FR3070286A1 - Arbre de coulee pour procede de fabrication par fonderie a modele perdu et procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un arbre de coulée (10) pour fonderie à modèle perdu pour la fabrication d'un élément aubagé profilé de turbomachine par solidification dirigée comprenant un modèle (18) en matériau éliminable. Le modèle (18) en matériau éliminable comprend une première partie (20) formant un modèle de l'aube, une deuxième partie (22) comprenant un modèle de germe monocristallin (26), le modèle de germe monocristallin (26) présentant une forme allongée selon une direction principale (X), la deuxième partie (22) étant reliée à la première partie (20) par un conduit de raccordement (24). Le modèle (18) en matériau éliminable comprend un support (16) en matériau éliminable comportant un plan principal (P16) et au moins une embase de réception de la deuxième partie (22), un plan perpendiculaire à la direction principale (X) et le plan principal (P16) du support (16) présentant un angle d'inclinaison prédéterminé, le modèle (18) en matériau éliminable étant positionné sur l'embase. L'invention concerne également un procédé de fabrication par fonderie à modèle perdu et par solidification dirigée d'un élément aubagé profilé de turbomachine, dans lequel on réalise un arbre de coulée (10).
Description
Arrière-plan de l'invention [0001] Le présent exposé concerne le domaine de la fabrication par fonderie à modèle perdu pour la solidification dirigée de pièces métalliques, par exemple des aubes de turbine.
[0002] Des procédés de fonderie dits à cire perdue ou à modèle perdu sont particulièrement adaptés pour la production de pièces métalliques de formes complexes. Ainsi, la fonderie à modèle perdu est notamment utilisée pour la production d'aubes de turbomachines.
[0003] Dans la fonderie à modèle perdu, la première étape est la réalisation d'un modèle en matériau éliminable à température de fusion comparativement peu élevée, comme par exemple une cire ou une résine, sur laquelle est ensuite surmoulé un moule. Après consolidation du moule, le matériau éliminable est évacué de l'intérieur du moule. Un métal en fusion est ensuite coulé dans ce moule, afin de remplir la cavité formée par le modèle dans le moule après son évacuation. Une fois que le métal est refroidit et complètement solidifié, le moule peut être ouvert ou détruit afin de récupérer une pièce métallique conforme à la forme du modèle en matériau éliminable.
[0004] Afin de pouvoir produire plusieurs pièces simultanément, il est possible de réunir plusieurs modèles en matériau éliminable dans une seule grappe, chaque modèle en matériau éliminable étant relié au moins à un bâti, généralement un fût central qui n'est pas en matériau éliminable et une couronne de distribution réalisée en matériau éliminable. La couronne forme, dans le moule, des canaux de coulée pour le métal en fusion aussi appelé système d'alimentation.
[0005] On entend par « métal », dans le présent contexte, tant des métaux purs que des alliages métalliques.
[0006] Afin de pouvoir profiter des avantages de ces alliages métalliques pour obtenir des propriétés thermomécaniques avantageuses dans une pièce produite par fonderie, il peut être souhaitable d'assurer une solidification dirigée du métal dans le moule.
[0007] On entend par « solidification dirigée », dans le présent contexte, la maîtrise de la germination et de la croissance de monocristal solide, dans une direction donnée, dans le métal en fusion lors de son passage de l'état liquide à l'état solide. L'objet d'une telle solidification dirigée est d'éviter les effets négatifs des joints de grains dans la pièce. Ainsi, la solidification dirigée monocristalline consiste à assurer la solidification de la pièce en un seul cristal, de manière à supprimer les joints de grains.
[0008] Les pièces produites par solidification dirigée peuvent atteindre non seulement des tenues mécaniques particulièrement élevées dans tous les axes d'effort, mais aussi une tenue thermique améliorée, puisqu'on peut se passer d'additifs destinés à lier plus fortement entre eux les grains cristallins. Ainsi, ces pièces métalliques ainsi produites peuvent être avantageusement utilisées, par exemple, dans les parties chaudes de turbines.
