω par lequel ladite aube 1 est entraînée en rotation lors du fonctionnement de la turbomachine. L'aube 1 comprend une première face convexe formant un extrados 11 et une deuxième face concave formant un intrados 12. L'intrados 12 de l'aube 1 n'est pas visible sur la figure 1 mais est visible sur les figures 2 et 3. L'extrados 11 et l'intrados 12 de l'aube 1 se rejoignent en partie avant de l'aube 1 et forment un bord d'attaque 13 et un bord de fuite 14. Le bord d'attaque 13 est situé en amont du bord de fuite 14 sur l'aube 1, de sorte que lorsque l'aube 1 est mise rotation durant le fonctionnement de la turbomachine, un flux d'air arrivant sur l'aube 1 arrive d'abord sur le bord d'attaque 13 où ledit flux d'air est séparé en deux sous-flux, un premier sous-flux contournant l'aube 1 en longeant l'extrados 11 tandis qu'un second sous-flux contournant ladite aube 1 en longeant l'intrados 12. Le premier sous-flux et le second sous-flux se rejoignent ensuite au bord de fuite 14 de l'aube 1. L'aube 1 comprend également un pied 15 situé en partie inférieure de ladite aube 1, et un sommet 16 situé en partie supérieure de l'aube 1.
Afin de fixer l'aube 1 au disque 2, le pied 15 a une forme en queue d'aronde et le disque 2 comprend des alvéoles 20 sur son contour extérieur qui ont une forme complémentaire à la forme de queue d'aronde du pied 15, de sorte que le pied 15 puisse être glissé dans une des alvéoles 20, maintenant ainsi radialement l'aube 1 par rapport au disque 2. L'aube 1 est de préférence en un matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice, la matrice étant généralement en matière plastique. Le renfort fibreux peut être une préforme tissée selon trois dimensions (3D). Un tel matériau composite permet un gain de masse par rapport à une aube 1 intégralement en métal.
Selon une variante possible, le renfort fibreux est en fibre de carbone, la fibre de carbone possède en effet une très grande résistance à la traction. La matrice peut quant à elle être en résine époxy. D'autres matériaux constitutifs du renfort fibreux et de la matrice sont bien entendus possibles.
Le pied 15 est représenté de manière plus détaillée sur la figure 2 et la figure 3. Comme visible sur ces deux figures, le pied 15 comprend une face latérale d'extrados 3 qui est située sous l'extrados 11 de l'aube 1, et une face latérale d'intrados 4 qui est située sous l'intrados 12 de ladite aube 1.
La face latérale d'extrados 3 forme une portée d'extrados 5 qui forme une surface du côté de l'extrados 11 venant en appui contre la paroi de l'alvéole 20 dans laquelle le pied de l'aube 1 est fixé.
La face latérale d'intrados 4 forme une portée d'intrados 6 qui forme une surface du côté de l'intrados 12 venant en appui contre la paroi de l'alvéole 20 dans laquelle le pied de l'aube 1 est fixé.
La portée d'extrados 5 est formée de deux plans inclinés l'un par rapport l'autre de sorte que ladite portée d'extrados 5 comprend une portée supérieure d'extrados 51 et une portée inférieure d'extrados 52. D'une manière similaire, la portée d'intrados 6 est également formée de deux plans inclinés l'un par rapport à l'autre de sorte que ladite portée d'intrados 6 comprend une portée supérieure d'intrados 61 et une portée inférieure d'intrados 62.
Le maintien en position radial de l'aube 1 sur le disque 2 peut être assuré par le fait que la portée supérieure d'extrados 51 et la portée supérieure d'intrados 61 viennent en appui contre la paroi de l'alvéole 20 dans laquelle le pied 15 de l'aube 1 est disposé, ou bien par le fait que la portée inférieure d'extrados 52 et la portée inférieure d'intrados 62 viennent en appui contre la paroi de ladite alvéole 20 dans laquelle ledit pied 15 de l'aube 1 est disposé.
