WO2011015627A1 - Procede optimise de fabrication d'un disque aubage monobloc par jet d'eau abrasif - Google Patents

Procede optimise de fabrication d'un disque aubage monobloc par jet d'eau abrasif Download PDF

Info

Publication number
WO2011015627A1
WO2011015627A1 PCT/EP2010/061423 EP2010061423W WO2011015627A1 WO 2011015627 A1 WO2011015627 A1 WO 2011015627A1 EP 2010061423 W EP2010061423 W EP 2010061423W WO 2011015627 A1 WO2011015627 A1 WO 2011015627A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
block
cut
water jet
abrasive water
manufacturing
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/061423
Other languages
English (en)
Inventor
Perrine De La Rupelle
Serge Berlanger
Mitch Miller
William Pearson
Mark Stromberg
Original Assignee
Snecma
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Snecma filed Critical Snecma
Priority to JP2012523340A priority Critical patent/JP5525610B2/ja
Priority to RU2012108634/02A priority patent/RU2539713C2/ru
Priority to BR112012002712-3A priority patent/BR112012002712B1/pt
Priority to EP10742810.4A priority patent/EP2461938B1/fr
Priority to CN201080035160.XA priority patent/CN102470494B/zh
Priority to US13/388,787 priority patent/US8869378B2/en
Priority to CA2769780A priority patent/CA2769780C/fr
Publication of WO2011015627A1 publication Critical patent/WO2011015627A1/fr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P13/00—Making metal objects by operations essentially involving machining but not covered by a single other subclass
    • B23P13/02—Making metal objects by operations essentially involving machining but not covered by a single other subclass in which only the machining operations are important
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C3/00—Milling particular work; Special milling operations; Machines therefor
    • B23C3/16—Working surfaces curved in two directions
    • B23C3/18—Working surfaces curved in two directions for shaping screw-propellers, turbine blades, or impellers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/006—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/04—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass
    • B24C1/045—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass for cutting
    • 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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/34—Rotor-blade aggregates of unitary construction, e.g. formed of sheet laminae
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2215/00—Details of workpieces
    • B23C2215/44—Turbine blades
    • 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
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/10—Manufacture by removing material
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/4932—Turbomachine making
    • Y10T29/49325—Shaping integrally bladed rotor
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/49336—Blade making
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49995—Shaping one-piece blank by removing material
    • Y10T29/49996—Successive distinct removal operations

