FR3097562A1 - Method of manufacturing an abradable part of a turbomachine and an abradable part - Google Patents

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Abstract

Procédé de fabrication d’une pièce abradable de turbomachine et pièce abradable Procédé de fabrication d’une pièce de turbomachine comprenant un support (10) et un revêtement abradable (11) à base d’aluminium, le procédé comprenant une étape de dépôt du revêtement abradable dans laquelle un revêtement abradable (11) est déposé sur le support (10) et une étape d’anodisation dans laquelle au moins une partie du revêtement abradable (11) est anodisé, l’étape d’anodisation s’effectuant après l’étape de dépôt du revêtement abradable. Pièce de turbomachine comprenant un support (10) et un revêtement abradable (11) à base d’aluminium. Figure pour l’abrégé : Fig. 1.Method of manufacturing an abradable part of a turbomachine and an abradable part Method of manufacturing a part of a turbomachine comprising a support (10) and an abradable coating (11) based on aluminum, the method comprising a step of depositing the coating abradable coating in which an abradable coating (11) is deposited on the support (10) and an anodizing step in which at least part of the abradable coating (11) is anodizing, the anodizing step taking place after the step of depositing the abradable coating. Turbomachine part comprising a support (10) and an abradable coating (11) based on aluminum. Figure for the abstract: Fig. 1.

Description

Procédé de fabrication d’une pièce abradable de turbomachine et pièce abradableMethod for manufacturing an abradable part of a turbomachine and abradable part

Le présent exposé concerne un procédé de fabrication d’une pièce abradable, notamment d’une pièce abradable de turbomachine pour aéronef.This presentation relates to a method of manufacturing an abradable part, in particular an abradable part of a turbomachine for an aircraft.

Au sein d’une turbomachine d’un aéronef, plusieurs pièces sont amenées à être en contact avec d’autres pièces dites « abradables ». Les pièces abradables ont la particularité de s’user préférentiellement lors d’un contact avec une autre pièce, limitant ainsi l’usure de cette dernière. Notamment, les anneaux intérieurs du compresseur haute pression peuvent comprendre des pièces abradables amenées à être en contact avec un rotor.Within an aircraft turbomachine, several parts come into contact with other so-called “abradable” parts. Abradable parts have the particularity of wearing preferentially when in contact with another part, thus limiting the wear of the latter. In particular, the inner rings of the high pressure compressor may comprise abradable parts brought into contact with a rotor.

Par exemple, des pièces abradables peuvent être mises en vis-à-vis de sommet d’aubes de turbomachine, et ainsi être sujettes au sillonnage.For example, abradable parts can be placed opposite the tips of turbomachine blades, and thus be subject to furrowing.

Le sillonage provient du contact local entre l’abradable et le sommet d’aube. Une goutte d’abradable semi-fondu se forme et se fixe sur un sommet d’aube ce qui rainure la piste sur toute sa circonférence. Le plus souvent cette goutte se détache après quelques tours. La rainure peut s’enfoncer sur quelques millimètres de profondeur. Ce sillonnage dégrade à la fois l’étanchéité et les performances du moteur.The groove comes from the local contact between the abradable and the tip of the blade. A drop of semi-molten abradable forms and settles on a tip of the blade, which grooves the track over its entire circumference. Most often this drop comes off after a few turns. The groove can sink a few millimeters deep. This tracking degrades both the sealing and the performance of the engine.

Les pièces abradables comprennent un support et un revêtement abradable. Le support des pièces actuelles peut être réalisé en alliage à base d’aluminium, de titane, de fer ou de nickel.The abradable parts include a backing and an abradable coating. The support of current parts can be made of an alloy based on aluminum, titanium, iron or nickel.

D’autre part, la pièce abradable comprend un revêtement abradable qui peut par exemple être un alliage d’aluminium et de silicium ou d’aluminium et de nickel. Ce revêtement peut également être chargé par un polymère, par exemple par un polyester. De plus, la pièce abradable peut comprendre une sous couche disposée entre le revêtement abradable et le support. La sous couche peut par exemple être un alliage à base d’aluminium et/ou de nickel, par exemple NiAl, NiCrAl.On the other hand, the abradable part comprises an abradable coating which can for example be an alloy of aluminum and silicon or of aluminum and nickel. This coating can also be filled with a polymer, for example with a polyester. In addition, the abradable part can comprise an underlayer placed between the abradable coating and the support. The underlayer can for example be an alloy based on aluminum and/or nickel, for example NiAl, NiCrAl.

L’environnement du compresseur haute pression est exposé à la corrosion, si bien que les pièces abradables présentent généralement une protection contre ce phénomène. Les techniques actuelles préconisent de fabriquer une pièce abradable pour turbomachine de la façon suivante. Le support d’une pièce est anodisé puis un revêtement abradable est déposé sur le support, par exemple par projection thermique. Le revêtement abradable est ensuite usiné ce qui forme des zones d’usinage à la frontière entre le revêtement abradable et le support où le support anodisé est partiellement remis à nu. Enfin, le support est retouché à l’aide d’une conversion chimique locale, telle que l’Alodine 1132 ou 1200, sur les parties de jonction entre le revêtement abradable et le support pour restaurer une couche anticorrosion sur les parties du support mises à nu par l’usinage du revêtement abradable.The environment of the high pressure compressor is exposed to corrosion, so abradable parts generally have protection against this phenomenon. Current techniques recommend manufacturing an abradable part for a turbomachine as follows. The one-piece support is anodized then an abradable coating is deposited on the support, for example by thermal spraying. The abradable coating is then machined which forms machining zones at the border between the abradable coating and the support where the anodized support is partially exposed. Finally, the support is touched up using a local chemical conversion, such as Alodine 1132 or 1200, on the junction parts between the abradable coating and the support to restore an anti-corrosion layer on the parts of the support that have been updated. bare by machining the abradable coating.

Les pièces obtenues par ce procédé présentent plusieurs inconvénients. Tout d’abord, la sous couche nickel-aluminium et l’aluminium mis à nu forment une pile galvanique, ce qui corrode prématurément le revêtement abradable, et peut induire un décollement de ce dernier.The parts obtained by this process have several drawbacks. First of all, the nickel-aluminum underlayer and the exposed aluminum form a galvanic stack, which prematurely corrodes the abradable coating, and can induce its detachment.