Le maintien en position radial de l'aube 1 sur le disque 2 peut également être assuré par le fait que la portée supérieure d'extrados 51, la portée supérieure d'intrados 61, la portée inférieure d'extrados 52, et la portée inférieure d'intrados 62 viennent en appui contre la paroi de l'alvéole 20 dans laquelle le pied 15 de l'aube 1 est disposé. L'aube 1 comprend un axe β définissant une direction d'élongation principale. Le pied 15 présente une symétrie selon un plan formé par l'axe β de l'aube 1 et l'axe Ω.
La portée supérieure d'extrados 51 et la portée supérieure d'intrados 61 forment deux surfaces en forme de plan qui sont inclinées l'une par rapport à l'autre selon un premier angle Ψ.
La portée inférieure d'extrados 52 et la portée inférieure d'intrados 62 forment également deux surfaces en forme de plan qui sont inclinées l'une par rapport à l'autre selon un second angle Θ.
Selon un exemple possible, le premier angle Ψ est de 62° tandis que le second angle Θ est de 60°.
Le pied comprend également une face avant 15a située sous le bord d'attaque 12, et une face arrière située sous le bord de fuite 14. La face avant 15a et la face arrière sont parallèles. La face avant 15a et la face arrière sont globalement perpendiculaires aux faces latérales d'extrados 3 et d'intrados 4.
La face avant 15a et la face arrière viennent en butée d'autres éléments de la turbomachine afin d'empêcher un glissement axial du pied 15 dans l'alvéole 20.
Afin de limiter l'usure du pied 15 de l'aube 1, le défaut de planéité de la portée supérieure d'extrados 51 et de la portée supérieure d'intrados 61, et/ou le défaut de planéité de la portée Inférieure d'extrados 52 et de la portée inférieure d'intrados 62, doit être le plus faible possible.
Les figures 4a et 4b représentent la manière dont est déterminé le défaut de planéité d'une surface, ainsi que la manière dont ledit défaut de planéité de la surface est mesuré, la surface utilisée pour l'exemple étant la portée supérieure d'extrados 51.
Le défaut de planéité d'une surface, ici la portée supérieure d'extrados 51, est obtenu en mesurant l'amplitude maximale D existante entre une surface théorique, ici une portée supérieure d'extrados théorique 51t, et la surface réelle, ici la portée supérieure d'extrados 51, lorsque la surface théorique (la portée supérieure d'extrados théorique 51t) et la surface réelle (la portée supérieure d'extrados 51) sont superposées (best fit selon la terminologie anglo-saxonne). La surface théorique, ici la portée supérieure d'extrados théorique 51t, est une surface parfaitement plane obtenue lors de la conception du pied 15 de l'aube 1 et qui correspond à la forme que l'on cherche à donner à la surface réelle, ici la portée supérieure d'extrados 51. L'algorithme mathématique d'optimisation de la superposition de la surface théorique et de la surface réelle (best fit) est la méthode de Tchebychev visant à minimiser le plus grand écart.
Comme illustré sur la figure 4a, la fabrication de la portée supérieure d'extrados 51 entraine une variation de la surface de ladite portée supérieure d'extrados 51. Ainsi, en superposant la portée supérieure d'extrados 51 et la portée supérieure d'extrados théorique 51t, des portions de la portée supérieure d'extrados 51 se situent au-dessus de la portée supérieure d'extrados théorique 51t, tandis que d'autres portions de ladite portée supérieure d'extrados 51 se situent en dessous de ladite portée supérieure d'extrados théorique 51t.
Comme illustré dans la figure 4b, le défaut de planéité de la portée supérieure d'extrados 51 est obtenu en mesurant l'amplitude existante entre des points de mesure répartis sur toute la surface de la portée inférieure et la portée supérieure d'extrados théorique 51t. Afin de mesurer cette amplitude à chacun des points de mesure, la portée supérieure d'extrados 51 est disposée en regard d'une surface de référence parfaitement plane (par exemple un marbre de métrologie), et la distance entre la surface de référence et des points de mesure de la portée supérieure d'extrados 51 est mesurée. La distance entre la surface de référence et les différents points de mesure de la portée supérieure d'extrados 51 peut être effectuée par exemple avec un comparateur mécanique à cadran à tige rentrante radiale. Une telle mesure permet d'obtenir un relevé de la planéité de la portée supérieure d'extrados comme illustré sur la figure 4b. L'exemple Illustré dans les figure 4a et 4b concerne la portée supérieure d'extrados 51, mais la méthode de détermination du défaut de planéité est la même pour la portée supérieure d'intrados 61, la portée inférieure d'extrados 52, et la portée inférieure d'intrados 62.
