FR3095975A1 - Procédé de moulage par injection d’une poudre d’une aube de turbomachine - Google Patents
Procédé de moulage par injection d’une poudre d’une aube de turbomachine Download PDFInfo
- Publication number
- FR3095975A1 FR3095975A1 FR1905158A FR1905158A FR3095975A1 FR 3095975 A1 FR3095975 A1 FR 3095975A1 FR 1905158 A FR1905158 A FR 1905158A FR 1905158 A FR1905158 A FR 1905158A FR 3095975 A1 FR3095975 A1 FR 3095975A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- mixture
- cavity
- injection
- diameter
- blade
- 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.)
- Pending
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 34
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 34
- 239000013528 metallic particle Substances 0.000 claims description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 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
- 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
- B22F3/22—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip
- B22F3/225—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip by injection molding
-
- 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
-
- 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
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Le présent document concerne un procédé de fabrication d’une pièce métallique (11), telle qu’une aube de turbomachine, par moulage par injection de poudre, comprenant les étapes suivantes : a. Fournir un premier mélange comprenant des premières particules métalliques présentant en moyenne un premier diamètre ; b. Fournir un second mélange comprenant des secondes particules métalliques présentant en moyenne un second diamètre, le premier diamètre étant différent du second diamètre ; c. Fournir un moule (12) comprenant une première cavité (12a) et une seconde cavité (12b) reliées l’une à l’autre ; d. Injecter le premier mélange dans la première cavité (12a) et injecter le second mélange dans la seconde cavité (12b). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2
Description
Domaine technique de l’invention
La présente divulgation relève du domaine des procédés de fabrication de pièces métalliques, tel qu’une aube de turbomachine, par moulage par injection de poudre.
Etat de la technique antérieure
Le procédé de fabrication par injection de poudre consiste à réaliser un mélange au moyen d’une poudre métallique, d’une première poudre de liant et d’une seconde poudre de liant. Comme représenté en figure 1, les granulés dudit mélange sont injectés à l’aide d’un injecteur 2 dans un moule 4 pour obtenir une pièce, telle qu’une aube 6, dite pièce verte qui subit ensuite une opération de déliantage visant à éliminer le premier liant et à l’issue de laquelle on obtient une pièce dite brune. La dernière étape du procédé consiste à réaliser une opération de frittage permettant d’éliminer le second liant pour obtenir la pièce finale 6. On observe que l’injecteur sert à l’injection du mélange dans la cavité du moule dont l’empreinte correspond à la forme extérieure de l’aube.
Ce procédé connu permet d’obtenir une pièce dont la structure interne est formée d’une seule poudre métallique qui peut comprendre un ou plusieurs types différents de particules métalliques. Toutefois, une pièce métallique peut nécessiter d’avoir des compositions métalliques différentes selon les zones ou parties de celle-ci pour avoir des propriétés mécaniques différentes. Pour autant le procédé de fabrication par injection de poudre de la technique actuelle ne permet que l’injection d’un seul mélange dans le moule.
Le présent document concerne ainsi un procédé de fabrication d’une pièce métallique, telle qu’une aube de turbomachine, par moulage par injection de poudre, comprenant les étapes suivantes :
a. Fournir un premier mélange comprenant des premières particules métalliques présentant en moyenne un premier diamètre ;
b. Fournir un second mélange comprenant des secondes particules métalliques présentant en moyenne un second diamètre, le premier diamètre étant différent du second diamètre ;
c. Fournir un moule comprenant une première cavité et une seconde cavité reliées l’une à l’autre ;
d. Injecter le premier mélange dans la première cavité et injecter le second mélange dans la seconde cavité.
a. Fournir un premier mélange comprenant des premières particules métalliques présentant en moyenne un premier diamètre ;
b. Fournir un second mélange comprenant des secondes particules métalliques présentant en moyenne un second diamètre, le premier diamètre étant différent du second diamètre ;
c. Fournir un moule comprenant une première cavité et une seconde cavité reliées l’une à l’autre ;
d. Injecter le premier mélange dans la première cavité et injecter le second mélange dans la seconde cavité.
Le procédé proposé permet d’obtenir, après frittage, une pièce métallique présentant deux zones ayant des propriétés mécaniques différentes puisqu’une première zone est issue de l’injection du premier mélange dans la première cavité du moule et qu’une seconde zone est issue de l’injection du second mélange dans la seconde cavité. Pour pouvoir réaliser l’injection différenciée proposée à l’étape d), il est nécessaire d’adapter le dispositif pour y inclure une première tête d’injection du premier mélange dans la première cavité du moule et une seconde tête d’injection du second mélange dans la seconde cavité du moule. Le procédé n’est pas limité à la fourniture d’un premier mélange et d’un second mélange et pourrait, bien évidemment, comprendre la fourniture d’un ou de plusieurs autres mélanges.
