FR3119340A1 - Procede de fabrication d'un secteur de distributeur ou de redresseur. - Google Patents
Procede de fabrication d'un secteur de distributeur ou de redresseur. Download PDFInfo
- Publication number
- FR3119340A1 FR3119340A1 FR2100985A FR2100985A FR3119340A1 FR 3119340 A1 FR3119340 A1 FR 3119340A1 FR 2100985 A FR2100985 A FR 2100985A FR 2100985 A FR2100985 A FR 2100985A FR 3119340 A1 FR3119340 A1 FR 3119340A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- sector
- horizontal
- linear
- manufacturing
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 241000257303 Hymenoptera Species 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910000816 inconels 718 Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/30—Process control
- B22F10/36—Process control of energy beam parameters
- B22F10/366—Scanning parameters, e.g. hatch distance or scanning strategy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F5/009—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine components other than turbine blades
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/44—Free-space packings
- F16J15/444—Free-space packings with facing materials having honeycomb-like structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2250/00—Geometry
- F05D2250/20—Three-dimensional
- F05D2250/28—Three-dimensional patterned
- F05D2250/283—Three-dimensional patterned honeycomb
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un secteur (4) de redresseur annulaire d'un compresseur ou de distributeur annulaire de turbine pour turbomachine, comprenant un élément abradable à structure en nid d'abeilles (5). Ce procédé est remarquable en ce qu'il consiste à fabriquer ledit secteur (4) par fabrication additive par fusion laser sur un lit de poudre, de sorte qu'il soit monobloc, en ce que l'élément abradable à structure en nid d'abeilles (5), qui comprend une pluralité d'alvéoles (50) hexagonales, est fabriqué à l'horizontale par rapport à un plateau de fabrication horizontal, en ce que les deux parois horizontales (51) et les quatre parois latérales (52) de chaque alvéole (50) sont fabriquées respectivement par paramétrie laser volumique et par paramétrie laser linéaire, et en ce que pour la formation desdites parois horizontales (51) et latérales (52), le faisceau laser est réglé de façon à fournir une densité d'énergie linéique inférieure à celle utilisée pour fabriquer le reste des parties du secteur (4). Figure pour l’abrégé : Fig. 6
Description
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention se situe dans le domaine des matériaux en nid d'abeilles utilisés pour la fabrication d'éléments d'étanchéité abradables, que l'on trouve dans une turbomachine.
La présente invention concerne plus précisément un procédé de fabrication d'un secteur de redresseur annulaire d'un compresseur de turbomachine ou d'un secteur d'un distributeur annulaire d'une turbine de turbomachine, ce secteur étant muni d'un élément en nid d'abeille.
ETAT DE LA TECHNIQUE
De manière classique, une turbomachine comprend successivement, d'amont AM en aval AV (par rapport au sens d'écoulement de l'air et des gaz qui y circulent), un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression, qui sont traversés par un flux d'air.
La jointe représente une turbine de turbomachine. Comme on peut le voir sur cette figure, chaque turbine comprend d'amont AM en aval AV, plusieurs étages axialement successifs, chaque étage comprenant un élément fixe, ici un distributeur annulaire 1, puis une roue de rotor 2 qui est entraînée en rotation autour d'un axe de rotation X-X', qui se confond avec l'axe longitudinal X-X' de la turbomachine.
Chaque distributeur 1 comprend une pluralité de secteurs 10, ayant une forme en arc de cercle (ou secteurs angulaires), disposés bout à bout circonférentiellement, de façon à former ensemble ledit distributeur annulaire.
Chaque secteur de distributeur10 comprend un secteur de virole externe 11, un secteur de virole interne 12 et une pluralité d'aubes radiales 13, qui s'étendent radialement de ce secteur de virole externe 11 jusqu'au secteur de virole interne 12. Le secteur de virole interne 12 comprend sur sa face radialement interne, un élément en matériau abradable 3, qui présente également la forme incurvée d'un secteur angulaire.
Dans la suite de la description et des revendications, les termes "radialement", "radialement interne" et "radialement externe" sont à prendre en considération par rapport à la référence constituée par l'axe longitudinal X-X', la direction radiale étant perpendiculaire à cet axe.
Par ailleurs, chaque roue de rotor 2 comprend un disque de rotor 20 qui porte à sa périphérie une pluralité d'aubes radiales 21. Les différents disques sont assemblés entre eux et fixés sur un arbre de rotation, (non représenté sur la figure), qui les entraîne simultanément en rotation.