Pour les portées 51, 52, 61, 62 d'un pied 15 d'aube 1, une surface est considérée comme suffisamment plane si elle possède un défaut de planéité inférieur ou égal à 0,1 millimètre. Or, les procédés de fabrication actuels d'aubes 1 en matériau composite à renfort fibreux ne permettent pas d'obtenir de manière fiable un défaut de planéité inférieur ou égal à 0,1 millimètre. En effet, de nombreuses aubes 1 comprennent un défaut de planéité de 0,15 millimètre.
Ainsi, selon un mode de réalisation Illustré sur les figures 3 et 5, l'aube 1 comprend un tissu de rectification 7 qui est disposé sur la portée supérieure d'extrados 51, la portée inférieure d'extrados 52, la portée supérieure d'intrados 61, et la portée inférieure d'intrados 62. Le tissu de rectification 7 est formé par des fibres tissées entre elles selon un motif de tissage (ou armure de tissage) en deux dimensions (2D). De manière préférentielle, la couche de tissu de rectification 7 déposée sur chacune des portées 51, 52, 61 et 62 comprend une épaisseur constante. Ce mode de réalisation est de préférence utilisé lorsque le maintien en position radial de l'aube 1 sur le disque 2 est assuré par le fait que la portée supérieure d'extrados 51, la portée supérieure d'intrados 61, la portée inférieure d'extrados 52, et la portée Inférieure d'intrados 62 viennent en appui contre la paroi de l'alvéole 20 dans laquelle le pied 15 de l'aube 1 est disposé.
Selon un autre mode de réalisation possible qui est illustré à la figure 6, le tissu de rectification 7 n'est disposé que sur la portée supérieure d'extrados 51 et la portée supérieure d'intrados 61. Ce mode de réalisation est préféré lorsque seules la portée supérieure d'extrados 51 et la portée supérieure d'intrados 61 viennent en appui contre la paroi de l'alvéole 20 dans laquelle le pied 15 de l'aube 1 est disposé.
Selon un mode de réalisation supplémentaire également possible illustré à la figure 7, le tissu de rectification 7 n'est disposé que sur la portée inférieure d'extrados 55 et la portée inférieure d'intrados 62. Ce mode de réalisation est préféré lorsque seules la portée inférieure d'extrados 52 et la portée inférieure d'intrados 62 viennent en appui contre la paroi de l'alvéole 20 dans laquelle le pied 15 de l'aube 1 est disposé.
Toutefois, selon une variante possible, le tissu de rectification 7 peut être disposé sur la portée supérieure d'extrados 51, la portée inférieure d'extrados 52, la portée supérieure d'intrados 61, et la portée inférieure d'intrados 62, même si les portées supérieures d'extrados 51 et d'intrados 61 ne viennent pas en appui contre la paroi de l'alvéole 20, ou même si les portées inférieures d'extrados 52 et d'intrados 62 ne viennent pas en appui contre la paroi de l'alvéole 20.
Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 5, le tissu de rectification 7 comprend une première face 71 qui est fixée sur chacune des portées supérieures 51, 61 et inférieures 52, 62 du pied 15, et une seconde face 72 opposée à la première face 71. La première face 71 du tissu de rectification 7 étant fixée sur les portées du pied 15, ladite première face 71 comprend un défaut de planéité égal au défaut de planéité de la surface sur laquelle ladite première face 71 est fixée. La seconde face 72 du tissu de rectification 7 est une face qui a été usinée de sorte qu'elle possède un défaut de planéité plus faible que le défaut de planéité de la première face 71.
