FR3051897A1 - Procede de controle de la deformation, par exemple la deformation due au flambage, d'un element profile de turbomachine - Google Patents

Procede de controle de la deformation, par exemple la deformation due au flambage, d'un element profile de turbomachine Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de contrôle de la déformation, par exemple la déformation due au flambage, d'un élément profilé de turbomachine s'étendant selon un axe (Z), tel par exemple qu'une aube, comportant les étapes consistant à déterminer, par mesure à l'aide d'outils de mesure, la position et la forme d'une première section primaire réelle (P1R) de l'aube, déterminer, par mesure à l'aide d'outils de mesure, la position et la forme d'une seconde section primaire réelle (P2R) de l'aube, déterminer la position du centre de gravité (GP1R, GP2R) de chaque section primaire réelle (P1R, P2R), c'est-à-dire le centre de l'aire ou de la surface de la section primaire réelle (P1R, P2R), par rapport au centre de gravité d'une section primaire théorique correspondante (GP1T, GP2T), déterminer, par mesure à l'aide d'outils de mesure, la position et la forme d'au moins une section secondaire réelle (SR) de l'aube, déterminer la position du centre de gravité (GSR) de chaque section secondaire réelle (SR) par rapport au centre de gravité (GST) de la section secondaire théorique correspondante (GST).

Description

Procédé de contrôle de la déformation, par exemple la déformation due au flambage, d’un élément profilé de turbomachine
La présente invention concerne un procédé de contrôle de la déformation, par exemple la déformation due au flambage, d’un élément profilé de turbomachine, tel par exemple qu’une d’aube de turbomachine.
Les procédés de fabrication des aubes permettent de réaliser des aubes dont les formes et les dimensions correspondent sensiblement à celles d’une aube théorique à obtenir. Il subsiste cependant des défauts de dimensionnement et/ou de forme, que les fabricants s’efforcent de minimiser.
Afin de garantir que les défauts soient compris dans des tolérances dimensionnelles acceptables, il est nécessaire de pouvoir les mesurer et les quantifier afin de déterminer si la pièce est conforme aux spécifications ou si, au contraire, la pièce doit être mise au rebus ou retournée au fournisseur par exemple.
Les aubes sont des pièces profilées en trois dimensions, dont il est difficile de mesurer de façon simple et fiable les différentes cotes ou dimensions. Il est notamment difficile de mesurer les défauts liés au flambage d’une aube à l’aide des méthodes de mesure actuelles. L’aube est classiquement orientée dans la direction radiale par rapport à son axe de rotation, le flambage générant une déformation ou une flexion de l’aube dans un plan perpendiculaire à l’axe de l’aube. L’invention n’est pas limitée aux aubes de turbomachine mais peut concerner tout type d’élément profilé. L’invention a notamment pour but d’apporter une solution simple, efficace et économique au problème exposé ci-dessus. A cet effet, elle propose un procédé de contrôle de la déformation, par exemple la déformation due au flambage, d’un élément profilé de turbomachine s’étendant selon un axe, tel par exemple qu’une aube, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes consistant à : - déterminer, par mesure à l’aide d’outils de mesure, la position et la forme d’une première section primaire réelle de l’aube, -déterminer, par mesure à l’aide d’outils de mesure, la position et la forme d’une seconde section primaire réelle de l’aube, -déterminer la position du centre de gravité de chaque section primaire réelle, c’est-à-dire le centre de l’aire ou de la surface de la section primaire réelle, par rapport au centre de gravité d’une section primaire théorique correspondante, - déterminer, par mesure à l’aide d’outils de mesure, la position et la forme d’au moins une section secondaire réelle de l’aube, -déterminer la position du centre de gravité de chaque section secondaire réelle par rapport à la position du centre de gravité de la section secondaire théorique correspondante, - comparer l’écart entre la position du centre de chaque section réelle et la position du centre de gravité de la section théorique correspondante à une valeur seuil. L’élément profilé est par exemple une aube comportant une pale rattachée à un pied d’aube, par exemple par une plate-forme. Si l’on définit par I la longueur de la pale, la première section théorique est située à proximité de la plate-forme, par exemple à une distance comprise entre 0 et 0,5.1 de la plate-forme, la seconde section théorique étant située à proximité de l’extrémité de la pale opposée à la plate-forme, par exemple à une distance comprise entre 0,5.1 et I de ladite plate-forme.
On notera que, lorsqu’une section est délimitée par un ensemble de points définissant le contour de ladite section, le centre de gravité n’est pas nécessairement confondu avec le barycentre de ladite section. En effet, le barycentre d’une telle section est fonction de la densité des points dans les différentes parties du contour alors que le centre de gravité est indépendant de la densité des points. En effet, le centre de gravité d’une section est le centre de l’aire ou de la surface de ladite section. Ainsi, quel que soit le nombre de points de mesure réalisés, les positions des centres de gravité des différentes sections demeurent inchangées, ce qui améliore la fiabilité du procédé selon l’invention.
La position des centres de gravité des sections secondaires réelles par rapport aux centres de gravité des sections secondaires théoriques permet de définir le flambage de l’aube, notamment entre les sections primaires.
Si les écarts entre les centres de gravité des sections primaires ou secondaires réelles et les centres de gravité des sections théoriques correspondantes sont trop importants et supérieurs à des valeurs seuils, alors l’élément profilé peut être déclaré non conforme. A l’inverse, si ces écarts sont faibles, c’est-à-dire inférieurs aux valeurs seuils, alors l’élément profilé peut être déclaré conforme.
Pour déterminer la position du centre de gravité de chaque section secondaire réelle par rapport à la position du centre de gravité de la section secondaire théorique correspondante, on peut réaliser les sous-étapes correspondantes : - déterminer le point d’intersection d’une droite passant par les centres de gravité des sections primaires réelles, dite droite réelle, avec la section secondaire réelle correspondante, - déterminer la position du point d’intersection de la droite réelle et de la section secondaire réelle correspondante par rapport au centre de gravité de la section secondaire réelle, - déterminer le point d’intersection d’une droite passant par les centres de gravité des sections primaires théoriques, dite droite théorique, avec la section secondaire théorique correspondante, -déterminer la position du point d’intersection de la droite théorique et de la section secondaire théorique correspondante par rapport au centre de gravité de la section secondaire théorique, -en déduire la position du centre de gravité de la section secondaire réelle par rapport au centre de gravité de la section secondaire théorique. L’élément profilé s’étend suivant un axe Z, le décalage entre le centre de gravité de la section secondaire réelle et le centre de gravité de la section secondaire théorique peut être déterminé suivant deux axes orthogonaux X et Y, formant un repère orthogonal avec l’axe Z. L’élément profilé peut s’étendre suivant un axe Z, le décalage entre les centres de gravité des sections réelles et les centres de gravité des sections théoriques étant déterminé suivant deux axes orthogonaux X et Y, formant un repère orthogonal avec l’axe Z.
Pour déterminer la position du centre de gravité de chaque section secondaire réelle par rapport à la position du centre de gravité de la section secondaire théorique correspondante, on peut réaliser les sous-étapes correspondantes : - déterminer le point d’intersection d’une droite passant par les centres de gravité des sections primaires réelles, dite droite réelle, avec la section secondaire réelle correspondante, - déterminer les distances x1 et y1, suivant les axes X et Y, entre le point d’intersection de la droite réelle et de la section secondaire réelle correspondante, d’une part, et le centre de gravité de la section secondaire réelle, d’autre part, - déterminer le point d’intersection d’une droite passant par les centres de gravité des sections primaires théoriques, dite droite théorique, avec la section secondaire théorique correspondante, - déterminer les distances x2 et y2, suivant les axes X et Y, entre le point d’intersection de la droite théorique et de la section secondaire théorique correspondante, d’une part, et le centre de gravité de la section secondaire théorique, d’autre part, - déterminer les distances DispX et DispY, suivant les axes X et Y, entre le centre de gravité de la section secondaire réelle et le centre de gravité de la section secondaire théorique, à partir des distances x1, y1, x2, y2.