Une bride annulaire 22 est fixée entre deux disques de rotor 20 voisins et elle supporte sur sa face radialement externe au moins une léchette annulaire d'étanchéité 23, disposée en regard de l'élément en matériau abradable 3 du distributeur. Ainsi, pendant le fonctionnement de la turbine, la ou les léchette(s) annulaire(s) d'étanchéité 23 pénètre(nt) dans le matériau abradable 3 situé en regard et forment ainsi avec celui-ci un joint d'étanchéité à labyrinthe. Ceci permet d'améliorer les performances aérodynamiques de la turbine.
Bien que cela ne soit pas représenté sur les figures, dans un compresseur de turbomachine, on retrouve une disposition similaire, si ce n'est que l'élément fixe est situé en aval de la roue de rotor et qu'il est dénommé de ce fait "redresseur". Un tel redresseur est également formé par une pluralité de secteur angulaires de redresseurs, disposés bout à bout circonférentiellement. Chaque secteur de redresseur présente la même structure que le secteur de distributeur précédemment décrit et notamment un élément en matériau abradable qui s'étend depuis la face radialement interne de la virole interne.
L'élément en matériau abradable présente une structure en nid d'abeilles.
Les éléments en nid d’abeilles existants sont actuellement réalisés par assemblage de tôles métalliques soudées entre elles, puis brasées sur les secteurs de distributeur ou sur les secteurs de redresseur. Pour des raisons de simplification et de réduction des coûts des procédés de fabrication, il a été envisagé de réaliser l'ensemble secteur de distributeur et élément en nid d'abeilles ou l’ensemble secteur de redresseur et élément en nid d’abeilles, en une seule pièce monobloc avec un procédé de fabrication additive du type fusion laser sur lit de poudre.
Toutefois, ceci suppose d'adapter un tel procédé de fabrication additive pour pouvoir fabriquer une telle pièce monobloc.
Un but de l’invention est donc de proposer un procédé de fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre, d'un secteur de redresseur monobloc ou d'un secteur de distributeur monobloc comprenant un secteur de virole externe, un secteur de virole interne, des aubes radiales qui s'étendent entre ces deux viroles et un élément de matériau abradable, qui s'étende depuis la face radialement interne dudit secteur de virole interne, ce matériau abradable présentant des alvéoles en nid d'abeilles dont les parois sont minces tout en présentant une structure mécaniquement résistante.
A cet effet, l’invention concerne un procédé de fabrication d'un secteur de redresseur annulaire d'un compresseur ou de distributeur annulaire de turbine pour turbomachine, comprenant un secteur de virole externe, un secteur de virole interne, une pluralité d'aubes radiales s'étendant entre ces deux secteurs de virole et un élément abradable à structure en nid d'abeilles qui s'étend radialement vers l'intérieur depuis la face radialement interne dudit secteur de virole interne.
Conformément à l’invention, ce procédé consiste à fabriquer ledit secteur par fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre, en déposant plusieurs couches successives de poudre métallique sur un plateau de fabrication horizontal et en déplaçant un faisceau laser au-dessus de chaque couche nouvellement déposée pour en fondre certaines zones et fabriquer ainsi ledit secteur de redresseur annulaire qui est monobloc,
- en ce que l'élément abradable à structure en nid d'abeilles, qui comprend une pluralité d'alvéoles tubulaires, contiguës, de section transversale hexagonale, est fabriqué à l'horizontale par rapport audit plateau de fabrication, de sorte que chaque alvéole comprend deux parois horizontales faisant un angle de 0° par rapport audit plateau de fabrication et quatre parois latérales faisant un angle de 60° par rapport audit plateau de fabrication,
en ce que pour former chaque paroi latérale, on réalise sur chaque couche de l'ensemble des couches de poudre métallique superposées qui sont nécessaires à la fabrication de ladite paroi latérale, un seul trait de faisceau laser, de façon à former une zone fondue linéaire, les différents traits de laser étant parallèles et le faisceau laser étant décalé latéralement à chaque couche nouvellement déposée, de sorte que la zone fondue linéaire d'une couche donnée est parallèle et décalée latéralement d'un pas P par rapport à la zone fondue linéaire de la couche immédiatement contiguë ou des deux couches immédiatement contiguës et que les différentes zones fondues linéaires contiguës se chevauchent en partie et sont fusionnées entre elles,
en ce que pour former chaque paroi horizontale, on réalise sur chaque couche de l'ensemble des couches de poudre métallique superposées qui sont nécessaires à la fabrication de ladite paroi horizontale, un balayage avec ledit faisceau laser, de façon à effectuer au moins deux traits de laser parallèles et à former ainsi au moins deux zones linéaires parallèles, qui prises ensemble et fusionnées forment une zone dite large, et les zones larges des différentes couches superposées qui sont nécessaires à la fabrication de ladite paroi horizontale sont fusionnées entre elles,
et en ce que pour la formation desdites parois horizontales et latérales, ledit faisceau laser est réglé de façon à fournir une densité d'énergie linéique inférieure à celle utilisée pour fabriquer le secteur de virole externe, le secteur de virole interne et les aubes radiales.
