FR3090437A1 - Renfort métallique d’aube de turbomachine et procédé correspondant - Google Patents

Abstract

[La présente invention concerne un renfort métallique d’aube de turbomachine comprenant une surface aérodynamique qui s'étend entre un bord d'attaque et un bord de fuite, ledit renfort comprenant une base (21) formant son bord d'attaque (20) et étant prolongée par deux ailettes latérales (22, 23) de façon à définir une surface interne apte à recevoir le bord d’attaque de l'aube, le procédé comportant les étapes suivantes : (a) réalisation par usinage d'un brut métallique d’une première pièce (24) monobloc formant l’une des ailettes (22) du renfort et au moins partiellement la base (21) du renfort (b) réalisation par usinage d'un autre brut d'une deuxième pièce monobloc formant au moins l’autre ailette (c) assemblage de la première pièce et de la deuxième pièce préalablement positionnées sur un outillage, afin d’obtenir ledit renfort. Figure pour l’abrégé : Fig. 4G]

Description

Description

Titre de l'invention : Renfort métallique d’aube de turbomachine et procédé correspondant

[0001] La présente invention concerne le domaine technique des turbomachines et plus particulièrement celui des aubes de soufflante en matériau composite.

[0002] L'utilisation de matériaux composites permet d'alléger le poids de l'aube, en comparaison avec une aube métallique.

[0003] Cependant, ces aubes en matériau composite présentent des risques de détérioration du fait d'une délamination ou d'une décohésion fibres/matrice en résine.

[0004] Ces aubes sont de plus exposées aux impacts de corps étrangers, comme des oiseaux.

[0005] C'est pourquoi il est connu d'équiper ces aubes de soufflante en matériau composite d'un renfort métallique qui s'étend sur toute la hauteur de l'aube et qui couvre son bord d'attaque. Un tel renfort est par exemple décrit dans les documents ER 2 732 406 et EP 1 908 919.

[0006] Ainsi, l'invention concerne plus particulièrement un renfort métallique d’aube de turbomachines, ainsi qu'un procédé de réalisation d'un tel renfort.

[0007] De façon classique, ce renfort métallique peut être réalisé entièrement par fraisage, à partir d'un bloc de matière métallique, par exemple un bloc de titane.

[0008] Cependant, une aube présente une forme complexe, présentant notamment une double cambrure, de telle sorte que ce renfort nécessite de multiples opérations de reprise et des outillages complexes. Ceci induit des coûts de fabrication importants.

[0009] C'est pourquoi des techniques alternatives ont été développées.

[0010] On peut ainsi citer le document PR 2 961 866 qui décrit un procédé de réalisation d'un renfort métallique incluant des étapes successives de forgeage d'un barreau métallique, pour réaliser des opérations de cambrage, bourrage, filage et enfin de vrillage, pour rapprocher les ailettes et calibrer la section plus épaisse.

[0011] Il est tout d'abord apparu que les dernières étapes de forgeage sont délicates à réaliser, compte tenu des contre-dépouilles que présente le renfort.

[0012] Ainsi, le document PR 3 009 982 propose un procédé de forgeage d'un renfort mettant en œuvre un outillage spécifique pour conformer chacune des ailettes latérales du renfort.

[0013] De façon générale, un procédé de forgeage peut provoquer des replis au niveau des ailettes lors du vrillage qui sont en premier lieu provoqués par la faible épaisseur des ailettes. De plus, lors de la fermeture des ailettes, les déplacements de chaque point de la pièce en formation ne se font pas dans un plan, mais selon trois dimensions. Ainsi, l’outillage va d’abord toucher certaines parties de la pièce avant d’autres car la pièce est fortement gauche. Les efforts sont donc différents en fonction des zones, ce qui peut également créer des replis.

[0014] De plus, une usure importante des outils de forgeage et notamment de l’outillage de filage est probable puisqu’ils présentent une forme en V.

[0015] C’est pourquoi il est difficile d’obtenir avec précision la géométrie souhaitée pour le rayon de fond (intérieur) du renfort. Or, le contrôle de cette géométrie comme une éventuelle retouche sont difficiles voire impossibles à réaliser puisque cette zone est peu accessible après la fermeture des ailettes.

[0016] De plus, les procédés de forgeage comportent un nombre important d'étapes de fabrication, ce qui renchérit le coût des renforts.

[0017] Il est enfin difficile par ces procédés de forgeage d'obtenir des épaisseurs très fines pour des ailettes.

[0018] Le document US 2011/0274551 décrit un autre procédé qui utilise également une étape de forgeage pour cambrer une plaque en matériau métallique et une étape d’usinage pour réaliser une fente dans l'épaisseur de la plaque. Ce procédé inclut également une étape de formage superplastique dans un moule, grâce à l’introduction d'un gaz chaud à l'intérieur de la plaque.

[0019] Ce procédé comporte donc, là encore, de nombreuses étapes de fabrication. De plus, l'étape de formage superplastique ne permet pas de maîtriser de façon précise la surface interne du renfort et notamment son rayon de fond, ce qui est pourtant indispensable pour permettre l'introduction et le maintien de l'aube composite dans le renfort.