Definitions

  • the present invention relates generally to the field of manufacturing monobloc bladed disks, preferably for aircraft turbomachines.
  • abrasive water jet cutting step prior to milling, makes it possible to reduce manufacturing times and costs compared to a method based solely on milling. This is explained in particular by the fact that such a manufacturing process requires about 75% removal of material from the starting block to arrive at the DAM. The removal of a large part of this material by abrasive jet cutting makes it possible to reduce the production times, and also limits the wear of the milling machines.
  • the abrasive water jet cutting step consists essentially of cutting a piece of extremely complex shape, over the entire thickness of the starting block. This cutting follows a complex trajectory, called five-axis, to cut a piece of twisted or helical shape, close to the shape of an inter-blade space.
  • the object of the invention is therefore to remedy at least partially the disadvantages mentioned above, relating to the embodiments of the prior art.
  • the subject of the invention is a method for manufacturing a monobloc blisk, comprising a step of cutting with abrasive water jet a block of material in the general shape of a disc, made in such a manner as to remove the block material at inter-vane spaces to reveal blade preforms extending radially from a hub, said step of cutting by abrasive water jet, performed using a tooling comprising an ejection head of an abrasive water jet, comprising:
  • the invention essentially makes it possible to achieve a reliable abrasive water jet cutting step, to obtain refined blade preforms, and to reduce the duration of implementation of this step of cutting by jet of water. abrasive, which obviously results in a reduction in the duration of implementation of the entire manufacturing process.
  • the provision of at least one refining cut as described above, from the second face of the block of material allows to cut an area of the block previously obtained by said through cut.
  • This particular zone is the one that normally undergoes the most the deflection effect of the abrasive water jet encountered during said through cut, because it is at the jet outlet.
  • Said through cut can thus be made at a high cutting speed.
  • the first cut can be performed in a simpler path, taking for example the form of a three-axis cut. The simplicity of the trajectory enhances the stability of the jet, and is therefore conducive to the use of a high cutting speed for this first through cut.
  • each refining cut made from the second face of the block the fact that it is operated on a reduced thickness of the block increases the stability of the jet, and therefore reduces the jet deflection effect.
  • the cutting speed can therefore also be high, and the precision of the cut is increased.
  • one of the main advantages of the present invention lies in the fact of coming to make abrasive water jet cuts from the two faces of the block of material, which gives better accessibility. This makes it possible to obtain blade preforms as close as possible to the final dimensions, and thus to reduce subsequent milling operating times, when these are necessary. Also, it is the overall manufacturing time of the DAM which is advantageously reduced.
  • this improved accessibility to cutting surfaces is not only used to refine the blade preforms obtained, but also to orient the jet in the best possible way with respect to each surface to be cut, which enhances the reliability of the process.
  • abrasive water jet to obtain all the inter-blade spaces, it is successively realized:
  • said relative movement between the block and the ejection head is effected by inverting the block.
  • said abrasive water jet cutting step is carried out so that at least one cut piece during a refining cut escapes from the block automatically by gravity.
  • the pieces concerned are intended to fall by gravity as soon as they are detached from the block, without it having to be set in motion.
  • said abrasive water jet cutting step is performed so that, for at least one cut piece during a refining cut and remaining stuck in his space associated blade after cutting, said piece is split by abrasive water jet cutting into at least two sub-pieces able to escape the block automatically by gravity.
  • each refinement cut is preferably a five-axis cut.
  • the through cut is a three-axis cut.
  • This functionality is achieved by a particular positioning of the block, preferably arranged horizontally, but especially thanks to the cylindrical nature of the piece obtained by the three-axis cut. The number of inter-blade spaces being important on a DAM, the time saving resulting from the automatic fall of these pieces is considerable.
  • the simplicity of the path of the through cut reinforces the stability of the jet, and is therefore conducive to the implementation of a high cutting speed for this first through cut.
  • said abrasive water jet cutting step of the block of material is carried out by in order to reveal the preforms of vanes extending radially from the hub, while retaining material forming connecting means between at least two directly consecutive vane preforms, said connecting means being spaced radially from said hub.
  • this preferred embodiment is remarkable in that it provides, during the step of cutting by abrasive water jet, to reveal connecting means between at least two blade preforms, and preferably between all these paddle preforms. This makes it possible to strongly limit or even eradicate the deformations and vibrations of the blades during their manufacture, since they remain mechanically held together by the material of the initial block.
  • This specificity advantageously makes it possible to apply to the various tools high feed rates, reducing the production time, without impacting the quality of the product DAM. Furthermore, the reduction of production time, as well as the reduction of blade vibrations during their manufacture, slows tool wear, in particular the wear of milling machines, which advantageously limits production costs.
  • the step of cutting by abrasive water jet is carried out so that said connecting means connect together a number of blade preforms strictly greater than three, preferably directly consecutive. Nevertheless, it could be considered several sets of preforms directly consecutive connected to each other, but with unrelated sets. However, depending on the needs encountered, the number of blade preforms held together by the connecting means and the arrangement of the latter on the preforms can be adapted.
  • the step of cutting by abrasive water jet is carried out so that said connecting means substantially form a ring, preferably centered on the axis of the disk.
  • this ring extends over 360 °, possibly being only interrupted by the blade preforms that it connects. Nevertheless, as mentioned above, this ring may not be completely closed, namely not to connect some directly consecutive preforms.
  • the step of cutting by abrasive water jet is preferably carried out so that said ring connects all the blade preforms, each intended to subsequently form a blade of the DAM.
  • the step of cutting by abrasive water jet is performed so that said ring connects the heads of the blade preforms.
  • the ring then forms a peripheral annular portion of the cut block, with the blade preforms extending radially inwards from this ring towards the disc.
  • an alternative solution could be to provide the jet cutting step abrasive water made so that said ring interconnects said blade preforms, away from their head, radially inwardly.
  • the ring connects the preforms to each other about half a length.
  • the method also comprises:
  • a finishing step by milling the blade blanks, so as to obtain the blades to the final profile.
  • the bonding material is retained until the end of the milling finishing step, after which this material is then removed. Nevertheless, this material could be removed beforehand, without departing from the scope of the invention.
  • other conventional steps can be implemented in the method according to the invention, such as:
  • said monobloc blisk has a diameter greater than or equal to 800 mm.
  • the connecting means holding the blades together during their manufacture makes it possible to envisage the manufacture of large diameter DAMs, with blades of great lengths, since the deformations and vibrations thereof are reduced or even eliminated.
  • the vanes have a minimum length of 150 mm.
  • said monobloc blisk has a disc of thickness greater than or equal to 100 mm. Nevertheless, it may have a thickness of the order of 160 mm, or even more, because of the high performance likely to be achieved by abrasive water jet cutting technique. This thickness also corresponds substantially to the distance by which each blade extends, reported along the axis of the DAM, between the leading edge and the trailing edge.
  • the blades of the monobloc blisk are twisted, the twist angle can be up to 45 °, or even more.
  • said block of material used is titanium or one of its alloys.
  • said blisk is a monoblock blisk for aircraft turbomachines.
  • said monobloc blisk is a one-piece bladed disk of a turbine rotor or aircraft turbomachine compressor.
  • FIG. 1 represents a partial perspective view of a blisk for a turbomachine, capable of being obtained by implementing the manufacturing method according to the present invention
  • FIGS. 2a to 2g show diagrammatic views of the abrasive water jet cutting step of the manufacturing process.
  • the one-piece blisk hereinafter referred to as DAM, which is sought to be obtained by the process which is the subject of the invention, is of large dimensions, namely that it has a diameter greater than or equal to 800 mm, blades 2 of length at least equal to 150 mm, and a hub 4 of thickness "e" greater than or equal to 130 mm.
  • the blades carried by the hub 4 of central axis 5 are twisted significantly, since the twist angle can reach 45 ° or more. For information purposes, this angle corresponds in a known manner to the fictitious angle between the foot 6 and the head 8 of the same blade 2.
  • a block of titanium alloy material also called "raw monobloc” and preferably pre-machined, undergoes a first turning step, for example to machine this block to 1 mm of the final dimensions.
  • the next step shown diagrammatically in FIGS. 2a to 2g, consists of an abrasive water jet cut of the solid block, so as to show vanes preforms separated by inter - binary spaces.
  • water jet cutting at very high pressure, for example 3000 bar, and very high precision, for example six-axis. It is the very high level of pressure of the water which makes it possible to convey the abrasive while optimizing its cutting effect on the material.
  • the water jet is created via a diamond or sapphire nozzle.
  • a mixing chamber allows the addition of the abrasive, such as sand.
  • a focusing gun homogenizes water and sand by focusing the latter on the area to be cut.
  • the focusing gun 116 will be more generally referred to as the ejection head of the tooling.