Grâce à ces caractéristiques de l'invention, il est possible de fabriquer des alvéoles dont les parois latérales sont fines et dont les parois horizontales ne s'effondrent pas.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention, prises seules ou en combinaison :
- au moins une paroi horizontale d'au moins l'une des alvéoles du nid d'abeilles est formée de façon à s'étendre en largeur au-delà du point de jonction de cette paroi horizontale avec le bord longitudinal de la paroi latérale qui se raccorde à cette paroi horizontale ou avec les deux bords longitudinaux des deux parois latérales qui se raccordent à cette paroi horizontale.
- le faisceau laser est réglé pour fabriquer les parois latérales, de façon à délivrer une densité d'énergie linéique inférieure à la densité d'énergie linéique utilisée pour fabriquer les parois horizontales.
- l'épaisseur des parois latérales est comprise entre 0,12 mm et 0,20 mm, de préférence est égale à 0,15 mm.
- l'épaisseur des parois horizontales est comprise entre 0,25 mm et 0,40 mm, de préférence est égale à 0,30 mm.
- le secteur est réalisé en alliage métallique à base de nickel et les parois horizontales de l’élément abradable à structure nid d’abeilles sont fabriquées en faisant fondre la poudre d'alliage métallique à base de nickel à l'aide d'un faisceau laser développant une puissance comprise entre 68 W et 200 W et dont la vitesse de déplacement est comprise entre 500 mm/s et 1350 mm/s, le choix des deux valeurs des paramètres de puissance et de vitesse étant fait de façon à obtenir une densité d'énergie linéique comprise entre 0,05 J/mm et 0,15 J/mm.
- le secteur est réalisé en alliage métallique à base de nickel et les parois latérales de l’élément abradable à structure nid d’abeilles sont fabriquées en faisant fondre la poudre d'alliage métallique à base de nickel à l'aide d'un laser développant une puissance comprise entre 50 W et 200 W et dont la vitesse de déplacement est comprise entre 600 mm/s et 1200 mm/s, le choix des deux valeurs des paramètres de puissance et de vitesse étant fait de façon à obtenir une densité d'énergie linéique comprise entre 0,04 J/mm et 0,2 J/mm.
DESCRIPTION DES 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 :
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Sur la , on peut voir un secteur 4 monobloc (c'est-à-dire en une seule pièce), obtenu par le procédé conforme à l'invention. Ce secteur 4 est un secteur de redresseur annulaire d'un compresseur ou un secteur de distributeur annulaire de turbine pour turbomachine Ce secteur 4 est par exemple destiné à remplacer le secteur de redresseur 10 du redresseur 1, décrit précédemment en liaison avec la . Ces différents secteurs 4, assemblés bout-à-bout circonférentiellement, forment ensemble un redresseur annulaire ou un distributeur annulaire.
Comme décrit précédemment, le secteur 4 comprend un secteur de virole externe 41, un secteur de virole interne 42 et une pluralité d'aubes radiales 43, qui s'étendent radialement de ce secteur de virole externe 41 jusqu'au secteur de virole interne 42, ce secteur de virole interne 42 comprenant sur sa face radialement interne, un élément en matériau abradable 5 qui fait saillie depuis celle-ci.
Comme cela apparait mieux sur les figures 4 et 6, cet élément en matériau abradable 5 présente une structure en nid d'abeilles, qui comprend une pluralité d'alvéoles tubulaires 50 contiguës, de section transversale hexagonale.
On rappellera ci-après brièvement, le principe d'un procédé de fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre, en faisant référence à la .
Ce procédé consiste à déposer sur un plateau de fabrication horizontale 6 formant support, une première couche N1 de poudre métallique, puis à déplacer au-dessus de cette première couche, un laser 7 produisant un faisceau laser 70. Ce faisceau laser 70 est déplacé et activé sélectivement pour faire fondre certaines zones de la première couche de poudre métallique représentées en noir sur la figure.