Le fait de déposer une couche de tissu de rectification 7 permet donc de récupérer un défaut de planéité trop important d'une portée supérieure d'extrados 51, d'une portée inférieure d'extrados 52, d'une portée supérieure d'intrados 61, et d'une portée inférieure d'intrados 62 sans usiner directement le pied 15 de l'aube 1.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 6, la première face 71 du tissu de rectification 7 est fixée uniquement sur la portée supérieure d'extrados 51 et la portée supérieure d'intrados 61. Dans ce mode de réalisation, la portée inférieure d'extrados 52 et la portée inférieure d'intrados 62 ne sont pas recouvertes par le tissu de rectification 7.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 7, la première face 71 du tissu de rectification 7 est fixée uniquement sur la portée inférieure d'extrados 52 et la portée inférieure d'intrados 62. Dans ce mode de réalisation, la portée supérieure d'extrados 51 et la portée supérieure d'intrados 61 ne sont pas recouvertes par le tissu de rectification 7.
De plus, les techniques d'usinage actuelles permettent d'obtenir un défaut de planéité d'une surface usinée qui est inférieur à 0,1 millimètre. Ainsi, après usinage du tissu de rectification 7, la seconde face 72 dudit tissu de rectification 7 possède un défaut de planéité inférieur ou égal à 0,1 millimètre.
Selon une variante préférée de l'invention, la couche de tissu de rectification 7 déposée sur les portées extrados 5 et intrados 6 du pied 15 possède une épaisseur minimale de 0,15 millimètre. Autrement dit, le tissu de rectification 7 possède une épaisseur minimum de 0,15 millimètre avant l'usinage de la seconde face 72 dudit tissu de rectification 7. Cette épaisseur minimale de 0,15 millimètre permet de réduire le risque d'usinage des portées d'extrados 5 et d'intrados 6 du pied 15 de l'aube 1 lors de l'usinage du tissu de rectification 7.
Selon une variante préférentielle, le tissu de rectification 7 est réalisé dans une couleur différente que le renfort fibreux de l'aube 1, de sorte qu'un opérateur puisse très facilement se rendre compte par une simple inspection visuelle que, durant l'usinage du tissu de rectification 7, l'intégralité de la couche de tissu de rectification 7 a été enlevée, et que le renfort fibreux a été coupé par l'outil d'usinage. En effet, le fait que le renfort fibreux ait été coupé par l'outil d'usinage au niveau des portées 5 et 6 du pied 15 réduit la résistance à la fatigue de l'aube 1.
Selon une variante possible, le tissu de rectification 7 comprend des fibres de carbone ou est intégralement constitué de fibres de carbone, car les fibres de carbone possèdent une bonne résistance au matage. De plus, une telle variante est avantageuse lorsque le renfort fibreux de l'aube 1 est également en fibres de carbone, car il est possible de garder l'outil d'usinage utilisé pour détourer l'aube 1 à sa sortie du moule de densification de préforme pour usiner le tissu de rectification 7.
Selon une variante possible illustrée aux figures 6 et 7, un tissu d'usure 8 est fixé sur la seconde face 72 du tissu de rectification 7. Le tissu d'usure 8 permet de créer une couche d'usure préférentielle entre la paroi de l'alvéole 20 du disque 2 et le pied 15 de l'aube 1, de sorte à limiter l'usure de l'alvéole 20 et du pied 15.
De plus, dans le cas où le tissu de rectification 7 est réalisé dans un matériau dur possédant une bonne résistance au matage, comme par exemple de la fibre de carbone, le dépôt d'un tel tissu d'usure 8 est préféré car le contact direct du tissu de rectification 7 et de la paroi de l'alvéole 20 peut causer une usure prématurée de ladite paroi de l'alvéole. Selon la terminologie technique anglo-saxonne utilisée dans l'aéronautique, le tissu d'usure 8 est également appelé « wear strip ».
Lors d'une opération de maintenance, une nouvelle couche de tissu d'usure 8 peut être déposée sur la seconde face 72 du tissu de rectification 7 si la couche de tissu d'usure 8 précédente est usée.
