FR3076750A1 - Procede de fabrication d'une roue pour une turbomachine - Google Patents
Procede de fabrication d'une roue pour une turbomachine Download PDFInfo
- Publication number
- FR3076750A1 FR3076750A1 FR1850410A FR1850410A FR3076750A1 FR 3076750 A1 FR3076750 A1 FR 3076750A1 FR 1850410 A FR1850410 A FR 1850410A FR 1850410 A FR1850410 A FR 1850410A FR 3076750 A1 FR3076750 A1 FR 3076750A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- disc
- mold
- wheel
- powder
- blades
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 claims 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 229910000816 inconels 718 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F5/009—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine components other than turbine blades
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
- B22F3/15—Hot isostatic pressing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F5/04—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine blades
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
- B22F7/08—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
- B23P15/006—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine wheels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/34—Rotor-blade aggregates of unitary construction, e.g. formed of sheet laminae
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/60—Treatment of workpieces or articles after build-up
- B22F10/62—Treatment of workpieces or articles after build-up by chemical means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
- B22F2003/241—Chemical after-treatment on the surface
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/1208—Containers or coating used therefor
- B22F3/1258—Container manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
- B22F7/062—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
- F05D2230/22—Manufacture essentially without removing material by sintering
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
- F05D2230/25—Manufacture essentially without removing material by forging
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/40—Heat treatment
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
- F05D2300/17—Alloys
- F05D2300/175—Superalloys
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication d'une roue pour une turbomachine, notamment d'une roue de turbine, comportant un disque (21) à partir duquel des pales s'étendent radialement vers l'extérieur comportant les étapes consistant à : - réaliser un moule (11, 12) comportant une empreinte (13) du disque (21) et des pales de la roue, - réaliser un disque (21) dans un premier matériau, - placer le disque (21) dans le moule, dans la partie correspondante (14) de l'empreinte (13), - remplir l'empreinte (13) du moule (11, 12) à l'aide d'une poudre d'un deuxième matériau, destiné à former les pales, - former la roue par compression isostatique à chaud, - retirer le moule (11, 12) de manière à obtenir la roue comportant le disque (21) et les pales.
Description
DOMAINE [001] La présente invention concerne un procédé de fabrication d’une roue pour une turbomachine, notamment d’une roue de turbine, en particulier pour un turboréacteur ou un turbopropulseur d’avion.
CONTEXTE [002] Une roue de turbomachine comporte classiquement un disque ou moyeu à partir duquel des pales s’étendent radialement vers l’extérieur. Les roues de turbine sont des pièces fortement sollicitées et doivent présenter des propriétés mécaniques élevées. Le disque de la roue est essentiellement sollicité en traction alors que les pales sont soumises à plusieurs types de sollicitations, en particulier le fluage et la fatigue vibratoire.
[003] Afin de répondre à l’ensemble de ces besoins, les pales sont formées par des pièces distinctes, montées et assemblées au disque. Les disques sont habituellement usinés à partir de galets forgés et les pales sont réalisées par fonderie, puis assemblées au disque usiné.
[004] Le coût de fabrication des pales en fonderie est important, de même que le coût d’assemblage des différentes pales sur le disque.
RESUME DE L’INVENTION [005] L’invention vise à remédier à ces inconvénients, de manière simple, fiable et peu onéreuse.
[006] A cet effet, l’invention concerne un procédé de fabrication d’une roue pour une turbomachine, notamment d’une roue de turbine, comportant un disque à partir duquel des pales s’étendent radialement vers l’extérieur comportant les étapes consistant à :
réaliser un moule comportant une empreinte du disque et des pales de la roue, réaliser un disque dans un premier matériau, placer le disque dans le moule, dans la partie correspondante de l’empreinte, remplir l’empreinte du moule à l’aide d’une poudre d’un deuxième matériau, destiné à former les pales, former la roue par compression isostatique à chaud, retirer le moule de manière à obtenir la roue comportant le disque et les pales.