Ces étapes sont réitérées de sorte que le faisceau laser 70 est déplacé et activé au-dessus de chaque couche nouvellement déposée N2…Nn pour y faire fondre certaines zones, selon un schéma préétabli permettant d'obtenir la forme de la pièce désirée, lorsque les n couches nécessaires à la réalisation de cette pièce ont été déposées.
Le sens de fabrication de la pièce est représenté par la flèche F.
En outre, lorsque le faisceau laser 70 est déplacé linéairement pour former un trait de faisceau laser, cela provoque la formation d'une zone fondue linéaire dans laquelle la poudre métallique est fondue, cette zone fondue linéaire présentant une largeur supérieure à celle du diamètre du faisceau laser, (on parle de "bain de fusion"). En outre, l'épaisseur de la couche de poudre métallique déposée et les paramètres du laser (notamment sa puissance P) sont adaptés de façon que ladite zone fondue linéaire s'étende au moins sur toute la hauteur de ladite couche de poudre.
Le secteur 4 de redresseur annulaire est ainsi fabriqué par ce procédé de fabrication additive.
Conformément à l'invention, et comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, le secteur 4 est fabriqué de façon que l'élément abradable 5 soit fabriqué à l'horizontale par rapport au plateau de fabrication horizontal 6.
Par rapport à cette référence au plateau de fabrication horizontal 6, chaque alvéole hexagonale 50 comprend ainsi deux parois horizontales 51 faisant un angle de 0° par rapport au plateau de fabrication 6 et quatre parois latérales 52 faisant un angle de 60° par rapport au plateau 6.
Conformément à l'invention, les parois horizontales 51 sont fabriquées par application d'une paramétrie laser dite "à balayage" et les parois latérales 52 par application d'une paramétrie laser dite "linéaire" et en outre, ces parois 51 et 52 sont fabriquées en utilisant une densité d'énergie linéique El inférieure à l'énergie linéique, dite standard, utilisée pour fabriquer le reste du secteur 4, c’est-à-dire le secteur de virole externe 41, le secteur de virole interne 42 et les aubes radiales 43.
Fabrication des parois latérales 52.
En se reportant à la , on peut voir que pour former chaque paroi latérale 52, il est nécessaire d'utiliser un empilement de plusieurs couches de poudre métallique, ici par exemple les couches N4 à N11.
On réalise sur chaque couche de l'ensemble des couches superposées qui sont nécessaires à la fabrication de ladite paroi latérale 52, un seul trait de faisceau laser 70, de façon à former une zone fondue linéaire 520, qui apparait schématiquement sous forme d'un carré noir dans la vue en coupe transversale de la et sous forme d'une ligne dans la vue de dessus de l'une des couches, ici la couche N4, sur la . On parle alors de paramétrie laser linéaire. Cette paramétrie est modélisée numériquement sous la dénomination "surfacique".
En outre, les différents traits de laser appliqués sur les différentes couches superposées sont parallèles et le faisceau laser 70 est décalé latéralement à chaque couche nouvellement déposée, de sorte que la zone fondue linéaire 520 d'une couche donnée (par exemple la couche N4) est parallèle et décalée latéralement d'un pas P par rapport à la zone fondue linéaire 520 de la couche immédiatement contiguë N5. De même, pour une couche située plus au centre de la paroi 52, (par exemple la couche N6), la zone fondue linéaire 520 de cette couche N6 est parallèle et décalée latéralement d'un pas P par rapport aux zones fondues linéaires 520 respectives des deux couches immédiatement contiguës N5 et N7.
Ainsi, les différentes zones fondues linéaires contiguës 520 se chevauchent en partie et elles sont fusionnées entre elles pour former la paroi 52 inclinée à 60° par rapport au support 6.
Fabrication des parois horizontales 51.
En se reportant à la , on peut voir que pour former chaque paroi horizontale 51, il est nécessaire d'utiliser un empilement de plusieurs couches de poudre métallique, ici par exemple les couches N1 à N3.
On réalise sur chaque couche de l'ensemble des couches superposées qui sont nécessaires à la fabrication de ladite paroi horizontale 51, un balayage avec le faisceau laser 70, de façon à effectuer au moins deux traits de laser parallèles et à former ainsi au moins deux zones linéaires parallèles 510, qui prises ensemble et fusionnées forment une zone fusionnée dite "large" 511. Cette zone 511 est dite large en ce sens qu'elle est plus large qu'une seule zone linéaire 510.