Le tissu d'usure 8 peut être formé par des fibres de verre tissées ensembles selon un motif en deux dimensions. Selon la terminologie technique utilisée dans l'aéronautique, le tissu d'usure 8 formé de fibres tissées selon un motif en deux dimensions est également appelé « pli 2D ».
Le fait de déposer une couche de tissu de rectification 7 sur laquelle une couche de tissu d'usure 8 est déposée permet de simplifier les opérations de maintenance. En effet, si un défaut de planéité trop important des portées d'extrados 5 et d'intrados 6 est rattrapé en usinant le tissu d'usure 8, il est nécessaire d'usiner de la même manière chaque nouvelle couche de tissu d'usure 8 déposée lors d'une opération de maintenance. Une telle opération d'usinage du tissu d'usure 8 complexifierait fortement la maintenance des aubes 1.
Par ailleurs, le tissu d'usure 8 peut également être déposé sur la face avant 15a et la face arrière du pied 15 afin de limiter l'usure du pied 15 au niveau de sa face avant 15a et de sa face arrière.
Enfin, il est également possible de déposer le tissu d'usure 8 à la fois sur la portée supérieure d'extrados 51 et la portée supérieure d'intrados 61, et à la fois sur la portée inférieure d'extrados 52 et sur la portée inférieure d'intrados 62. Cela est par exemple possible lorsque, par exemple comme illustré sur la figure 3 et 5, le tissu de rectification est déposé à la fois portée supérieure d'extrados 51 et la portée supérieure d'intrados 61, et à la fois sur la portée inférieure d'extrados 52 et sur la portée inférieure d'intrados 62.
De plus, une plaque de protection 13a peut être fixée sur le bord d'attaque 13 afin de protéger le bord d'attaque 13 contre les particules ou les corps qui peuvent percuter ledit bord d'attaque 13 de l'aube 1 lors du fonctionnement de la turbomachine. La plaque de protection 13 peut être une plaque en titane qui est collée sur le bord d'attaque 13, ladite plaque de protection 13a s'étendant également sur une partie de l'extrados 11 et de l'intrados 12.
Un film de protection peut être fixé sur l'intrados 12 de l'aube 1 de sorte à protéger l'intrados 12 de l'aube 1 contre l'érosion. Le film de protection peut être un film en polyuréthane qui est collé sur l'intrados 12.
La figure 8 représente une première mise en œuvre possible d'un procédé de fabrication de l'aube 1. Selon la première mise en œuvre possible, le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes : - Etape 100 : Pose d'un tissu de rectification 7 sur la portée d'extrados 5 et la portée d'intrados 6 du pied 15 de l'aube 1. Ainsi, les portées supérieures d'extrados 51 et d'intrados 61, et/ou les portées inférieures d'extrados 52 et d'intrados 62 sont couvertes par une couche de tissu de rectification 7. De préférence, la couche de tissu de rectification 7 ainsi déposée possède une épaisseur supérieure à 0,15 millimètre. - Etape 200 : Usinage du tissu de rectification 7 sur la portée d'extrados 5 et la portée d'intrados 6, de sorte à aplanir la surface du tissu de rectification 7. Ainsi, sur les portées supérieures d'extrados 5& et d'intrados 6&, et/ou sur les portées inférieures d'extrados 52 et d'intrados 62, la couche de tissu de rectification 7 est usinée afin que la seconde face 72 du tissu de rectification 7 possède un défaut de planéité inférieur au défaut de planéité de la première face 71 dudit tissu de rectification 7, et de préférence inférieur ou égal à 0,1 millimètre. L'usinage du tissu de rectification 7 peut par exemple être réalisé par surfaçage de la portée d'extrados 5 et de la portée d'intrados 6. D'autres techniques d'usinage peuvent également être employées.