[0009] Dans les procédés de fonderie par solidification dirigée, un métal liquide est coulé dans un moule comprenant un fût central s'étendant, suivant un axe principal, entre un godet de coulée et une base, et une pluralité de cavités de moulage arrangées en grappe autour du fût central, chacune reliée au godet de coulée par un canal d'alimentation. Après la coulée du métal en fusion dans les cavités du moule à travers le godet de coulée, ce métal en fusion est progressivement refroidi, suivant ledit axe principal à partir de la base vers le godet de coulée. Ceci peut être réalisé, par exemple, en extrayant progressivement le moule d'un four ou d'une chambre de chauffage, suivant l'axe principal, vers le bas, tout en refroidissant la base.
[0010] Grâce au refroidissement progressif du métal en fusion à partir de la base, la solidification du métal commence à proximité de la base et s'étend à partir de celui-ci suivant une direction parallèle à l'axe principal.
[0011] Cependant, au vu des formes complexes que peuvent prendre les pièces métalliques, notamment les aubes de turbine, ainsi que la taille de ces aubes, on a pu constater qu'il peut apparaître des défauts dans certaines parties de l'aube. Selon leur taille et leur localisation, certains de ces défauts ne sont pas acceptables et l'aube doit être mise au rebut ce qui entraîne des pertes de temps et des pertes financières. En effet, pour produire un nombre donné d'aubes qui peuvent être montées sur une turbine, un nombre plus important d'aubes doit être produit afin de tenir compte des aubes qui seront mises au rebut.
[0012] Dans la description qui suit, le terme « vertical » est défini par rapport à la direction de la pesanteur et le terme « horizontal » désigne un plan, une direction perpendiculaire à un plan vertical ou une direction verticale. Les termes « haut », « bas », « dessous », « dessus » sont définis par l'orientation normale d'un moule pour procédés de fonderie par solidification dirigée lors de la coulée de métal dans le moule.
Objet et résumé de l'invention [0013] Le présent exposé vise à remédier au moins en partie à ces inconvénients.
[0014] A cet effet, le présent exposé concerne un arbre de coulée pour fonderie à modèle perdu pour la fabrication d'un élément aubagé profilé de turbomachine, tel qu'une aube de turbine, par solidification dirigée comprenant :
- un modèle en matériau éliminable, le modèle en matériau éliminable comprenant une première partie formant un modèle de l'élément aubagé, une deuxième partie comprenant un modèle de germe monocristallin, le modèle de germe monocristallin présentant une forme allongée selon une direction principale, la deuxième partie étant reliée à la première partie par un conduit de raccordement,
- un support en matériau éliminable comportant un plan principal et au moins une embase de réception de la deuxième partie, un plan perpendiculaire à la direction principale et le plan principal du support présentant un angle d'inclinaison prédéterminé, le modèle en matériau éliminable étant positionné sur l'embase.
[0015] Les inventeurs ont identifié qu'une des sources des défauts trouvait son origine dans la présence de grains parasites dans l'aube, c'est-à-dire que l'aube n'était pas monocristalline mais présentait un cristal principal, aussi appelé grain principal, et, localement, un ou plusieurs cristaux de taille inférieure à la taille du grain principal. Ces cristaux sont également appelés grains parasites car leur présence n'est pas souhaitée. Il a été constaté que le taux de rebut lié à la formation de tels grains parasites représente un pourcentage non négligeable des pièces mises au rebut.
[0016] Grâce à l'angle prédéterminé présent entre le plan principal du support et le plan perpendiculaire à la direction principale, la direction principale est inclinée par rapport à la normale au plan principal du support de cet angle d'inclinaison prédéterminé. On comprend donc que le plan principal du support étant généralement horizontal, la direction principale et donc le modèle en matériau éliminable est incliné de l'angle d'inclinaison prédéterminé par rapport à la verticale. On comprend que la surface du support peut ne pas être plane.
[0017] Du fait de l'inclinaison du modèle en matériau éliminable de l'angle d'inclinaison prédéterminé par rapport à la verticale, dans tout plan horizontal coupant la première partie, tous les points du modèle en matériau éliminable dans ledit plan horizontal sont reliés à la deuxième partie par la première partie située sous ledit plan horizontal et le conduit de raccordement.
[0018] Sur le modèle en matériau éliminable, on surmoule un moule carapace, et après consolidation du moule carapace, le matériau éliminable est évacué de l'intérieur du moule. Dans la partie du moule correspondant à la deuxième partie du modèle en matériau éliminable, on dispose un germe monocristallin de forme allongée selon la direction principale du moule, aussi appelé germe « père », qui correspond à la direction principale de la deuxième partie du modèle en matériau éliminable. Un métal en fusion est ensuite coulé dans le moule, afin de remplir la cavité formée grâce au modèle en matériau éliminable, en particulier la partie correspondant à la première partie du modèle en matériau éliminable. L'aube monocristalline obtenue à partir de ce procédé aura selon la direction principale une orientation cristallographique qui est l'orientation cristallographique du germe « père ».