Sur la par exemple, on peut voir cinq zones linéaires parallèles 510 qui forment ensemble une zone large 511. Sur la on peut également voir par exemple la couche N2 avec les cinq zones parallèles 510 côte à côte.
Par "ensemble des couches superposées" qui sont nécessaires à la fabrication de ladite paroi horizontale 51, on entend au moins deux couches. Dans l'exemple purement illustratif de la , il faut trois couches superposées (ici N1, N2 et N3) pour former la paroi horizontale 51.
De plus, la zone large 511 d'une couche est fusionnée avec la zone large de la couche ou des deux couches immédiatement contiguës (ici la zone large 511 de la couche N2 est fusionnée avec les deux zones larges 511 des couches N1 et N3). On parle alors de paramétrie laser à balayage. Cette paramétrie est modélisée numériquement sous la dénomination "volumique".
On notera que lors de la fusion d’une couche, la poudre est toujours fusionnée sur une profondeur supérieure à l’épaisseur de couche modélisée numériquement, à cause de la profondeur du bain de fusion. Cela permet notamment de bien assurer la cohésion matière entre chaque couche fusionnée, ici entre chacune des zones larges 511 superposées.
Les paramètres intervenant dans la régulation du laser 7 sont sa puissance P exprimée en watts, sa vitesse de balayage V exprimée en mm/s et sa densité d'énergie linéique El exprimé en J/mm. La densité d'énergie linéique se définit comme étant le rapport de la puissance P du laser avec sa vitesse de balayage V (El = P/V).
La densité d'énergie linéique correspond à la quantité d'énergie, par unité de longueur, transmises par le laser sur un trait de laser, (c’est-à-dire une ligne parcourue par le faisceau laser).
Dans l'invention, on a choisi de régler les paramètres du laser 7 et notamment sa puissance P et sa vitesse de balayage V afin de fabriquer les parois latérales 52 avec une densité C El inférieure à la densité d'énergie linéique utilisée pour fabriquer les parois horizontales 51.
Ainsi, en combinant la fusion de zones linéaires 520 individuelles et décalées, avec une plus faible densité d'énergie linéique, cela permet de diminuer la taille du bain de fusion et d’obtenir des parois latérales 52 plus fines.
De même, en combinant la fusion de zones larges 511 superposées avec une plus forte densité d'énergie linéique (bien qu'inférieure à celle des paramètres standards), cela permet de conserver une taille de bain de fusion suffisante pour obtenir des parois horizontales 51 suffisamment solides pour qu'elles ne s'effondrent pas.
Le secteur 4 de redresseur annulaire ou de distributeur annulaire est avantageusement réalisé en un alliage métallique à base de nickel, par exemple en Inconel 718.
Afin de réaliser les autres parties du secteur 4 en alliage métallique à base de nickel, par exemple le secteur de virole interne 42, le secteur de virole externe 41 et les aubes 43, le laser 7 est réglé de façon à émettre une puissance P comprise entre 200 W et 400 W et il est déplacé à une vitesse V comprise entre 700 mm/s et 1000 mm/s, le choix des deux valeurs des paramètres de puissance et de vitesse étant fait de façon à obtenir une densité d'énergie linéique El comprise entre 0,2 J/mm et 0,5 J/mm (paramètres standard).
Afin de fabriquer les parois horizontales 51 du nid d'abeilles, la densité de l'énergie linéique du laser a été diminuée par rapport aux paramètres standards précités. Ainsi, le laser 7 est alors réglé avantageusement de façon à émettre une puissance P comprise entre 68 W et 200 W et il est déplacé à une vitesse V comprise entre 500 mm/s et 1350 mm/s, le choix des deux valeurs des paramètres de puissance et de vitesse étant fait de façon à obtenir une densité d'énergie linéique El comprise entre 0,05 J/mm et 0,15 J/mm.
Afin de fabriquer les parois latérales 52 les plus fines possibles, la densité d'énergie linéique du laser 7 a été diminuée encore davantage par rapport aux paramètres standards. Ainsi, le laser 7 est alors réglé avantageusement de façon à émettre une puissance P comprise entre 50 W et 200 W et il est déplacé à une vitesse V comprise entre 600 mm/s et 1200 mm/s, le choix des deux valeurs des paramètres de puissance et de vitesse étant fait de façon à obtenir une densité d'énergie linéique d'environ El comprise entre 0,04 J/mm et moins de 0,2 J/mm.