  • This abrasive jet cutting technique allows a high material removal rate, as well as a good repeatability. It thus proves to be entirely adapted to the removal of material aimed at creating inter-blade spaces completely crossing the thickness "e" of the block of material along its axis 5.
  • FIG. 2a shows a portion of the material block 100 after the abrasive water jet cutting step has been completed.
  • This block thus has blade preforms 102 extending radially from the hub 4, that is to say orthogonally to the central axis 5.
  • the cut is made in the thickness of the block 100 so as to reveal inter-blade spaces 110 between blade preforms 102 directly consecutive circumferentially.
  • connecting means between the preforms 102 here taking the form of a ring 112 centered on the axis 5 and preferably connecting all of the heads 108 of the blade preforms 102
  • the ring 112 constitutes a peripheral annular portion of the cut block 100, and consequently creates an outer radial delimitation of the inter-blade spaces 110.
  • This step of cutting by abrasive water jet is implemented by making cuts made with the ejection head 116 facing a first face 110a of the disk-shaped block, then making cuts made with the head ejection 116 facing a second face 110b of the same block, opposite the first surface 110a.
  • the block 100 is held fixed, removably, on a support 111 so as to adopt a substantially horizontal position, that is to say with its axis substantially orthogonal to the ground, as shown in Figure 2b.
  • the support 111 has a receptacle 113, open upwards, dedicated to the collection of cut pieces that escape automatically by gravity block 100.
  • the second face 110b is pressed against the support 111.
  • the block 100 is released from the support 111, returned to 180 °, then fixed again on the support 111 with the first face 110a pressed against the latter, and the second face 110b upwardly to cooperate with the ejection head 116 of the tool moving up- above the block 110.
  • leading edge 115 of the blade preforms 102 is on the side of the second face 110b, while their trailing edge 117 is on the side of the first face 110a. .
  • Indexing means make it possible to precisely position the block 100 on the support 111, in its two positions, for a better reliability of the process.
  • a first through cut made from the first face HOa, aims to remove a first piece of material 114a extending substantially cylindrical, since resulting from a so-called three-axis cut, during which the head ejection is therefore only moved along three translation axes orthogonal to each other.
  • one of the three axes constitutes the longitudinal axis of the cylindrical shape of the piece obtained 114a, which extends over the entire thickness of the block 100.
  • the tooling being six-axis it makes it possible to carry out the three-axis trajectory with any inclination of the ejection head 116, which inclination is thus maintained throughout the cutting. As shown in FIG.
  • the first three-axis cut is made with the ejection head of the jet 116 inclined relative to vertically, so as to be substantially oriented parallel to the desired final inter-blade space.
  • the blades 2 to be obtained have been shown in plan view, with their heads in bold.
  • This first cut made at a high speed made possible in particular by virtue of its simple trajectory, has a large volume, corresponding preferably between 40 and 80% of the final volume of the associated inter-blade space 110 obtained at the end of the cutting step by abrasive water jet.
  • the first three-axis cutting operation aims in fact at cutting the first piece of material 114a by moving the jet ejection head along a closed line 118a passing close to the hub 4, and close to the outer radial end of the block, without reaching the latter so as to leave the material for the formation of the ring.
  • the line 118a has the general shape of a rectangle, one of whose lengths closely follows the trailing edge 117 of one of the two blade preforms, and whose other length is such that the exit the jet is located at a reasonable distance from the leading edge of the other of the two blade preforms.
  • this piece 114a escapes automatically by gravity of the same block. Indeed, as shown schematically in Figure 2c, under the sole effect of gravity, the piece 114a slides downwards in the direction of the ejection head 116, relative to the through orifice 119 that releases by falling . It ends its fall in the receptacle 113 judiciously positioned, and therefore requires no intervention of the operator.
  • the first piece 114a takes the overall shape of a parallelogram whose two opposite sides, extending according to the thickness of the block, are respectively opposite two directly consecutive blades 2 intended to be obtained once the process is complete.
  • this through cut may possibly be preceded by one or more other cuts.
  • this first through cut could be of the five-axis type, and not three axes, without departing from the scope of the invention.
  • the block 100 is returned to its support, to enable the realization of abrasive water jet refinishing cuts from the second face 110b.
  • These cuts thus make it possible to refine the shape of the inter-blade spaces 110, one of which is shown in FIG. 2e, as obtained after the first through cut.
  • the refinement cuts make it possible to approach closer to the final dimensions.
  • the through-cut made from the first face 110a reveals a junction line 121a between the second face 110b and the surface of the block cut by the jet of abrasive water. Due to the three-axis nature of the through cut, this junction line 121a is substantially identical in shape to that of the cut line 118a left visible on the first face 110a of the block.
  • all the refinement cuts are of complex shapes, called five axes, that is to say that the trajectory is obtained by moving the ejection head not only according to three degrees of freedom of translation, but also according to two degrees of freedom of rotation.
  • these refining cuts are made on only part of the thickness of the block, so as to remove pieces each integrating at least a portion of the junction line 121a.
  • each refining cutout makes it possible to cut out a particular zone of the block previously obtained by the through cut, which zone normally undergoes the most the effect of deflecting the water jet. abrasive encountered during this through cut, because it is at the outlet jet. Thus, since this particular area is reworked from the second face of the block, the deflection of the jet during the through cut can be important without it being harmful. This through cut can be made at a high cutting speed.
  • a refining cut of a second piece 114b is then performed by moving the ejection head of the jet along an open line 118b generally having the shape of a U whose base runs along one of the two lengths of the junction line 121a, over substantially the entire radial distance from the blade preform, and the two legs of the U extend to this line 121a to contact it, as shown in Figure 2f.
  • the second piece 114b aims to remove material near the leading edge 115 of one of the two blade preforms, as schematically shown in Figure 2c, while the removal of a third piece 114c has intended to remove material near the leading edge 115 of the other of the two blade preforms.
  • the refining cut of the third piece 114c is operated by moving the jet ejection head along an open line 118c generally having the shape of a U whose base runs along the other length of the line junction 121a, over substantially the entire radial distance from the blade preform, and the two legs of the U extend to this line 121a to contact it, as shown in Figure 2f.
  • all the pieces resulting from the refinement cuts fall automatically by gravity into the receptacle of the support.
  • a piece may remain stuck in its associated inter-blade space after cutting.
  • it is then split, by cutting by abrasive water jet, into two sub-pieces able to escape the block automatically by gravity, crossing the inter-blade gap formation. In this case, it is therefore under the sole effect of gravity that the two sub-pieces fall downwards by ending their fall in the receptacle of the support.
  • the block has only the blade preforms 102 attached to each other at their head 108, by the ring 112.
  • the abrasive water jet cutting step is then completed.
  • Each blade preform 102 thus obtained therefore has an extrados surface 121 and an intrados surface 123, as shown in FIG. 2a.
  • each of the extrados surface 121 and the intrados surface 123 is composed of surface portions resulting from the different cuts.
  • Figure 2g schematically shows the segmentation of each of these two surfaces 121, 123 shown flat, each surface portion carrying the numerical value of the cut piece that made it appear.
  • the manufacturing process is continued by the implementation of a milling step of the blade preforms 102, made so as to obtain blade blanks 202 set in profile.
  • the objective of this step implemented for example using a five-axis milling tool, is to remove the remaining material on the blade preforms 102, in order to arrive closest to the final dimensions, for example at 0.6 mm. Due to the very refined shape of the preforms 102 obtained following the abrasive water jet cutting step, at least a portion of the surface of these preforms is already in the desired profile, and therefore does not require such milling.
  • the preforms 102 are preferably machined one after the other, to each form a blade blank 202 set in profile, as shown in Figure 3 showing also the heads 208 of the blanks 202 interconnected by the ring 112 , still forming peripheral annular portion of the block 100.
  • FIG. 4 shows schematically the separation of the ring 112 from the rest of the block 100, by breaking the connection between the ring 112 and the heads 208 of the blanks. Once all these substantially circumferential ruptures 228 have been obtained, the ring can actually be extracted from the block by relative movement along the axis 5 vis-à-vis the latter. Ring 112 is then considered deleted.
  • the remaining block of material has a volume less than 25% of the volume of the same block as it was just before the initiation of the abrasive water jet cutting step, namely just after the above-mentioned turning step.
  • the process may be continued by one or more conventional steps, among which, as indicated above, there is a polishing step, a shot blasting step, a step setting blade lengths, and / or a step of balancing the DAM.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un disque aubagé monobloc comprenant une étape de découpe par jet d'eau abrasif comprenant : - une découpe traversante, avec la tête d'éjection (116) de l'outillage en regard d'une première face (110a) du bloc, d'un morceau (114a) traversant l'épaisseur du bloc, cette découpe traversante laissant apparaître une ligne de jonction (121a) entre une seconde face (110b) du bloc opposée à la première, et la surface du bloc découpée par le jet d'eau abrasif; suivie d'au moins une découpe d' af finement, avec la tête d'éjection en regard de la seconde face (110b) du bloc, d'un morceau (114b, 114c) s'étendant seulement sur une partie de l'épaisseur du bloc, et intégrant au moins une partie de la ligne de jonction.