[0020] Par ailleurs, l’étape de formage superplastique présente les mêmes inconvénients qu’un procédé de forgeage. En effet, le contrôle et la retouche de l’intérieur de la pièce sont compliqués à réaliser, alors que la mise en forme peut provoquer des replis.

[0021] De façon générale, tous les procédés connus nécessitent de nombreuses opérations de fabrication, incluant des étapes de fraisage et de forgeage. Ces procédés sont donc relativement longs à mettre en œuvre, ce qui renchérit le coût des renforts obtenus et crée un encours important.

[0022] Par ailleurs, il peut se produire une dispersion importante dans les cotes des pièces. En effet, ces procédés ne permettent pas d’obtenir directement des renforts dont les ailettes présentent l’épaisseur attendue qui est de l’ordre de 0,5 mm. Il est donc nécessaire d’effectuer une étape de finition, notamment par fraisage, pour obtenir l’épaisseur finale des ailettes et le profil aérodynamique attendu.

[0023] Par ailleurs, l’intérieur de la pièce a été réalisé par formage et comporte donc une dispersion assez importante. Le profil extérieur de la pièce doit être adapté à celui de l’intérieur de la pièce lequel est déterminé par une mesure tridimensionnelle (par exemple par palpage). C’est un procédé long et complexe qui peut entraîner des incom patibilités avec les tolérances de la pièce et des rebuts sont possibles.

[0024] De plus, la pièce étant relativement souple, il est nécessaire de prévoir des outillages complexes pour la maintenir fermement sans la déformer lors de son usinage.

[0025] En conclusion, les procédés évoqués ici sont complexes, avec des contrôles et retouches qui sont difficiles car ils nécessitent un accès à la zone intérieure de la pièce. La combinaison de ces deux critères conduit à des gammes à fort risque de rebuts.

[0026] Ce risque de dispersion est également constaté lorsque que le procédé nécessite une mise en forme finale alors que certaines cotes ont été précédemment définies en usinage. C’est par exemple le cas pour le brevet WO 2009/108253 qui décrit un procédé dans lequel l’ensemble de la pièce est usiné avant d’effectuer une opération de formage sur un mandrin pour rapprocher les ailettes.

[0027] L'invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant un procédé de réalisation d'un renfort métallique de bord d'attaque d’aube de turbomachines permettant de simplifier la gamme de fabrication, de réduire les coûts de fabrication de ce renfort, tout en conservant ses caractéristiques de résistance mécanique.

[0028] L'invention concerne ainsi un procédé de réalisation d’un renfort métallique d’aube de turbomachines comprenant une surface aérodynamique qui s'étend entre un bord d’attaque et un bord de fuite, ledit renfort comprenant une base formant son bord d'attaque et étant prolongé par deux ailettes latérales de façon à définir une surface interne apte à recevoir le bord d'attaque de l’aube, le procédé comportant les étapes suivantes :

[0029] - Réalisation par usinage d'un brut métallique d'une première pièce monobloc formant au moins l’une des ailettes du renfort et au moins partiellement la base du renfort

[0030] - Réalisation par usinage d’un autre brut métallique d'une deuxième pièce monobloc formant au moins l'autre ailette

[0031] - Assemblage de la première pièce et de la deuxième pièce préalablement positionnées sur un outillage, afin d’obtenir ledit renfort.

[0032] Ainsi, l’invention s'écarte complètement des procédés classiques conduisant à l'obtention d'un renfort métallique monobloc.

[0033] Or, les pièces de renfort doivent présenter une résistance mécanique importante. C'est pourquoi, l'homme du métier écarte a priori des solutions conduisant à réaliser de telles pièces en plusieurs parties. En effet, les zones de liaison entre ces parties lui apparaissent comme des zones de faiblesse. La présence de telles zones est donc en contradiction avec la fonction de renfort attribuée à la pièce.

[0034] Or, en l’espèce, la localisation de l’assemblage sera choisie en fonction de la répartition des contraintes auxquelles le renfort est soumis, cette répartition étant connue lors de la conception de la pièce. L’invention permet ainsi de positionner l’assemblage dans la zone la plus appropriée afin que le renfort présente la meilleure résistance mécanique.

[0035] De ce fait, la présence d'un assemblage n'a pas d'impact sur la tenue mécanique du renfort.

[0036] Cet assemblage pourra être réalisé par soudure, brasage ou collage par exemple.

[0037] Par ailleurs, ce procédé élimine toute étape de forgeage lors de la mise en forme du renfort à partir d’un brut. Il reste que le brut sur lequel le procédé est appliqué peut être un brut préalablement forgé pour optimiser la matière mise en œuvre.

[0038] Avec le procédé selon l’invention, les ailettes sont entièrement réalisées par usinage (pour définir l’intérieur et l’extérieur des ailettes) et dans la même opération. En d’autres termes, l’usinage de l’ailette est réalisé en continu, sans autre opération intercalée entre deux étapes d’usinage.

[0039] Le procédé ne met en œuvre aucune opération de déformation viscoplastique de la matière, par exemple par formage ou forgeage, visant à modifier la forme de la pièce dans son ensemble. Par ailleurs, l’usinage n’est suivi d’aucune opération visant à modifier la section ou l’épaisseur des ailettes.