[007] De cette manière, le disque et les pales de la roue peuvent être réalisés dans deux matériaux différents. Il est ainsi possible de répondre aux différentes contraintes mécaniques ou thermiques pour chacune des parties de la roue, tout en permettant la réalisation d’une roue réalisée d’un seul tenant et non de plusieurs pièces devant être assemblées les unes aux autres. Un tel procédé permet par ailleurs de réduire les coûts et les temps de fabrication de la roue ainsi que les pertes de matière par rapport au procédé de fabrication de l’art antérieur.
[008] L’étape de compression isostatique à chaud permet de réaliser les pales à partir de poudre mais permet aussi la diffusion du deuxième matériau dans le premier matériau du disque, les deux matériaux pouvant appartenir à une même famille. Une telle diffusion permet de garantir l’assemblage des pales au disque. La compression isostatique à chaud permet de garantir les propriétés isotopiques du matériau obtenu, ainsi qu’une densité très élevée, par exemple supérieure à 99,9%, conférant une bonne santé métallurgique à la pièce obtenue.
[009] Le moule peut être réalisé par fabrication additive.
[010] Un tel procédé permet de réaliser des formes complexes tout en réduisant les coûts de fabrication. Ce procédé permet également de modifier aisément la forme et les dimensions de la roue à fabriquer, sans surcoût important.
[011] Le moule peut être réalisé par fusion sélective d’une poudre d’un troisième matériau, par exemple à l’aide d’un faisceau laser ou d’un faisceau d’électrons.
[012] Le troisième matériau est de préférence différent du premier matériau et/ou du deuxième matériau.
[013] Un tel procédé est également connu sous les termes de Fusion sélective sur lit de poudre ou, en anglais, les termes de Electron Beam Melting ou Sélective Laser Melting.
[014] Un tel procédé consiste à fabriquer une pièce par fusion de couches successives de poudre au moyen d'un faisceau laser ou d'un faisceau d'électrons commandé par un système de traitement de l'information dans lequel on a enregistré les coordonnées tridimensionnelles des points des couches successives à réaliser. De façon pratique, on dispose dans une cuve dont le fond est formé par un plateau mobile en translation, une première couche de poudre à l'aide d'un racleur. La couche présente alors une surface inférieure correspondant à la surface du plateau et une surface supérieure sur laquelle est dirigé et déplacé le faisceau laser ou le faisceau d'électrons. L'énergie apportée par ce faisceau provoque la fusion locale de la poudre qui, en se solidifiant, forme une première couche de la pièce métallique.
[015] Après formation de cette première couche, le plateau est descendu d'une distance correspondant à l'épaisseur d'une couche, puis une seconde couche de poudre est amenée par le racleur sur la couche précédente. De la même manière que précédemment, une seconde couche de la pièce métallique est formée à l'aide du faisceau.
[016] Ces opérations sont répétées jusqu'à fabrication complète de la pièce. [017] Bien entendu, d’autres procédés de fabrication additive peuvent être utilisés.
[018] Le moule est par exemple réalisé en fer.
[019] Le disque peut être réalisé parforgeage.
[020] Le disque peut être réalisé en superalliage à base de nickel.
[021] Le disque est par exemple réalisé en Inconel 718, également désigné NiCr19Fe18Nb5Mo3Ti1AIC. Un tel matériau présente un coût relativement réduit.
[022] La poudre peut être en un superalliage à base de nickel.
[023] La poudre est par exemple en un matériau de type CM247LC. Un tel matériau permet de répondre aux exigences en termes de contraintes thermiques notamment et de tenue au fluage.
[024] Lors de l’étape de compression isostatique à chaud, la poudre et le disque peuvent être soumis à une température comprise entre 1160 et 1290°C, et à une pression comprise entre 103 et 150 Mpa.
[025] Les températures et pression précitées peuvent être appliquées pendant une durée comprise entre 1 heure et 2 heures.
[026] L’étape de retrait du moule peut être réalisée par attaque chimique du moule.