De plus, ce procédé nécessite l’utilisation d’une retouche, qui possède une moins bonne tenue en corrosion que l’anodisation initiale du support. En effet, sa température maximale d’emploi est d’environ 80°C, ce qui est bien inférieur à la température de fonctionnement des éléments de la turbomachine comprenant des pièces abradables. De plus, les surfaces à retoucher sont importantes : cette retouche est donc coûteuse en temps. Également, certaines substances contenues dans les conversions chimiques locales, telles que l’Alodine 1132 ou 1200, sont impactées par la liste REACH, qui liste les produits dangereux pour l’homme et/ou l’environnement et seront donc interdites à moyen terme.In addition, this process requires the use of a touch-up, which has less good corrosion resistance than the initial anodization of the support. Indeed, its maximum operating temperature is approximately 80°C, which is well below the operating temperature of the elements of the turbomachine comprising abradable parts. In addition, the surfaces to be retouched are large: this retouching is therefore time-consuming. Also, certain substances contained in local chemical conversions, such as Alodine 1132 or 1200, are impacted by the REACH list, which lists products that are dangerous for humans and/or the environment and will therefore be prohibited in the medium term.

Il existe donc un besoin d’améliorer le procédé de fabrication des pièces abradables.There is therefore a need to improve the manufacturing process for abradable parts.

A cet effet, le présent exposé concerne de fabrication d’une pièce de turbomachine comprenant un support et un revêtement abradable à base d’aluminium, le procédé comprenant une étape de dépôt de la sous couche dans laquelle une sous couche métallique est déposée sur le support, une étape de dépôt du revêtement abradable prévue après l’étape de dépôt de la sous couche dans laquelle un revêtement abradable est déposé sur la sous couche, et une étape d’anodisation dans laquelle le revêtement abradable est anodisé, l’étape d’anodisation s’effectuant après l’étape de dépôt du revêtement abradable.To this end, the present presentation concerns the manufacture of a turbomachine part comprising a support and an abradable coating based on aluminium, the method comprising a step of depositing the underlayer in which a metal underlayer is deposited on the support, a step of depositing the abradable coating provided after the step of depositing the underlayer in which an abradable coating is deposited on the underlayer, and an anodizing step in which the abradable coating is anodized, the step of anodization taking place after the step of depositing the abradable coating.

Dans le présent exposé le revêtement abradable est un revêtement apte à être en contact avec une autre pièce de la turbomachine et qui est configuré pour que le contact entre le revêtement abradable et l’autre pièce de la turbomachine use préférentiellement le revêtement abradable.In the present disclosure, the abradable coating is a coating capable of being in contact with another part of the turbomachine and which is configured so that the contact between the abradable coating and the other part of the turbomachine preferentially wears the abradable coating.

Dans le présent exposé, les expressions « pièce » et « pièce abradable » réfère à un élément identique, qui est la pièce abradable fabriquée par le procédé.In the present description, the expressions “part” and “abradable part” refer to an identical element, which is the abradable part manufactured by the process.

Dans le présent exposé, on entend par revêtement abradable à base d’aluminium, des revêtements abradables dont la teneur massique en aluminium est majoritaire. On comprend que l’aluminium est donc l’élément dont la teneur massique du revêtement abradable est la plus élevée. Le revêtement abradable à base d’aluminium a par exemple une teneur massique d’au moins 50% d’aluminium, de préférence d’au moins 60% d’aluminium, encore plus préférentiellement d’au moins 95% d’aluminium.In the present description, the term “abradable coating based on aluminium” means abradable coatings in which the mass content of aluminum is the majority. It is understood that aluminum is therefore the element whose mass content of the abradable coating is the highest. The abradable coating based on aluminium, for example, has a mass content of at least 50% aluminium, preferably at least 60% aluminium, even more preferably at least 95% aluminium.

Ainsi, puisque l’étape d’anodisation s’effectue après l’usinage du revêtement abradable, aucune partie du support de la pièce n’est remis à nu. Il n’est donc pas nécessaire d’effectuer de retouche lors de la fabrication d’une pièce abradable, ce qui permet de contourner tous les désavantages listés précédemment et liés à l’emploi de cette substance.Thus, since the anodizing step is carried out after the machining of the abradable coating, no part of the support of the part is exposed. It is therefore not necessary to carry out retouching during the manufacture of an abradable part, which makes it possible to circumvent all the disadvantages listed above and linked to the use of this substance.

Plus particulièrement, la protection contre la corrosion est plus efficace. De plus, les performances aéronautiques de la pièce sont améliorées puisque la variation brusque de profil engendrée par la marche créée à l’étape de retouche disparait.In particular, the protection against corrosion is more effective. In addition, the aeronautical performance of the part is improved since the sudden variation in profile generated by the step created during the retouching stage disappears.

Dans le présent exposé, les performances des abradables sont évaluées à l’aide du rapport A/S (abradabilité sur surpénétration) qui est mesuré de la façon suivante. Trois aubes simulacres sont disposées en saillie sur le périmètre d’une roue tournante. Un échantillon abradable à tester est placé en dessous de la roue tournante. La roue tournante avance à vitesse constante vers l’échantillon abradable et le pénètre jusqu’à une profondeur consigne. On mesure ensuite la profondeur effectivement creusée dans l’abradable et on calcule le rapport profondeur consigne/profondeur creusée. Ce rapport est appelé rapport A/S et s’exprime en pourcentage. Les paramètres de test sont les suivants. La vitesse de rotation au bout des aubes simulacre est de 210 m/s, la vitesse d’avance de la roue tournante vers l’échantillon est de 150 µm/s et la profondeur de consigne est de 1 mm.In this presentation, the performances of abradables are evaluated using the A/S ratio (abradability over overpenetration) which is measured as follows. Three mock vanes are arranged projecting from the perimeter of a rotating wheel. An abradable sample to be tested is placed below the rotating wheel. The rotating wheel advances at constant speed towards the abradable sample and penetrates it to a set depth. The depth actually dug in the abradable is then measured and the ratio setpoint depth / dug depth is calculated. This ratio is called A/S ratio and is expressed as a percentage. The test parameters are as follows. The rotation speed at the tip of the simulacrum blades is 210 m/s, the speed of advance of the rotating wheel towards the sample is 150 µm/s and the set depth is 1 mm.