[0019] Une fois le métal complètement solidifié par solidification dirigée, le moule peut être ouvert ou détruit afin de récupérer l'aube monocristalline conforme à la forme du modèle en matériau éliminable.
[0020] Grâce au refroidissement progressif du métal en fusion à partir de la base, la solidification du métal commence à proximité de la base et donc du germe « père » et le front de solidification est parallèle au plan principal du support en matériau éliminable, c'est-à-dire que le front de solidification est selon un plan horizontal.
[0021] On comprend que grâce à l'angle d'inclinaison prédéterminé, le front de solidification du métal est réalisé de sorte qu'il n'y ait pas de poche de métal liquide qui se trouve au niveau du front de solidification sans être en communication directe avec le germe monocristallin. Ainsi, toute partie de l'aube en cours de solidification est en contact avec le monocristal et la solidification est orientée par le germe monocristallin. En d'autres termes, le support étant horizontal, le volume de l'aube défini endessous de tout plan horizontal coupant le moule, c'est-à-dire de tout plan parallèle au front de solidification, est un volume unique. Ainsi, grâce à l'angle d'inclinaison prédéterminé, la progression du front de solidification dans le moule est réalisée de sorte que le risque de formation d'un grain parasite est réduit.
[0022] On réduit ainsi le taux de rebut des aubes monocristallines produites à partir de l'arbre de coulée.
[0023] On entend par plan principal du support, un plan imaginaire qui peut être confondu avec une surface plane du support. Généralement, ce plan principal est parallèle au front de solidification et horizontal.
[0024] L'embase peut comporter un plan principal parallèle au plan perpendiculaire à la direction principale lorsque le modèle en matériau éliminable est positionné sur l'embase.
[0025] On entend par plan principal de l'embase, un plan imaginaire qui peut être confondu avec une surface plane de l'embase. Ainsi, si l'embase ne présente pas de surface plane, le plan principal est perpendiculaire à la direction principale lorsque le modèle en matériau éliminable est positionné sur l'embase.
[0026] L'embase présente donc un plan principal qui est incliné par rapport au plan principal du support de l'angle d'inclinaison prédéterminé.
[0027] Grâce au plan principal de l'embase qui est incliné, le contrôle de l'inclinaison du modèle en matériau éliminable par rapport au support est plus facilement contrôlable et plus reproductible.
[0028] Dans certains modes de réalisation, l'embase comporte un plan principal parallèle au plan principal du support et l'arbre de coulée peut comporter une cale disposée entre le modèle en matériau éliminable et l'embase, la cale présentant deux surfaces principales inclinées l'une par rapport à l'autre de l'angle d'inclinaison prédéterminé.
[0029] On peut avantageusement utiliser un support standard et adapter l'angle d'inclinaison prédéterminé en modifiant l'angle d'inclinaison des surfaces principales de la cale.
[0030] Dans certains modes de réalisation, l'angle d'inclinaison prédéterminé du plan principal de l'embase par rapport au plan principal du support est tel que tout point d'un plan horizontal de la première partie est relié par la première partie et par le conduit de raccordement à la deuxième partie.
[0031] Ainsi, lors de l'utilisation du moule carapace obtenu à partir de l'arbre de coulée, toute partie de l'aube en cours de solidification est en contact avec le monocristal et la solidification est orientée par le germe monocristallin.
[0032] Dans certains modes de réalisation, l'angle d'inclinaison prédéterminé du plan principal de l'embase par rapport au plan principal du support est supérieur ou égal à 3° +/- 0,5°, de préférence supérieur ou égal à 4° +/- 0,5° et inférieur ou égal à 8° +/- 0,5°, de préférence inférieur ou égal à 7° +/- 0,5°.
[0033] Dans certains modes de réalisation, l'embase comporte une bordure de centrage du modèle en matériau éliminable sur le support.
[0034] La bordure de centrage permet un positionnement aisé du modèle en matériau éliminable sur le support. La bordure permet également d'assurer la cohésion entre le modèle en matériau éliminable et le support, c'est-à-dire de réduire les risques de chute du modèle en matériau éliminable du support.