[027] L’étape de retrait du moule par attaque chimique peut être réalisée en appliquant de l’acide nitrique, pendant une durée comprise par exemple entre 10 heures et 20 heures lorsque le moule est en fer.
[028] Le procédé peut comporter une étape de mise sous vide et/ou de retrait des gaz contenus dans l’empreinte du moule avant l’étape de compression isostatique à chaud.
[029] Pour cela, le moule peut comporter un orifice d’évacuation des gaz ou de mise sous vide de l’empreinte, ledit orifice débouchant dans l’empreinte.
[030] Le moule peut être scellé avant retrait des gaz et/ou mise sous vide de l’empreinte.
[031] Le procédé peut comporter une étape de finition de la roue obtenue après retrait du moule, par exemple par usinage ou par traitement de surface. [032] Le moule peut être formé de deux coquilles destinées à être assemblées l’une à l’autre au niveau d’un plan de joint, chaque coquille définissant une partie de l’empreinte du moule. Les deux parties peuvent comporter des moyens de positionnement des coquilles l’une par rapport à l’autre, tels par exemple que des plots de centrage.
[033] Le moule peut comporter au moins un orifice permettant l’introduction de la poudre dans l’empreinte du moule. Le moule peut comporter plusieurs orifices régulièrement répartis sur la circonférence de la roue.
[034] La forme de l’empreinte du moule peut être déterminée par calcul à l’aide d’un modèle prédictif prenant en compte les déformations liées à l’étape de compression isostatique à chaud. Ceci permet à la roue ainsi obtenue après compression isostatique à chaud de présenter la géométrie souhaitée.
[035] Le moule et/ou le disque peuvent présenter des moyens de positionnement permettant de positionner correctement le disque dans le moule.
[036] Le moule peut être scellé avant l’étape de compression isostatique à chaud, après introduction du disque dans le moule.
[037] L’ invention concerne également une roue d’une turbomachine obtenue par un procédé de fabrication du type précité, la roue comportant un disque réalisé dans un premier matériau et des pales réalisées dans un deuxième matériau, s’étendant radialement vers l’extérieur depuis le disque et formant une seule et même pièce structurelle avec le disque.
[038] En d’autres termes, le disque et les pales ne sont pas formés de plusieurs pièces distinctes assemblées les unes aux autres, comme cela est le cas dans l’art antérieur.
[039] 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.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES la figure 1 est une vue en perspective d’une installation de fabrication de pièces par fusion sélective de poudre, utilisée pour la fabrication du moule ;
la figure 2 est une vue éclatée, en perspective, illustrant les deux coquilles du moule ainsi que le disque ;
la figure 3 est une vue éclatée, en perspective, illustrant le disque en position dans l’empreinte de l’une des coquilles du moule ;
la figure 4 est une vue en perspective, avec écorché partiel, du disque en position dans le moule ;
la figure 5 est une vue en perspective de la roue.
DESCRIPTION DETAILLEE [040] Une installation de fabrication d'une pièce métallique par fusion sélective d'une poudre est représentée à la figure 1. Elle comporte un réservoir 1 contenant une poudre métallique 2 et dont le fond 3 est mobile et déplaçable en translation par une tige d'un vérin par exemple, et une cuve voisine 4 dont le fond est constitué par un plateau mobile 5, également déplaçable en translation par une tige d'un vérin par exemple.
[041] L'installation comporte en outre un racleur 6 permettant d'amener de la poudre 2 du réservoir 1 vers la cuve 4, par déplacement le long d'un plan horizontal P, et des moyens 7 de génération d'un faisceau laser ou d'un faisceau d'électrons, couplés à un dispositif 8 permettant d'orienter et de déplacer le faisceau 9.
[042] Les étapes de fabrication d'une pièce métallique 10 à l'aide de cette installation sont les suivantes.