Les pièces abradables obtenues par le procédé décrit ci-dessus présentent également de meilleurs rapports A/S que des pièces obtenues par des techniques antérieures. La performance des pièces abradables sont donc améliorées.The abradable parts obtained by the method described above also have better A/S ratios than parts obtained by prior techniques. The performance of the abradable parts is therefore improved.

Comme exemple non limitatif de revêtement abradable à base d’aluminium, on peut citer un alliage d’aluminium et de silicium, chargé avec des particules de polyester, de nitrure de bore, de graphite ou d’argile.As a non-limiting example of an abradable coating based on aluminium, mention may be made of an alloy of aluminum and silicon, filled with particles of polyester, boron nitride, graphite or clay.

Dans certains modes de réalisation, le teneur volumique de la charge est d’environ 50 vol%.In some embodiments, the volume content of the filler is about 50 vol%.

Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend une étape d’usinage prévue entre l’étape de dépôt du revêtement abradable et l’étape d’anodisation, dans laquelle le revêtement abradable est mis en forme.In certain embodiments, the method comprises a machining step provided between the step of depositing the abradable coating and the anodizing step, in which the abradable coating is shaped.

Ainsi, le revêtement abradable peut être usiné selon les besoins et contraintes géométriques que la pièce abradable doit respecter.Thus, the abradable coating can be machined according to the needs and geometric constraints that the abradable part must respect.

Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend une étape de sablage prévue avant l’étape de dépôt de la sous couche et dans laquelle le support est nettoyé.In certain embodiments, the method comprises a sanding step provided before the step of depositing the underlayer and in which the support is cleaned.

Ainsi, les impuretés qui pourraient gêner ou fragiliser la fabrication de la pièce abradable peuvent enlevées. De plus, cette étape permet d’améliorer la rugosité du support, et donc d’améliorer l’accroche mécanique du revêtement abradable sur le support.Thus, the impurities which could hinder or weaken the manufacture of the abradable part can be removed. In addition, this step improves the roughness of the support, and therefore improves the mechanical grip of the abradable coating on the support.

Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend une étape de colmatage prévue après l’étape d’anodisation et dans laquelle la pièce abradable est traitée au chrome.In certain embodiments, the method comprises a sealing step provided after the anodizing step and in which the abradable part is treated with chromium.

Dans certains modes de réalisation, la sous couche est en aluminium, le support de la pièce est un alliage à base d’aluminium, et le support est anodisé en même temps que le revêtement abradable lors de l’étape d’anodisation.In some embodiments, the underlayer is made of aluminum, the part support is an aluminum-based alloy, and the support is anodized at the same time as the abradable coating during the anodizing step.

Ainsi, le revêtement abradable et le support sont anodisés simultanément, par exemple par un bain d’oxydation anodique sulfurique. De plus, la sous couche prévue en aluminium pur est résistante aux conditions de l’étape d’anodisation et elle n’est pas détériorée lors de cette dernière.Thus, the abradable coating and the support are anodized simultaneously, for example by a sulfuric anodic oxidation bath. In addition, the underlayer provided in pure aluminum is resistant to the conditions of the anodizing stage and it is not deteriorated during the latter.

Comme exemple non limitatif, l’alliage à base d’aluminium peut être un alliage d’aluminium série 2000, 5000, 6000 ou 7000.As a non-limiting example, the aluminum-based alloy can be a 2000, 5000, 6000 or 7000 series aluminum alloy.

Dans certains modes de réalisation, la sous couche est en aluminium ou un alliage à base d’aluminium et le revêtement abradable est anodisé par un procédé d’anodisation local.In certain embodiments, the underlayer is made of aluminum or an aluminum-based alloy and the abradable coating is anodized by a local anodizing process.

Ainsi, le revêtement abradable peut être anodisé indépendamment du support, ce qui permet de ne pas exposer et éventuellement endommager le support lors de l’étape d’anodisation.Thus, the abradable coating can be anodized independently of the support, which makes it possible not to expose and possibly damage the support during the anodizing step.

Comme exemple non limitatif, la sous couche peut être en aluminium pur ou en alliage à base d’aluminium et de nickel.As a non-limiting example, the underlayer can be made of pure aluminum or an alloy based on aluminum and nickel.

Comme exemple non limitatif de support, le support peut être un alliage à base de titane, de nickel, de magnésium, d’aluminium ou de fer.As a non-limiting example of support, the support can be an alloy based on titanium, nickel, magnesium, aluminum or iron.

Dans certains modes de réalisation, le revêtement abradable a une épaisseur supérieure ou égale à 1 mm, de préférence supérieure ou égale à 1,5 mm, de préférence supérieure ou égale à 2 mm, de préférence supérieure ou égale à 2,5 mm, de préférence supérieure ou égale à 3mm et inférieure ou égale à 5mm, de préférence inférieure ou égale à 4,5 mm, de préférence inférieure ou égale à 4 mm, de préférence inférieure ou égale à 3,5 mm, de préférence inférieure ou égale à 3 mm.In certain embodiments, the abradable coating has a thickness greater than or equal to 1 mm, preferably greater than or equal to 1.5 mm, preferably greater than or equal to 2 mm, preferably greater than or equal to 2.5 mm, preferably greater than or equal to 3mm and less than or equal to 5mm, preferably less than or equal to 4.5 mm, preferably less than or equal to 4 mm, preferably less than or equal to 3.5 mm, preferably less than or equal at 3mm.

Dans certains modes de réalisation, la sous couche a une épaisseur supérieure ou égale à 50 µm, de préférence supérieure ou égale à 100 µm, de préférence supérieure ou égale à 150 µm, de préférence supérieure ou égale à 200 µm, de préférence supérieure ou égale à 250 µm et inférieure ou égale à 500 µm, de préférence inférieure ou égale à 450 µm, de préférence inférieure ou égale à 400 µm, de préférence inférieure ou égale à 350 µm, de préférence inférieure ou égale à 300 µm.In certain embodiments, the underlayer has a thickness greater than or equal to 50 μm, preferably greater than or equal to 100 μm, preferably greater than or equal to 150 μm, preferably greater than or equal to 200 μm, preferably greater than or equal to equal to 250 μm and less than or equal to 500 μm, preferably less than or equal to 450 μm, preferably less than or equal to 400 μm, preferably less than or equal to 350 μm, preferably less than or equal to 300 μm.