[0035] Dans certains modes de réalisation, la bordure de centrage comporte une paroi intérieure inclinée de 30° par rapport au plan principal de l'embase.
[0036] Cette paroi inclinée de 30° permet un démoulage facile du support.
[0037] Dans certains modes de réalisation, la deuxième partie forme un modèle de premier germe monocristallin, l'arbre de coulée comprend au moins un modèle de deuxième germe monocristallin présentant une forme allongée selon la direction principale, le modèle de deuxième germe monocristallin est disposé entre la première partie et un modèle de système d'alimentation réalisé en matériau éliminable.
[0038] Du fait de la présence du modèle de deuxième germe monocristallin dont la forme est allongée selon la direction principale, lors de la solidification du métal dans le moule obtenu par moulage du modèle en matériau éliminable, on solidifie une partie de métal faisant partie du monocristal et ayant la même orientation cristallographique que le germe « père » selon la direction principale. Ce germe obtenu dans la partie du moule qui correspond au modèle en matériau éliminable d'un deuxième germe monocristallin est aussi appelé germe « fils ». Ce germe « fils » pourra être utilisé comme germe « père » lors de la solidification dirigée d'une autre aube monocristalline. Ainsi, lorsque l'on produit une aube monocristalline, on produit également des germes monocristallins qui pourront être utilisés pour diriger la solidification d'autres aubes monocristallines.
[0039] Du fait que ce modèle de deuxième germe monocristallin est disposé entre la première partie du modèle en matériau éliminable et le modèle de système d'alimentation en matériau éliminable, la solidification du germe « fils » n'a pas d'influence sur la solidification de l'aube ellemême. Par ailleurs, le germe « fils » peut être facilement récupéré en le détachant de l'aube, par exemple en le coupant.
[0040] Dans certains modes de réalisation, l'arbre de coulée comporte plusieurs modèles de deuxième germe monocristallin, chacun destinés à former un germe « fils ».
[0041] Dans certains modes de réalisation, le modèle de deuxième germe monocristallin est relié au modèle de système d'alimentation en matériau éliminable par une connexion mâle-femelle comprenant un pion au moins partiellement inséré à l'intérieur d'une cavité.
[0042] Cette connexion permet un positionnement et un centrage aisé et rapide du modèle de deuxième germe monocristallin sur le modèle de système d'alimentation en matériau éliminable.
[0043] Dans certains modes de réalisation, une pellicule de matériau éliminable est intercalée entre une surface externe du pion et une surface interne de la cavité.
[0044] Le matériau éliminable utilisé pour la pellicule de matériau éliminable peut être différent du matériau éliminable utilisé pour réaliser l'arbre de coulée. Ils peuvent aussi être les mêmes.
[0045] Le modèle de deuxième germe monocristallin permet également de relier la première partie du modèle en matériau éliminable au modèle de système d'alimentation en matériau éliminable sur des surfaces de l'aube qui peuvent être facilement usinées.
[0046] Dans certains modes de réalisation, la deuxième partie est fixée sur l'embase par une pellicule de cire intercalée entre une surface de l'embase et une surface de la deuxième partie.
[0047] Le positionnement et la fixation du modèle en matériau éliminable sur le support est ainsi rendu simple.
[0048] Dans certains modes de réalisation, le matériau éliminable est de la cire.
[0049] Dans certains modes de réalisation, l'arbre de coulée comporte une pluralité de modèles en matériau éliminable, chaque modèle en matériau éliminable étant disposé sur une embase du support.
[0050] On parle aussi de grappe de coulée.
[0051] Le présent exposé concerne également un procédé de fabrication par fonderie à modèle perdu et par solidification dirigée d'un élément aubagé profilé de turbomachine, tel qu'une aube de turbine,, dans lequel on réalise un arbre de coulée tel que défini précédemment.
[0052] Dans certains modes de réalisation, on détermine la valeur prédéterminée de l'angle de sorte que, dans tout plan horizontal coupant la première partie, tous les points du modèle en matériau éliminable dans ledit plan horizontal soient reliés à la deuxième partie par la première partie et le conduit de raccordement.