Description

PROCEDE OPTIMISE DE FABRICATION D'UN DISQUE AUBAGE MONOBLOC PAR JET D'EAU ABRASIF
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte de façon générale au domaine de la fabrication des disques aubagés monoblocs, de préférence pour turbomachine d'aéronef.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Pour la fabrication d'un disque aubagé monobloc, également dénommé « DAM », ou « blisk » en anglais, il est possible d'avoir recours à une étape de découpe par jet d'eau abrasif d'un bloc de matière, généralement suivie d'une ou plusieurs étapes de fraisage .
La mise en œuvre d'une étape de découpe par jet d'eau abrasif, antérieurement au fraisage, permet de réduire les temps et coûts de fabrication par rapport à un procédé uniquement basé sur du fraisage. Cela s'explique en particulier par le fait qu'un tel procédé de fabrication requiert environ 75% de retrait de matière du bloc de départ pour aboutir au DAM. Le retrait d'une grande partie de cette matière par découpe au jet abrasif permet en effet de réduire les temps de production, et limite par ailleurs l'usure des fraiseuses .
Habituellement, l'étape de découpe par jet d'eau abrasif consiste essentiellement en une découpe d'un morceau de forme extrêmement complexe, sur toute l'épaisseur du bloc de départ. Cette découpe suit en effet une trajectoire complexe, dite cinq axes, visant à découper un morceau de forme vrillée ou hélicoïdale, proche de la forme d'un espace inter-aubes.
L'inconvénient d'une telle étape réside dans le fait que la stabilité du jet d'eau abrasif est fortement impactée par la nature complexe de la trajectoire de ce jet, ainsi que par l'épaisseur importante à découper, puisque la qualité du jet se dégrade progressivement de l'entrée vers la sortie. Pour minimiser ce problème de stabilité du jet, il s'avère nécessaire de découper à des vitesses relativement lentes, ce qui se traduit par des temps opératoires pas complètement optimisés.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L' invention a donc pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci- dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur.
Pour ce faire, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un disque aubagé monobloc, comprenant une étape de découpe par jet d'eau abrasif d'un bloc de matière en forme générale de disque, réalisée de manière à retirer de la matière du bloc au niveau d'espaces inter-aubes pour faire apparaître des préformes d'aubes s' étendant radialement à partir d'un moyeu, ladite étape de découpe par jet d'eau abrasif, réalisée à l'aide d'un outillage comportant un tête d'éjection d'un jet d'eau abrasif, comprenant :
- une découpe traversante, avec ladite tête d'éjection en regard d'une première face du bloc, d'un morceau traversant l'épaisseur du bloc, ladite découpe traversante laissant apparaître une ligne de jonction entre une seconde face du bloc opposée à la première, et la surface dudit bloc découpée par le jet d'eau abrasif ; suivie
- d'au moins une découpe d' affinement, avec ladite tête d'éjection en regard de la seconde face du bloc, d'un morceau s' étendant seulement sur une partie de l'épaisseur du bloc, et intégrant au moins une partie de ladite ligne de jonction.
L' invention permet essentiellement d'aboutir à une étape de découpe par jet d'eau abrasif fiable, d'obtenir des préformes d'aubes affinées, et de réduire la durée de mise en œuvre de cette étape de découpe par jet d'eau abrasif, qui se traduit bien évidemment par une réduction de la durée de mise en œuvre de l'ensemble du procédé de fabrication.
Il est tout d'abord noté que le fait de prévoir au moins une découpe d' affinement telle que décrite ci-dessus, depuis la seconde face du bloc de matière, permet de découper une zone du bloc préalablement obtenue par ladite découpe traversante. Cette zone particulière est celle qui subit normalement le plus l'effet de déviation du jet d'eau abrasif rencontré lors de ladite découpe traversante, car elle se trouve en sortie de jet. Néanmoins, puisque cette zone particulière est retravaillée depuis la seconde face du bloc, la déviation du jet durant la découpe traversante peut donc être importante sans qu'elle ne soit néfaste. Ladite découpe traversante peut ainsi être réalisée à une vitesse de découpe élevée. Toujours grâce à la mise en œuvre d'une ou plusieurs découpes d' affinement, la première découpe peut s'effectuer selon une trajectoire plus simple, en prenant par exemple la forme d'une découpe trois axes. La simplicité de la trajectoire renforce la stabilité du jet, et s'avère par conséquent propice à l'utilisation d'une vitesse de découpe élevée pour cette première découpe traversante.
Pour ce qui concerne chaque découpe d' affinement réalisée depuis la seconde face du bloc, le fait qu'elle soit opérée sur une épaisseur réduite du bloc renforce la stabilité du jet, et réduit donc l'effet de déviation du jet. La vitesse de découpe peut donc également être élevée, et la précision de la découpe est accrue.
En outre, il est indiqué que l'un des avantages principaux de la présente invention réside dans le fait de venir réaliser des découpes au jet d'eau abrasif depuis les deux faces du bloc de matière, ce qui confère une meilleure accessibilité. Cela permet d' aboutir à des préformes d' aubes au plus près des cotes finales, et donc de réduire les temps opératoires de fraisages ultérieurs, lorsque ceux-ci s'avèrent nécessaires. Aussi, c'est le temps global de fabrication du DAM qui est avantageusement réduit.
En outre, cette meilleure accessibilité aux surfaces à découper est non seulement mise à profit pour affiner les préformes d'aubes obtenues, mais également pour orienter le jet de la meilleure façon possible par rapport à chaque surface à découper, ce qui renforce la fiabilité du procédé. De préférence, durant ladite étape de découpe par jet d'eau abrasif visant à obtenir tous les espaces inter-aubes, il est successivement réalisé :
- l'ensemble des découpes avec ladite tête d'éjection en regard de la première face du bloc ;
- un déplacement relatif entre le bloc et la tête d'éjection pour amener celle-ci en regard de la seconde face du bloc ; et
- l'ensemble des découpes avec ladite tête d'éjection en regard de la seconde face du bloc.
Cela permet d'optimiser la durée de mise en œuvre de l'étape de découpe par jet d'eau abrasif. De façon préférée, ledit déplacement relatif entre le bloc et la tête d'éjection s'effectue par retournement du bloc.
De préférence, ladite étape de découpe par jet d'eau abrasif est réalisée de manière à ce qu'au moins un morceau découpé lors d'une découpe d' affinement s'échappe du bloc automatiquement par gravité. Cela permet de limiter le nombre d'interventions de l'opérateur durant l'étape de découpe par jet d'eau abrasif, pour un temps de mise en œuvre encore plus optimisé. A cet égard, les morceaux concernés sont prévus pour tomber par gravité dès leur désolidarisation du bloc, sans que celui-ci n'ait à être mis en mouvement.
De préférence, toujours pour limiter le nombre d'interventions de l'opérateur, ladite étape de découpe par jet d'eau abrasif est réalisée de manière à ce que, pour au moins un morceau découpé lors d'une découpe d' affinement et restant bloqué dans son espace inter-aubes associé après sa découpe, ledit morceau est scindé, par découpe par jet d'eau abrasif, en au moins deux sous-morceaux capables de s'échapper du bloc automatiquement par gravité.
Comme évoqué ci-dessus, chaque découpe d' affinement est préférentiellement une découpe cinq axes .
De préférence, la découpe traversante est une découpe trois axes. Cela permet de réduire la durée de mise en œuvre de l'étape de découpe par jet d'eau abrasif, du fait que la découpe traversante conduit à l'obtention d'un morceau qui peut facilement s'échapper automatiquement par gravité, sans nécessiter l'intervention de l'opérateur. Cette fonctionnalité est obtenue par un positionnement particulier du bloc, agencé de préférence à l'horizontal, mais surtout grâce à la nature cylindrique du morceau obtenu par la découpe trois axes. Le nombre d'espaces inter-aubes étant important sur un DAM, le gain de temps résultant de la chute automatique de ces morceaux est considérable .
En outre, la simplicité de la trajectoire de la découpe traversante renforce la stabilité du jet, et s'avère par conséquent propice à la mise en œuvre d'une vitesse de découpe élevée pour cette première découpe traversante.
Néanmoins, une découpe cinq axes est envisageable pour cette découpe traversante, sans sortir du cadre de l'invention.
De préférence, ladite étape de découpe par jet d'eau abrasif du bloc de matière est réalisée de manière à faire apparaître les préformes d' aubes s' étendant radialement à partir du moyeu, tout en conservant de la matière formant moyens de liaison entre au moins deux préformes d' aubes directement consécutives, lesdits moyens de liaison étant espacés radialement dudit moyeu.