On pourra appliquer une temporisation entre la première tête d’injection et la seconde tête d’injection pour remplir la première cavité et la seconde cavité de manière adéquate et créer une interface de jonction adéquate entre le premier mélange et le second mélange. A cette fin, on peut réaliser, préalablement à l’injection, une simulation numérique de détermination des paramètres d’injection du premier mélange et du second mélange, lesdits paramètres comprenant le débit, la pression, l’instant initial d’injection et la durée d’injection.
Ladite pièce métallique peut être une aube, ladite première cavité du moule étant par exemple conformée pour former un pied de l’aube et ladite seconde cavité du moule étant conformée par exemple pour former une partie de l’aube.
Ledit premier diamètre moyen peut être inférieur au second diamètre moyen. Ainsi dans le cas d’une aube comme indiqué au paragraphe précédent, la granulométrie plus petite dans la première zone formant le pied va donner des grains métalliques plus petit que dans la seconde zone formant la pale. La première zone présentera ainsi des meilleures propriétés de fatigue que dans la seconde zone qui présentera quant à elle des meilleures propriétés de fluage que dans la première zone. On peut ainsi différencier les propriétés mécaniques de l’aube en fonction de la zone de l’aube considérée.
Ledit premier diamètre moyen peut être inférieur à 25 µm. Ledit second diamètre moyen peut être inférieur à 65 µm.
Chacun du premier mélange et du second mélange peut présenter au moins 35% de particules métalliques en volume.
Les premières particules métalliques peuvent être réalisées à partir d’une première base métallique et les secondes particules métalliques peuvent être réalisées à partir d’une seconde base métallique, la première base métallique étant proche de la seconde base métallique.
Les premières particules métalliques et les secondes particules métalliques peuvent être réalisées dans un même matériau chimique.
Brève description des figures
Description détaillée de l’invention
On se réfère maintenant aux figures 2 et 3 qui représentent de façon schématique une installation 10 de moulage par injection de poudre d’une aube 11 de turbomachine, telle qu’une aube de turbine basse pression. Selon le procédé de la présente divulgation, le moule 12 comprend au moins deux cavités et comprend, dans le cas d’espèce, trois cavités, à savoir une première cavité 12a ainsi qu’une deuxième cavité 12b et une troisième cavité 12c. Le moule 12 présente une dimension longitudinale L. La première cavité 12a et la troisième cavité 12c communiquent avec la deuxième cavité 12a et sont formées dans des parties d’extrémités longitudinales du moule afin de former l’aube d’une seule pièce après moulage. La première cavité 12a du moule 12 est destinée à former la partie radialement interne de l’aube 11 comprenant le pied 14 de l’aube 11 nommée première partie 11a, la deuxième cavité 12a du moule 12 est destinée à former la pale de l’aube 11 nommée deuxième partie 11b et la troisième cavité 12c du moule 12 est destinée à former la partie radialement externe de l’aube 11 comportant un secteur de plateforme 16 portant des léchettes 18 radiales et nommée troisième partie 11c.
L’installation comprend deux têtes d’injection ou injecteurs 18a, 18b d’un mélange de poudre métallique et de liants. Le premier injecteur 18a est destiné à permettre l’injection d’un premier mélange dans la première cavité 12a et la troisième cavité 12c tandis que le second injecteur 18b est destiné à permettre l’injection d’un second mélange dans la seconde cavité 12b. Bien que le premier injecteur 18a vise à réaliser l’injection d’un premier mélange à la fois dans la première cavité 12a et dans la troisième cavité 12c, l’installation 10 pourrait comprendre plus de deux injecteurs et pourraient par exemple en comprendre un troisième pour réaliser une injection d’un mélange différencié entre la première cavité et la troisième cavité.
Le procédé vise à :
- fournir un premier mélange comprenant des premières particules métalliques présentant en moyenne un premier diamètre,
- fournir un second mélange comprenant des secondes particules métalliques présentant en moyenne un second diamètre, le premier diamètre étant différent du second diamètre ;
- injecter le premier mélange dans la première cavité 12a et la troisième cavité 12c et injecter le second mélange dans la seconde cavité 12b.
- fournir un premier mélange comprenant des premières particules métalliques présentant en moyenne un premier diamètre,
- fournir un second mélange comprenant des secondes particules métalliques présentant en moyenne un second diamètre, le premier diamètre étant différent du second diamètre ;
- injecter le premier mélange dans la première cavité 12a et la troisième cavité 12c et injecter le second mélange dans la seconde cavité 12b.
Afin de réaliser une interface de jonction adéquate au niveau de la première partie 11a avec la seconde partie 11b et une interface de jonction adéquate entre la seconde partie 11b et la troisième partie 11c, on peut réaliser, préalablement à l’injection, une simulation numérique de détermination des paramètres d’injection du premier mélange et du second mélange, lesdits paramètres comprenant le débit, la pression, l’instant initial d’injection et la durée d’injection.
Le premier diamètre moyen est choisi pour être inférieur au second diamètre moyen. Ainsi, la première partie 11a et la troisième partie 11c présenteront des meilleures propriétés de fatigue que dans la seconde partie 11b qui présentera quant à elle des meilleures propriétés de fluage que dans les première 11a et troisième 11c parties de l’aube 11. On peut ainsi différencier les propriétés mécaniques de l’aube 11 en fonction de la partie ou zone de l’aube considérée.
Le premier diamètre moyen est de préférence inférieur à 25 µm et peut être compris entre 10 et 20 µm. Le second diamètre moyen est de préférence inférieur à 65 µm et peut être compris entre 20 et 35 µm. Chacun du premier mélange et du second mélange peut présenter au moins 35% de particules métalliques en volume.
Les liants utilisés pour l’un et l’autre (ou les autres) des mélanges peuvent être identiques. Dans un exemple de réalisation, l’injection du premier mélange et l’injection du second mélange sont réalisées avec les paramètres suivants : pression d’injection de 2080 bars, une température d’injection de 165°C, une vitesse d’injection de 30 mm/s, une pression dans le moule de 800 bars et un temps de maintien de 4 s.
Afin de permettre un frittage de l’intégralité de pièce dans un four, les premières particules métalliques devront être réalisées à partir d’une première base métallique et les secondes particules métalliques sont réalisées à partir d’une seconde base métallique, la première base métallique étant proche de la seconde base métallique.
Le procédé décrit dans le présent document permet de réaliser simplement et rapidement une pièce présentant des structures internes différentes dans au moins deux parties ou zones. A la différence de la fabrication additive, il n’est pas nécessaire de changer l’alimentation de la tête d’impression avec le premier mélange et le second mélange en permanence, ce qui est long et complexe à réaliser.
Claims (9)
- Procédé de fabrication d’une pièce métallique (11), telle qu’une aube de turbomachine, par moulage par injection de poudre, comprenant les étapes suivantes :
a. Fournir un premier mélange comprenant des premières particules métalliques présentant en moyenne un premier diamètre ;
b. Fournir un second mélange comprenant des secondes particules métalliques présentant en moyenne un second diamètre, le premier diamètre étant différent du second diamètre ;
c. Fournir un moule (12) comprenant une première cavité (12a) et une seconde cavité (12b) reliées l’une à l’autre ;
d. Injecter le premier mélange dans la première cavité (11a) et injecter le second mélange dans la seconde cavité (12b). - Procédé selon la revendication 1, dans lequel on réalise préalablement à l’injection une simulation numérique de détermination des paramètres d’injection du premier mélange et du second mélange, lesdits paramètres comprenant le débit et la pression, l’instant initial d’injection et la durée d’injection.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ladite pièce métallique est une aube (11), ladite première cavité (12a) du moule (12) étant conformée pour former un pied (14) de l’aube (11) et ladite seconde cavité (12b) du moule (12) étant conformée pour former une partie de l’aube (11).