Brève description des dessins [0053] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation de l’invention, donnés à titre d’exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées, sur lesquelles :
- la figure 1 est une vue en perspective d'un arbre de coulée selon un premier mode de réalisation ;
- la figure 2 est une vue en perspective d'un modèle en matériau éliminable selon un premier mode de réalisation ;
- la figure 3 est une vue en perspective d'un support en matériau éliminable selon un premier mode de réalisation ;
- la figure 4 est une vue partielle de la figure 3 ;
- la figure 5 est une vue partielle en perspective du modèle en matériau éliminable de la figure 2 positionné sur le support de la figure 3 ;
- la figure 6 est une vue partielle en coupe selon le plan de coupe VI-VI de la figure 4 du modèle en matériau éliminable de la figure 2 positionné sur le support de la figure 3 ;
- la figure 7 est une vue partielle agrandie de la figure 1 ;
- la figure 8 est une vue en perspective d'un modèle en matériau éliminable selon un deuxième mode de réalisation ;
- la figure 9 est une vue agrandie de la figure 8 ;
- la figure 10 est une vue en perspective d'un support en matériau éliminable selon un deuxième mode de réalisation ;
- la figure 11 est une vue partielle de la figure 10 ;
- la figure 12 est une vue partielle en coupe selon le plan de coupe XII-XII de la figure 11 du modèle en matériau éliminable de la figure 8 positionné sur le support de la figure 10.
Description détaillée de l'invention [0054] La figure 1 représente une vue schématique en perspective d'un arbre de coulée 10 pour fonderie à modèle perdu pour la fabrication d'une aube de turbine par solidification dirigée selon un premier mode de réalisation. Cet arbre de coulée 10 comporte un fût central 12, définissant un axe principal V de l'arbre de coulée 10, s'étendant entre un modèle de système d'alimentation 14 en matériau éliminable, par exemple une couronne d'alimentation et un support 16 en matériau éliminable. Le fût central 12 est par exemple réalisé en acier et est retiré du moule carapace avant la coulée du métal liquide dans le moule carapace.
[0055] L'arbre de coulée 10 va permettre de former un moule carapace dans lequel du métal liquide sera ensuite coulé, les parties solides en matériau éliminable ou dans des autres matériaux de l'arbre de coulée 10 formant des cavités dans le moule carapace après élimination du matériau éliminable.
[0056] Généralement, lors de la coulée du métal dans le moule carapace obtenu à partir de l'arbre de coulée 10, l'axe principal V est vertical et le support 16 en matériau éliminable comporte un plan principal
P16 qui est perpendiculaire à l'axe principal V. Le plan principal P16 du support 16 en matériau éliminable est donc horizontal et parallèle au front de solidification du métal dans le moule carapace obtenu à partir de l'arbre de coulée 10. Le plan principal P16 du support 16 en matériau éliminable est un plan imaginaire qui est parallèle aux surfaces du support 16 en matériau éliminable et qui peut être confondu avec les surfaces du support 16 en matériau éliminable.
[0057] L'arbre de coulée 10 comporte au moins un modèle 18 en matériau éliminable. Sur la figure 1, l'arbre de coulée 10 comporte une pluralité de modèles 18 en matériau éliminable (un seul étant représenté), comme par exemple une cire ou une résine, disposés autour du fût central
12. La quantité de modèles 18 en matériau éliminable peut varier en fonction de la taille de la pièce à fabriquer, de sa forme et des besoins de la production.
[0058] Les modèles 18 en matériau éliminable sont disposés entre le support 16 en matériau éliminable et le modèle de système d'alimentation 14 en matériau éliminable.
[0059] On a représenté sur la figure 2 un des modèles 18 en matériau éliminable de la figure 1. Le modèle 18 en matériau éliminable comprend une première partie 20, une deuxième partie 22 et un conduit de raccordement 24 reliant la première partie 20 à la deuxième partie 22.
[0060] La première partie 20 du modèle 18 en matériau éliminable forme par exemple un modèle d'aube, tel qu'une aube monocristalline de distributeur de turbomachine. La première partie 20 comprend ainsi une portion 20A destinée à former la pale et deux portions 20B destinées à former les plateformes de l'aube.
[0061] La deuxième partie 22 comporte un modèle de premier germe monocristallin 26 présentant une forme allongée selon une direction principale X. La partie du moule carapace qui sera formée par le modèle de premier germe monocristallin 26 est destinée à recevoir un germe monocristallin, aussi appelé germe « père ».