Dans certains modes de réalisation, la couche anodisée du support a une épaisseur supérieure ou égale à 4 µm, de préférence supérieure ou égale à 5 µm, de préférence supérieure ou égale à 6 µm, de préférence supérieure ou égale à 7 µm, de préférence supérieure ou égale à 8 µm et inférieure ou égale à 20 µm, de préférence inférieure ou égale à 19 µm, de préférence inférieure ou égale à 18 µm, de préférence inférieure ou égale à 17 µm, de préférence inférieure ou égale à 16 µm.In certain embodiments, the anodized layer of the support has a thickness greater than or equal to 4 μm, preferably greater than or equal to 5 μm, preferably greater than or equal to 6 μm, preferably greater than or equal to 7 μm, preferably greater than or equal to 8 μm and less than or equal to 20 μm, preferably less than or equal to 19 μm, preferably less than or equal to 18 μm, preferably less than or equal to 17 μm, preferably less than or equal to 16 μm.

Le présent exposé concerne par ailleurs une pièce de turbomachine comprenant un support, un revêtement abradable à base d’aluminium prévu sur le support et une sous couche disposée entre le support et le revêtement abradable, dans laquelle le revêtement abradable est anodisée.This presentation also relates to a turbomachine part comprising a support, an abradable coating based on aluminum provided on the support and an underlayer placed between the support and the abradable coating, in which the abradable coating is anodized.

On comprend donc que l’étape d’anodisation est réalisée après l’étape de dépôt du revêtement abradable.It is therefore understood that the anodization step is carried out after the step of depositing the abradable coating.

Dans certains modes de réalisation, la pièce de turbomachine est une pièce de turbomachine d’aéronef.In certain embodiments, the turbomachine part is an aircraft turbomachine part.

L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles :The invention and its advantages will be better understood on reading the detailed description given below of various embodiments of the invention given by way of non-limiting examples. This description refers to the pages of appended figures, on which:

La figure 1 représente une pièce selon un mode de réalisation obtenue par un procédé de fabrication selon un mode de réalisation. FIG. 1 represents a part according to one embodiment obtained by a manufacturing method according to one embodiment.

La figure 2 représente une pièce selon un autre mode de réalisation obtenue par un procédé de fabrication selon un autre mode de réalisation. FIG. 2 represents a part according to another embodiment obtained by a manufacturing method according to another embodiment.

La figure 3 représente schématiquement les étapes d’un procédé selon un mode de réalisation. FIG. 3 schematically represents the steps of a method according to one embodiment.

La figure 4 représente une pièce obtenue par un procédé de fabrication selon un mode de réalisation de l’art antérieur. FIG. 4 represents a part obtained by a manufacturing method according to an embodiment of the prior art.

La figure 5 représente un dispositif configuré pour mesurer le rapport A/S. Figure 5 shows a device configured to measure the A/S ratio.

La figure 6 représente un graphique illustrant un cycle thermique appliqué pour des tests d’adhérence. Figure 6 shows a graph illustrating a thermal cycle applied for adhesion tests.

Le présent exposé concerne un procédé de fabrication d’une pièce abradable de turbomachine. Bien que le présent exposé prenne l’exemple d’un anneau intérieur d’un compresseur haute pression ou basse pression, le procédé décrit peut être utilisé pour fabriquer n’importe quelle pièce abradable d’une turbomachine. Cependant, pour des raisons de clarté de l’exposé, des exemples n’ayant pas vocation à être limitatif sont décrits.This presentation concerns a method for manufacturing an abradable part of a turbomachine. Although this presentation takes the example of an inner ring of a high pressure or low pressure compressor, the process described can be used to manufacture any abradable part of a turbomachine. However, for reasons of clarity of the presentation, examples which are not intended to be limiting are described.

Fabrication d’une pièce abradable selon un procédé de l’art antérieurManufacture of an abradable part according to a method of the prior art

La figure 4 représente une pièce abradable obtenue par un procédé de l’art antérieur. La pièce comprend un support 20, un revêtement abradable 21 et une sous couche 22. Le support est un alliage d’aluminium série 2000, 5000, 6000 ou 7000, par exemple 2219 ou 2618. Le revêtement abradable 21 est à base d’aluminium, composé à 88% d’aluminium et à 12% de silicium. Il est par ailleurs chargé à 40% en masse par un polymère (par exemple un polyester). La sous couche 12 est un alliage d’aluminium, composé à 95% d’aluminium et 5% de nickel.FIG. 4 represents an abradable part obtained by a method of the prior art. The part comprises a support 20, an abradable coating 21 and an underlayer 22. The support is a 2000, 5000, 6000 or 7000 series aluminum alloy, for example 2219 or 2618. The abradable coating 21 is based on aluminum , composed of 88% aluminum and 12% silicon. It is also loaded to 40% by mass with a polymer (for example a polyester). The underlayer 12 is an aluminum alloy, composed of 95% aluminum and 5% nickel.

De plus, la pièce comprend une couche anodisée 23, une couche 24 retouchée et une marche 25 entre la couche 24 et la couche anodisée 23.In addition, the part includes an anodized layer 23, a retouched layer 24 and a step 25 between layer 24 and anodized layer 23.

Le procédé de fabrication d’une telle pièce abradable est le suivant. Le support 20 est tout d’abord anodisé lors d’une étape d’anodisation. Cette anodisation peut s’effectuer dans un bain d’oxydation anodique sulfurique (OAS) en présence d’un courant électrique. Pendant cette étape, la couche anodisée 23 est formée sur une profondeur comprise entre 6 µm et 20 µm, de préférence entre 8 µm et 13 µm.The method of manufacturing such an abradable part is as follows. The support 20 is first anodized during an anodization step. This anodization can be carried out in a sulfuric anodic oxidation bath (SAO) in the presence of an electric current. During this step, the anodized layer 23 is formed over a depth comprised between 6 μm and 20 μm, preferably between 8 μm and 13 μm.