Ainsi, ce mode de réalisation préféré est remarquable en ce qu'il prévoit, au cours de l'étape de découpe par jet d'eau abrasif, de laisser apparaître des moyens de liaison entre au moins deux préformes d'aubes, et de préférence entre toutes ces préformes d'aubes. Cela permet de limiter fortement, voire d'éradiquer les déformations et les vibrations des aubes au cours de leur fabrication, étant donné qu'elles demeurent maintenues mécaniquement les unes aux autres par de la matière du bloc initial.
Cette spécificité permet avantageusement d'appliquer aux différents outillages des vitesses d'avance élevées, diminuant les temps de production, sans impacter la qualité du DAM produit. Par ailleurs, la diminution des temps de production, ainsi que la diminution des vibrations des aubes au cours de leur fabrication, ralentit l'usure des outillages, en particulier l'usure des fraiseuses, ce qui limite de façon avantageuse les coûts de production.
De préférence, l'étape de découpe par jet d'eau abrasif est réalisée de manière à ce que lesdits moyens de liaison relient entre elles un nombre de préformes d'aubes strictement supérieur à trois, de préférence directement consécutives. Néanmoins, il pourrait être envisagé plusieurs ensembles de préformes directement consécutives reliées les unes aux autres, mais avec les ensembles non reliés entre eux. Quoi qu'il en soit, en fonction des besoins rencontrés, le nombre de préformes d' aubes maintenues les unes aux autres par les moyens de liaison, ainsi que la disposition de ces derniers sur les préformes, peuvent être adaptés.
Selon une réalisation préférée, l'étape de découpe par jet d'eau abrasif est réalisée de manière à ce que lesdits moyens de liaison forment sensiblement un anneau, de préférence centré sur l'axe du disque. Préférentiellement, cet anneau s'étend sur 360°, en étant éventuellement uniquement interrompu par les préformes d'aubes qu'il relie. Néanmoins, comme évoqué ci-dessus, cet anneau pourrait ne pas être entièrement fermé, à savoir ne pas relier certaines préformes directement consécutives.
Cependant, l'étape de découpe par jet d'eau abrasif est préférentiellement réalisée de manière à ce que ledit anneau relie entre elles la totalité des préformes d'aubes, chacune destinée à constituer ultérieurement une aube du DAM. Dans un tel cas, on prévoit de préférence que l'étape de découpe par jet d'eau abrasif est réalisée de manière à ce que ledit anneau relie entre elles les têtes des préformes d'aubes. L'anneau forme alors une portion annulaire périphérique du bloc découpé, avec les préformes d'aubes s' étendant radialement vers l'intérieur à partir de cet anneau, en direction du disque.
Néanmoins, une solution alternative pourrait consister à prévoir l'étape de découpe par jet d'eau abrasif réalisée de manière à ce que ledit anneau relie entre elles lesdites préformes d'aubes, à distance de leur tête, radialement vers l'intérieur. Dans un tel cas, il est par exemple envisagé que l'anneau relie les préformes entre elles à environ mi- longueur .
Il est précisé que les deux solutions proposées ci-dessus peuvent être combinées, à savoir prévoir à la fois un anneau de maintien périphérique, ainsi qu'un anneau de maintien intérieur situé radialement intérieurement par rapport à l'anneau périphérique. De façon plus générale, lorsqu'il est prévu un anneau de maintien périphérique, il peut être prévu des moyens de liaison additionnels entre les préformes d'aubes, non-nécessairement en forme d'anneau, sans sortir du cadre de l'invention.
De préférence, le procédé comprend également :
une étape de fraisage des préformes d'aubes réalisée de manière à obtenir des ébauches d'aubes mises à profil ; et
- une étape de finition par fraisage des ébauches d'aubes, de manière à obtenir les aubes au profil final .
De préférence, la matière formant moyens de liaison est conservée jusqu'à la fin de l'étape de finition par fraisage, à la suite de laquelle cette matière est alors retirée. Néanmoins, cette matière pourrait être retirée préalablement, sans sortir du cadre de l'invention. Bien entendu, d'autres étapes classiques peuvent être mises en œuvre dans le procédé selon l'invention, telles que :
le tournage du bloc de matière avant l'étape de découpe par jet d'eau abrasif ;
le polissage et/ou le grenaillage des aubes après l'étape de finition ;
- la mise à longueur des aubes ;
- et l'équilibrage du DAM.
De préférence, ledit disque aubagé monobloc présente un diamètre supérieur ou égal à 800 mm. A cet égard, il est précisé que la présence des moyens de liaison maintenant les aubes entre elles pendant leur fabrication permet d'envisager la fabrication de DAMs de grands diamètres, avec des aubes de grandes longueurs, puisque les déformations et vibrations de celles-ci sont réduites, voire supprimées. De préférence, les aubes ont une longueur minimale de 150 mm.
De préférence, ledit disque aubagé monobloc présente un disque d'épaisseur supérieure ou égale à 100 mm. Néanmoins, il peut présenter une épaisseur de l'ordre de 160 mm, voire plus encore, en raison des hautes performances susceptibles d'être atteintes par la technique de découpe par jet d'eau abrasif. Cette épaisseur correspond également sensiblement à la distance selon laquelle s'étend chaque aube, rapportée selon l'axe du DAM, entre le bord d'attaque et le bord de fuite. De préférence, les aubes du disque aubagé monobloc sont vrillées, l'angle de vrillage pouvant aller jusqu'à 45°, voire plus encore.
De préférence, ledit bloc de matière utilisé est en titane ou l'un de ses alliages.
De préférence, ledit disque aubagé monobloc est un disque aubagé monobloc pour turbomachine d' aéronef .
Encore plus préférentiellement, ledit disque aubagé monobloc est un disque aubagé monobloc de rotor de turbine ou de compresseur de turbomachine d' aéronef .
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ;
- la figure 1 représente une vue partielle en perspective d'un disque aubagé monobloc pour turbomachine, capable d'être obtenu par la mise en œuvre du procédé de fabrication selon la présente invention ;
- les figures 2a à 2g représentent des vues schématisant l'étape de découpe par jet d'eau abrasif du procédé de fabrication ; et
- les figures 3 à 5 représentent des vues schématisant les étapes ultérieures du procédé de fabrication . EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
En référence tout d'abord à la figure 1, on peut voir un disque aubagé monobloc 1 destiné à être obtenu par la mise en œuvre d'un procédé de fabrication selon la présente invention. Il est préférentiellement destiné à la constitution d'un rotor de compresseur ou de turbine d'une turbomachine pour aéronef.
Le disque aubagé monobloc, ci-après dénommé DAM, que l'on recherche à obtenir par le procédé objet de l'invention, est de grandes dimensions, à savoir qu'il présente un diamètre supérieur ou égal à 800 mm, des aubes 2 de longueur au moins égale à 150 mm, et un moyeu 4 d'épaisseur « e » supérieure ou égale à 130 mm. De plus, les aubes portées par le moyeu 4 d'axe central 5 sont vrillées de manière importante, puisque l'angle de vrillage peut atteindre 45°, voire plus. A titre informatif, cet angle correspond de manière connue à l'angle fictif entre le pied 6 et la tête 8 d'une même aube 2.
Un mode de réalisation préféré du procédé de fabrication du DAM 1 va maintenant être décrit en référence aux figures suivantes.
Tout d'abord, un bloc de matière en alliage de titane, également dénommé « brut monobloc » et de préférence pré-usiné, subit une première étape de tournage, visant par exemple à usiner ce bloc à 1 mm des cotes finales.
L'étape suivante, schématisée sur les figures 2a à 2g, consiste en une découpe par jet d'eau abrasif du bloc plein, de manière à faire apparaître des préformes d' aubes séparées par des espaces interaubes .
Pour ce faire, il est utilisé un outillage
(non représenté) de découpe par jet d'eau à très haute pression, par exemple 3000 bars, et très haute précision, par exemple à six axes. C'est le très haut niveau de pression de l'eau qui permet de véhiculer l'abrasif en optimisant son effet coupant sur la matière. De manière connue, le jet d'eau est créé par l'intermédiaire d'une buse en diamant ou en saphir. De plus, une chambre de mélange permet l'addition de l'abrasif, tel que du sable. A cet égard, un canon de focalisation homogénéise l'eau et le sable en focalisant ce dernier sur la zone à découper. Dans toute la description qui va suivre, le canon de focalisation 116 sera plus généralement dénommé tête d'éjection de l'outillage.
Cette technique de découpe par jet abrasif permet un débit de retrait de matière important, ainsi qu'une bonne répétatibilité . Il se révèle ainsi tout à fait adapté au retrait de matière visant à créer des espaces inter-aubes traversant entièrement l'épaisseur « e » du bloc de matière selon son axe 5.
A cet égard, la figure 2a montre une partie du bloc de matière 100, une fois l'étape de découpe par jet d'eau abrasif achevée. Ce bloc présente donc des préformes d'aubes 102 s' étendant radialement à partir du moyeu 4, c'est-à-dire orthogonalement à l'axe central 5. D'une manière générale, la découpe est réalisée dans l'épaisseur du bloc 100 de sorte à faire apparaître des espaces inter-aubes 110 entre les préformes d'aubes 102 directement consécutives circonférentiellement .