On obtient ainsi des parois horizontales 51 d'une épaisseur E1 comprise entre 0,25 mm et 0,40 mm, de préférence égale à 0,30 mm. On obtient des parois latérales 52 d'une épaisseur E2 comprise entre 0,12 mm et 0,20 mm, de préférence égale à 0,15 mm.
Les alvéoles 50 sont tubulaires et présentes donc une certaine longueur, comme on peut le voir sur la . En conséquence, les parois horizontales 51 se présentent sous la forme de parallélépipèdes rectangles allongés. Ces parois horizontales 51 présentent ainsi deux bords longitudinaux latéraux 512 opposés. Chaque paroi horizontale 51 présente une largeur L qui s'étend d'un bord longitudinal latéral 512 à l'autre bord 512.
Chaque paroi latérale 52 très fine présente la forme d'un rectangle avec deux bords longitudinaux parallèles référencés 521.
En outre, de préférence, et comme représenté sur la , on réalise au moins l'une des parois horizontales 51 d'au moins l'une des alvéoles 50, (de préférence encore toutes les parois horizontales 51 de toutes les alvéoles 50), de façon que cette paroi horizontale 51 s'étende en largeur au-delà du point de jonction 8 de cette paroi horizontale 51 avec le bord longitudinal 521 de la paroi latérale 52 ou avec les deux bords longitudinaux 521 des deux parois latérales 52 qui se raccorde(nt) à cette paroi horizontale 51.
Plus précisément, dans le cas d'une alvéole 50 qui se trouve à l'intérieur de l'empilement d'alvéoles, la paroi horizontale 51 fait la jonction à chacune des deux extrémités de sa largeur L avec deux parois latérales 52 (donc avec deux bords longitudinaux 521), comme représenté sur la .
En revanche, dans le cas d'une alvéole 50 qui se trouve soit au sommet soit à la base de l'empilement d'alvéoles, la paroi horizontale 51 fait la jonction à chacune des deux extrémités de sa largeur L avec le bord longitudinal 521 d'une seule paroi latérale 52.
En d'autres termes, de chaque côté, la paroi horizontale 51 fait saillie au-delà du point de jonction 8 sur une distance D1. A titre d'exemple purement illustratif, cette distance D1 peut-être de 0,3 mm.
Ainsi, la liaison entre les parois horizontales 51 et latérales 52 est renforcée.
Claims (7)
- Procédé de fabrication d'un secteur (4) de redresseur annulaire d'un compresseur ou de distributeur annulaire de turbine pour turbomachine, comprenant un secteur de virole externe (41), un secteur de virole interne (42), une pluralité d'aubes radiales (43) s'étendant entre ces deux secteurs de viroles (41, 42) et un élément abradable à structure en nid d'abeilles (5) qui s'étend radialement vers l'intérieur depuis la face radialement interne dudit secteur de virole interne (42),
caractérisé en ce qu'il consiste à fabriquer ledit secteur (4) par fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre, en déposant plusieurs couches successives de poudre métallique (N1, N2,…Nn) sur un plateau de fabrication horizontal (6) et en déplaçant un faisceau laser (70) au-dessus de chaque couche nouvellement déposée pour en fondre certaines zones et fabriquer ainsi ledit secteur (4) qui est monobloc,
en ce que l'élément abradable à structure en nid d'abeilles (5), qui comprend une pluralité d'alvéoles (50) tubulaires, contiguës, de section transversale hexagonale, est fabriqué à l'horizontale par rapport audit plateau de fabrication (6), de sorte que chaque alvéole (50) comprend deux parois horizontales (51) faisant un angle de 0° par rapport audit plateau de fabrication (6) et quatre parois latérales (52) faisant un angle de 60° par rapport audit plateau de fabrication (6),
en ce que pour former chaque paroi latérale (52), on réalise sur chaque couche de l'ensemble des couches de poudre métallique superposées qui sont nécessaires à la fabrication de ladite paroi latérale (52), un seul trait de faisceau laser (70), de façon à former une zone fondue linéaire (520), les différents traits de laser étant parallèles et le faisceau laser (70) étant décalé latéralement à chaque couche nouvellement déposée, de sorte que la zone fondue linéaire (520) d'une couche donnée est parallèle et décalée latéralement d'un pas P par rapport à la zone fondue linéaire (520) de la couche immédiatement contiguë ou des deux couches immédiatement contiguës et que les différentes zones fondues linéaires contiguës (520) se chevauchent en partie et sont fusionnées entre elles,
en ce que pour former chaque paroi horizontale (51), on réalise sur chaque couche de l'ensemble des couches de poudre métallique superposées qui sont nécessaires à la fabrication de ladite paroi horizontale (51), un balayage avec ledit faisceau laser (70), de façon à effectuer au moins deux traits de laser parallèles et à former ainsi au moins deux zones linéaires parallèles (510), qui prises ensemble et fusionnées forment une zone dite large (511), et les zones larges (511) des différentes couches superposées qui sont nécessaires à la fabrication de ladite paroi horizontale (51) sont fusionnées entre elles,
et en ce que pour la formation desdites parois horizontales (51) et latérales (52), ledit faisceau laser (70) est réglé de façon à fournir une densité d'énergie linéique (El) inférieure à celle utilisée pour fabriquer le secteur de virole externe (41), le secteur de virole interne (42) et les aubes radiales (43). - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une paroi horizontale (51) d'au moins l'une des alvéoles (50) du nid d'abeilles est formée de façon à s'étendre en largeur au-delà du point de jonction (8) de cette paroi horizontale (51) avec le bord longitudinal (520) de la paroi latérale (52) qui se raccorde à cette paroi horizontale (51) ou avec les deux bords longitudinaux (520) des deux parois latérales (52) qui se raccordent à cette paroi horizontale (51).