Ensuite la pièce subit une étape de sablage dans laquelle le support 20 est nettoyé par projection mécanique. Par ailleurs, le sablage permet d‘augmenter la rugosité de la zone traitée afin de déposer l’abradable.Then the part undergoes a sanding step in which the support 20 is cleaned by mechanical projection. In addition, sandblasting makes it possible to increase the roughness of the treated area in order to deposit the abradable.

Ensuite, la sous couche 22 est déposée lors d’une étape de dépôt de la sous couche. Ce dépôt s’effectue par projection thermique. De cette façon, la sous couche 22 est déposée sur une épaisseur comprise entre 100 µm et 200 µm.Then, the underlayer 22 is deposited during a step of depositing the underlayer. This deposition is carried out by thermal spraying. In this way, the underlayer 22 is deposited over a thickness of between 100 μm and 200 μm.

Ensuite, le revêtement abradable 21 est déposé lors de l’étape de dépôt du revêtement abradable. Ce dépôt s’effectue par projection thermique.Then, the abradable coating 21 is deposited during the step of depositing the abradable coating. This deposition is carried out by thermal spraying.

Ensuite, le revêtement abradable 21 qui a été déposé est usiné lors de l’étape d’usinage. De cette façon, le surplus de revêtement abradable 21 est retiré pour que le revêtement abradable 21 final présente une épaisseur comprise entre 2 mm et 3mm. Lors de cette étape, une partie de la couche anodisée 23 est retirée du support 10, ce qui met à nu une partie du support 20 et crée la marche 25. Cette marche mesure entre 0,20 mm et 0,30 mm.Then, the abradable coating 21 which has been deposited is machined during the machining step. In this way, the excess abradable coating 21 is removed so that the final abradable coating 21 has a thickness of between 2 mm and 3 mm. During this step, part of the anodized layer 23 is removed from the support 10, which exposes part of the support 20 and creates the step 25. This step measures between 0.20 mm and 0.30 mm.

Une retouche est donc appliquée sur les parties du support 20 qui ont été mises à nu par l’étape d’usinage. Cette retouche crée la couche 24 sur le support 20.A touch-up is therefore applied to the parts of the support 20 which have been exposed by the machining step. This retouching creates layer 24 on support 20.

Fabrication d’une pièceManufacture of a part selon un premier procédéaccording to a first method

La figure 1 représente une pièce abradable selon un premier mode de réalisation. Dans le mode de réalisation de la figure 1, la pièce comprend un support 10, un revêtement abradable 11 et une sous couche 12. Le support est un alliage d’aluminium série 2000, 5000, 6000 ou 7000. Le revêtement abradable 11 est à base d’aluminium, composé à 88% d’aluminium et à 12% de silicium. Il est par ailleurs chargé à 50% en masse par un polymère (par exemple un polyester). La sous couche 12 est en aluminium.FIG. 1 represents an abradable part according to a first embodiment. In the embodiment of FIG. 1, the part comprises a support 10, an abradable coating 11 and an undercoat 12. The support is a 2000, 5000, 6000 or 7000 series aluminum alloy. aluminum base, composed of 88% aluminum and 12% silicon. It is moreover filled to 50% by mass with a polymer (for example a polyester). The underlayer 12 is made of aluminum.

La figure 3 représente un diagramme illustrant les différentes étapes du procédé de fabrication de la pièce de la figure 1. Dans un premier temps, la pièce subit une étape de sablage E1 dans laquelle le support 10 est nettoyé et sa rugosité est augmentée, par exemple par particules de corindon ou bille de verre. Après cette étape, le support 10 présente une rugosité comprise entre Ra=1,6 µm et Ra=4 µm selon la norme ISO 4288.FIG. 3 represents a diagram illustrating the various stages of the manufacturing process of the part of FIG. 1. Initially, the part undergoes a sandblasting step E1 in which the support 10 is cleaned and its roughness is increased, for example by corundum particles or glass ball. After this step, the support 10 has a roughness of between Ra=1.6 μm and Ra=4 μm according to the ISO 4288 standard.

Ensuite, la sous couche 12 est déposée lors de l’étape de dépôt de la sous couche E2. Ce dépôt s’effectue par projection thermique. De cette façon, la sous couche 12 est déposée sur une épaisseur comprise entre 100 µm et 200 µm. La sous couche 12 a pour rôle d’augmenter la rugosité de la surface du matériau afin de garantir une bonne adhérence entre le revêtement abradable 11 et le support 10. De plus, la sous couche 12 permet d’assurer une accommodation mécanique, plus particulièrement vis-à-vis des contraintes thermomécaniques générées par la différence entre les coefficients de dilatation du revêtement abradable 11 et du support 10.Then, the underlayer 12 is deposited during the step of depositing the underlayer E2. This deposition is carried out by thermal spraying. In this way, the underlayer 12 is deposited over a thickness of between 100 μm and 200 μm. The role of the underlayer 12 is to increase the roughness of the surface of the material in order to guarantee good adhesion between the abradable coating 11 and the support 10. In addition, the underlayer 12 makes it possible to ensure mechanical accommodation, more particularly vis-à-vis the thermomechanical stresses generated by the difference between the coefficients of expansion of the abradable coating 11 and of the support 10.

Ensuite, le revêtement abradable 11 est déposé lors de l’étape de dépôt du revêtement abradable E3. Ce dépôt s’effectue par projection thermique.Then, the abradable coating 11 is deposited during the step of depositing the abradable coating E3. This deposition is carried out by thermal spraying.

Ensuite dans le mode de réalisation de la figure 1, le revêtement abradable 11 qui a été déposé est usiné lors de l’étape d’usinage E4. De cette façon, le surplus de revêtement abradable 11 est retiré pour que le revêtement abradable 11 final présente une épaisseur comprise entre 2 mm et 3mm.Then in the embodiment of FIG. 1, the abradable coating 11 which has been deposited is machined during the machining step E4. In this way, the excess abradable coating 11 is removed so that the final abradable coating 11 has a thickness of between 2 mm and 3 mm.