De plus, elle est réalisée de manière à laisser apparaître des moyens de liaison entre les préformes 102, prenant ici la forme d'un anneau 112 centré sur l'axe 5 et reliant de préférence la totalité des têtes 108 des préformes d'aubes 102. Ainsi, l'anneau 112 constitue une portion annulaire périphérique du bloc découpé 100, et crée par conséquent une délimitation radiale extérieure des espaces inter-aubes 110.
Cette étape de découpe par jet d'eau abrasif est mise en œuvre en effectuant des découpes réalisées avec la tête d'éjection 116 en regard d'une première face 110a du bloc en forme de disque, puis en effectuant des découpes réalisées avec la tête d'éjection 116 en regard d'une seconde face 110b de ce même bloc, opposée à la première surface 110a.
Pour opérer les découpes depuis la première face HOa, le bloc 100 est maintenu fixement, de manière amovible, sur un support 111 de manière à adopter une position sensiblement horizontale, c'est-à- dire avec son axe 5 sensiblement orthogonal au sol, comme montré sur la figure 2b. Le support 111 présente un réceptacle 113, ouvert vers le haut, dédié à la récolte des morceaux découpés qui s'échappent automatiquement par gravité du bloc 100. Lors de ces découpes, la seconde face 110b est donc plaquée contre le support 111.
Pour opérer les découpes depuis la seconde face 110b, le bloc 100 est libéré du support 111, retourné à 180°, puis fixé à nouveau sur ce support 111 avec la première face 110a plaquée contre ce dernier, et la seconde face 110b orientée vers le haut pour pouvoir coopérer avec la tête d'éjection 116 de l'outillage se déplaçant au-dessus du bloc 110.
Il est noté que dans le mode de réalisation préféré représenté, le bord d'attaque 115 des préformes d'aubes 102 se situe du côté de la seconde face 110b, tandis que leur bord de fuite 117 se situe du côté de la première face 110a.
De moyens d'indexation (non représentés) permettent de positionner précisément le bloc 100 sur le support 111, dans ses deux positions, pour une meilleure fiabilité du processus.
En référence à la figure 2c, une première découpe traversante, réalisée depuis la première face HOa, vise à retirer un premier morceau de matière 114a s' étendant de manière sensiblement cylindrique, puisque résultant d'une découpe dite trois axes, durant laquelle la tête d'éjection est donc uniquement déplacée selon trois axes de translation orthogonaux les uns aux autres. Dans ce cas de figure, l'un des trois axes constitue l'axe longitudinal de la forme cylindrique du morceau obtenu 114a, qui s'étend sur toute l'épaisseur du bloc 100. Il est noté que l'outillage étant à six axes, il permet de réaliser la trajectoire trois axes avec une inclinaison quelconque de la tête d'éjection 116, inclinaison qui est donc conservée durant toute la découpe. Comme le montre la figure 2c, la première découpe trois axes est réalisée avec la tête d'éjection du jet 116 inclinée par rapport à la verticale, de manière à être sensiblement orientée parallèlement à l'espace inter-aubes final désiré. A titre indicatif, il est également noté que sur cette figure, les aubes 2 à obtenir ont été représentées en vue de dessus, avec leur tête en gras.
Cette première découpe, réalisée à une vitesse élevée rendue possible notamment grâce à sa trajectoire simple, présente un volume important, correspondant de préférence entre 40 et 80 % du volume final de l'espace inter-aubes associé 110 obtenu à la fin de l'étape de découpe par jet d'eau abrasif.
En référence à la représentation schématique de la figure 2d, sur laquelle les bords de fuite 117 de deux préformes d'aubes successives à obtenir ont été schématisés, on peut voir que la première opération de découpe trois axes vise en effet à découper le premier morceau de matière 114a en déplaçant la tête d'éjection du jet le long d'une ligne fermée 118a passant proche du moyeu 4, ainsi qu'à proximité de l'extrémité radiale extérieure du bloc, sans atteindre celle-ci de manière à laisser de la matière pour la formation de l'anneau. Globalement, la ligne 118a présente la forme générale d'un rectangle dont l'une des longueurs suit au plus près le bord de fuite 117 de l'une des deux préformes d'aubes, et dont l'autre longueur est telle que la sortie du jet se situe à distance raisonnable du bord d'attaque de l'autre des deux préformes d'aubes.
Dès que la ligne 118a se referme, impliquant la fin de la première étape de découpe et une désolidarisation du premier morceau 114a du bloc 100, ce morceau 114a s'échappe automatiquement par gravité de ce même bloc. En effet, comme schématisé sur la figure 2c, sous le seul effet de la gravité, le morceau 114a coulisse vers le bas dans la direction de la tête d'éjection 116, par rapport à l'orifice traversant 119 qu'il libère en tombant. Il finit sa chute dans le réceptacle 113 judicieusement positionné, et ne requiert donc aucune intervention de l'opérateur.
Comme cela est visible sur cette même figure, en section quelconque orthogonale à la direction radiale, le premier morceau 114a prend la forme globale d'un parallélogramme dont les deux côtés opposés, s' étendant selon l'épaisseur du bloc, sont respectivement en regard des deux aubes directement consécutives 2 destinées à être obtenues une fois le procédé achevé.
Il est noté que cette découpe traversante peut éventuellement être précédée d'une ou plusieurs autres découpes. De même, cette première découpe traversante pourrait être du type cinq axes, et non trois axes, sans sortir du cadre de l'invention.
Ensuite, le bloc 100 est retourné sur son support, pour permettre la réalisation de découpes d' affinement par jet d'eau abrasif depuis la seconde face 110b. Ces découpes permettent donc d'affiner la forme des espaces inter-aubes 110 dont l'un est montré sur la figure 2e, tel qu'obtenu après la première découpe traversante. Les découpes d' affinement permettent donc de s'approcher au plus près des cotes finales. A cet égard, la découpe traversante réalisée depuis la première face 110a laisse apparaître une ligne de jonction 121a entre la seconde face 110b et la surface du bloc découpée par le jet d'eau abrasif. En raison de la nature trois axes de la découpe traversante, cette ligne de jonction 121a est de forme sensiblement identique à celle de la ligne de découpe 118a laissée apparente sur la première face 110a du bloc.
De préférence, toutes les découpes d' affinement sont de formes complexes, dites cinq axes, c'est-à-dire que la trajectoire est obtenue en déplaçant la tête d'éjection non seulement selon trois degrés de liberté de translation, mais également selon deux degrés de liberté de rotation. De plus, ces découpes d' affinement s'effectuent sur une partie de l'épaisseur du bloc seulement, de manière à retirer des morceaux intégrant chacun au moins une partie de la ligne de jonction 121a.
Ainsi, il est donc fait en sorte qu'un seul des deux paramètres contraignants en termes de stabilité de jet, à savoir l'épaisseur découpée et la complexité de trajectoire, ne soit retenu pour la première découpe traversante et les découpes d' affinement ultérieures, ce qui permet la mise en œuvre de vitesses de découpe élevées pour chacun de ces deux types de découpe.
Surtout, chaque découpe d' affinement permet de découper une zone particulière du bloc préalablement obtenue par la découpe traversante, zone qui subit normalement le plus l'effet de déviation du jet d'eau abrasif rencontré lors de cette découpe traversante, car elle se trouve en sortie de jet. Ainsi, puisque cette zone particulière est retravaillée depuis la seconde face du bloc, la déviation du jet durant la découpe traversante peut donc être importante sans qu'elle ne soit néfaste. Cette découpe traversante peut ainsi être réalisée à une vitesse de découpe élevée.
Une découpe d' affinement d'un second morceau 114b est alors opérée en déplaçant la tête d'éjection du jet le long d'une ligne ouverte 118b présentant globalement la forme d'un U dont la base longe l'une des deux longueurs de la ligne de jonction 121a, sur sensiblement toute la distance radiale de la préforme d'aube, et dont les deux branche du U s'étendent jusqu'à cette ligne 121a pour la contacter, comme visible sur la figure 2f .
Le second morceau 114b a pour but de retirer de la matière à proximité du bord d'attaque 115 de l'une des deux préformes d'aubes, comme le montre schématiquement la figure 2c, tandis que le retrait d'un troisième morceau 114c a pour but de retirer de la matière à proximité du bord d'attaque 115 de l'autre des deux préformes d'aubes.
En effet, la découpe d' affinement du troisième morceau 114c est opérée en déplaçant la tête d'éjection du jet le long d'une ligne ouverte 118c présentant globalement la forme d'un U dont la base longe l'autre longueur de la ligne de jonction 121a, sur sensiblement toute la distance radiale de la préforme d'aube, et dont les deux branche du U s'étendent jusqu'à cette ligne 121a pour la contacter, comme visible sur la figure 2f .