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le faisceau laser (70) est réglé pour fabriquer les parois latérales (52), de façon à délivrer une densité d'énergie linéique inférieure à la densité d'énergie linéique utilisée pour fabriquer les parois horizontales (51).
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur des parois latérales (52) est comprise entre 0,12 mm et 0,20 mm, de préférence est égale à 0,15 mm.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur des parois horizontales (51) est comprise entre 0,25 mm et 0,40 mm, de préférence est égale à 0,30 mm.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le secteur (4) est réalisé en alliage métallique à base de nickel et en ce que les parois horizontales (51) de l'élément abradable à structure en nid d'abeilles sont fabriquées en faisant fondre la poudre d'alliage métallique à base de nickel à l'aide d'un faisceau laser (70) développant une puissance comprise entre 68 W et 200 W et dont la vitesse de déplacement est comprise entre 500 mm/s et 1350 mm/s, le choix des deux valeurs des paramètres de puissance et de vitesse étant fait de façon à obtenir une densité d'énergie linéique comprise entre 0,05 J/mm et 0,15 J/mm.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le secteur (4) est réalisé en alliage métallique à base de nickel et en ce que les parois latérales (52) de l'élément abradable à structure en nid d'abeilles sont fabriquées en faisant fondre la poudre d'alliage métallique à base de nickel à l'aide d'un laser (70) développant une puissance comprise entre 50 W et 200 W et dont la vitesse de déplacement est comprise entre 600 mm/s et 1200 mm/s, le choix des deux valeurs des paramètres de puissance et de vitesse étant fait de façon à obtenir une densité d'énergie linéique comprise entre 0,04 J/mm et 0,2 J/mm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2100985A FR3119340B1 (fr) | 2021-02-02 | 2021-02-02 | Procede de fabrication d'un secteur de distributeur ou de redresseur. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2100985A FR3119340B1 (fr) | 2021-02-02 | 2021-02-02 | Procede de fabrication d'un secteur de distributeur ou de redresseur. |
| FR2100985 | 2021-02-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3119340A1 true FR3119340A1 (fr) | 2022-08-05 |
| FR3119340B1 FR3119340B1 (fr) | 2023-12-01 |
Family
ID=76159479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2100985A Active FR3119340B1 (fr) | 2021-02-02 | 2021-02-02 | Procede de fabrication d'un secteur de distributeur ou de redresseur. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3119340B1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190271237A1 (en) * | 2018-03-01 | 2019-09-05 | General Electric Company | Casing with Tunable Lattice Structure |
| FR3091720A1 (fr) * | 2019-01-14 | 2020-07-17 | Safran Aircraft Engines | Ensemble pour une turbomachine |
| FR3092137A1 (fr) * | 2019-01-30 | 2020-07-31 | Safran Aircraft Engines | Secteur de stator de turbomachine à zones soumises à des contraintes élevées |
| WO2020239732A1 (fr) * | 2019-05-29 | 2020-12-03 | Safran Aircraft Engines | Joint d'étanchéité dynamique pour turbomachine comprenant une pièce abradable multicouche |
-
2021
- 2021-02-02 FR FR2100985A patent/FR3119340B1/fr active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190271237A1 (en) * | 2018-03-01 | 2019-09-05 | General Electric Company | Casing with Tunable Lattice Structure |
| FR3091720A1 (fr) * | 2019-01-14 | 2020-07-17 | Safran Aircraft Engines | Ensemble pour une turbomachine |
| FR3092137A1 (fr) * | 2019-01-30 | 2020-07-31 | Safran Aircraft Engines | Secteur de stator de turbomachine à zones soumises à des contraintes élevées |