Enfin, la pièce est anodisée lors d’une étape d’anodisation E5. Cette anodisation peut s’effectuer dans un bain d’oxydation anodique sulfurique (OAS) en présence d’un courant électrique. Lors de cette étape d’anodisation E5, l’intégralité de la surface du support 10 et du revêtement abradable 11 est anodisée, créant ainsi une couche anodisée 13. Dans ces conditions, la couche anodisée 13 présente une épaisseur comprise entre 5 µm et 20 µm, de préférence entre 8 µm et 13 µm.Finally, the part is anodized during an E5 anodization step. This anodization can be carried out in a sulfuric anodic oxidation bath (SAO) in the presence of an electric current. During this anodization step E5, the entire surface of the support 10 and of the abradable coating 11 is anodized, thus creating an anodized layer 13. Under these conditions, the anodized layer 13 has a thickness of between 5 μm and 20 µm, preferably between 8 µm and 13 µm.

Cette étape d’anodisation E5 permet de former une couche anodique d’alumine sur le revêtement abradable.This anodization step E5 makes it possible to form an anodic layer of alumina on the abradable coating.

Grâce à la composition particulière de la sous couche 12 qui est uniquement en aluminium, la sous couche 12 n’est pas dégradée par les conditions d’anodisation.Thanks to the particular composition of the undercoat 12 which is only aluminum, the undercoat 12 is not degraded by the anodizing conditions.

Dans certaines configurations, la pièce abradable subit une étape de colmatage E6 prévue après l’étape d’anodisation et dans laquelle la pièce abradable est immergée dans un bain contenant des sels inhibiteurs de corrosion, par exemple des sels de chrome. Cela permet d’améliorer les propriétés anti-corrosion de l’ensemble de la surface anodiséeIn certain configurations, the abradable part undergoes a clogging step E6 provided after the anodizing step and in which the abradable part is immersed in a bath containing corrosion inhibiting salts, for example chromium salts. This improves the anti-corrosion properties of the entire anodized surface

Fabrication d’une pièceManufacture of a part selon un second procédéaccording to a second method

La figure 2 illustre une pièce abradable selon un deuxième mode de réalisation obtenue par un second procédé de fabrication.FIG. 2 illustrates an abradable part according to a second embodiment obtained by a second manufacturing process.

Dans ce procédé, le support 10 est prévu dans des matériaux tels que des alliages de titane, de fer ou de nickel. La sous couche 12, quant à elle, est prévue dans un alliage composé à 95% d’aluminium et à 5% nickel.In this method, the support 10 is provided in materials such as titanium, iron or nickel alloys. The underlayer 12, for its part, is provided in an alloy composed of 95% aluminum and 5% nickel.

Ce procédé est similaire au procédé de fabrication de la pièce du premier mode de réalisation concernant les étapes de sablage E1, de dépôt de la sous couche E2, de dépôt du revêtement abradable E3 et de l’usinage E4.This process is similar to the process for manufacturing the part of the first embodiment concerning the steps of sandblasting E1, deposition of the underlayer E2, deposition of the abradable coating E3 and machining E4.

Cependant, dans ce cas, l’étape d’anodisation E5 s’effectue de manière locale, uniquement sur le revêtement abradable 11. L’anodisation s’effectue alors, par exemple, à l’aide d’un tampon qui est appliqué localement sur des endroits choisis. Ainsi, le revêtement abradable 11 peut être anodisé sans interagir et éventuellement détériorer le support 10. Une couche anodisée 13 est donc créée, uniquement sur le revêtement abradable 11. La couche anodisée 13 est de l’alumine.However, in this case, the anodization step E5 is carried out locally, only on the abradable coating 11. The anodization is then carried out, for example, using a pad which is applied locally at selected locations. Thus, the abradable coating 11 can be anodized without interacting and possibly damaging the support 10. An anodized layer 13 is therefore created, only on the abradable coating 11. The anodized layer 13 is alumina.

Comparatif des performances de piècesParts Performance Comparison abradablesabradable

Dans un premier temps, les procédés du présent exposé permettent de s’affranchir de l’étape de retouche et de la formation d’une marche 25 sur la pièce abradable finalisée, entre le revêtement abradable 21 et la couche anodisée 23. En effet, la présence de cette marche 25 sur les pièces abradables obtenues par le procédé de l’art antérieur diminue l’aérodynamisme. De plus, la suppression de l’étape de retouche représente également un gain de temps lors de la fabrication d’une pièce abradable.Initially, the methods of the present disclosure make it possible to dispense with the retouching step and the formation of a step 25 on the finalized abradable part, between the abradable coating 21 and the anodized layer 23. Indeed, the presence of this step 25 on the abradable parts obtained by the method of the prior art reduces the aerodynamics. In addition, the removal of the retouching step also saves time when manufacturing an abradable part.

Par ailleurs, les performances des abradables sont évaluées à l’aide du rapport A/S (abradabilité sur surpénétration) qui est mesuré de la façon suivante : trois aubes simulacres sont disposées en saillie sur le périmètre d’une roue tournante. Un échantillon abradable à tester est placé en dessous de la roue tournante. La roue tournante avance à vitesse constante vers l’échantillon abradable et le pénètre jusqu’à une profondeur consigne. Ce dispositif de mesure est illustré par la figure 5. On mesure ensuite la profondeur effectivement creusée dans l’abradable et on calcule le rapport profondeur consigne/profondeur creusée. Ce rapport est appelé rapport A/S et s’exprime en pourcentage. Les paramètres de test sont les suivants. La vitesse de rotation au bout des aubes simulacre est de 210 m/s, la vitesse d’avance de la roue tournante vers l’échantillon est de 150 µm/s et la profondeur de consigne est de 1 mm.In addition, the performance of abradables is evaluated using the A/S ratio (abradability over overpenetration) which is measured as follows: three simulated blades are arranged projecting from the perimeter of a rotating wheel. An abradable sample to be tested is placed below the rotating wheel. The rotating wheel advances at constant speed towards the abradable sample and penetrates it to a set depth. This measuring device is illustrated in Figure 5. The depth actually dug in the abradable is then measured and the ratio setpoint depth/dug depth is calculated. This ratio is called A/S ratio and is expressed as a percentage. The test parameters are as follows. The rotation speed at the tip of the simulacrum blades is 210 m/s, the speed of advance of the rotating wheel towards the sample is 150 µm/s and the set depth is 1 mm.

Le tableau suivant présente des tests comparatifs d’abradabilité de pièces abradables obtenues par un procédé de l’art antérieur et le procédé du présent exposé.The following table presents comparative tests of abradability of abradable parts obtained by a process of the prior art and the process of the present presentation.

Procédé d’obtention de la pièceProcess for obtaining the part Art antérieur essai n°1Prior art test No. 1 Art antérieur essai n°2Prior art test No. 2 Procédé du présent exposé essai n°1Process of this presentation test n°1 Procédé du présent exposé essai n°2Process of this presentation test n°2 Rapport A/S maximal mesuréMaximum measured A/S ratio 171%171% 170%170% 137%137% 133%133% Rapport A/S minimal mesuréMinimum measured A/S ratio 126%126% 116%116% 104%104% 107%107%

Le tableau 1 représente des tests d’abradabilité effectués sur deux pièces obtenues par un procédé de l’art antérieur et sur deux pièces obtenues par un procédé du présent exposé. A chaque test de chaque pièce, on associe une valeur du rapport A/S maximale et minimale représentant respectivement la plus grande et la plus faible pénétration mesurée pendant le test. Dans un premier temps, il apparait que l’écart moyen entre le plus grand et le plus petit rapport A/S mesuré est plus faible pour les pièces obtenues par le procédé du présent exposé.Table 1 represents abradability tests carried out on two parts obtained by a process of the prior art and on two parts obtained by a process of the present description. Each test of each part is associated with a value of the maximum and minimum A/S ratio representing respectively the greatest and the lowest penetration measured during the test. Initially, it appears that the average difference between the largest and the smallest A/S ratio measured is lower for the parts obtained by the process of this presentation.

De plus, une pièce abradable est considérée comme performante lorsque son rapport A/S de cette pièce abradable est inférieur à 140%. Comme le montre le précédent diagramme, les pièces abradables de l’art antérieur ne permettent pas de présenter un rapport A/S inférieur à cette valeur de consigne. Cependant, grâce à la couche anodique d’alumine formée lors de l’étape d’anodisation E5, le rapport A/S du revêtement abradable 11 d’une pièce obtenue par le procédé du présent exposé est de l’ordre de 135%. Le revêtement abradable anodisé présente donc des meilleures performances qu’une pièce abradable obtenue par un procédé de l’art antérieur.In addition, an abradable part is considered efficient when its A/S ratio of this abradable part is less than 140%. As shown in the previous diagram, the abradable parts of the prior art do not make it possible to present an A/S ratio lower than this setpoint value. However, thanks to the anodic layer of alumina formed during the anodization step E5, the A/S ratio of the abradable coating 11 of a part obtained by the method of this presentation is of the order of 135%. The anodized abradable coating therefore has better performance than an abradable part obtained by a method of the prior art.

De plus, des essais ont été menés pour vérifier la tenue mécanique de sous couches 12 en aluminium pur. Plus particulièrement, des essais d’adhérence ont été réalisés en soumettant des pièces à plusieurs centaines de cycles thermiques. Le cycle thermique est représenté sur la figure 6. Tout d’abord, une pièce abradable selon le premier mode de réalisation obtenue par un procédé du présent exposé est chauffée linéairement de 75°C à 270°C en 5 minutes. Puis, la pièce est maintenue à 270°C pendant 10 minutes. Ensuite, la pièce est refroidie à 150°C en 40 minutes, puis maintenue à cette température pendant 30 minutes. Enfin, la pièce est refroidie à 75°C en 90 minutes. La durée totale d’un cycle est de 2 heures et 55 minutes. Les résultats de ces tests sont les suivants.In addition, tests have been carried out to check the mechanical strength of sub-layers 12 made of pure aluminum. More specifically, adhesion tests were carried out by subjecting parts to several hundred thermal cycles. The thermal cycle is represented in FIG. 6. First of all, an abradable part according to the first embodiment obtained by a method of the present description is heated linearly from 75° C. to 270° C. in 5 minutes. Then, the part is maintained at 270° C. for 10 minutes. Then, the part is cooled to 150°C in 40 minutes, then maintained at this temperature for 30 minutes. Finally, the part is cooled to 75°C in 90 minutes. The total duration of a cycle is 2 hours and 55 minutes. The results of these tests are as follows.

Nombre de cycle thermique subitNumber of thermal cycles undergone 00 6060 143143 273273 Adhérence (MPa)Adhesion (MPa) 10,710.7 10,110.1 9,69.6 10,810.8

L’adhérence reste donc supérieure à 5,0 MPa, ce qui respecte donc les exigences de fonctionnement dans une turbomachine.The adhesion therefore remains greater than 5.0 MPa, which therefore meets the operating requirements in a turbomachine.

La rugosité des sous couches 12 en aluminium a également été testée. Les sous couches 12 présentent des dimensions caractéristiques de rugosité d’environ Ra=3,2 µm et Rz=26,5µm. Ces mesures ont été effectuées selon la norme ISO 4288.The roughness of the aluminum sub-layers 12 was also tested. The sub-layers 12 have characteristic roughness dimensions of around Ra=3.2 μm and Rz=26.5 μm. These measurements were carried out according to the ISO 4288 standard.

La tenue en corrosion de la pièce abradable obtenues par un procédé du présent exposé a également été testée. Le tableau suivant synthétise différents tests en corrosion effectués au brouillard salin neutre selon la norme NF EN ISO 9227.The corrosion resistance of the abradable part obtained by a method of the present disclosure was also tested. The following table summarizes various corrosion tests carried out with neutral salt spray according to standard NF EN ISO 9227.