DispX peut ainsi définir une distance appelée « déport » entre les centres de gravité des sections secondaires réelle et théorique, et DispY peut définir une distance appelée « désaxage » entre lesdits centres de gravité.
Les distances DispX et DispY peuvent être définies par les relations suivantes : - DispX = x2-x1, - DispY= y2-y1.
La forme et la position des sections primaires ou secondaires réelles peuvent être déterminées à partir de points de mesure du contour de ladite section.
Dans ce cas, les points de mesure peuvent être réalisés à l’aide d’une machine à mesurer tridimensionnelle (CMM ou Coordinate Measuring Machine, en anglais).
Le procédé peut comporter des étapes consistant à : - déterminer, par mesure à l’aide d’outils de mesure, la position et la forme de plusieurs sections secondaires réelles de l’élément profilé, - déterminer la position du centre de gravité de chaque section secondaire réelle par rapport à la position du centre de gravité de la section secondaire théorique correspondante.
Le nombre de sections secondaires réelles mesurées est par exemple compris entre 10 et 100, en fonction de la dimension de l’élément profilé. L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de face d’une aube, - la figure 2 est une vue tridimensionnelle schématique illustrant le positionnement des sections réelles et d’une section secondaire de l’aube. - la figure 3 est une vue de détail de la figure 2, - la figure 4 est une vue bidimensionnelle de la section secondaire, représentant les distances, suivant les axes X et Y entre les centres de gravité d’une section secondaire réelle et de la section théorique correspondante.
La figure 1 illustre une aube 1 de turbomachine s’étendant selon un axe Z perpendiculaire à l’axe X de la turbomachine. L’aube 1 comporte un pied 2 permettant le montage de l’aube dans une rainure de forme correspondante ménagée dans un disque de rotor. L’axe de rotation du rotor est l’axe X de la turbomachine. L’aube 1 comporte en outre une pale 3 reliée au pied 2 par une plate-forme 4.
On définit un axe Y tel que les axes X, Y et Z soient orthogonaux. On définit également plusieurs sections de la pale P1, P2, S, chaque section étant orientée dans le plan XY, les différentes sections P1, P2, S étant écartées selon l’axe Z les unes des autres. On définit notamment une première section primaire P1, située à proximité de l’extrémité libre 5 de la pale 3, et une seconde section primaire P2, située à proximité de la plate-forme 4.
On définit également plusieurs sections secondaires S le long de l’axe Z de la pale 3.
Les procédés de fabrication des aubes 1 engendrent des défauts de forme et de dimensionnement, qu’il convient de mesurer de façon fiable afin de déterminer si les aubes 1 ainsi produites sont ou non conformes aux spécifications. L’invention vise en particulier à déterminer de façon simple et fiable les écarts dimensionnels entre une aube réelle issue de la production et une aube théorique. L’invention vise en particulier à déterminer le flambage de l’aube réelle, le phénomène de flambage générant une flexion ou une déformation de l’aube 1, engendrant notamment des déplacements des sections P1, P2, S suivant les axes X et/ou Y.
Pour cela, on fixe l’aube 1 sur un support par son pied 2, de façon à définir une origine de mesure. On mesure ensuite différents points le long des contours des sections primaires et secondaires réelles choisies P1R, P2R, SR (figure 2), en vue de déterminer les formes et positions de chacune desdites sections primaires et secondaires réelles P1R, P2R, SR, par rapport à l’origine.
Les points de mesure peuvent être réalisés à l’aide d’une machine à mesurer tridimensionnelle (CMM ou Coordinate Measuring Machine, en anglais) ou par tout autre méthode adaptée.
On détermine ensuite les centres de gravité GP1R, GP2R, GSR, des différentes sections primaires et secondaire réelles P1R, P2R, SR.
On rappelle que le centre de gravité d’une section est le centre de l’aire ou de la surface de ladite section. Ainsi, quel que soit le nombre de points de mesure réalisés pour chaque section, les positions des centres de gravité des différentes sections demeurent inchangées.