De préférence, tous les morceaux issus des découpes d' affinement tombent automatiquement par gravité dans le réceptacle du support. Néanmoins, dans le cas d'une forme complexe, un morceau peut rester bloqué dans son espace inter-aubes associé après sa découpe. Aussi, pour assurer son échappement du bloc, il est alors scindé, par découpe par jet d'eau abrasif, en deux sous-morceaux capables de s'échapper du bloc automatiquement par gravité, en traversant l'espace inter-aubes en formation. Dans ce cas de figure, c'est donc sous le seul effet de la gravité que les deux sous-morceaux tombent vers le bas en finissant leur chute dans le réceptacle du support.
Une fois toutes ces découpes réalisées, le bloc ne présente plus que les préformes d'aubes 102 rattachées entre elles au niveau de leur tête 108, par l'anneau 112. L'étape de découpe par jet d'eau abrasif est alors achevée.
Chaque préforme d'aube 102 ainsi obtenue présente donc une surface extrados 121 et une surface intrados 123, comme montré sur la figure 2a.
A cet égard, il est noté que chacune des surface extrados 121 et surface intrados 123 est composée par des portions de surfaces résultant des différentes découpes. La figure 2g montre schématiquement la segmentation de chacune de ces deux surfaces 121, 123 représentées à plat, chaque portion de surface portant la valeur numérique du morceau découpé qui l'a fait apparaître. Ensuite, le procédé de fabrication est poursuivi par la mise en œuvre d'une étape de fraisage des préformes d'aubes 102, réalisée de manière à obtenir des ébauches d'aubes 202 mises à profil. En d'autres termes, l'objectif de cette étape, mise en œuvre par exemple à l'aide d'un outillage de fraisage à cinq axes, est de retirer la matière restante sur les préformes d'aubes 102, afin d'arriver au plus proche des cotes finales, par exemple à 0,6 mm. Grâce à la forme très affinée des préformes 102 obtenues suite à l'étape de découpe par jet d'eau abrasif, au moins une partie de la surface de ces préformes se trouve déjà au profil souhaité, et ne requiert donc pas un tel fraisage .
Ici, les préformes 102 sont préférentiellement usinées les unes après les autres, pour former chacune une ébauche d'aube 202 mise à profil, comme représenté sur la figure 3 montrant par ailleurs les têtes 208 des ébauches 202 reliées entre elles par l'anneau 112, formant toujours portion annulaire périphérique du bloc 100.
Le procédé est ensuite poursuivi par une étape de retrait de l'anneau 112 reliant les préformes 112. Cette étape est réalisée de manière quelconque réputée appropriée par l'homme du métier, comme la découpe au fil ou le fraisage. A cet égard, la figure 4 montre schématiquement la désolidarisation de l'anneau 112 du reste du bloc 100, par rupture de la liaison entre cet anneau 112 et les têtes 208 des ébauches. Une fois toutes ces ruptures sensiblement circonférentielles 228 obtenues, l'anneau peut effectivement être extrait du bloc par déplacement relatif selon l'axe 5 vis-à-vis de ce dernier. L'anneau 112 est alors considéré comme supprimé. Ici aussi, alternativement, il pourrait être procédé au retrait de l'anneau 112 par la seule suppression des portions de ce dernier situées entre les ébauches 202, les autres portions situées à l'extrémité radiale de ces ébauches étant alors conservées, par exemple en vue de constituer ultérieurement une partie des têtes d'aubes. Les ruptures recherchées ne sont alors plus sensiblement circonférentielles comme les ruptures 228 de la figure 2d, mais sensiblement radiales, et toujours dans l'épaisseur du bloc.
Ensuite, il est mis en œuvre une nouvelle étape de fraisage, cette étape dite de finition visant à obtenir, par fraisage, les aubes 2 au profil final, à partir des ébauches 202. L'outillage utilisé permet un usinage plus précis, assurant la mise aux cotes finales, et donc l'obtention des aubes 2 comme cela est montré sur la partie droite de la figure 5.
A ce stade du procédé, le bloc de matière restant présente un volume inférieur à 25% du volume de ce même bloc tel qu'il se présentait juste avant l'initiation de l'étape de découpe au jet d'eau abrasif, à savoir juste après l'étape précitée de tournage .
En outre, le procédé peut être poursuivi par une ou plusieurs étapes classiques, parmi lesquelles on compte, comme indiqué ci-dessus, une étape de polissage, une étape de grenaillage, une étape de mise à longueur des aubes, et/ou une étape d'équilibrage du DAM.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un disque aubagé monobloc (1), comprenant une étape de découpe par jet d'eau abrasif d'un bloc de matière (100) en forme générale de disque, réalisée de manière à retirer de la matière du bloc au niveau d'espaces inter-aubes (110) pour faire apparaître des préformes d'aubes (102) s'étendant radialement à partir d'un moyeu (4), ladite étape de découpe par jet d'eau abrasif, réalisée à l'aide d'un outillage comportant un tête d'éjection (116) d'un jet d'eau abrasif, étant caractérisée en ce qu'elle comprend :
une découpe traversante, avec ladite tête d'éjection (116) en regard d'une première face (110a) du bloc, d'un morceau (114a) traversant l'épaisseur du bloc, ladite découpe traversante laissant apparaître une ligne de jonction (121a) entre une seconde face
(110b) du bloc opposée à la première, et la surface dudit bloc découpée par le jet d'eau abrasif ; suivie
- d'au moins une découpe d' affinement, avec ladite tête d'éjection (116) en regard de la seconde face (110b) du bloc, d'un morceau (114b, 114c) s'étendant seulement sur une partie de l'épaisseur du bloc, et intégrant au moins une partie de ladite ligne de j onction (121a) .
2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel, durant ladite étape de découpe par jet d'eau abrasif visant à obtenir tous les espaces interaubes, il est successivement réalisé : l'ensemble des découpes avec ladite tête d'éjection en regard de la première face du bloc (HOa) ;
- un déplacement relatif entre le bloc (100) et la tête d'éjection (116) pour amener celle-ci en regard de la seconde face du bloc ; et
l'ensemble des découpes avec ladite tête d'éjection en regard de la seconde face (HOb) du bloc.
3. Procédé de fabrication selon la revendication 2, dans lequel ledit déplacement relatif entre le bloc et la tête d'éjection s'effectue par retournement du bloc (100) .
4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite étape de découpe par jet d'eau abrasif est réalisée de manière à ce qu'au moins un morceau découpé lors d'une découpe d' affinement s'échappe du bloc automatiquement par gravité.
5. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite étape de découpe par jet d'eau abrasif est réalisée de manière à ce que, pour au moins un morceau découpé lors d'une découpe d' affinement et restant bloqué dans son espace inter-aubes associé après sa découpe, ledit morceau est scindé, par découpe par jet d'eau abrasif, en au moins deux sous-morceaux capables de s'échapper du bloc automatiquement par gravité.
6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque découpe d' affinement est une découpe cinq axes.
7. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite découpe traversante est une découpe trois axes.
8. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite étape de découpe par jet d'eau abrasif du bloc de matière est réalisée de manière à faire apparaître les préformes d'aubes (102) s' étendant radialement à partir du moyeu (4), tout en conservant de la matière formant moyens de liaison (112) entre au moins deux préformes d'aubes directement consécutives, lesdits moyens de liaison étant espacés radialement dudit moyeu.
9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le procédé comprend également :
une étape de fraisage des préformes d'aubes (102) réalisée de manière à obtenir des ébauches d'aubes (202) mises à profil ; et
- une étape de finition par fraisage des ébauches d'aubes (202), de manière à obtenir les aubes (2) au profil final .
PCT/EP2010/061423 2009-08-07 2010-08-05 Procede optimise de fabrication d'un disque aubage monobloc par jet d'eau abrasif WO2011015627A1 (fr)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012523340A JP5525610B2 (ja) 2009-08-07 2010-08-05 アブレイシブウォータージェットによる一体型羽根付きディスクの最適な製造プロセス
RU2012108634/02A RU2539713C2 (ru) 2009-08-07 2010-08-05 Оптимизированный процесс изготовления лопаточного моноблочного диска абразивной струей воды
BR112012002712-3A BR112012002712B1 (pt) 2009-08-07 2010-08-05 Processo de fabricação de um disco com pás monobloco
EP10742810.4A EP2461938B1 (fr) 2009-08-07 2010-08-05 Procédé optimisé de fabrication d'un disque aubagé monobloc par jet d'eau abrasif
CN201080035160.XA CN102470494B (zh) 2009-08-07 2010-08-05 叶片单块盘的通过磨蚀性水喷射的优化制造方法
US13/388,787 US8869378B2 (en) 2009-08-07 2010-08-05 Optimised manufacturing process for a vaned monobloc disc by abrasive water jet
CA2769780A CA2769780C (fr) 2009-08-07 2010-08-05 Procede optimise de fabrication d'un disque aubage monobloc par jet d'eau abrasif

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0955576A FR2948889B1 (fr) 2009-08-07 2009-08-07 Procede optimise de fabrication d'un disque aubage monobloc par jet d'eau abrasif
FR0955576 2009-08-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011015627A1 true WO2011015627A1 (fr) 2011-02-10

Family

ID=41726733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/061423 WO2011015627A1 (fr) 2009-08-07 2010-08-05 Procede optimise de fabrication d'un disque aubage monobloc par jet d'eau abrasif

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8869378B2 (fr)
EP (1) EP2461938B1 (fr)
JP (1) JP5525610B2 (fr)
CN (1) CN102470494B (fr)
BR (1) BR112012002712B1 (fr)
CA (1) CA2769780C (fr)
FR (1) FR2948889B1 (fr)
RU (1) RU2539713C2 (fr)
WO (1) WO2011015627A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9175944B2 (en) 2012-12-10 2015-11-03 The Johns Hopkins University Durable single mode fiber probe with optimized reference reflectivity

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150098802A1 (en) * 2013-10-08 2015-04-09 General Electric Company Shrouded turbine blisk and method of manufacturing same
JP5863929B1 (ja) * 2014-10-29 2016-02-17 マキノジェイ株式会社 加工装置
JP6541968B2 (ja) * 2014-12-25 2019-07-10 株式会社雀宮産業 難削材の加工方法、及び加工システム
US10272542B2 (en) * 2015-05-08 2019-04-30 Balance Technology, Inc. Abrasive water jet balancing apparatus and method for rotating components
ITUB20161145A1 (it) * 2016-02-29 2017-08-29 Exergy Spa Metodo per la costruzione di anelli palettati per turbomacchine radiali e anello palettato ottenuto tramite tale metodo
CN115415926B (zh) * 2022-09-23 2024-02-02 中模智造科技江苏有限公司 一种离心泵叶轮复合式旋转抛光装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2699850A1 (fr) * 1992-12-30 1994-07-01 Snecma Dispositif d'arrêt de jet de liquide abrasif.
US5704824A (en) * 1993-10-12 1998-01-06 Hashish; Mohamad Method and apparatus for abrasive water jet millins
US6276899B1 (en) * 1999-11-05 2001-08-21 Flowserve Management Company Impeller manufacturing process
EP1652611A2 (fr) * 2004-10-26 2006-05-03 MTU Aero Engines GmbH Procédé et dispositif de fabrication de rotors à aubage integral
GB2454187A (en) * 2007-10-30 2009-05-06 Rolls Royce Plc Machining Apparatus

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20050064A1 (it) * 2005-01-20 2006-07-21 Nuovo Pignone Spa Metodo di lavorazione di un semilavorato per l'ottenimento di una girante dotata di una pluralita' di pale realizzate di pezzo con la stessa
US8703044B2 (en) * 2006-01-03 2014-04-22 General Electric Company Machine components and methods of fabricating and repairing
JP2009202243A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Tungaloy Corp 超高圧焼結体チップ、超高圧焼結体工具および該超高圧焼結体工具の製造方法
JP5284812B2 (ja) * 2009-02-03 2013-09-11 株式会社ディスコ ウォータージェット加工装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2699850A1 (fr) * 1992-12-30 1994-07-01 Snecma Dispositif d'arrêt de jet de liquide abrasif.
US5704824A (en) * 1993-10-12 1998-01-06 Hashish; Mohamad Method and apparatus for abrasive water jet millins
US6276899B1 (en) * 1999-11-05 2001-08-21 Flowserve Management Company Impeller manufacturing process
EP1652611A2 (fr) * 2004-10-26 2006-05-03 MTU Aero Engines GmbH Procédé et dispositif de fabrication de rotors à aubage integral
GB2454187A (en) * 2007-10-30 2009-05-06 Rolls Royce Plc Machining Apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9175944B2 (en) 2012-12-10 2015-11-03 The Johns Hopkins University Durable single mode fiber probe with optimized reference reflectivity

Also Published As

Publication number Publication date
FR2948889B1 (fr) 2011-08-26
RU2012108634A (ru) 2013-09-20
FR2948889A1 (fr) 2011-02-11
BR112012002712B1 (pt) 2020-06-16
BR112012002712A2 (pt) 2016-04-19
CN102470494A (zh) 2012-05-23
CA2769780A1 (fr) 2011-02-10
CA2769780C (fr) 2017-01-24
US8869378B2 (en) 2014-10-28
JP5525610B2 (ja) 2014-06-18
EP2461938B1 (fr) 2013-10-02
US20130167359A1 (en) 2013-07-04
JP2013501191A (ja) 2013-01-10
RU2539713C2 (ru) 2015-01-27
EP2461938A1 (fr) 2012-06-13
CN102470494B (zh) 2014-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2257408B1 (fr) Procédé de fabrication d'un disque aubagé monobloc, avec anneau provisoire de maintien des aubes retiré après une étape de finition par fraisage
EP2257405B1 (fr) Procédé de fabrication d'un disque aubagé monobloc, avec anneau provisoire de maintien des aubes retiré avant une étape de finition par fraisage
EP2257410B1 (fr) Procédé de fabrication d'un disque aubagé monobloc, avec anneau provisoire de maintien des aubes
EP2461938B1 (fr) Procédé optimisé de fabrication d'un disque aubagé monobloc par jet d'eau abrasif
EP2461937B1 (fr) Procédé optimisé de fabrication d'un disque aubagé monobloc par jet d'eau abrasif
EP2257406B1 (fr) Procédé de fabrication d'un disque aubagé monobloc, avec anneau provisoire de maintien des aubes retiré avant une étape de fraisage
EP2257407B1 (fr) Procédé de fabrication d'un disque aubagé monobloc, avec anneau provisoire de maintien des aubes agencé a distance de leur tête
FR2979273A1 (fr) Procede pour l'usinage d'une ebauche lors de la fabrication d'une aube de turbine
EP2257409B1 (fr) Procédé de fabrication d'un disque aubagé monobloc, par decoupe au jet d'eau abrasif
EP3911839A1 (fr) Procede de fabrication d'un rouet de compresseur de turbomachine

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080035160.X

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10742810

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2769780

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012523340

Country of ref document: JP

Ref document number: 2010742810

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012108634

Country of ref document: RU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13388787

Country of ref document: US

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112012002712

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112012002712

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20120206