[0040] L’épaisseur des ailettes ainsi que leur forme sont donc parfaitement maîtrisées. De plus, le rayon intérieur du renfort est également réalisé par usinage et il ne subit plus par la suite d’autres transformations géométriques. Sa réalisation est simple à maîtriser, contrairement aux procédés connus, ce qui permet de réduire les plages de tolérance.

[0041] Chacune des deux pièces constituant le renfort sont des pièces finies lorsqu’elles sont assemblées, notamment par soudure. Ainsi, chaque pièce est dans sa définition finale en termes de forme et d’épaisseur.

[0042] Dans d’autres modes de mise en œuvre avantageux, on a de plus recours à l'une ou à l'autre des dispositions suivantes :

[0043] - Dans l'étape (a) ou l’étape (b), l'usinage est réalisé alternativement de chaque côté du brut pour obtenir ladite ailette.

[0044] - Dans l’étape (a) ou l’étape (b), est obtenue une pièce intermédiaire, comportant une première partie correspondant à une ailette et une deuxième partie formant talon.

[0045] - Dans l’étape (a), la première pièce intermédiaire est positionnée sur ledit outillage pour retirer ou usiner ledit talon.

[0046] - Dans l’étape (b), le talon de la deuxième pièce intermédiaire est usiné pour former au moins partiellement la surface interne arrondie de la base et la pièce intermédiaire est ensuite positionnée sur ledit outillage pour usiner la surface extérieure dudit talon et former au moins partiellement la surface extérieure de la base.

[0047] - Dans l’étape (a) et de l’étape (b), le talon de la pièce intermédiaire est usiné pour former au moins partiellement la surface interne arrondie de la base et la pièce intermédiaire est ensuite positionnée sur ledit outillage pour usiner la surface extérieure dudit talon et former au moins partiellement la surface extérieure de la base.

[0048] - Avant l'étape (c), est réalisée une étape de texturation de la surface interne d'au moins une des deux pièces, pour lui donner un état de surface facilitant la fixation ultérieure de l'aube et du renfort.

[0049] - Dans l’étape (c), l’assemblage entre les deux pièces est localisé au droit de la surface interne arrondie de la base.

[0050] L'invention concerne également un renfort métallique d’aube de turbomachines comprenant une surface aérodynamique qui s'étend entre un bord d'attaque et un bord de fuite, ledit renfort comprenant une base formant son bord d'attaque et étant prolongée par deux ailettes latérales, ledit renfort définissant une surface interne apte à recevoir le bord d'attaque de l’aube et comprenant une première pièce monobloc et une deuxième pièce monobloc qui sont assemblées ensemble, la première pièce formant l’une des ailettes du renfort et au moins partiellement la base du renfort tandis que la deuxième pièce forme au moins l'autre ailette.

[0051] Dans d'autres modes de mise en œuvre avantageux, on a de plus recours à l'une ou à l'autre des dispositions suivantes :

[0052] - la base du renfort comporte une surface interne arrondie,

[0053] - l’assemblage entre la première pièce et la deuxième pièce est localisé au droit de la surface interne arrondie de la base,

[0054] - la surface interne du renfort est texturée,

[0055] - le renfort est réalisé en acier ou en un alliage de titane.

[0056] Enfin, l'invention concerne également une aube de turbomachines réalisée en un matériau composite ou métallique, du type aluminium, magnésium ou encore en graphène et comprenant un renfort selon l'invention.

[0057] L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est faite au regard des dessins annexés, sur lesquels :

[0058] [fig.l] est une vue latérale d'une aube comportant un renfort métallique de bord d'attaque. [0059] [fig.2] est une vue en perspective du bord d'attaque illustré à la figure 1.

[0060] [fig.3] comporte les figures 3A à 3F qui sont des vues de côté illustrant les étapes de fabrication d'une première pièce constitutive d'un renfort selon l'invention.

[0061] [fig.4] comporte les figues 4A à 4G qui sont des vues de côté illustrant les étapes de fabrication de la deuxième pièce constitutive du renfort selon l’invention.

[0062] [fig.5] comporte les figures 5A à 5C qui sont des vues en coupe illustrant les étapes d’assemblage des deux pièces constitutives du renfort selon l'invention.

[0063] [fig.6] comprend les figures 6A à 6E qui sont des vues en coupe illustrant des variantes de réalisation du renfort selon l’invention.

[0064] [fig.7] est une vue en perspective illustrant une autre variante de réalisation du renfort selon l’invention.

[0065] [fig.8] comprend les figures 8A et 8C qui sont des vues en coupe illustrant la section du renfort selon la figure 7 selon trois plans de section différents.

[0066] Les éléments communs aux différentes figures seront désignés par les mêmes références.

[0067] La figure 1 illustre une aube 1, notamment réalisée en un matériau composite, par exemple un assemblage de fibres de carbone qui est moulé avec de la résine par un procédé d'injection sous vide.

[0068] Cette aube comporte une surface aérodynamique 10 s'étendant selon une première direction axiale 11 entre un bord d'attaque 13 et un bord de fuite 14 et, selon une deuxième direction radiale 12, entre un pied 15 et un sommet 16.

[0069] Cette surface aérodynamique 10 comporte donc deux faces latérales reliant le bord d’attaque 13 au bord de fuite 14, l’une d’elle formant la face extrados de l’aube et l’autre la face intrados de l’aube. Sur la figure 1, seule la face intrados 17 de l’aube est représentée.