Le centre de gravité de la première section primaire réelle P1R est noté GP1R, le centre de gravité de la seconde section primaire réelle P2R est noté GP2R et le centre de gravité de l’une des sections secondaires réelle SR est noté GSR à la figure 2. Sur cette figure, seule une section secondaire réelle est représentée, afin de faciliter la compréhension et la lisibilité des dessins. Bien entendu, il est possible d’utiliser un nombre important de sections secondaires, par exemple plusieurs dizaines de sections secondaires.
On compare ensuite les positions des centres de gravité GP1R et GP2R avec les centres de gravité des sections théoriques correspondantes, notés GP1T et GP2T (figure 2). Si l’écart entre les centres de gravité GP1R et GP1T, ou si l’écart entre les centres de gravité GP2R et GP2T est supérieur à une valeur seuil, alors l’aube est déclarée non conforme aux spécifications.
On détermine ensuite une droite DR passant par les centres de gravité réels GP1R et GP2R, ainsi qu’une droite DT passant par les centres de gravité théoriques GP 1T et GP2T.
On détermine alors : - le point d’intersection noté, ISR, entre la droite DR et la section secondaire réelle SR, - le point d’intersection, noté IST, entre la droite DT et la section secondaire théorique ST, - les distances x1 et y1, respectivement suivant les axes X et Y, entre le point d’intersection ISR et le centre de gravité GSR (figure 3), - les distances x2 et y2, respectivement suivant les axes X et Y, entre le point d’intersection IST et le centre de gravité GST (figure 3).
On peut alors calculer les distances DispX et DispY, respectivement suivant les axes X et Y, du centre de gravité de la section secondaire réelle par rapport au centre de gravité de la section secondaire théorique, à partir des distances x1, y1, x2, y2.
Les distances DispX et DispY (figure 4) sont définies par les relations suivantes : - DispX = x2-x1, - DispY= y2-y1.
On notera que x1, x2, y1, y2, DispX et/ou DispY peuvent être positifs ou négatifs.
Les valeurs de DispX et DispY sont représentatives du flambage de l’aube 1, pour chaque section secondaire S. En effet, plus la valeur de DispX ou DispY est importante, plus le flambage de l’aube 1 est important.
Si DispX ou DispY est supérieur à une valeur seuil, alors l’aube 1 est déclarée non conforme aux spécifications. A l’inverse, si DispX ou si DispY est inférieur à ladite valeur seuil, alors l’aube 1 est déclarée conforme, au moins en ce qui concerne le critère du flambage.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de contrôle de la déformation, par exemple la déformation due au flambage, d’un élément profilé de turbomachine s’étendant selon un axe (Z), tel par exemple qu’une aube (1), caractérisé en ce qu’il comporte les étapes consistant à : - déterminer, par mesure à l’aide d’outils de mesure, la position et la forme d’une première section primaire réelle (P1R) de l’aube (1), - déterminer, par mesure à l’aide d’outils de mesure, la position et la forme d’une seconde section primaire réelle (P2R) de l’aube (1), -déterminer la position du centre de gravité (GP1R, GP2R) de chaque section primaire réelle (P1 R, P2R), c’est-à-dire le centre de l’aire ou de la surface de la section primaire réelle (P1R, P2R), par rapport au centre de gravité d’une section primaire théorique correspondante (GP1T, GP2T), - déterminer, par mesure à l’aide d’outils de mesure, la position et la forme d’au moins une section secondaire réelle (SR) de l’aube (1), -déterminer la position du centre de gravité (GSR) de chaque section secondaire réelle (SR) par rapport au centre de gravité (GST) de la section secondaire théorique correspondante (GST), - comparer l’écart entre la position du centre de gravité (GP1 R, GP2R, GSR) de chaque section réelle (P1R, P2R, SR) et la position du centre de gravité (GP1T, GP2T, GST) de la section théorique correspondante (P1T, P2T, ST) à une valeur seuil.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour déterminer la position du centre de gravité (GSR) de chaque section secondaire réelle (SR) par rapport au centre de gravité (GST) de la section secondaire théorique correspondante (GST), on réalise les sous-étapes correspondantes : - déterminer le point d’intersection (ISR) d’une droite (DR) passant par les centres de gravité (GP1R, GP2R) des sections primaires réelles (P1R, P2R), dite droite réelle (DR), avec la section secondaire réelle correspondante (SR), - déterminer la position du point d’intersection (ISR) de la droite réelle (DR) et de la section secondaire réelle correspondante (SR) par rapport au centre de gravité (GSR) de la section secondaire réelle (SR), - déterminer le point d’intersection (IST) d’une droite (DT) passant par les centres de gravité (GP1T, GP2T) des sections primaires théoriques (P1T, P2T), dite droite théorique (DT), avec la section secondaire théorique correspondante (ST), -déterminer la position du point d’intersection (IST) de la droite théorique (DT) et de la section secondaire théorique correspondante (ST) par rapport au centre de gravité (GST) de la section secondaire théorique (ST), - en déduire la position du centre de gravité (GSR) de la section secondaire réelle (SR) par rapport au centre de gravité (GST) de la section secondaire théorique (ST).