La figure 9 illustre une seconde mise en œuvre possible du procédé de fabrication de l'aube 1. La seconde mise en œuvre du procédé de fabrication comprend, en plus de l'étape 100 de pose du tissu de rectification 7 et de l'étape 200 d'usinage dudit tissu de rectification 8, l'étape suivante : - Etape 300 : Pose d'un tissu d'usure 8 sur la seconde face 72 du tissu de rectification 7 une fois que ladite seconde face 72 a été usinée. L'aube 1 est en un matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice. Le renfort fibreux peut être en fibres de carbone, tandis que la matrice peut être en résine époxy. Le procédé de fabrication de l'aube 1 comprend donc les étapes suivantes : - Une étape de tissage d'une pluralité de fibres de sorte à former le renfort fibreux ; - Une étape de mise en forme du renfort fibreux de manière à réaliser une préforme de l'aube ; - Une étape de densification de la préforme par imprégnation de ladite préforme par un matériau constitutif de la matrice. Cette étape de densification est réalisée en plaçant la préforme dans un moule qui comprend une cavité interne formant en négatif la forme de l'aube 1 à réaliser, et en injectant le matériau constitutif de la matrice à l'intérieur de la cavité interne du moule.
Trois variantes possibles pour l'étape 100 de pose du tissu de rectification 7 sur la portée d'extrados 5 et la portée d'intrados 6 du pied 15 de l'aube 1 sont décrites ci-après en référence aux figures 10 et 11.
Dans une première variante possible illustrée sur la figure 10, l'étape 100 de pose du tissu de rectification 7 comprend les étapes suivantes : - Etape 101 : pose du tissu de rectification 7 sur la préforme de l'aube 1, avant l'étape de densification de ladite préforme. Le tissu de rectification 7 est positionné sur la préforme sur les parties de ladite préforme qui sont adaptées pour former la portée d'extrados 5 et la portée d'intrados 6 du pied 15 de l'aube 1. Le tissu de rectification 7 est maintenu en position sur la préforme par collage dudit tissu 7 sur ladite préforme. - Etape 102 : densification de la préforme sur laquelle est disposé le tissu de rectification 7 en injectant le matériau constitutif de la matrice.
Dans cette première variante, le tissu de rectification 7 est moulé dans la matrice de l'aube 1 après l'étape de densification de la préforme. Ainsi, pour usiner le tissu de rectification 7 il est nécessaire d'usiner la couche de matrice (par exemple de la résine époxy) située par-dessus le tissu de rectification 7. Toutefois, un tel usinage de la matrice au niveau du tissu de rectification 7 n'est pas problématique, car le tissu de rectification 7 étant posé au-dessus du renfort fibreux, ledit renfort fibreux n'est pas attaqué par l'outil d'usinage lorsque la matrice est enlevée par ledit outil d'usinage, et ainsi la résistance à la fatigue de l'aube 1 n'est pas réduite.
Dans une deuxième variante possible illustrée sur la figure 11, l'étape 100 de pose du tissu de rectification 7 comprend les étapes suivantes : - Etape 103 : pose du tissu de rectification 7 sur le moule de densification de la préforme de sorte que lorsque la préforme est située à l'intérieur dudit moule, le tissu de rectification 7 est situé sur des zones de la préforme adaptées pour former la portée d'extrados 5 et la portée d'intrados 6 du pied de l'aube 1. Le tissu de rectification 7 est donc placé sur des zones du moule qui sont adaptées pour venir en contact des zones de la préforme adaptées pour former les portées supérieures d'extrados 51 et d'intrados 61, et/ou les portées inférieures d'extrados 52 et d'intrados 62 du pied de l'aube 1. Le tissu de rectification 7 est maintenu en position sur le moule par collage dudit tissu de rectification 7 sur ledit moule. - Etape 104 : densification de la préforme dans le moule comprenant le tissu de rectification 7 en injectant dans ledit moule le matériau constitutif de la matrice. L'injection du matériau constitutif de la matrice décolle le tissu de rectification 7 du moule et assure sa fixation sur la portée d'extrados 5 et la portée d'intrados 6.
Cette première et cette seconde variantes offrent l'intérêt de ne pas nécessiter d'opération d'usinage spécifique pour réaliser l'étape 200 d'usinage du tissu de rectification 7. En effet, à la sortie du moule de densification de la préforme, l'aube 1 qui sort dudit moule doit subir une opération de détourage dans laquelle les extrémités des fibres dépassant de l'aube 1 doivent être coupées. Ainsi, l'étape 200 d'usinage du tissu de rectification 7 peut être effectuée durant le détourage de l'aube 1. De plus, dans le cas où le renfort fibreux de l'aube 1 et le tissu de rectification 7 sont dans le même matériau, par exemple en fibres de carbone, le même outil d'usinage, par exemple une meule constituée d'un agglomérat de poudre de diamant, peut être utilisé pour effectuer le détourage de l'aube 1 et l'usinage du tissu de rectification 7.