[0062] En particulier, dans le mode de réalisation de la figure 2, le conduit de raccordement 24 comporte un conduit central 24A reliant le modèle de premier germe monocristallin 26 et la portion 20A destinée à former la pale et deux branches 24B, chacune reliant le modèle de premier germe monocristallin 26 et une des portions 20B destinées à former une des plateformes de l'aube.
[0063] La deuxième partie 22 du modèle 18 en matériau éliminable comporte un socle 28 également réalisé en matériau éliminable. Le socle 28 de la deuxième partie 22 et le conduit de raccordement 24 sont disposés à chaque extrémité du modèle de premier germe monocristallin 26. De manière générale, le socle 28 présente un plan principal P28 perpendiculaire à la direction principale X de la deuxième partie 22.
[0064] Dans le mode de réalisation de la figure 1, l'arbre de coulée 10 comporte une pluralité de modèles de deuxième germe monocristallin 30 présentant une forme allongée sensiblement selon la direction principale X. Les modèles de deuxième germe monocristallin 30 sont disposés entre la première partie 20 du modèle 18 en matériau éliminable et le modèle de système d'alimentation 14 en matériau éliminable.
[0065] Ces modèles de deuxième germe monocristallin 30 présentent une forme allongée selon la direction principale X, lors de la solidification du métal dans le moule obtenu par moulage du modèle 18 en matériau éliminable, on solidifie une partie de métal faisant partie du monocristal et ayant la même orientation cristallographique que le germe « père » selon la direction principale X. Ce germe obtenu dans la partie du moule qui correspond au modèle de deuxième germe monocristallin 30 est aussi appelé germe « fils ». Ce germe « fils » pourra être utilisé comme germe « père » lors de la solidification dirigée d'une autre aube monocristalline. Ainsi, lorsque l'on produit une aube monocristalline, on produit également des germes monocristallins qui pourront être utilisés pour diriger la solidification d'autres aubes monocristallines.
[0066] Du fait que le modèle de deuxième germe monocristallin 30 est disposé entre la première partie 20 du modèle 18 en matériau éliminable et le modèle de système d'alimentation 14 en matériau éliminable, lors de la solidification dirigée de l'aube dans le moule carapace, la solidification du germe « fils » n'a pas d'influence sur la solidification de l'aube ellemême. Par ailleurs, le germe « fils » peut être facilement récupéré en le détachant de l'aube, par exemple en le coupant.
[0067] Comme représenté sur la figure 1, chaque modèle 18 en matériau éliminable est relié au modèle de système d'alimentation 14 par deux modèles de deuxième germe monocristallin 30. Chaque modèle 18 en matériau éliminable pourrait être relié au modèle de système d'alimentation 14 par un modèle de deuxième germe monocristallin 30 ou plus de deux modèles de deuxième germe monocristallin 30. On peut également envisager que les modèles 18 en matériau éliminable ne soient pas tous reliés au modèle de système d'alimentation 14 par un même nombre de modèles de deuxième germe monocristallin 30. Ce nombre peut varier d'un modèle 18 en matériau éliminable à l'autre.
[0068] Comme représenté sur la figure 3, le support 16 en matériau éliminable comporte une pluralité d'embases 32 (une seule étant représentée) de réception de la deuxième partie 22 du modèle 18 en matériau éliminable, en particulier du socle 28 de la deuxième partie 22. Chaque embase 32 comporte un fond 34 définissant un plan principal P32 de l'embase 32.
[0069] Comme représenté sur la figure 6, lorsque le modèle 18 en matériau éliminable est positionné sur l'embase 32, le plan principal P32 de l'embase 32 est perpendiculaire à la direction principale X de la deuxième partie 22, c'est-à-dire que le plan principal P32 de l'embase 32 est parallèle au plan principal P28 de la deuxième partie 22, le plan principal P28 de la deuxième partie 22 étant lui-même perpendiculaire à la direction principale X. On comprend que le modèle en matériau éliminable 18 est positionné sur l'embase 32 lorsque la deuxième partie 22 du modèle 18 en matériau éliminable, et en particulier le socle 28, est reçue dans l'embase 32.