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le décalage entre les centres de gravité (GP1R, GP2R, GSR) des sections réelles (P1R, P2R, SR) et les centres de gravité (GP1T, GP2T, GST) des sections théoriques (P1T, P2T, ST) est déterminé suivant deux axes X et Y, par exemple deux axes orthogonaux.
  4. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’élément profilé (1) s’étend suivant un axe Z, le décalage entre le centre de gravité (GSR) de la section secondaire réelle (SR) et le centre de gravité (GST) de la section secondaire théorique (ST) étant déterminé suivant deux axes orthogonaux X et Y, formant un repère orthogonal avec l’axe Z.
  5. 5. Procédé selon l’une des revendications 3 ou 4, prise en dépendance de la revendication 2, caractérisé en ce que, pour déterminer la position du centre de gravité (GSR) de chaque section secondaire réelle (SR) par rapport au centre de gravité (GST) de la section secondaire théorique (ST) correspondante, on réalise les sous-étapes correspondantes : - déterminer le point d’intersection (ISR) d’une droite (DR) passant par les centres de gravité (GP1R, GP2R) des sections primaires réelles (P1R, P2R), dite droite réelle (DR), avec la section secondaire réelle (SR) correspondante, - déterminer les distances x1 et y1, suivant les axes X et Y, entre le point d’intersection (ISR) de la droite réelle (DR) et de la section secondaire réelle (SR) correspondante, d’une part, et le centre de gravité (GSR) de la section secondaire réelle (SR), d’autre part, - déterminer le point d’intersection (IST) d’une droite (DT) passant par les centres de gravité (GP1T, GP2T) des sections primaires théoriques (P1T, P2T), dite droite théorique (DT), avec la section secondaire théorique (ST) correspondante, -déterminer les distances x2 et y2, suivant les axes X et Y, entre le point d’intersection (IST) de la droite théorique (DT) et de la section secondaire théorique (ST) correspondante, d’une part, et le centre de gravité (GST) de la section secondaire théorique (ST), d’autre part, - déterminer les distances DispX et DispY, suivant les axes X et Y, entre le centre de gravité (GSR) de la section secondaire réelle (SR) et le centre de gravité (GST) de la section secondaire théorique (ST), à partir des distances x1, y1, x2, y2.
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les distances DispX et DispY sont définies par les relations suivantes : - DispX = x2-x1, - DispY= y2-y1.
  7. 7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la forme et la position des sections primaires ou secondaires réelles (P1R, P2R, SR) sont déterminées à partir de points de mesure du contour de ladite section.
  8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les points de mesure sont réalisés à l’aide d’une machine à mesurer tridimensionnelle.
  9. 9. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le procédé comporte des étapes consistant à : - déterminer, par mesure à l’aide d’outils de mesure, la position et la forme de plusieurs sections secondaires réelles (SR) de l’élément profilé (1), -déterminer la position du centre de gravité (GSR) de chaque section secondaire réelle (SR) par rapport au centre de gravité (GST) de la section secondaire théorique (ST) correspondante.
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