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, ledit premier diamètre moyen est inférieur au second diamètre moyen.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit premier diamètre moyen est inférieur à 25 µm.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit second diamètre moyen est inférieur à 65 µm.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chacun du premier mélange et du second mélange présente au moins 35% de particules métalliques en volume.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les premières particules métalliques sont réalisées à partir d’une première base métallique et les secondes particules métalliques sont réalisées à partir d’une seconde base métallique, la première base métallique étant proche de la seconde base métallique.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les premières particules métalliques et les secondes particules métalliques sont réalisées dans un même matériau chimique.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1905158A FR3095975A1 (fr) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | Procédé de moulage par injection d’une poudre d’une aube de turbomachine |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1905158A FR3095975A1 (fr) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | Procédé de moulage par injection d’une poudre d’une aube de turbomachine |
| FR1905158 | 2019-05-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3095975A1 true FR3095975A1 (fr) | 2020-11-20 |
Family
ID=67999815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1905158A Pending FR3095975A1 (fr) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | Procédé de moulage par injection d’une poudre d’une aube de turbomachine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3095975A1 (fr) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004029547A1 (de) * | 2004-06-19 | 2006-01-12 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Bauteilen einer Gasturbine |
| US20080237403A1 (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | General Electric Company | Metal injection molding process for bimetallic applications and airfoil |
| US20110008198A1 (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-13 | Foxconn Technology Co., Ltd. | Method for manufacturing a plate-type heat pipe |
| US20150266094A1 (en) * | 2012-10-09 | 2015-09-24 | Whirlpool S.A. | Manufacturing process of a porous component and a porous component |
| DE102016208761A1 (de) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Pulverspritzgießverfahren, Pulverspritzgießvorrichtung und Pulverspritzgussteil |
| WO2018097188A1 (fr) * | 2016-11-22 | 2018-05-31 | 大阪冶金興業株式会社 | Procédé de moulage par injection de poudre métallique |
-
2019
- 2019-05-16 FR FR1905158A patent/FR3095975A1/fr active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004029547A1 (de) * | 2004-06-19 | 2006-01-12 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Bauteilen einer Gasturbine |
| US20080237403A1 (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | General Electric Company | Metal injection molding process for bimetallic applications and airfoil |
| US20110008198A1 (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-13 | Foxconn Technology Co., Ltd. | Method for manufacturing a plate-type heat pipe |
| US20150266094A1 (en) * | 2012-10-09 | 2015-09-24 | Whirlpool S.A. | Manufacturing process of a porous component and a porous component |
| DE102016208761A1 (de) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Pulverspritzgießverfahren, Pulverspritzgießvorrichtung und Pulverspritzgussteil |
| WO2018097188A1 (fr) * | 2016-11-22 | 2018-05-31 | 大阪冶金興業株式会社 | Procédé de moulage par injection de poudre métallique |
| EP3530381A1 (fr) * | 2016-11-22 | 2019-08-28 | Osaka Yakin Kogyo Co., Ltd. | Procédé de moulage par injection de poudre métallique |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2509486C (fr) | Procede de fabrication d'un carter de stator de turbine | |
| FR2504828A1 (fr) | Procede de fabrication, par moulage, d'un corps creux de formes complexes | |
| EP3634668B1 (fr) | Procédé de fabrication de pièces de forme complexe par moulage par injection de poudres métalliques | |
| CA2350655C (fr) | Procede de fabrication par metallurgie des poudres de pieces de forme autobrasantes | |
| CA2954024C (fr) | Procede de fabrication d'une aube bi-composant pour moteur a turbine a gaz et aube obtenue par un tel procede | |
| WO2016185115A1 (fr) | Composition pour la fabrication de pieces en aluminure de titane par frittage de poudre, et procede de fabrication mettant en œuvre une telle composition | |
| CA3014022C (fr) | Procede de formation de trous de depoussierage pour aube de turbine et noyau ceramique associe | |
| CA2884458A1 (fr) | Modele de fonderie | |
| FR3095975A1 (fr) | Procédé de moulage par injection d’une poudre d’une aube de turbomachine | |
| FR3018710B1 (fr) | Arbre de coulee et procede d'assemblage | |
| FR3066933A1 (fr) | Procede de fabrication ameliore d'une piece a microstructure duale | |
| FR2812572A1 (fr) | Equipement de moulage de pieces de fonderies avec des moyens perfectionnes de positionnement de noyaux de sable, et procede de positionnement associe | |
| EP4010135A1 (fr) | Procede de fabrication d'une piece metallique | |
| EP3215328A1 (fr) | Procédé pour fabriquer une pale de turbine en céramique. | |
| FR3098747A1 (fr) | Procede de fabrication d’une piece metallique | |
| FR2504425A1 (fr) | Procede de fabrication d'une piece en metal fritte a partir d'un melange pateux moule, et moule pour la mise en oeuvre du procede | |
| EP3980207B1 (fr) | Procede de fabrication de piece de turbomachine par moulage mim | |
| US20240173771A1 (en) | Method for making turbine engine components using metal injection molding | |
| CA2960059A1 (fr) | Procede de production d'un noyau ceramique | |
| FR3108539A1 (fr) | Procede de solidification dirigee pour alliages metalliques et modele en materiau eliminable pour le procede | |
| FR3096911A1 (fr) | Moule de fonderie amélioré pour la formation de noyaux céramiques d’aubes de turbine | |
| 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 | |
| EP3981571A1 (fr) | Moule d'injection pour composant horloger | |
| EP3980201A1 (fr) | Procede ameliore de formation d'un modele cire pour une aube de turbine | |
| FR3095146A1 (fr) | Procédé de fabrication d’une pièce 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: 20201120 |
|
| 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 |