[043] Tout d'abord, le fond 3 du réservoir 1 est déplacé vers le haut de manière à ce qu'une certaine quantité de poudre 2 soit située au-dessus du plan horizontal P. Le racleur 6 est alors déplacé de la gauche vers la droite, de manière à racler ladite couche de poudre 2 issue du réservoir 1 et l'amener dans la cuve 4. La quantité de poudre 2 et la position du plateau 5 sont déterminées de façon à former une couche de poudre 2 d'une épaisseur choisie et constante.
[044] Un faisceau laser ou un faisceau d'électrons 9 balaie ensuite une zone déterminée de la couche formée dans la cuve 4, de manière à fusionner localement la poudre 2, dans la zone balayée. Les zones fondues se solidifient de manière à former une première couche de la pièce à fabriquer 10, cette couche ayant par exemple une épaisseur de 10 à 100 microns.
[045] Le plateau 5 est alors descendu puis une seconde couche de poudre 2 est amenée, de la même manière que précédemment, sur la première couche de poudre 2. Par déplacement contrôlé du faisceau 9, une seconde couche de la pièce métallique est formée sur la première couche 13.
[046] Ces opérations sont répétées jusqu'à la réalisation complète de la pièce 10.
[047] Dans le cas où la pièce 10 est construite couche par couche par fusion sélective de la poudre 2 à l'aide d'un faisceau laser, la poudre 2 présente une granulométrie moyenne comprise entre 10 et 50 microns.
[048] Dans le cas où la pièce est construite couche par couche par fusion sélective de la poudre 2 à l'aide d'un faisceau d'électrons, la poudre 2 présente une granulométrie moyenne comprise entre 50 et 100 microns.
[049] Une telle installation est utilisée pour réaliser deux coquilles 11, 12 d’un moule, illustré aux figures 2 à 4.
[050] Chaque coquille 11, 12 présente une forme cylindrique d’axe A, comportant une empreinte 13 comportant une partie annulaire 14 délimitée par une partie cylindrique 15 radialement interne ou centrale, une partie radialement externe annulaire 16 et une paroi de fond 17 et des évidements 18 s’étendant radialement vers l’extérieur depuis la partie annulaire 14 de l’empreinte 13. L’une des coquilles 11, 12, ici la coquille inférieure 11, comporte des plots de centrage 19 s’étendant axialement depuis la partie annulaire externe 16 et répartis sur la circonférence, par exemple trois plots de centrage 19, destinés à venir s’engager dans les trous complémentaires de la coquille opposée 12.
[051] L’ une au moins des coquilles 11, 12, ici la coquille supérieure 12, comporte des orifices 20 répartis sur la circonférence, débouchant dans l’empreinte correspondante 13 au niveau de la base des évidements 18.
[052] Un disque 21 est engagé dans la partie annulaire 14 de l’empreinte 13 du moule 11, 12, formé des deux empreintes 13 des deux coquilles 11, 12. Le disque 21 est préalablement réalisé par forgeage. Le disque 21 est réalisé en superalliage à base nickel, par en Inconel 718, également désigné NiCr19Fe18Nb5Mo3Ti1AIC. Le disque 21 peut alors ne subir aucune opération d’usinage avant sa mise en place dans l’empreinte du moule 11, 12.
[053] Après mise en place du disque 21 dans la coquille correspondante 11 (figure 3), le moule 11, 12 est refermé (figure 4) puis on introduit de la poudre métallique dans l’empreinte 13 du moule 11, 12 au travers des orifices 20. Cette poudre vient remplir les cavités restantes de l’empreinte 13 du moule 11, 12, en particulier les évidements 18 des coquilles 11, 12.
[054] L’empreinte 13 du moule 11, 12 est ensuite portée sous vide, par aspiration des gaz contenus dans ladite empreinte 13 au travers d’un orifice non visible sur les figures. Le moule 11, 12 est ensuite scellé au niveau du plan de joint 22 notamment. La poudre et le disque 21 contenus dans le moule subissent ensuite un traitement isostatique à chaud lors duquel on applique une pression élevée dans l’empreinte 13 ainsi qu’une température élevée. La pression 13 est par exemple comprise entre 103 et 150 Mpa et la température est par exemple comprise entre 1160°C et 1290°C. La durée de l’étape de compression isostatique à chaud est comprise entre 1 heure et 2 heures. La poudre est ainsi alors compactée de manière à former des pales 23 (figure 5), rattachées au disque 21 par diffusion du métal de la poudre dans le métal du disque 21.