[0070] Cette aube 1 comporte un renfort métallique 2’ qui est fixé sur l’aube, notamment par collage de façon à recouvrir le bord d’attaque 13. Ce renfort 2’ s’étend selon la première direction axiale 11, depuis le bord d’attaque 13 de l’aube jusque sur une partie de la face intrados et de la face extrados. Il s'étend également selon la deuxième direction radiale 12, entre le pied 15 et le sommet 16 de l’aube 1.

[0071] Le renfort 2’ est donc conçu pour épouser la forme du bord d'attaque 13 de l'aube. Compte tenu de la forme de l'aube, le renfort 2’ présente donc une double cambrure, comme cela est illustré sur la figure 2.

[0072] Le renfort 2 présente une section sensiblement en forme de V et comporte une base 21’ formant le bord d’attaque 20’ du renfort qui est prolongée par deux ailes latérales 22’ et 23’, l’aile 23’ étant destinée à recouvrir la face extrados de l'aube, tandis que l’ailette 22’ est destinée à recouvrir la face intrados de l'aube. Dans l’exemple illustré, les deux ailettes ont la même longueur mais ce n’est pas toujours le cas.

[0073] La surface interne 200’ du renfort est définie à l’intérieur du V et elle apte à recevoir le bord d’attaque 13 de l’aube 1.

[0074] La figure 2 montre que la base 21’ comporte une surface interne 210’ arrondie.

[0075] Le renfort 2’ est réalisé en métal. On choisit un métal ayant une capacité importante d'absorption de l'énergie due aux chocs. Ce renfort est classiquement réalisé en un alliage de titane ou en acier.

[0076] Le renfort 2’ peut être collé sur l'aube 1 au moyen de colles connues, comme par exemple une colle cyanoacrylique ou encore une colle époxy. D’autres moyens de fixation du renfort sur l’aube peuvent être prévus. Ils sont choisis en fonction des matériaux constitutifs de l’aube et du renfort.

[0077] Il va maintenant être fait référence aux figures 3 à 5 pour décrire un procédé selon l'invention pour la fabrication d'un renfort tel qu’illustré aux figures 1 et 2, mais en deux parties et non d’une pièce.

[0078] La figure 3 décrit les étapes de fabrication d'une première pièce du renfort qui est ici la pièce extrados du renfort, c'est-à-dire la pièce comprenant l’ailette destinée à épouser la face extrados de l'aube.

[0079] Par ailleurs, la figure 4 décrit les étapes de réalisation de la deuxième pièce du renfort qui est ici la pièce intrados, c'est-à-dire la pièce comprenant l’ailette intrados destinée à épouser la face intrados de l’aube.

[0080] Cependant, l'invention n'est pas limitée à ce mode de mise en œuvre du procédé et les étapes décrites en référence à la figure 3 pourraient être utilisées pour réaliser la pièce intrados, tandis que les étapes illustrées à la figure 4 pourraient être utilisées pour réaliser la pièce extrados.

[0081] En référence à la figure 3, la figure 3A illustre un brut métallique 3 dans lequel va être réalisée la première pièce du renfort.

[0082] Ce brut 3 est un brut forgé ou laminé par exemple.

[0083] Un forgeage préalable à la mise en œuvre du procédé permet d’optimiser la matière utilisée et d’obtenir une pièce présentant des caractéristiques mécaniques élevées.

[0084] Cette étape de forgeage n’est pas nécessaire pour la mise en œuvre du procédé.

[0085] A l'intérieur du brut 3, est dessinée en pointillés l’ailette extrados du renfort qui sera obtenue à l'issue des étapes de fabrication illustrées à la figure 3.

[0086] Le brut présente une épaisseur très supérieure à celle de l’ailette, la première pièce en cours d’usinage restant alors rigide.

[0087] Les figures 3B et 3C illustrent les opérations d'usinage (par exemple par fraisage ou rectification) réalisées avec la fraise 6 alternativement sur chaque face 30, 31 du brut 3 qui sont en vis-à-vis. A titre d’exemple, la fraise 6 peut usiner alternativement chaque face sur une épaisseur de 10 mm.

[0088] L’outillage de bridage qui permet de maintenir le brut lors de l’usinage, n’est pas illustré sur les figures. Il est positionné du côté droit des figures 3A à 3D ou encore du côté du talon 42 illustré à la figure 3D.

[0089] Cet usinage est réalisé depuis l’extrémité du brut située à l’opposé de l’outillage de bridage (ou encore à l’opposé du talon 42 illustré à la figure 3D) vers cet outillage de bridage.

[0090] Avec cette technique d’usinage, la rigidité de la pièce peut rester importante, ce qui permet d’obtenir des performances en usinage élevées et de garantir les épaisseurs dans la pièce et ainsi respecter au mieux les tolérances.

[0091] La figure 3D illustre la pièce intermédiaire 4 qui est obtenue après ces opérations d’usinage.

[0092] Cette pièce intermédiaire 4 comporte une première partie 41 correspondant sensiblement à l’ailette extrados 23 et une deuxième partie 42 formant un talon et correspondant à une partie d'extrémité du bloc 3.