| WO2020239732A1 (fr) * | 2019-05-29 | 2020-12-03 | Safran Aircraft Engines | Joint d'étanchéité dynamique pour turbomachine comprenant une pièce abradable multicouche |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| DE CASTRO BRUNO DORNELES ET AL: "An Assessment of Fully Integrated Polymer Sandwich Structures Designed by Additive Manufacturing", JOURNAL OF MATERIALS ENGINEERING AND PERFORMANCE, ASM INTERNATIONAL, MATERIALS PARK, OH, US, vol. 30, no. 7, 12 March 2021 (2021-03-12), pages 5031 - 5038, XP037516665, ISSN: 1059-9495, [retrieved on 20210312], DOI: 10.1007/S11665-021-05604-8 * |
| XU MENGCHUAN ET AL: "In-plane compression behavior of hybrid honeycomb metastructures: Theoretical and experimental studies", AEROSPACE SCIENCE AND TECHNOLOGY, ELSEVIER MASSON, FR, vol. 106, 20 July 2020 (2020-07-20), XP086302537, ISSN: 1270-9638, [retrieved on 20200720], DOI: 10.1016/J.AST.2020.106081 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3119340B1 (fr) | 2023-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3538832B1 (fr) | Echangeur de chaleur | |
| FR3029959A1 (fr) | Refroidissement de composants de moteur | |
| FR2893268A1 (fr) | Procede de realisation d'un rebord situe a l'extremite libre d'une aube, aube obtenue par ce procede et turbomachine equipee de cette aube | |
| FR2815900A1 (fr) | Panneau sandwich reducteur de bruit, notamment pour turboreacteur d'aeronef | |
| CA2581007A1 (fr) | Aube mobile de turbomachine a cavite commune d'alimentation en air de refroidissement | |
| FR2539479A1 (fr) | Structure de joint alveolee | |
| FR2941648A1 (fr) | Procede de fabrication d'une structure a ame alveolaire pour une nacelle de turboreacteur | |
| FR2971178A1 (fr) | Procede de production d'aube de guidage | |
| FR2855439A1 (fr) | Procede de fabrication d'une aube creuse pour turbomachine. | |
| FR2988822A1 (fr) | Echangeur thermique a plaques a ondulations sinusoidales pour turbomoteur | |
| EP3947919B1 (fr) | Joint d'étanchéité dynamique pour turbomachine comprenant une pièce abradable multicouche | |
| CA2760667A1 (fr) | Virole pour stator de turbomoteur d'aeronef a fentes de dechargement mecanique d'aubes | |
| EP3469206B1 (fr) | Chambre de combustion de moteur fusee avec ailettes a composition variable | |
| FR3119340A1 (fr) | Procede de fabrication d'un secteur de distributeur ou de redresseur. | |
| FR3060608A1 (fr) | Procede de fabrication d'une structure abradable pour une turbomachine | |
| CA2921915A1 (fr) | Arriere corps de turboreacteur comportant une tuyere equipee d'un systeme d'inversion de poussee qui integre une couronne de chevrons antibruit | |
| EP1481755A1 (fr) | Procédé de fabrication d'une aube creuse pour turbomachine | |
| EP3918185A1 (fr) | Secteur de stator de turbomachine a zones soumises a des contraintes élevées assouplies | |
| EP3847342B1 (fr) | Boîtier d'alimentation en air sous pression d'un dispositif de refroidissement par jets d'air | |
| FR3079263A1 (fr) | Dispositif de carenage pour talon d'aube | |
| WO2023135336A1 (fr) | Procédé de reconstruction de pièces en superalliage inconel 713 par fabrication additive métallique | |
| FR3118891A1 (fr) | Fabrication d’un injecteur de turbine par fusion laser sur lit de poudre | |
| WO2022153004A1 (fr) | Procede ameliore de fabrication de piece par fabrication additive | |
| WO2021255364A1 (fr) | Production par fabrication additive de pièces complexes | |
| FR3096298A1 (fr) | Procédé de fabrication additive d’une pièce comprenant une étape de fabrication d’un support mixte |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20220805 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |