FR3118891A1 - Manufacture of a turbine injector by laser fusion on a powder bed - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d’un injecteur de turbine de turbomachine par fusion laser sur lit de poudre comprenant les étapes suivantes : S1 : la fabrication d’une bride annulaire (202) coaxiale avec un axe de fabrication (X-X) normal à un plateau (3) sur lequel est placé le lit de poudre, S2 : simultanément à l’étape S1, la fabrication d’un support sacrificiel (4) agencé radialement par rapport à la bride annulaire (202), puis S3 : la fabrication d’une paroi (204) s’étendant radialement depuis une surface axiale de la bride annulaire (202), ladite paroi (204) étant venue de matière avec la bride annulaire (202) et avec le support sacrificiel (4). Figure pour l’abrégé : Fig. 1The present invention relates to a method of manufacturing a turbomachine turbine injector by laser powder bed fusion comprising the following steps: S1: manufacturing an annular flange (202) coaxial with a normal manufacturing axis (X-X) to a plate (3) on which the powder bed is placed, S2: simultaneously with step S1, the manufacture of a sacrificial support (4) arranged radially with respect to the annular flange (202), then S3: the fabricating a wall (204) extending radially from an axial surface of the annular flange (202), said wall (204) being integral with the annular flange (202) and with the sacrificial support (4). Figure for the abstract: Fig. 1

Description

Fabrication d’un injecteur de turbine par fusion laser sur lit de poudreManufacture of a turbine injector by laser fusion on a powder bed

DOMAINE DE L'INVENTIONFIELD OF THE INVENTION

La présente invention concerne la fabrication d’une pièce mécanique par fusion laser sur lit de poudre.The present invention relates to the manufacture of a mechanical part by laser fusion on a powder bed.

Plus précisément, la présente invention concerne la fabrication d’un injecteur de turbine de turbomachine par fusion laser sur lit de poudre.More specifically, the present invention relates to the manufacture of a turbomachine turbine injector by laser melting on a powder bed.

ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

On connaît des documents FR 2 841 591 et FR 2 937 371 des exemples d’un injecteur de turbine haute pression de turbomachine. L’injecteur est notamment configuré pour permettre la ventilation d’un disque de la turbine haute pression.Documents FR 2 841 591 and FR 2 937 371 are known examples of a turbomachine high-pressure turbine injector. The injector is configured in particular to allow the ventilation of a disc of the high pressure turbine.

Un tel injecteur est généralement fabriqué par assemblage de plusieurs pièces distinctes, fabriquées séparément, ce qui est long et coûteux. En outre, les injecteurs connus présentent une masse trop importante.Such an injector is generally manufactured by assembling several distinct parts, manufactured separately, which is long and costly. Furthermore, the known injectors have too great a mass.

Il a donc été envisagé de fabriquer un injecteur monobloc par fabrication additive, et plus particulièrement par fusion laser sur lit de poudre. Un tel procédé permet en effet de réduire la masse, le temps et le coût de fabrication de l’injecteur. Toutefois, la fabrication d’un injecteur de turbine par fusion laser sur lit de poudre présente des difficultés.It was therefore envisaged to manufacture a one-piece injector by additive manufacturing, and more particularly by laser fusion on a powder bed. Such a process makes it possible to reduce the mass, the time and the manufacturing cost of the injector. However, the manufacture of a turbine injector by laser fusion on a powder bed presents difficulties.

L’une d’elle provient du fait qu’un injecteur comprend généralement une bride annulaire coaxiale avec l’axe de la turbomachine et une paroi s’étendant radialement depuis une surface axiale de la bride annulaire. Or, lors de la fabrication par fusion laser sur lit de poudre, l’axe de fabrication de l’injecteur, c’est-à-dire l’axe normal au plateau destiné à recevoir le lit de poudre, est généralement confondu avec l’axe de la turbomachine.One of them comes from the fact that an injector generally comprises an annular flange coaxial with the axis of the turbomachine and a wall extending radially from an axial surface of the annular flange. However, during manufacture by laser fusion on a powder bed, the axis of manufacture of the injector, that is to say the axis normal to the plate intended to receive the bed of powder, is generally coincident with the shaft of the turbomachine.

Pour fabriquer l’injecteur pas fusion laser sur lit de poudre, il faudrait donc fabriquer une paroi s’étendant selon le même plan que le lit de poudre. Concrètement, cela imposerait de fabriquer par fusion un élément présentant une surface étendue et ne reposant que sur de la poudre. Alors, une large zone de cet élément n’adhérerait pas à la dernière couche fabriquée et serait, ainsi, susceptible de se déformer significativement. Cet élément déformé serait d’ailleurs emporté par le racleur de poudre lors des passages suivants.To manufacture the injector by laser fusion on a powder bed, it would therefore be necessary to manufacture a wall extending along the same plane as the powder bed. Concretely, this would require manufacturing by fusion an element having an extended surface and resting only on powder. Then, a large area of this element would not adhere to the last fabricated layer and would therefore be susceptible to significant deformation. This deformed element would also be carried away by the powder scraper during the following passages.

Il existe donc un besoin de surmonter les inconvénients de l’état de la technique à cet égard.There is therefore a need to overcome the disadvantages of the state of the art in this respect.

Un but de l’invention est de réaliser la fabrication par fusion laser sur lit de poudre d’un injecteur comprenant une bride annulaire coaxiale avec un axe de fabrication normal à un plateau sur lequel est placé le lit de poudre, et une paroi s’étendant radialement depuis une surface axiale de la bride annulaire.An object of the invention is to manufacture by laser fusion on a powder bed an injector comprising an annular flange coaxial with a manufacturing axis normal to a plate on which the powder bed is placed, and a wall extending radially from an axial surface of the annular flange.

Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention, un procédé de fabrication d’un injecteur de turbine de turbomachine par fusion laser sur lit de poudre comprenant les étapes suivantes :
S1 : la fabrication d’une bride annulaire coaxiale avec un axe de fabrication normal à un plateau sur lequel est placé le lit de poudre,
S2 : simultanément à l’étape S1, la fabrication d’un support sacrificiel agencé radialement par rapport à la bride annulaire, puis
S3 : la fabrication d’une paroi s’étendant radialement depuis une surface axiale de la bride annulaire, ladite paroi étant venue de matière avec la bride annulaire et avec le support sacrificiel.
It is for this purpose proposed, according to a first aspect of the invention, a method for manufacturing a turbomachine turbine injector by laser fusion on a powder bed comprising the following steps:
S1: manufacture of an annular flange coaxial with a manufacturing axis normal to a plate on which the powder bed is placed,
S2: simultaneously with step S1, the manufacture of a sacrificial support arranged radially with respect to the annular flange, then
S3: the manufacture of a wall extending radially from an axial surface of the annular flange, said wall being integral with the annular flange and with the sacrificial support.

Grâce à la présence du support sacrificiel, la paroi ne s’affaisse pas sous son propre poids puisque, lors du dépôt de la couche de poudre destinée à former la paroi, cette-dernière repose sur la bride annulaire et le support sacrificiel. En outre, lors de la fabrication, la présence du support sacrificiel permet de limiter les déformations de l’injecteur et facilite l’évacuation de la chaleur générée par la fusion laser.Thanks to the presence of the sacrificial support, the wall does not collapse under its own weight since, during the deposition of the layer of powder intended to form the wall, the latter rests on the annular flange and the sacrificial support. In addition, during manufacturing, the presence of the sacrificial support makes it possible to limit the deformations of the injector and facilitates the evacuation of the heat generated by the laser fusion.

Avantageusement, mais facultativement, le procédé selon l’invention peut comprendre l’une au moins des caractéristiques suivantes, prise seule ou en combinaison :
- le support sacrificiel est annulaire et coaxial avec l’axe de fabrication,
- le support sacrificiel comprend une première extrémité et une deuxième extrémité, la paroi étant venue de matière avec la deuxième extrémité et une épaisseur du support sacrificiel étant variable entre la première extrémité et la deuxième extrémité,
- le support sacrificiel comprend une virole qui s’étend à distance de la bride annulaire, la virole étant raccordée à la paroi par une jonction,
- la jonction présente une faiblesse afin de faciliter un retrait du support sacrificiel de l’injecteur une fois la fabrication de la paroi achevée,
- au cours de l’étape S2, une première extrémité du support sacrificiel, opposée à la jonction, est crénelée afin de faciliter une circulation de la poudre vers l’extérieur de l’injecteur,
- le support sacrificiel comprend en outre une structure alvéolaire s’étendant depuis la surface axiale de la bride annulaire,
- le support sacrificiel s’étend depuis la surface axiale de la bride annulaire et comprend une structure alvéolaire, et
- le procédé comprend en outre une étape S4 de retrait du support sacrificiel de l’injecteur une fois l’étape S3 achevée, de préférence par usinage et/ou par détourage du support sacrificiel.
Advantageously, but optionally, the method according to the invention may comprise at least one of the following characteristics, taken alone or in combination:
- the sacrificial support is annular and coaxial with the manufacturing axis,
- the sacrificial support comprises a first end and a second end, the wall being integral with the second end and a thickness of the sacrificial support being variable between the first end and the second end,
- the sacrificial support comprises a ferrule which extends at a distance from the annular flange, the ferrule being connected to the wall by a junction,
- the junction has a weakness in order to facilitate removal of the sacrificial support from the injector once the manufacture of the wall has been completed,
- during step S2, a first end of the sacrificial support, opposite the junction, is crenellated in order to facilitate the circulation of the powder towards the outside of the injector,
- the sacrificial support further comprises a honeycomb structure extending from the axial surface of the annular flange,
- the sacrificial support extends from the axial surface of the annular flange and comprises a honeycomb structure, and
- The method further comprises a step S4 of removing the sacrificial support from the injector once step S3 has been completed, preferably by machining and/or by trimming the sacrificial support.

Selon un second aspect de l’invention, il est proposé un injecteur de turbine de turbomachine fabriqué au moyen d’un procédé tel que précédemment décrit.According to a second aspect of the invention, there is proposed a turbomachine turbine injector manufactured by means of a method as described above.

DESCRIPTION DES FIGURESDESCRIPTION OF FIGURES

D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting, and which must be read in conjunction with the appended drawings in which:

La illustre une vue en coupe schématique d’une turbomachine.There illustrates a schematic sectional view of a turbomachine.

La illustre une vue en coupe schématique d’une partie d’une turbomachine.There illustrates a schematic sectional view of part of a turbomachine.

La illustre une vue en perspective d’un mode de réalisation d’un injecteur de turbine désassemblé.There illustrates a perspective view of one embodiment of a disassembled turbine injector.

La illustre une vue en coupe transversale et en perspective d’un mode de réalisation d’un injecteur de turbine assemblé.There illustrates a cross-sectional and perspective view of one embodiment of an assembled turbine injector.

La illustre une vue en coupe longitudinale de la .There illustrates a longitudinal sectional view of the .

La illustre une vue en perspective d’une partie d’un mode de réalisation d’un injecteur de turbine.There illustrates a perspective view of part of one embodiment of a turbine injector.

La illustre une vue en perspective d’un mode de réalisation d’un injecteur de turbine.There illustrates a perspective view of one embodiment of a turbine injector.

La illustre une vue en coupe transversale et en perspective de l’injecteur de turbine illustré sur la .There illustrates a cross-sectional and perspective view of the turbine injector illustrated in the .

La est un organigramme d’étapes d’un procédé de fabrication selon un mode de mise en œuvre de l’invention.There is a flowchart of steps of a manufacturing method according to an embodiment of the invention.

La illustre une partie d’un injecteur de turbine sur un plateau lors d’un procédé de fabrication selon un mode de mise en œuvre de l’invention.There illustrates part of a turbine injector on a plate during a manufacturing process according to one embodiment of the invention.

La illustre un injecteur de turbine lors d’un procédé de fabrication selon un mode de mise en œuvre de l’invention.There illustrates a turbine injector during a manufacturing process according to an embodiment of the invention.

La illustre une partie d’un injecteur de turbine sur un plateau lors d’un procédé de fabrication selon un mode de mise en œuvre de l’invention.There illustrates part of a turbine injector on a plate during a manufacturing process according to one embodiment of the invention.

La illustre une partie d’un injecteur de turbine sur un plateau lors d’un procédé de fabrication selon un mode de mise en œuvre de l’invention.There illustrates part of a turbine injector on a plate during a manufacturing process according to one embodiment of the invention.

Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.In all the figures, similar elements bear identical references.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

TurbomachineTurbomachinery

En référence à la , une turbomachine 1 présente un axe longitudinal X-X et comprend une soufflante 10, une section de compresseur 12, une chambre de combustion 14 et une section de turbine 16 qui sont susceptibles d’être entraînées en rotation autour de l’axe longitudinal X-X par rapport à un carter 18 de la turbomachine 1.With reference to the , a turbomachine 1 has a longitudinal axis XX and comprises a fan 10, a compressor section 12, a combustion chamber 14 and a turbine section 16 which are capable of being rotated about the longitudinal axis XX with respect to to a casing 18 of the turbomachine 1.

En fonctionnement, la soufflante 10 aspire un flux d’air dont une portion est, successivement, comprimée au sein de la section de compresseur 12, enflammée au sein de la chambre de combustion 14, et détendue au sein de la section de turbine 16 avant d’être éjectée hors de la turbomachine 1. De cette manière, la turbomachine 1 génère une poussée. Cette poussée peut d’ailleurs être mise au profit d’un aéronef (non représenté) sur lequel la turbomachine 1 est rapportée et fixée.In operation, the fan 10 draws in a flow of air, a portion of which is successively compressed within the compressor section 12, ignited within the combustion chamber 14, and expanded within the turbine section 16 before to be ejected from the turbomachine 1. In this way, the turbomachine 1 generates thrust. This thrust can also be put to the benefit of an aircraft (not shown) on which the turbomachine 1 is attached and fixed.

Dans le présent texte, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement normal de l’air à travers la turbomachine 1 en fonctionnement. De même, une direction axiale correspond à la direction de l'axe longitudinal X-X, une direction radiale fait référence à une direction qui est perpendiculaire à cet axe longitudinal X-X passe par ce-dernier, et une direction circonférentielle, ou tangentielle, correspond à la direction d’une ligne courbe plane et fermée, dont tous les points se trouvent à égale distance de l’axe longitudinal X-X. Par ailleurs, et sauf précision contraire, les termes « interne (ou intérieur) » et « externe (ou extérieur) », respectivement, sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie ou la surface interne (i.e. radialement interne) d'un élément est plus proche de l'axe longitudinal X-X que la partie ou la surface externe (i.e. radialement externe) du même élément. Enfin, un élément « annulaire » comprend au moins une portion d’anneau, c’est-à-dire qu’il présente une dimension circonférentielle et une dimension radiale, la dimension circonférentielle étant strictement supérieure à la dimension radiale. Dans un mode de réalisation particulier, un élément peut être annulaire tout autour d’un axe, c’est-à-dire qu’il forme un anneau complet, fermé, centré sur l’axe.In the present text, the upstream and the downstream are defined with respect to the direction of normal flow of the air through the turbomachine 1 in operation. Likewise, an axial direction corresponds to the direction of the longitudinal axis X-X, a radial direction refers to a direction which is perpendicular to this longitudinal axis X-X passes through the latter, and a circumferential, or tangential, direction corresponds to the direction of a flat, closed curved line, all points of which are equidistant from the longitudinal axis X-X. Furthermore, and unless otherwise specified, the terms "internal (or interior)" and "external (or exterior)", respectively, are used in reference to a radial direction so that the internal part or surface (i.e. radially internal) of an element is closer to the longitudinal axis X-X than the external (i.e. radially external) part or surface of the same element. Finally, an "annular" element comprises at least a ring portion, that is to say it has a circumferential dimension and a radial dimension, the circumferential dimension being strictly greater than the radial dimension. In a particular embodiment, an element can be annular all around an axis, i.e. it forms a complete, closed ring, centered on the axis.

InjecteurInjector

En référence à la , la turbomachine 1 comprend un injecteur 2 agencé :
- en aval de la chambre de combustion 14 et,
- en amont de la section de turbine 16.
With reference to the , the turbomachine 1 comprises an injector 2 arranged:
- downstream of the combustion chamber 14 and,
- upstream of turbine section 16.

La section de turbine 16 comprend un disque 160 centré sur l’axe longitudinal X-X et des aubes 162 montées fixes sur une extrémité externe du disque 160, les aubes 162 étant soumises à l’écoulement de l’air sortant de la chambre de combustion 14.The turbine section 16 comprises a disc 160 centered on the longitudinal axis X-X and blades 162 fixedly mounted on an outer end of the disc 160, the blades 162 being subjected to the flow of air exiting the combustion chamber 14 .

Des canaux de refroidissement (non représentés) sont ménagés à l’intérieur de chaque aube 162. De l’air est acheminé jusque dans les canaux de refroidissement depuis la section de compresseur 12. Cet air transite par un espace annulaire de contournement 140 agencé radialement à l’intérieur de la chambre de combustion 14, puis par une cavité annulaire 164 délimitée par une surface amont du disque 160 et une surface aval d’un flasque d’étanchéité 166.Cooling channels (not shown) are formed inside each blade 162. Air is routed into the cooling channels from the compressor section 12. This air passes through an annular bypass space 140 arranged radially inside the combustion chamber 14, then by an annular cavity 164 delimited by an upstream surface of the disc 160 and a downstream surface of a sealing flange 166.

Comme visible sur la , l’air passe de l’espace annulaire de contournement 140 à la cavité annulaire 164 par l’intermédiaire de l’injecteur 2 monté fixe par rapport au carter 18.As seen on the , the air passes from the annular bypass space 140 to the annular cavity 164 via the injector 2 mounted fixed relative to the housing 18.

En référence aux figures 3 à 5, dans un mode de réalisation, l’injecteur 2 comprend une première couronne annulaire 20 et une deuxième couronne annulaire 22, coaxiales l’une de l’autre et centrées sur l’axe longitudinal X-X.Referring to Figures 3 to 5, in one embodiment, the injector 2 comprises a first annular crown 20 and a second annular crown 22, coaxial with each other and centered on the longitudinal axis X-X.

La première couronne annulaire 20 comprend une première bride annulaire externe 200 et une première bride annulaire interne 202 reliée entre elle par une première paroi 204. Une pluralité d’orifices d’entrée 2000 est pratiquée dans la première bride annulaire externe 200, les orifices d’entrée 2000 étant répartis de manière circonférentielle tout autour de l’axe longitudinal X-X. En outre, la première couronne annulaire 20 comprend une pluralité de premières ailettes 208 chacune faisant saillie d’une surface radiale aval de la première paroi 204. Comme visible sur la , chaque première ailette 208 présente un premier intrados 2080 faisant face à un orifice d’entrée 2000 et un premier extrados 2082 faisant face à l’axe longitudinal X-X, une première corde 2084 de la première ailette 208 étant inclinée par rapport à une direction radiale. La première corde 2084 d’une première ailette 208 est une droite reliant un premier bord d’attaque 2086 à un premier bord de fuite 2088 de la première ailette 208.The first annular crown 20 comprises a first external annular flange 200 and a first internal annular flange 202 interconnected by a first wall 204. A plurality of inlet orifices 2000 are formed in the first external annular flange 200, the orifices of entry 2000 being distributed circumferentially all around the longitudinal axis XX. In addition, the first annular crown 20 comprises a plurality of first fins 208 each projecting from a downstream radial surface of the first wall 204. As visible on the , each first fin 208 has a first intrados 2080 facing an inlet 2000 and a first extrados 2082 facing the longitudinal axis XX, a first chord 2084 of the first fin 208 being inclined with respect to a radial direction . The first chord 2084 of a first fin 208 is a straight line connecting a first leading edge 2086 to a first trailing edge 2088 of the first fin 208.

La deuxième couronne annulaire 22 comprend une deuxième bride annulaire interne 220 et une deuxième paroi 222 s’étendant radialement depuis une surface axiale externe de la deuxième bride annulaire interne 220. Par ailleurs, la deuxième couronne annulaire 22 comprend une pluralité de secondes ailettes 224 faisant chacune saillie d’une surface radiale amont de la deuxième paroi 222. Comme visible sur la , chaque deuxième ailette 224 présente un deuxième intrados 2240 faisant face à un orifice d’entrée 2000 une fois la première couronne annulaire 20 et la deuxième couronne annulaire 22 assemblées l’une sur l’autre, et un deuxième extrados 2242 faisant face à l’axe longitudinal X-X, une deuxième corde 2244 de la deuxième ailette 224 étant inclinée par rapport à une direction radiale. La deuxième corde 2244 d’une deuxième ailette 224 est une droite reliant un deuxième borde d’attaque 2246 à un deuxième bord de fuite 2248 de la deuxième ailette 224.The second annular crown 22 comprises a second internal annular flange 220 and a second wall 222 extending radially from an external axial surface of the second internal annular flange 220. Furthermore, the second annular crown 22 comprises a plurality of second fins 224 forming each projecting from an upstream radial surface of the second wall 222. As visible on the , each second fin 224 has a second intrados 2240 facing an inlet 2000 once the first annular crown 20 and the second annular crown 22 are assembled on one another, and a second extrados 2242 facing the longitudinal axis XX, a second chord 2244 of the second fin 224 being inclined with respect to a radial direction. The second chord 2244 of a second fin 224 is a straight line connecting a second leading edge 2246 to a second trailing edge 2248 of the second fin 224.

En référence aux figures 4 et 5, une fois la première couronne annulaire 20 et la deuxième couronne annulaire 22 assemblées l’une sur l’autre de sorte à ce que la surface axiale aval de la première paroi 204 soit en regard de la surface axial amont de la deuxième paroi 222, les premières ailettes 208 et les deuxièmes ailettes 224 sont alignées dans une direction circonférentielle. De cette manière, des canaux 24 incurvés dans une direction tangentielle permettent de relier les orifices d’entrée 2000 à la partie radialement interne de l’injecteur 2. Comme visible sur la , une troisième couronne annulaire 26 présentant une troisième paroi radiale 260 est rapportée sur l’ensemble formée par la première couronne annulaire 20 et la deuxième couronne annulaire 24, formant ainsi la dernière paroi délimitant les canaux 24. En d’autres termes, la troisième couronne annulaire 26 permet de ferme les canaux 24.Referring to Figures 4 and 5, once the first annular crown 20 and the second annular crown 22 assembled one on the other so that the downstream axial surface of the first wall 204 is facing the axial surface upstream of the second wall 222, the first fins 208 and the second fins 224 are aligned in a circumferential direction. In this way, channels 24 curved in a tangential direction make it possible to connect the inlet orifices 2000 to the radially internal part of the injector 2. As visible on the , a third annular crown 26 having a third radial wall 260 is attached to the assembly formed by the first annular crown 20 and the second annular crown 24, thus forming the last wall delimiting the channels 24. In other words, the third annular crown 26 closes the channels 24.

En fonctionnement, l’air en provenance de l’espace annulaire de contournement 140 pénètre par les orifices d’entrée 2000, est accéléré lors de son passage dans les canaux 24 avant de déboucher avec une vitesse tangentielle maximisée dans la cavité annulaire 164. Ceci permet de limiter l’échauffement du disque 160 en maximisant l’efficacité de son refroidissement.In operation, the air coming from the annular bypass space 140 enters through the inlets 2000, is accelerated during its passage through the channels 24 before emerging with a maximized tangential speed into the annular cavity 164. This makes it possible to limit the heating of the disc 160 by maximizing the efficiency of its cooling.

Les figures 6 à 8 illustrent d’autres modes de réalisation de l’injecteur 2 susceptibles d’être réalisés par fabrication additive, et plus particulièrement par fusion laser sur lit de poudre. Ces modes de réalisation de l’injecteur 2 présentent un nombre de pièces réduit. Par conséquent, l’injecteur 2 est plus rapide et moins coûteux à fabriquer. En outre, l’injecteur 2 est plus léger.Figures 6 to 8 illustrate other embodiments of the injector 2 capable of being produced by additive manufacturing, and more particularly by laser fusion on a powder bed. These embodiments of the injector 2 have a reduced number of parts. Therefore, injector 2 is faster and cheaper to manufacture. Also, injector 2 is lighter.

En référence à la , dans un mode de réalisation, la troisième couronne annulaire est supprimée et la première couronne annulaire 20 comprend toutes les ailettes 208 faisant saillie d’une surface axiale aval de la première paroi 204. La deuxième couronne annulaire 22 permet alors de fermer les canaux 24. C’est pourquoi la structure de la deuxième couronne annulaire 22 de ce mode de réalisation est simplifiée par rapport à la structure de la deuxième couronne annulaire 24 du mode de réalisation illustré sur les figures 3 à 5, ce qui réduit le temps et le coût de fabrication de l’injecteur 2.With reference to the , in one embodiment, the third annular ring is removed and the first annular ring 20 comprises all the fins 208 projecting from a downstream axial surface of the first wall 204. The second annular ring 22 then makes it possible to close the channels 24 This is why the structure of the second annular crown 22 of this embodiment is simplified compared to the structure of the second annular crown 24 of the embodiment illustrated in FIGS. injector manufacturing cost 2.

En référence aux figures 7 et 8 et 10 à 13, dans un mode de réalisation, la deuxième couronne annulaire et la troisième couronne annulaire sont supprimées, les canaux 24 étant fabriqués monobloc avec la première bride annulaire externe 200, la première paroi 204 et la première bride annulaire interne 202. Les canaux 24 débouchent ainsi au niveau d’une pluralité d’orifices de sortie 2020 pratiqués dans la bride annulaire interne 202 et répartis de manière circonférentielle tout autour de l’axe longitudinal X-X. De préférence, les orifices d’entrée 2000 présentent chacun une section triangulaire dans un plan tangentiel, tandis que les orifices de sortie 2020 présentent une section oblongue dans un plan tangentiel. En tout état de cause, la fabrication additive, et plus particulièrement la fusion laser sur lit de poudre, permet, dans ce mode de réalisation, de réaliser diverses géométries de canaux 24 qui ne sont pas accessibles lorsque l’injecteur 2 comprend plus d’une couronne annulaire 20, 22, 26.Referring to Figures 7 and 8 and 10 to 13, in one embodiment, the second annular crown and the third annular crown are eliminated, the channels 24 being manufactured in one piece with the first external annular flange 200, the first wall 204 and the first internal annular flange 202. The channels 24 thus open at the level of a plurality of outlet orifices 2020 made in the internal annular flange 202 and distributed circumferentially all around the longitudinal axis X-X. Preferably, the inlet orifices 2000 each have a triangular section in a tangential plane, while the outlet orifices 2020 have an oblong section in a tangential plane. In any case, additive manufacturing, and more particularly laser fusion on a powder bed, makes it possible, in this embodiment, to produce various geometries of channels 24 which are not accessible when the injector 2 comprises more than an annular crown 20, 22, 26.

Procédé de fabricationManufacturing process

En référence aux figures 9 à 13, un procédé E de fabrication de l’injecteur 2 est, selon un mode de mise en œuvre, réalisé par fusion laser sur lit de poudre.With reference to FIGS. 9 to 13, a method E for manufacturing the injector 2 is, according to one mode of implementation, carried out by laser fusion on a powder bed.

Ce mode de mise en œuvre comprend une étape préalable S0 de fourniture d’un plateau 3 destiné à recevoir le lit de poudre, c’est-à-dire les couches de poudre successivement fusionnées par laser pour fabriquer l’injecteur 2, et l’injecteur 2 lui—même au fur et à mesure de sa fabrication.This mode of implementation comprises a preliminary step S0 of supplying a plate 3 intended to receive the bed of powder, that is to say the layers of powder successively fused by laser to manufacture the injector 2, and the injector 2 itself as it is manufactured.

L’axe de fabrication X-X est choisi normal au plateau 3, c’est-à-dire orthogonal au plan dans lequel s’étend le plateau 3. Les couches de poudre successivement disposées sur le plateau 3 s’étendent également dans un plan orthogonal à l’axe de fabrication X-X. En outre, comme visible sur les figures 10, 12 et 13, une fois la fabrication de l’injecteur 2 achevée, l’axe de fabrication X-X est confondu avec l’axe longitudinal X-X de turbomachine 1. Autrement dit, l’injecteur 2 est coaxial avec l’axe de fabrication X-X.The manufacturing axis X-X is chosen normal to the plate 3, that is to say orthogonal to the plane in which the plate 3 extends. The layers of powder successively arranged on the plate 3 also extend in a plane orthogonal to manufacturing axis X-X. Furthermore, as can be seen in FIGS. 10, 12 and 13, once the manufacture of the injector 2 has been completed, the manufacturing axis X-X coincides with the longitudinal axis X-X of the turbomachine 1. In other words, the injector 2 is coaxial with the manufacturing axis X-X.

Le procédé E comprend une étape S1 de fabrication d’une bride annulaire 202 coaxiale avec l’axe de fabrication X-X, typiquement la première bride annulaire interne 202, comme visible sur les figures 10 à 13. De préférence, la bride annulaire 202 fabriquée lors de l’étape S1 est annulaire tout autour de l’axe de fabrication X-X.Method E comprises a step S1 of manufacturing an annular flange 202 coaxial with the manufacturing axis X-X, typically the first internal annular flange 202, as seen in FIGS. 10 to 13. Preferably, the annular flange 202 manufactured during of step S1 is annular all around the manufacturing axis X-X.

Simultanément à l’étape S1, le procédé comprend une étape S2 de fabrication d’un support sacrificiel 40, 42 agencé radialement par rapport à la bride annulaire 202 fabriquée lors de l’étape S1. En d’autres termes, le support sacrificiel 40, 42 occupe un espace adjacent à la bride annulaire 202 dans une direction radiale, l’espace pouvant être radialement externe à la bride annulaire 202, comme visible sur les figures 10 à 13, ou être radialement interne à la bride annulaire 202.Simultaneously with step S1, the method comprises a step S2 of manufacturing a sacrificial support 40, 42 arranged radially with respect to the annular flange 202 manufactured during step S1. In other words, the sacrificial support 40, 42 occupies a space adjacent to the annular flange 202 in a radial direction, the space being able to be radially external to the annular flange 202, as seen in FIGS. 10 to 13, or be radially internal to the annular flange 202.

Dans un mode de mise en œuvre, une pluralité de supports sacrificiels 40, 42 peut être fabriquée lors de l’étape S2, typiquement en étant répartis de manière circonférentielle autour de l’axe de fabrication X-X. Les supports sacrificiels 40, 42 peuvent être agencés à égale distance les uns des autres, ou à des distances différentes les uns des autres, dans une direction circonférentielle. En outre, chaque support sacrificiel 40, 42 peut être agencé à une distance de l’axe de fabrication X-X identique à la distance de l’axe de fabrication X-X à laquelle un autre support sacrificiel 40, 42 est agencé. Alternativement, les distances des supports sacrificiels 40, 42 à l’axe de fabrication X-X peuvent être différentes les unes des autres. La géométrie et le positionnement du (ou des) support(s) sacrificiel(s) 40, 42 sont de préférence déterminés en fonction des contraintes de fabrication, typiquement le temps et le coût de fabrication, et/ou du renfort structurel et/ou de l’évacuation thermique que l’on cherche à conférer au(x) support(s) sacrificiel(s) 40, 42 lors de la fabrication de l’injecteur 2.In one embodiment, a plurality of sacrificial supports 40, 42 can be manufactured during step S2, typically by being distributed circumferentially around the manufacturing axis X-X. The sacrificial supports 40, 42 may be arranged equidistant from each other, or at different distances from each other, in a circumferential direction. Furthermore, each sacrificial support 40, 42 can be arranged at a distance from the X-X manufacturing axis identical to the distance from the X-X manufacturing axis at which another sacrificial support 40, 42 is arranged. Alternatively, the distances of the sacrificial supports 40, 42 to the manufacturing axis X-X can be different from each other. The geometry and the positioning of the sacrificial support(s) 40, 42 are preferably determined according to the manufacturing constraints, typically the time and cost of manufacturing, and/or the structural reinforcement and/or of the heat evacuation that it is sought to confer on the sacrificial support(s) 40, 42 during the manufacture of the injector 2.

De préférence, le support sacrificiel 40, 42 est annulaire et coaxial avec l’axe de fabrication X-X. Par exemple, lors de l’étape S2, une pluralité de supports sacrificiels 40, 42 formant des portions d’anneau, répartis de manière circonférentielle autour de l’axe de fabrication X-X, à égale distance les uns des autres, ou non, peuvent être fabriqués. Alternativement, comme visible sur les figures 10 à 13, le support sacrificiel 40, 42 est annulaire tout autour de l’axe de fabrication X-X, et coaxial avec ce-dernier. La fabrication d’un support sacrificiel 40, 42 annulaire, et plus particulièrement annulaire tout au autour de l’axe de fabrication X-X, améliore le renfort structurel et l’évacuation thermique du support sacrificiel 40, 42 lors de la fabrication de l’injecteur 2.Preferably, the sacrificial support 40, 42 is annular and coaxial with the manufacturing axis X-X. For example, during step S2, a plurality of sacrificial supports 40, 42 forming ring portions, distributed circumferentially around the manufacturing axis X-X, at equal distance from each other, or not, can be manufactured. Alternatively, as seen in Figures 10 to 13, the sacrificial support 40, 42 is annular all around the manufacturing axis X-X, and coaxial with the latter. The manufacture of an annular sacrificial support 40, 42, and more particularly annular all around the axis of manufacture X-X, improves the structural reinforcement and the thermal evacuation of the sacrificial support 40, 42 during the manufacture of the injector 2.

Dans un mode de mise en œuvre illustré sur les figures 10 à 13, le support sacrificiel 40, 42 comprend une virole 40 qui s’étend à distance de la bride annulaire 202. La virole 40 constitue une section pleine du support sacrificiel 40, 42, par opposition à la structure alvéolaire 42 décrite ci-après. Les figures 10 à 13 illustrent même deux viroles 40 situées à égale distance radiale l’une de l’autre et de la bride annulaire 202. La fabrication d’une virole 40 offre un renfort structurel accru à l’injecteur 2 lors de la fabrication, car la virole 40 présente une densité sensiblement identique à la densité de l’injecteur. En outre, la présence d’une virole 40 facilite la fabrication de la paroi 204, comme il sera détaillé ci-après, car la virole 40 offre une stabilité accrue lors du dépôt de la couche de poudre destinée à former la paroi 204.In one embodiment illustrated in Figures 10 to 13, the sacrificial support 40, 42 comprises a ferrule 40 which extends away from the annular flange 202. The ferrule 40 constitutes a solid section of the sacrificial support 40, 42 , as opposed to the honeycomb structure 42 described below. Figures 10 to 13 even illustrate two ferrules 40 located at equal radial distance from each other and from the annular flange 202. The manufacture of a ferrule 40 offers increased structural reinforcement to the injector 2 during manufacture. , because the ferrule 40 has a density substantially identical to the density of the injector. In addition, the presence of a ferrule 40 facilitates the manufacture of the wall 204, as will be detailed below, because the ferrule 40 offers increased stability during the deposition of the layer of powder intended to form the wall 204.

Dans un mode de mise en œuvre, le support sacrificiel 40, 42 s’étend depuis une surface axiale de la bride annulaire 202 et comprend une structure alvéolaire 42.In one embodiment, the sacrificial support 40, 42 extends from an axial surface of the annular flange 202 and includes a honeycomb structure 42.

En référence aux figures 10 à 13, dans un mode de mise en œuvre, le support sacrificiel 40, 42 comprend une virole 40 qui s’étend à distance de la bride annulaire 202 et une structure alvéolaire 42 s’étendant depuis une surface axiale de la bride annulaire 202, de préférence la surface axiale de la bride annulaire ouverte sur l’espace radial, interne ou externe, où s’étend la virole 40.Referring to Figures 10-13, in one embodiment, the sacrificial support 40, 42 includes a ferrule 40 which extends away from the annular flange 202 and a honeycomb structure 42 extending from an axial surface of the annular flange 202, preferably the axial surface of the annular flange open to the radial space, internal or external, where the ferrule 40 extends.

Quel que soit le mode de mise en œuvre, la structure alvéolaire 42 présente une densité inférieure à la densité de la bride annulaire 202 et/ou du support sacrificiel 40, 42. La structure alvéolaire 42 facilite l’évacuation thermique au sein de l’injecteur 2 lors de la fabrication. En outre, la structure alvéolaire 42 est plus facile, moins longue et moins coûteuse à fabriquer que la virole 40. Par conséquent, dans ce mode de mise en œuvre, la fonction respective de la virole 40, qui assure un renfort structurel de l’injecteur 2 lors de la fabrication, et de la structure alvéolaire 42, qui facilite l’évacuation thermique au sein de l’injecteur 2 lors de la fabrication, sont complémentaires.Whatever the mode of implementation, the honeycomb structure 42 has a lower density than the density of the annular flange 202 and/or of the sacrificial support 40, 42. The honeycomb structure 42 facilitates heat evacuation within the injector 2 during manufacture. In addition, the honeycomb structure 42 is easier, less time-consuming and less expensive to manufacture than the ferrule 40. Consequently, in this mode of implementation, the respective function of the ferrule 40, which provides structural reinforcement of the injector 2 during manufacture, and the honeycomb structure 42, which facilitates heat evacuation within the injector 2 during manufacture, are complementary.

Une fois les étapes S1 et S2 achevées, le procédé comprend une étape S3 de fabrication d’une paroi 204 s’étendant radialement depuis une surface axiale de la bride annulaire 202 et étant venue de matière avec la bride annulaire 202 et avec le support sacrificiel 40, 42. En référence aux figures 6 et 10 à 13, cette paroi 204 correspond à la première paroi 204 de la première couronne 20 l’injecteur 2. Grâce à la présence du support sacrificiel 40, 42 les couches successives de poudre formant, dans un plan orthogonal à l’axe de fabrication X-X, la paroi 204, ne se déforment pas ni ne sont emportées lors du raclage de la poudre.Once steps S1 and S2 have been completed, the method comprises a step S3 of manufacturing a wall 204 extending radially from an axial surface of the annular flange 202 and being integral with the annular flange 202 and with the sacrificial support 40, 42. With reference to FIGS. 6 and 10 to 13, this wall 204 corresponds to the first wall 204 of the first crown 20 of the injector 2. Thanks to the presence of the sacrificial support 40, 42 the successive layers of powder forming, in a plane orthogonal to the manufacturing axis X-X, the wall 204 does not deform nor is carried away during the scraping of the powder.

Comme visible sur les figures 10 à 13, dans un mode de mise en œuvre, le support sacrificiel 40, 42 comprend une première extrémité 401 et une deuxième extrémité 402, la paroi 204 étant venue de matière avec la deuxième extrémité 402. Lors de cette mise en œuvre, le support sacrificiel 40, 42 est fabriqué de sorte à ce qu’une épaisseur du support sacrificiel 40, 42 soit variable entre la première extrémité 401 et la deuxième extrémité 402. L’épaisseur constitue une dimension radiale du support sacrificiel 40, 42. Par exemple, l’épaisseur du support sacrificiel 40, 42 est plus importante au niveau de sa deuxième extrémité 402, de sorte à offrir une surface de support plus importante aux couches de poudre lors de leur dépôt.As visible in Figures 10 to 13, in one embodiment, the sacrificial support 40, 42 comprises a first end 401 and a second end 402, the wall 204 being integral with the second end 402. During this implementation, the sacrificial support 40, 42 is manufactured so that a thickness of the sacrificial support 40, 42 is variable between the first end 401 and the second end 402. The thickness constitutes a radial dimension of the sacrificial support 40 , 42. For example, the thickness of the sacrificial support 40, 42 is greater at its second end 402, so as to provide a larger support surface to the layers of powder during their deposition.

Dans un mode de mise en œuvre du procédé E, la virole 40 est raccordée à la paroi 204 par une jonction 43. De préférence, la jonction 43 présente une faiblesse afin de faciliter un retrait du support sacrificiel 40, 42 de l’injecteur 2 une fois la fabrication de la paroi 204 achevée. De cette manière, l’injecteur 2 peut être fabriqué en un temps réduit. En référence aux figures 12 et 13, Dans une variante avantageuse de cette mise en œuvre, au cours de l’étape S2, une première extrémité 41 du support sacrificiel, opposée à la jonction 43, est crénelée afin de faciliter une circulation de la poudre vers l’extérieur de l’injecteur 2, marquée par des flèches sur les figures 12 et 13. Ceci est particulièrement avantageux lors du dépoudrage de l’injecteur 2 subséquent à sa fabrication pas fusion laser sur lit de poudre.In one embodiment of method E, the ferrule 40 is connected to the wall 204 by a junction 43. Preferably, the junction 43 has a weakness in order to facilitate removal of the sacrificial support 40, 42 from the injector 2 once the manufacture of the wall 204 is complete. In this way, the injector 2 can be manufactured in a reduced time. Referring to Figures 12 and 13, In an advantageous variant of this implementation, during step S2, a first end 41 of the sacrificial support, opposite to the junction 43, is crenellated in order to facilitate circulation of the powder towards the outside of the injector 2, marked by arrows in FIGS. 12 and 13. This is particularly advantageous when depowdering the injector 2 subsequent to its manufacture by laser fusion on a powder bed.

En référence à la , dans un mode de mise en œuvre, le procédé E comprend en outre une étape S4 de retrait du support sacrificiel 40, 42 de l’injecteur 2 une fois l’étape S3 achevée. C’est la raison pour laquelle le support 40, 42 est qualifié de « sacrificiel ». Avantageusement, l’étape S4 est réalisée par usinage et/ou par détourage du support sacrificiel 40, 42.With reference to the , in one embodiment, the method E further comprises a step S4 of removing the sacrificial support 40, 42 from the injector 2 once the step S3 has been completed. This is the reason why the support 40, 42 is qualified as “sacrificial”. Advantageously, step S4 is performed by machining and/or by trimming the sacrificial support 40, 42.

Bien entendu, des étapes de fabrication ultérieurs aux étapes S1, S2, et S3 peuvent être prévues, et ce que ces étapes soient mise en œuvre précédemment ou ultérieurement à l’étape S4. Ces étapes de fabrication par fusion laser sur lit de poudre impliquent notamment la fabrication des canaux 24, la poursuite la fabrication de la bride annulaire 202 et/ou la fabrication d’une autre bride annulaire 200, typiquement la bride annulaire externe 200.Of course, subsequent manufacturing steps to steps S1, S2, and S3 can be provided, and whether these steps are implemented previously or subsequently to step S4. These manufacturing steps by laser melting on a powder bed involve in particular the manufacture of the channels 24, the continuation of the manufacture of the annular flange 202 and/or the manufacture of another annular flange 200, typically the external annular flange 200.

Claims (10)

Procédé (E) de fabrication d’un injecteur (2) de turbine (16) de turbomachine (1) par fusion laser sur lit de poudre comprenant les étapes suivantes :
S1 : la fabrication d’une bride annulaire (202) coaxiale avec un axe de fabrication (X-X) normal à un plateau (3) sur lequel est placé le lit de poudre,
S2 : simultanément à l’étape S1, la fabrication d’un support sacrificiel (40, 42) agencé radialement par rapport à la bride annulaire (202), puis
S3 : la fabrication d’une paroi (204) s’étendant radialement depuis une surface axiale de la bride annulaire (202), la paroi (204) étant venue de matière avec la bride annulaire (202) et avec le support sacrificiel (40, 42).
Method (E) for manufacturing an injector (2) of a turbine (16) of a turbomachine (1) by laser melting on a powder bed, comprising the following steps:
S1: the manufacture of an annular flange (202) coaxial with a manufacturing axis (XX) normal to a plate (3) on which the powder bed is placed,
S2: simultaneously with step S1, the manufacture of a sacrificial support (40, 42) arranged radially with respect to the annular flange (202), then
S3: fabricating a wall (204) extending radially from an axial surface of the annular flange (202), the wall (204) being integral with the annular flange (202) and with the sacrificial support (40 , 42).
Procédé (E) selon la revendication 1, dans lequel le support sacrificiel (40, 42) est annulaire et coaxial avec l’axe de fabrication (X-X).Method (E) according to claim 1, wherein the sacrificial support (40, 42) is annular and coaxial with the manufacturing axis (X-X). Procédé (E) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel le support sacrificiel (40, 42) comprend une première extrémité (401) et une deuxième extrémité (402), la paroi (204) étant venue de matière avec la deuxième extrémité (402) et une épaisseur du support sacrificiel (40, 42) étant variable entre la première extrémité (401) et la deuxième extrémité (402).Method (E) according to one of claims 1 and 2, in which the sacrificial support (40, 42) comprises a first end (401) and a second end (402), the wall (204) being integral with the second end (402) and a thickness of the sacrificial support (40, 42) being variable between the first end (401) and the second end (402). Procédé (E) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le support sacrificiel (40, 42) comprend une virole (40) qui s’étend à distance de la bride annulaire (202), la virole (40) étant raccordée à la paroi (204) par une jonction (43).Method (E) according to one of Claims 1 to 3, in which the sacrificial support (40, 42) comprises a ferrule (40) which extends at a distance from the annular flange (202), the ferrule (40) being connected to the wall (204) by a junction (43). Procédé (E) selon la revendication 4, dans lequel la jonction (43) présente une faiblesse afin de faciliter un retrait du support sacrificiel (40, 42) de l’injecteur (2) une fois la fabrication de la paroi (204) achevée.Method (E) according to claim 4, wherein the junction (43) has a weakness in order to facilitate removal of the sacrificial support (40, 42) from the injector (2) once the manufacture of the wall (204) has been completed. . Procédé (E) selon l’une des revendications 4 et 5, dans lequel, au cours de l’étape S2, une première extrémité (401) du support sacrificiel (40, 42), opposée à la jonction (43), est crénelée afin de faciliter une circulation de la poudre vers l’extérieur de l’injecteur (2).Method (E) according to one of Claims 4 and 5, in which, during step S2, a first end (401) of the sacrificial support (40, 42), opposite the junction (43), is crenelated in order to facilitate a circulation of the powder towards the outside of the injector (2). Procédé (E) selon l’une des revendications 4 à 6, dans lequel le support sacrificiel (40, 42) comprend en outre une structure alvéolaire (42) s’étendant depuis la surface axiale de la bride annulaire (202).Method (E) according to one of claims 4 to 6, wherein the sacrificial support (40, 42) further comprises a honeycomb structure (42) extending from the axial surface of the annular flange (202). Procédé (E) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le support sacrificiel (40, 42) s’étend depuis la surface axiale de la bride annulaire (202) et comprend une structure alvéolaire (42).Method (E) according to one of claims 1 to 3, wherein the sacrificial support (40, 42) extends from the axial surface of the annular flange (202) and comprises a honeycomb structure (42). Procédé (E) selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant en outre une étape S4 de retrait du support sacrificiel (40, 42) de l’injecteur (2) une fois l’étape S3 achevée, de préférence par usinage et/ou par détourage du support sacrificiel (40, 42).Method (E) according to one of claims 1 to 8, further comprising a step S4 of removing the sacrificial support (40, 42) from the injector (2) once step S3 has been completed, preferably by machining and /or by trimming the sacrificial support (40, 42). Injecteur (2) de turbine (16) de turbomachine (1) fabriqué au moyen d’un procédé (E) selon l’une des revendications 1 à 9.Injector (2) of turbine (16) of turbomachine (1) manufactured by means of a method (E) according to one of claims 1 to 9.
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