Dans une troisième variante possible, l'étape 100 de pose du tissu de rectification 7 est effectuée après l'étape densification de la préforme par imprégnation de ladite préforme par un matériau constitutif de la matrice. La mise en place du tissu de rectification 7 peut être effectuée par collage dudit tissu de rectification 7 sur les portées d'extrados 5 et d'intrados 6 du pied 15 de l'aube 1. Cette opération de collage du tissu de rectification 7 peut être réalisée durant l'opération de collage de la plaque de protection 13a sur le bord d'attaque 13, et/ou durant l'opération de collage du film protecteur de l'intrados 12. Afin de faire sécher la colle utilisée durant ces diverses opérations de collage, l'aube 1 est placée dans un four.
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une aube (1) de turbomachine en un matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice, iadite aube (1) comprenant un extrados (11), un intrados (12), et un pied (15) en forme de queue d'aronde qui comprend une portée d'extrados (5) et une portée d'intrados (6), caractérisé en ce qu'ii comprend : - une étape (100) de pose d'un tissu de rectification (7) sur ia portée d'intrados et/ou ia portée d'extrados du pied de i'aube (1) ; - une étape (200) d'usinage du tissu de rectification (7) de sorte à corriger ies défauts de pianéité.
- 2. Procédé seion ia revendication 1, dans iequei ie procédé comprend : - une étape (300) de pose d'un tissu d'usure (8) sur ie tissu de rectification (7) après i'étape (200) d'usinage dudit tissu de rectification (7).
- 3. Procédé seion i'une queiconque des revendications 1 ou 2, dans iequei i'étape (100) de pose d'un tissu de rectification (7) sur la portée d'intrados et/ou ia portée d'extrados du pied de l'aube (1) comprend : - une étape (101) de pose du tissu de rectification (7) sur une préforme de l'aube (1) formée de fibres tissées formant le renfort fibreux ; - une étape (102) de densification de la préforme en imprégnant ladite préforme d'un matériau constitutif de la matrice dans un moule.
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l'étape (100) de pose d'un tissu de rectification (7) sur la portée d'intrados et/ou la portée d'extrados du pied de l'aube (1) comprend : - une étape (103) de pose du tissu de rectification (7) sur un moule, de sorte que le tissu de rectification (7) se fixe sur une préforme de l'aube (1) formée de fibres tissées formant le renfort fibreux durant une étape de densification de ladite préforme par imprégnation de iadite préforme par un matériau constitutif de ia matrice dans ie mouie ; - une étape (104) de densification de ia préforme en imprégnant iadite préforme du matériau constitutif de ia matrice dans ie mouie.
- 5. Procédé l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le procédé comprend : - une étape de densification d'une préforme de l'aube (1) formée de fibres tissées formant le renfort fibreux en imprégnant ladite préforme d'un matériau constitutif de la matrice dans un moule ; et dans lequel l'étape (100) de pose du tissu de rectification (7) est effectuée après l'étape de densification de la préforme.
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le tissu de rectification (7) et le renfort fibreux sont de couleurs différentes.
- 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le tissu de rectification (7) possède une épaisseur supérieure à 0,15 millimètre avant l'étape (200) d'usinage dudit tissu de rectification (7).
- 8. Aube (1) de turbomachine obtenue selon un procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
- 9. Aube (1) selon la revendication 8, dans laquelle le tissu de rectification (7) comprend des fibres de carbones.
- 10. Aube (1) selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, dans laquelle le renfort fibreux est formé par une préforme qui est formée de fibres tissées selon trois dimensions.
- 11. Ensemble comprenant un disque sur lequel une aube (1) selon l'une quelconque des revendications 8 à 10 est fixée.
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