[0093] Une fois obtenue, la pièce 4 subit une autre opération d'usinage pour créer une face 43 correspondant à l’extrémité de l’ailette 23 qui est opposée au talon 42. Cette opération peut également être réalisée au cours de l’usinage du brut pour obtenir la première partie 4L

[0094] Par ailleurs, sur la face interne 410 de la première partie 41, peut être réalisée une étape de texturation, afin de faciliter ultérieurement la fixation de l’aube sur le renfort selon l’invention.

[0095] L'épaisseur de la première partie 41 de cette pièce 4 est contrôlée, afin de réaliser d'éventuels ajustements.

[0096] La figure 3E montre la pièce 4 en position sur un outillage 8 qui servira ultérieurement à une opération de soudure.

[0097] Cet outillage 8 présente une forme fuselée et sa surface externe correspond sensiblement à la surface interne 200 du renfort 2.

[0098] Cet outillage 8 comporte deux épaulements 80 et 81, l’épaulement 80 étant situé sur la face extrados 82 de l’outillage et l’épaulement 81 sur la face intrados 83.

[0099] La figure 3E montre que la pièce 4 est calée contre l’épaulement 80, grâce à son extrémité 43. Sa face interne 410 est donc en contact avec la face extrados 82 de l’outillage.

[0100] On comprend par ailleurs que le talon 42 aide à manipuler la pièce 4 lors de sa mise en position sur l'outillage 8.

[0101] Enfin, la figure 3F montre la dernière étape d'obtention de l’ailette extrados 23, dans laquelle le talon 42 est retiré.

[0102] Avant de retirer la première pièce 23 de l'outillage 8, une face de référence 230 est réalisée à l'extrémité opposée à l’extrémité 43. Cette face de référence 230 sera utile pour réaliser la liaison entre la première pièce et la deuxième pièce.

[0103] Il est maintenant fait référence aux figures 4A à 4G qui décrivent des étapes de réalisation de la deuxième pièce, ici la pièce comportant l’ailette intrados.

[0104] La figure 4A illustre un brut métallique 5 dans lequel va être réalisée la deuxième pièce du renfort 2.

[0105] Ce brut 5 est par exemple un brut forgé ou laminé.

[0106] A l'intérieur du brut 5, est dessinée en pointillés la deuxième pièce 24 du renfort qui sera obtenue à l'issue des étapes de fabrication illustrées à la figure 4. Cette pièce 24 comprend l’ailette intrados 22 ainsi que la base 21 du renfort 2.

[0107] Les figures 4B et 4C illustrent les opérations d'usinage réalisées avec la fraise 6 alternativement sur chaque face 50 et 51 du brut 5 qui sont en vis-à-vis.

[0108] Là encore, le brut 5 est maintenu par un outillage de bridage qui n’est pas illustré sur les figures et qui est positionné du côté droit des figures 4A à 4E ou encore du côté du talon 72 illustré à la figure 4E.

[0109] L’usinage est par ailleurs réalisé depuis l’extrémité du brut située à l’opposé de l’outillage de bridage (ou encore à l’opposé du talon 72) vers cet outillage de bridage.

[0110] La figure 4D illustre la pièce intermédiaire 7 qui est obtenue après ces opérations d'usinage.

[0111] Cette pièce intermédiaire 7 comprend une première partie 71 correspondant sensiblement à l’ailette intrados 22 et une deuxième partie 72 formant un talon et correspondant à une partie d’extrémité du bloc 5.

[0112] C'est dans cette deuxième partie 72 que sera formée la base 21 du renfort qui est représenté en pointillés sur les figures 4D à 4L.

[0113] La figure 4D illustre également une opération d'usinage réalisée avec la fraise 6a, dans le talon 72, afin de définir la surface interne arrondie 210 de la base 21 du renfort.

[0114] Cette surface est facilement réalisée car la partie intérieure du talon est aisément accessible et permet d’utiliser un outil de fraisage sans contrainte.

[0115] Le rayon de courbure de cette surface interne 210 est défini en fonction du profil de l’aube à laquelle le renfort est destiné. On notera que l’aube ne vient pas nécessairement en contact avec toute cette surface interne.

[0116] Cependant, la forme de cette surface interne et notamment sa courbure doivent être maîtrisées pour éviter des zones de concentration de contraintes qui pourraient fragiliser le renfort et pour permettre un positionnement correct de l’aube par rapport au renfort.

[0117] La figure 4E illustre donc la pièce intermédiaire 7 qui subit alors une autre opération d'usinage pour créer une face 73 correspondant à l’extrémité de l’ailette 22 qui est opposée au talon 72. Cette autre opération d’usinage peut être réalisée au cours de l’usinage du brut.

[0118] Par ailleurs, sur la face interne 710 de la première partie 71 de la pièce 7, peut être réalisée une étape de texturation, afin de faciliter ultérieurement la fixation de l'aube sur le renfort selon l'invention. Pour les deux pièces 4 et 7, cette texturation peut notamment être réalisée par une technique de micro-usinage par laser ou par sablage. [0119] Lors de cette étape, l'épaisseur de la première partie 71 de la pièce 7 est contrôlée, afin de réaliser d’éventuels ajustements.

[0120] La figure 4P montre la pièce 7 en position sur l'outillage 8.

[0121] La pièce 7 est calée contre l’épaulement 81, grâce à son extrémité 73.

[0122] On comprend par ailleurs que le talon 72 aide à manipuler la pièce 7 lors de sa mise en position sur l’outil 8.

[0123] Enfin, la figure 4G montre la dernière étape d'obtention de la deuxième pièce 24 du renfort, dans laquelle la surface extérieure du talon 72 est usinée afin d'obtenir la base 21 du renfort avec son bord d’attaque 20 sur sa surface extérieure 212.

[0124] Avant de retirer la deuxième pièce 24 de l'outillage 8, une face de référence 211 est réalisée à l’extrémité libre de la base 21 du renfort, opposée au bord d’attaque 20 et en vis-à-vis de l’ailette intrados 22. Cette face de référence 211 sera utile pour réaliser la liaison entre la première pièce et la deuxième pièce.

[0125] Il est maintenant fait référence aux figures 5A à 5C qui illustrent comment la première pièce 23 et la deuxième pièce 24 sont assemblées.

[0126] Il convient ici de souligner que, lors de leur assemblage, ces deux pièces 23 et 24 sont des pièces finies, leur forme et leurs dimensions étant inchangées dans le renfort obtenu après assemblage.

[0127] La figure 5A illustre l’étape dans laquelle ces deux pièces sont mises en place sur l’outillage de soudure 8.

[0128] Ainsi, la face interne 410 de la première pièce 23 est en contact avec la face extrados 82 de l’outillage, tandis que son extrémité 43 vient en appui contre l'épaulement 80.

[0129] De même, la deuxième pièce 24 est mise en place sur l'outillage 8, en mettant en contact sa face interne 710 avec la face intrados 83 de l’outillage. De plus, la deuxième pièce 24 est calée contre l’épaulement 81, grâce à son extrémité 73.

[0130] Dans la position illustrée à la figure 5A, la face de référence 230 de la première pièce 23 est en vis-à-vis avec la surface de référence 211 de la deuxième partie 24.

[0131] La figure 5B illustre l’étape suivante dans laquelle une soudure 90 est réalisée entre les faces de référence 230 et 211.

[0132] La technique de soudure est adaptée notamment à la nature des matériaux à souder. Il peut s'agir d'une technique de soudure par laser, du type MIG/MAG ou TIG ou encore par faisceau d’électrons par exemple.

[0133] L’énergie mise en œuvre est relativement faible car les épaisseurs en jeu sont également faibles.

[0134] Après cette étape de soudure, un traitement de surface ou un traitement thermique peuvent être réalisés. Ces traitements sont optionnels.

[0135] Dans le cas d’un traitement thermique, il peut par exemple s’agir d'un traitement de relaxation de contraintes ou de mise en solution, pour modifier les propriétés mécaniques de la soudure.

[0136] On peut également prévoir une opération de redressage ou de calibrage pour remédier à d’éventuelles déformations mineures intervenues lors de la soudure. Cette opération est une simple opération de finition.

[0137] Il est enfin préférable d’effectuer un polissage pour améliorer les propriétés aérodynamiques du renfort.

[0138] On comprend que les faces de référence 230 et 211 étant réalisées alors que la pièce correspondante est en place sur le même outillage, le positionnement des deux pièces est garanti avec précision, lors de l'étape d’assemblage.

[0139] En d’autres termes, le procédé selon l’invention ne nécessite qu’un seul outillage utilisé dans toutes les étapes du procédé et qui permet d’obtenir un renfort présentant une forme et des dimensions précises, grâce à un référentiel commun.

[0140] Le procédé selon l’invention n’est pas limité à la technique d’assemblage qui vient d’être décrite, à savoir la soudure. Les deux pièces constitutives du renfort pourraient également être assemblées par brasage ou collage par exemple.

[0141] Par ailleurs, il va de soi que des étapes de contrôle peuvent être prévues tout au long des opérations qui ont été décrites en référence aux figures 3 à 5.

[0142] Les épaisseurs des ailettes sont obtenues par une seule phase d’usinage contrairement aux procédés connus et par une stratégie maximisant la rigidité de la pièce. Ceci permet d’obtenir les cotes attendues, avec une reproductibilité optimale en ce qui concerne l’épaisseur des ailettes et la forme du rayon de fond qui sont des caractéristiques clés du renfort.

[0143] Ainsi, des tolérances de ± 0,02 mm peuvent être obtenues avec le procédé selon l’invention en ce qui concerne les épaisseurs, notamment celles des ailettes.

[0144] De plus, pour la forme générale du renfort, une tolérance de 0,5 mm peut être obtenue.

[0145] En d’autres termes, les cotes des renforts obtenus avec le procédé selon l’invention présentent une très faible dispersion.

[0146] Par ailleurs, l’état de surface de la face interne de chacune des pièces est facilement maîtrisé puisqu’un outillage spécifique peut facilement accéder à cette face interne, contrairement à ce qui se produit pour les procédés formant des renforts monoblocs.

[0147] La figure 5C illustre le renfort 2 obtenu après son retrait de l'outillage 8. Le renfort est alors prêt à être fixé sur l'aube 1. Il présente la même forme que le renfort 2’ illustré aux figures 1 et 2.

[0148] Dans l'exemple de mise en œuvre du procédé qui vient d'être décrit, l’assemblage par soudure est réalisé entre l’ailette extrados 23 et la base 21 du renfort.

[0149] L'invention n'est cependant pas limitée à ce mode de mise en œuvre et la jonction entre les deux pièces pourrait être localisée à un autre endroit de la surface interne arrondie 210 de la base 21 du renfort qui est située au fond de la surface interne 200 du renfort.

[0150] Dans l'exemple illustré sur la figure 5, la zone de jonction ou d’assemblage 90 correspond à l'entrée de cette surface interne 210.

[0151] Dans le mode de mise en œuvre illustré à la figure 6A, cette zone de jonction 91 est décalée au delà de cette surface interne 210.

[0152] Les figures 6B et 6C correspondent à deux autres modes de mise en œuvre du procédé selon l'invention dans lesquels la deuxième pièce correspond à l’ailette intrados 22 du renfort tandis que la première pièce 25 comprend l’ailette extrados 23 ainsi que la base 21 du renfort.

[0153] Dans l'exemple illustré à la figure 6B, la zone de jonction 92 entre les pièces 22 et 25 est située au delà de la surface interne 210 de la base 21, tandis que la figure 6C illustre le mode de mise en œuvre dans lequel la zone de jonction 93 est située à l'entrée de cette surface interne 210.

[0154] Dans l'exemple de mise en œuvre du procédé qui vient d'être décrit, la pièce intermédiaire 4 illustrée à la figure 3D est destinée à former une ailette, tandis la pièce intermédiaire 7 est destinée à former l’autre ailette et la base du renfort. L'invention n'est cependant pas limitée à ce mode de mise en œuvre et chaque pièce intermédiaire peut être destinée à former une ailette et une partie de la base du renfort, les deux parties étant alors complémentaires.

[0155] On se réfère maintenant aux figures 6D et 6E qui montrent que la première pièce 26 comprend l’ailette extrados 23 et une première partie 21a de la base 21 du renfort tandis que la deuxième pièce 27 comprend l’ailette intrados 22 et une deuxième partie 21b de la base 21, complémentaire de la première partie 21a.

[0156] Dans l’exemple illustré à la figure 6D, la ligne de la zone de jonction 94 s’étend depuis le fond de la surface 210 en biais jusqu’à la surface extérieure 212 de la base 21, tandis que dans l’exemple illustré à la figure 6E, la trace de la zone 95 s’étend selon deux lignes droites, sensiblement perpendiculaires.

[0157] Dans ce cas, la zone d’assemblage est située dans la base elle-même. L’assemblage entraîne alors peu de déformations du fait de l’épaisseur de la base. Cette solution sera retenue si la zone de jonction est située dans une région du renfort subissant peu de contraintes.

[0158] L'emplacement de la zone d’assemblage sera choisi en fonction des contraintes mécaniques que l'aube doit supporter.

[0159] On comprend que les figures 5B et 6A à 6E illustrent une section du renfort qui est réalisée à un niveau déterminé de la hauteur du renfort.

[0160] Cette section illustre le positionnement de l’assemblage entre les deux pièces formant le renfort.

[0161] Ce positionnement peut être le même sur toute la hauteur du renfort.

[0162] Cependant, en fonction des contraintes auxquelles le renfort est soumis, on peut également le concevoir de telle sorte que le positionnement de l’assemblage entre les deux pièces évolue selon la hauteur du renfort.

[0163] Ceci est illustré par les figures 7 et 8A à 8C.

[0164] La figure 7 illustre un renfort 2 selon l’invention présentant la même forme que le renfort 2’ des figures 1 et 2, en identifiant la zone d’assemblage 9 ou plan de joint entre les deux pièces constitutives du renfort.

[0165] Sont également identifiés trois plans de coupe :

[0166] le plan A situé à proximité du sommet 28 du renfort,

[0167] le plan B situé dans une zone intermédiaire et

[0168] le plan C situé au niveau du pied 29 du renfort.

[0169] Les figures 8A à 8C montrent que le positionnement de la zone d’assemblage diffère d’un plan à l’autre.

[0170] Ainsi, la figure 8A montre que cette zone 9 est située entre l’ailette extrados 23 et la base 21 du renfort, comme cela est illustrée sur la figure 5C.

[0171] En revanche, la figure 8B montre que cette zone 9 est décalée vers la base 21 du renfort, de façon similaire à la variante illustrée sur la figure 6A.

[0172] Enfin, au niveau du pied 29 du renfort, la zone d’assemblage 9 est localisée dans la base 21 du renfort, de façon similaire à la variante illustrée sur la figure 6D.

[0173] On comprend que l’assemblage peut être réalisé en mettant en œuvre la même technique sur toute la hauteur du renfort ou en utilisant des techniques différentes selon la portion concernée du renfort.

[0174] La réalisation d’une la soudure crée un relief dans l'espace intérieur du renfort.

[0175] Ainsi, la trace de la soudure sera toujours visible à l’intérieur du renfort après sa fabrication.

[0176] Il convient donc d'éviter que ce relief ne gène le positionnement du renfort sur l'aube. C’est pourquoi, si le bord d'attaque 13 de l'aube n'est pas destiné à venir en contact avec le fond de la surface interne 210 de la base 21, il sera préféré de positionner la zone de soudure dans le fond de cette surface interne pour éviter tout contact entre la soudure et l'aube.

[0177] De façon générale, on constate que le procédé selon l’invention permet de réduire les encours, notamment car il ne comporte aucune étape longue de chauffage préalable à un formage.

[0178] La stratégie d’usinage permet une efficacité importante. Par ailleurs, ce procédé peut aussi permettre la réalisation de prototypes plus rapidement que les autres procédés car il peut être mis en œuvre sans moyens lourds (presses, outillages de mise en forme en matériaux réfractaires très longs à approvisionner et très coûteux, mise au point longue). Il nécessite a minima une machine d’usinage comportant l’outil de coupe, un outillage d’usinage pour assurer le bridage des bruts pendant leur usinage et un outillage d’assemblage.

[0179] Comme il va de soi et comme il résulte également de ce qui précède, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation plus particulièrement décrits. Elle en embrasse au contraire toutes les variantes et notamment celle où l’aube n'est pas réalisée en un matériau composite mais par exemple en aluminium avec un renfort en alliage de titane ou d’acier.

Claims (1)

1. Revendications [Revendication 1] Procédé de réalisation d’un renfort (2) métallique d’aube (1) de turbomachine comprenant une surface aérodynamique (10) qui s'étend entre un bord d'attaque (13) et un bord de fuite (14), ledit renfort comprenant une base (21) formant son bord d'attaque (20) et étant prolongée par deux ailettes latérales (22, 23) de façon à définir une surface interne (200) apte à recevoir le bord d’attaque de l'aube, le procédé comportant les étapes suivantes : (a) réalisation par usinage d'un brut métallique (3, 5) d’une première pièce (24, 25, 26) monobloc formant l’une des ailettes (22, 23) du renfort et au moins partiellement la base (21) du renfort (b) réalisation par usinage d'un autre brut (5, 3) d'une deuxième pièce (23, 22, 27) monobloc formant au moins l’autre ailette (23, 22) (c) assemblage de la première pièce (24, 25, 26) et de la deuxième pièce (23, 22, 27) préalablement positionnées sur un outillage (8), afin d’obtenir ledit renfort. [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1 dans lequel, dans l'étape (a) ou l’étape (b), Fusinage est réalisé alternativement de chaque côté (30, 31 ; 50,51) du brut (3,5). [Revendication 3] Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel, lors de l’étape (a) ou de l’étape (b), est obtenue une pièce intermédiaire (4,7), comportant une première partie (41,71) correspondant à une ailette (23,22) et une deuxième partie (42,72) formant talon. [Revendication 4] Procédé selon la revendication 3 dans lequel, lors de l’étape (a), la première pièce intermédiaire (4) est positionnée sur ledit outillage (8) pour retirer ou usiner ledit talon (42). [Revendication 5] Procédé selon la revendication 3 ou 4 dans lequel, lors de l’étape (b), le talon (72) de la deuxième pièce intermédiaire (7) est usiné pour former au moins partiellement la surface interne arrondie (210) de la base (21) et la pièce intermédiaire (7) est ensuite positionnée sur ledit outillage (8) pour usiner la surface extérieure (212) dudit talon et former au moins partiellement la surface extérieure (212) de la base (21). [Revendication 6] Procédé selon la revendication 3 dans lequel, lors de l’étape (a) et de l’étape (b), le talon (42, 72) de la pièce intermédiaire (4, 7) est usiné pour former au moins partiellement la surface interne arrondie (210) de la base (21) et la pièce intermédiaire (4, 7) est ensuite positionnée sur ledit outillage (8) pour usiner la surface extérieure (212) dudit talon et

   former au moins partiellement la surface extérieure (212) de la base (21). [Revendication 7] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel, avant l'étape (c), est réalisée une étape de texturation de la surface interne (410, 710) d'au moins une des deux pièces. [Revendication 8] Renfort métallique d’aube de turbomachine comprenant une surface aérodynamique (10) qui s'étend entre un bord d'attaque (13) et un bord de fuite (14), ledit renfort comprenant une base (21) formant son bord d'attaque (20) et étant prolongée par deux ailettes latérales (22, 23), ledit renfort définissant une surface interne (200) apte à recevoir le bord d’attaque (13) de l’aube et comprenant une première pièce (23, 22) monobloc et une deuxième pièce (24, 25) monobloc qui sont assemblées ensemble, la première pièce (24, 25, 26) formant l’une des ailettes (22, 23) du renfort et au moins partiellement la base (21) du renfort tandis que la deuxième pièce (23, 22, 27) forme au moins l'autre ailette (23, 22). [Revendication 9] Renfort selon la revendication 8, dans lequel la base (21) du renfort comporte une surface interne (210) arrondie. [Revendication 10] Renfort selon la revendication 8 ou 9, dans lequel l’assemblage entre la première pièce et la deuxième pièce est localisé au droit de la surface interne (210) arrondie de la base. [Revendication 11] Renfort selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel la surface interne (200) du renfort est texturée. [Revendication 12] Aube de turbomachine comprenant un renfort selon l'une quelconque des revendications 8 à 11.

   1/8