[0070] Par ailleurs, la direction principale X de la deuxième partie 22 forme un angle d'inclinaison prédéterminé a avec l'axe principal V, c'est-àdire que le plan principal P28 du socle 28, perpendiculaire à la direction principale X et le plan principal P16 du support 16 forment l'angle d'inclinaison prédéterminé a. De même, le plan principal P32 de l'embase 32 et le plan principal P16 du support 16 forment l'angle d'inclinaison prédéterminé a. On comprend que la direction principale X et une direction verticale définie par rapport à la direction de la pesanteur forment l'angle d'inclinaison prédéterminé a. Par exemple, l'angle d'inclinaison prédéterminé a peut être de 5° +/-0,5°.
[0071] Comme plus particulièrement représenté sur les figures 3-6, l'embase 32 comporte une bordure de centrage 36 du modèle 18 en matériau éliminable sur le support 16. La bordure de centrage 36 comporte une paroi intérieure inclinée 36A d'un angle β par rapport au plan principal P32 de l'embase 32. L'angle β peut par exemple être de 30°.
[0072] Le modèle 18 en matériau éliminable peut être fixé sur l'embase 32 par une pellicule de cire intercalée entre le fond 34 de l'embase 32 et le socle 28 de la deuxième partie 22 du modèle 18 en matériau éliminable. De manière alternative ou en combinaison, le modèle 18 en matériau éliminable peut être fixé sur l'embase 32 par une pellicule de cire intercalée entre la bordure de centrage 36 de l'embase 32 et le socle 28 de la deuxième partie 22 du modèle 18 en matériau éliminable, plus particulièrement entre la paroi intérieure inclinée 36A de la bordure de centrage 36 de l'embase 32 et le socle 28 de la deuxième partie 22 du modèle 18 en matériau éliminable.
[0073] Comme représenté sur la figure 7, le modèle de deuxième germe monocristallin 30 peut être relié au modèle de système d'alimentation 14 en matériau éliminable par une connexion mâle-femelle 38.
[0074] Dans l'exemple de la figure 7, la connexion mâle-femelle comprend un pion 40 disposé à l'extrémité opposée de l'extrémité du modèle de deuxième germe monocristallin 30 connectée à la première partie 20 du modèle 18 en matériau éliminable et un orifice 42, dans lequel le pion 40 est reçu. L'orifice 42 est disposé dans modèle de système d'alimentation 14 en matériau éliminable.
[0075] Dans ce mode de réalisation, afin de faciliter l’insertion du pion 40 dans l'orifice 42 correspondant, le pion 40 présente une surface externe 40A tronconique et convergeant dans le sens d’insertion du pion, et l'orifice 42 présente une surface interne 42A également tronconique et convergeant dans le sens d’insertion du pion. Suivant notamment les possibilités de fabrication de ces éléments, d’autres formes convergentes, par exemple étagées, peuvent être considérées alternativement ou en complément à ces formes tronconiques.
[0076] Bien entendu, le pion peut être disposé sur le modèle de système d'alimentation 14 en matériau éliminable et l'orifice peut être disposé à l'extrémité opposée de l'extrémité du modèle de deuxième germe monocristallin 30 connectée à la première partie 20 du modèle 18 en matériau éliminable.
[0077] Le procédé de fabrication de l'arbre de coulée 10 comprend des étapes de fabrication des différents éléments formant l'arbre de coulée 10 et leur assemblage. En particulier, une fois l'arbre de coulée 10 assemblé, le plan perpendiculaire P22 à la direction principale X et le plan principal P16 du support 16 sont inclinés l'un par rapport à l'autre de l'angle d'inclinaison prédéterminé a.
[0078] Dans ce qui suit, les éléments communs aux différents modes de réalisation sont identifiés par les mêmes références numériques.
[0079] Les figures 8 à 12 présentent un deuxième mode de réalisation de l'arbre de coulée 10 dans lequel l'angle d'inclinaison prédéterminé a entre le plan perpendiculaire P22 à la direction principale X et le plan principal P16 du support 16 est obtenu par l'insertion, entre le modèle 18 en matériau éliminable et l'embase 32, d'une cale 44. La cale 44 peut être réalisée en matériau éliminable. La cale 44 peut également être réalisée en matériau non éliminable, tel qu'un plastique ou un métal.
[0080] Cette cale 44 présente deux surfaces principales 44A, 44B, inclinées l'une par rapport à l'autre de l'angle d'inclinaison prédéterminé a.
[0081] Tout comme dans le mode de réalisation des figures 1 à 6, l'embase 32 comporte une bordure de centrage 36 du modèle 18 en matériau éliminable sur le support 16. La bordure de centrage 36 comporte une paroi intérieure inclinée 36A d'un angle β par rapport au plan principal P32 de l'embase 32. L'angle β peut par exemple être de 30°. Dans le mode de réalisation des figures 8 à 12, le plan principal P16 du support 16 est parallèle au plan principal P32 de l'embase 32.
[0082] Le modèle 18 en matériau éliminable peut être fixé sur l'embase 32 par une pellicule de cire intercalée entre le fond 34 de l'embase 32 et la cale 44 et entre la cale 44 et le socle 28 de la deuxième partie 22 du modèle 18 en matériau éliminable.
[0083] Quoique le présent exposé ait été décrit en se référant à un exemple de réalisation spécifique, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l’invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Arbre de coulée (10) pour fonderie à modèle perdu pour la fabrication d'un élément aubagé profilé de turbomachine, tel qu'une aube de turbine, par solidification dirigée comprenant :- un modèle (18) en matériau éliminable, le modèle (18) en matériau éliminable comprenant une première partie (20) formant un modèle de l'élément aubagé, une deuxième partie (22) comprenant un modèle de germe monocristallin (26), le modèle de germe monocristallin (26) présentant une forme allongée selon une direction principale (X), la deuxième partie (22) étant reliée à la première partie (20) par un conduit de raccordement (24),- un support (16) en matériau éliminable comportant un plan principal (P16) et au moins une embase (32) de réception de la deuxième partie (22), un plan perpendiculaire (P22) à la direction principale (X) et le plan principal (P16) du support (16) présentant un angle d'inclinaison prédéterminé (a), le modèle (18) en matériau éliminable étant positionné sur l'embase (32).
- 2. Arbre de coulée (10) selon la revendication 1, dans lequel l'embase (32) comporte un plan principal (P32) parallèle au plan perpendiculaire (P22) à la direction principale (X) lorsque le modèle (18) en matériau éliminable est positionné sur l'embase (32).
- 3. Arbre de coulée (10) selon la revendication 1, dans lequel l'embase (32) comporte un plan principal (P32) parallèle au plan principal (P16) du support (16) et l'arbre de coulée (10) comporte une cale (44) disposée entre le modèle (18) en matériau éliminable et l'embase (32), la cale (44) présentant deux surfaces principales (44A, 44B) inclinées l'une par rapport à l'autre de l'angle d'inclinaison prédéterminé (a).
- 4. Arbre de coulée (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'angle d'inclinaison prédéterminé (a) est supérieur ou égal à 3° +/- 0,5°, de préférence supérieur ou égal à 4° +/- 0,5° et inférieur ou égal à 8° +/- 0,5°, de préférence inférieur ou égal à 7° +/0,5°.
- 5. Arbre de coulée (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'embase (32) comporte une bordure de centrage (36) du modèle (18) en matériau éliminable sur le support (16).
- 6. Arbre de coulée (10) selon la revendication 5, dans lequel la bordure de centrage (36) comporte une paroi intérieure (36A) inclinée de 30° par rapport au plan principal (P32) de l'embase (32).
- 7. Arbre de coulée (10) selon l'une quelconque des revendication 1 à 6, dans lequel le modèle de germe monocristallin est un modèle de premier germe monocristallin (26), l'arbre de coulée (10) comprenant un modèle de deuxième germe monocristallin (30) présentant une forme allongée selon la direction principale (X), le modèle de deuxième germe monocristallin (30) étant disposé entre la première partie (20) et un modèle de système d'alimentation (14) en matériau éliminable.
- 8. Arbre de coulée (10) selon la revendication 7, dans lequel le modèle de deuxième germe monocristallin (30) est relié au modèle de système d'alimentation (14) en matériau éliminable par une connexion mâle-femelle comprenant un pion (40) au moins partiellement inséré à l'intérieur d'une cavité (42).
- 9. Procédé de fabrication par fonderie à modèle perdu et par solidification dirigée d'un élément aubagé profilé de turbomachine, tel qu'une aube de turbine, dans lequel on réalise un arbre de coulée (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
- 10. Procédé de fabrication selon la revendication 9, dans lequel on détermine l'angle d'inclinaison prédéterminé (a) de sorte que, dans tout plan horizontal coupant la première partie (20), tous les points du modèle (18) en matériau éliminable dans ledit plan horizontal soient reliés à la deuxième partie (22) par la première partie (20) et le conduit de raccordement (24).
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