ProcédéProcess Vieillissement thermiqueThermal aging 168h168h 336h336h 408h408h Art antérieurPrior art 1h à 270°C puis 3h à 150°C1 hour at 270°C then 3 hours at 150°C Corrosion généraliséeGeneralized corrosion Corrosion généraliséeGeneralized corrosion Corrosion généraliséeGeneralized corrosion aucunnone Corrosion sur le revêtement abradableCorrosion on the abradable coating Corrosion sur le revêtement abradableCorrosion on the abradable coating Corrosion généraliséeGeneralized corrosion Premier procédéFirst process 1h à 270°C puis 3h à 150°C1 hour at 270°C then 3 hours at 150°C Points blancswhite dots Points blancswhite dots Points blancswhite dots aucunnone RASRAS RASRAS Points blancswhite dots

Ainsi, les pièces abradables obtenues par les procédés du présent exposé sont plus résistantes à la corrosion même après plus de 400h de test. Il est aussi constaté que le vieillissement thermique a une influence sur les propriétés anti-corrosion des pièces testées.Thus, the abradable parts obtained by the methods of the present disclosure are more resistant to corrosion even after more than 400 hours of testing. It is also found that thermal aging has an influence on the anti-corrosion properties of the parts tested.

Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.Although the present invention has been described with reference to specific embodiments, it is obvious that modifications and changes can be made to these examples without departing from the general scope of the invention as defined by the claims. In particular, individual features of the different illustrated/mentioned embodiments can be combined in additional embodiments. Accordingly, the description and the drawings should be considered in an illustrative rather than restrictive sense.

Il est également évident que toutes les caractéristiques décrites en référence à un procédé sont transposables, seules ou en combinaison, à un dispositif, et inversement, toutes les caractéristiques décrites en référence à un dispositif sont transposables, seules ou en combinaison, à un procédé.It is also obvious that all the characteristics described with reference to a method can be transposed, alone or in combination, to a device, and conversely, all the characteristics described with reference to a device can be transposed, alone or in combination, to a method.

Claims (10)

Procédé de fabrication d’une pièce de turbomachine comprenant un support (10) et un revêtement abradable (11) à base d’aluminium, le procédé comprenant une étape de dépôt de la sous couche (E2) dans laquelle une sous couche (12) métallique est déposée sur le support, une étape de dépôt du revêtement abradable (E3) prévue après l’étape de dépôt de la sous couche (E2) dans laquelle un revêtement abradable (11) est déposé sur la sous souche (12), et une étape d’anodisation (E5) dans laquelle le revêtement abradable (11) est anodisé, l’étape d’anodisation (E5) s’effectuant après l’étape de dépôt du revêtement abradable (E3).Method for manufacturing a turbomachine part comprising a support (10) and an abradable coating (11) based on aluminium, the method comprising a step of depositing the underlayer (E2) in which an underlayer (12) metal is deposited on the support, a step of depositing the abradable coating (E3) provided after the step of depositing the underlayer (E2) in which an abradable coating (11) is deposited on the underbase (12), and an anodization step (E5) in which the abradable coating (11) is anodized, the anodization step (E5) taking place after the step of depositing the abradable coating (E3). Procédé selon la revendication 1, comprenant une étape d’usinage (E4) prévue entre l’étape de dépôt du revêtement abradable (E3) et l’étape d’anodisation (E5), dans laquelle le revêtement abradable (11) est mis en forme.Method according to claim 1, comprising a machining step (E4) provided between the step of depositing the abradable coating (E3) and the anodizing step (E5), in which the abradable coating (11) is form. Procédé selon la revendication 1 ou 2, comprenant une étape de sablage (E1) prévue avant l’étape de dépôt de la sous couche (E2).Method according to claim 1 or 2, comprising a sandblasting step (E1) provided before the step of depositing the underlayer (E2). Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la sous couche (12) est en aluminium, le support (10) de la pièce est un alliage à base d’aluminium, et dans lequel le support (10) est anodisé en même temps que le revêtement abradable (11) lors de l’étape d’anodisation (E5).Method according to one of Claims 1 to 3, in which the underlayer (12) is made of aluminium, the support (10) of the part is an aluminum-based alloy, and in which the support (10) is anodized together with the abradable coating (11) during the anodizing step (E5). Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la sous couche (12) est en aluminium ou un alliage à base d’aluminium et le revêtement abradable (11) est anodisé par un procédé d’anodisation local.Method according to one of Claims 1 to 3, in which the undercoat (12) is made of aluminum or an aluminum-based alloy and the abradable coating (11) is anodized by a local anodizing process. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel la couche anodisée du support (10) a une épaisseur supérieure à 4 µm, de préférence supérieure à 5 µm, de préférence supérieure à 6 µm, de préférence supérieure à 7 µm, de préférence supérieure à 8 µm et inférieure à 20 µm, de préférence inférieure à 19 µm, de préférence inférieure à 18 µm, de préférence inférieure à 17 µm, de préférence inférieure à 16 µm.Method according to one of Claims 1 to 5, in which the anodized layer of the support (10) has a thickness greater than 4 µm, preferably greater than 5 µm, preferably greater than 6 µm, preferably greater than 7 µm, preferably greater than 8 μm and less than 20 μm, preferably less than 19 μm, preferably less than 18 μm, preferably less than 17 μm, preferably less than 16 μm. Pièce de turbomachine comprenant un support (10), un revêtement abradable (11) à base d’aluminium prévu sur le support (11) et une sous couche (12) disposée entre le support (10) et le revêtement abradable (11), dans laquelle le revêtement abradable (11) est anodisée.Turbomachine part comprising a support (10), an abradable coating (11) based on aluminum provided on the support (11) and an underlayer (12) placed between the support (10) and the abradable coating (11), wherein the abradable coating (11) is anodized. Pièce selon la revendication 7, dans laquelle la sous couche (12) est en aluminium ou en alliage à base d’aluminium.Part according to Claim 7, in which the underlayer (12) is made of aluminum or an aluminum-based alloy. Pièce selon la revendication 7 ou 8, dans laquelle le support (10) est un alliage à base d’aluminium et l’ensemble de la surface de la pièce est anodisée.Part according to Claim 7 or 8, in which the support (10) is an aluminum-based alloy and the entire surface of the part is anodized. Pièce selon la revendication 7 ou 8, dans laquelle le support (10) est en alliage de titane, de fer ou de nickel.Part according to Claim 7 or 8, in which the support (10) is made of a titanium, iron or nickel alloy.
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