[055] Le moule 11, 12 est ensuite attaqué chimiquement par acide nitrique pendant une durée comprise par exemple entre 10 heures et 20 heures lorsque le moule est en fer.
[056] On obtient alors une roue 24 comportant un disque 21 et des pales 23 réalisés dans deux matériaux différents, et formant une seule et même pièce. La roue 24 peut subir un traitement de surface de finition ou un usinage de finition par exemple.
Claims (11)
1. Procédé de fabrication d’une roue (24) pour une turbomachine, notamment d’une roue (24) de turbine, comportant un disque (21) à partir duquel des pales (23) s’étendent radialement vers l’extérieur, ledit procédé comportant les étapes consistant à :
réaliser un moule (11, 12) comportant une empreinte (13) du disque (21 ) et des pales (23) de la roue (24), réaliser un disque (21 ) dans un premier matériau, placer le disque (21) dans le moule, dans la partie correspondante (14) de l’empreinte (13), remplir l’empreinte (13) du moule (11, 12) à l’aide d’une poudre d’un deuxième matériau, destiné à former les pales (23), former la roue (24) par compression isostatique à chaud, retirer le moule (11, 12) de manière à obtenir la roue (24) comportant le disque (21) et les pales (23).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moule (11, 12) est réalisé par fabrication additive.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moule (11, 12) est réalisé par fusion sélective d’une poudre d’un troisième matériau, par exemple à l’aide d’un faisceau laser ou d’un faisceau d’électrons (9).
4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le disque (21 ) est réalisé par forgeage.
5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le disque (21) est réalisé en superalliage à base de nickel.
6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la poudre du deuxième matériau est en un superalliage à base de nickel.
7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lors de l’étape de compression isostatique à chaud, la poudre du deuxième matériau et le disque (21) sont soumis à une température comprise entre 1160 et 1290°C, et à une pression comprise entre 103 et 150 Mpa.
8. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’étape de retrait du moule (11, 12) est réalisée par attaque chimique du
5 moule.
9. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de mise sous vide et/ou de retrait des gaz contenus dans l’empreinte (13) du moule (11, 12) avant l’étape de compression isostatique à chaud.
10 10. Roue (24) d’une turbomachine obtenue par un procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, la roue (24) comportant un disque (21) réalisé dans un premier matériau et des pales (23) réalisées dans un deuxième matériau, s’étendant radialement vers l’extérieur depuis le disque (21) et formant une seule et même pièce
15 structurelle avec le disque (21 ).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1850410A FR3076750B1 (fr) | 2018-01-18 | 2018-01-18 | Procede de fabrication d'une roue pour une turbomachine |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1850410 | 2018-01-18 | ||
FR1850410A FR3076750B1 (fr) | 2018-01-18 | 2018-01-18 | Procede de fabrication d'une roue pour une turbomachine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR3076750A1 true FR3076750A1 (fr) | 2019-07-19 |
FR3076750B1 FR3076750B1 (fr) | 2020-06-05 |
Family
ID=62143331
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR1850410A Active FR3076750B1 (fr) | 2018-01-18 | 2018-01-18 | Procede de fabrication d'une roue pour une turbomachine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR3076750B1 (fr) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4529452A (en) * | 1984-07-30 | 1985-07-16 | United Technologies Corporation | Process for fabricating multi-alloy components |
WO2015181328A1 (fr) * | 2014-05-30 | 2015-12-03 | Nuovo Pignone Srl | Procédé de fabrication d'un élément d'une turbomachine, élément de turbomachine et turbomachine |
FR3029125A1 (fr) * | 2014-12-02 | 2016-06-03 | Microturbo Sa | Procede de fabrication d'une piece tournante de turbomachine |
-
2018
- 2018-01-18 FR FR1850410A patent/FR3076750B1/fr active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4529452A (en) * | 1984-07-30 | 1985-07-16 | United Technologies Corporation | Process for fabricating multi-alloy components |
WO2015181328A1 (fr) * | 2014-05-30 | 2015-12-03 | Nuovo Pignone Srl | Procédé de fabrication d'un élément d'une turbomachine, élément de turbomachine et turbomachine |
FR3029125A1 (fr) * | 2014-12-02 | 2016-06-03 | Microturbo Sa | Procede de fabrication d'une piece tournante de turbomachine |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
LIUBOV MAGERRAMOVA ET AL: "Design of a Bimetallic Blisk Turbine for a Gas Turbine Engine and its Production Using Powder Metallurgy Methods", VOLUME 7A: STRUCTURES AND DYNAMICS, 26 June 2017 (2017-06-26), XP055507250, ISBN: 978-0-7918-5092-3, DOI: 10.1115/GT2017-63560 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR3076750B1 (fr) | 2020-06-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FR2652611A1 (fr) | Disque de turbine constitue de deux alliages. | |
FR2652524A1 (fr) | Procede de fabrication de disques de turbine constitues de deux alliages, et disques ainsi obtenus. | |
CA2853181C (fr) | Procede de fabrication d'une piece metallique pour turboreacteur d'aeronefs | |
CA2576709C (fr) | Procede de fabrication de piece de turbomachine comportant des orifices d'evacuation d'air de refroidissement | |
CA2350655C (fr) | Procede de fabrication par metallurgie des poudres de pieces de forme autobrasantes | |
FR2944721A1 (fr) | Procede de fabrication d'un aubage par moulage par injection de poudre metallique | |
CA2887335C (fr) | Procede de fabrication d'au moins une piece metallique de turbomachine | |
EP2421668A1 (fr) | Procede de fabrication d'un ensemble comprenant une pluralite d'aubes montees dans une plateforme | |
EP0320811B1 (fr) | Procédé de réalisation d'un moule destiné à la fabrication de pièces de très petites dimensions | |
FR3036637B1 (fr) | Procede de decochage d'un noyau de fonderie, et procede de fabrication par moulage comportant un tel procede | |
FR3076750A1 (fr) | Procede de fabrication d'une roue pour une turbomachine | |
EP3812087B1 (fr) | Procédé de fabrication de pièces métalliques de formes complexes par soudage-diffusion | |
FR3071178A1 (fr) | Procede de fabrication d'une piece de turbomachine par fabrication additive et frittage flash | |
EP0060167A1 (fr) | Procédé de fabrication de pièces métalliques par moulage et frittage d'une poudre d'alliage métallique | |
FR2553148A1 (fr) | Procede pour realiser des chambres de combustion pour fusees | |
EP2397245A1 (fr) | Ensemble de strates, moule, procédés de confection de ce modèle et de fabrication d'une pièce à partir de ce modele | |
WO2021023925A1 (fr) | Procede de fabrication d'une piece metallique | |
FR3098747A1 (fr) | Procede de fabrication d’une piece metallique | |
FR3098740A1 (fr) | Procede de fabrication d’une piece metallique | |
FR2949366A1 (fr) | Realisation par procede mim d'un morceau de piece pour la reparation d'une aube de distributeur de turbine | |
FR3085288A1 (fr) | Procede de fabrication par fonderie a la cire perdue d'un assemblage metallique pour turbomachine | |
FR3108539A1 (fr) | Procede de solidification dirigee pour alliages metalliques et modele en materiau eliminable pour le procede | |
WO2020128398A1 (fr) | Revetement pour noyau de conformage a chaud | |
FR3095147A1 (fr) | Procédé de fabrication d’une pièce de turbomachine | |
WO2024056977A1 (fr) | Grappe de modeles realises en cire et moule pour la fabrication par moulage a cire perdue d'une pluralite d'elements de turbomachine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20190719 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |