Brevet FR2226241A1 — publié le 19741115

La présente invention concerne un procédé de soudage pour fixer des aubes sur des moyeux de rotorsde turbines, notamment-en alliage de nickel ou de cobalt. La fabrication de rotors de turbines par soudage d'aubes sur des moyeux fabriqués au préalable, présente surtout l'avantagepar rapport auxrotorsde turbinesen une seule pièce, que la proportion des pièces de rebut de fabrication est réduite d'un multiple- ; ces avantages sont suffisamment connus ; on a essayé pour cette raison de réaliser de tels rotors de turbines par soudage d'aubes sur les moyeux de rotors, dans le cas où les rotors doivent résister à des températures et des vitesses de rotation particulièrement élevées. Les soudures de ce type ont été réalisées par soudure à rayons d'électrons, par des soudures sous gaz protecteur et des soudures par friction. On a toutefois constaté que ces procédés de soudage ne constituent pas des solutions satisfaisantes, car lorsqu'on procède par soudage à rayons d'électrons, il est nécessaire de procéder à un usinage fin des surfaces limites or, cet usinage est très onéreux et on a des micro-fissures résultant du procédé de fusion. Lorsqu'on soude par friction, on a des efforts mécaniques très intenses au niveau des éléments à souder souvent, de tels efforts ne peuvent être transmis à des organes à parois minces ; en outre, on arrive à un cordon de soudure, concave, qu'il faut usiner. Enfin, dans le cas d'un soudage sous gaz protecteur, classique, on arrive pas à une solidité suffisante du cordon de soudure ; cela résulte notamment du fait que, par suite du refroidissement après le soudage, on a des microfissures au point de liaison. Ces micro-fissures réduisent considérablement la résistance du rotor. La présente invention a pour but de créer un procédé de soudage pour fixer des aubes sur des moyeux de rotor de turbines,en utilisant des matériaux très fortement alliés, notamment des alliages de Ni et de Co, pour les rotors de turbines, et en évitant absolument les micro-fissures lors du refroidissement de la soudure. A cet effet, la présenteinvention concerne un procédé de soudage, caractérisé en ce qu'on applique un pôle d'une source de courant à chaque partie à souder, pour chauffer par résistance électrique les surfaces limites à une température T1 très peu en-dessous du point de fusion du maté riau, et on applique les deux parties à souder l'une contre l'autre, avec une légère pression P1, lorsque les deux parties ont atteint un état pâteux. Lors du passage du courant électrique, du fait de la résistance de passage, les surfaces en appui des organes à souder chauffent particulièrement facilement, et on les à se souder en exerçant une légère pression. L'atmosphère inerte évite une oxydation des surfaces à souder, lors du chauf fage, ce qui est particulièrement important pour la résistance mécanique de la soudure. Le procédé selon l'invention présente l'avan tage que, du fait de la pression d'application relativement faible, le bourrelet du cordon de soudure ainsi formé se présente seulement sous la forme d'un léger épaississement de matière et que l'on enlève ultérieurement par un simple usinage méca nique. Du fait du chauffage, jusqu'a une température restant en-dessous du point de fusion, on n'arrive pas à la phase liquide du métal, ce qui évite la formation de micro-fissures. Un autre avantage réside dans le chauffage exclusif de la zone limite des parties à souder. La pression d'application P1 entre les deux parties à souder, permet d'éviter la formation de micro-fissures, lors du refroidissement. Un autre avantage de ce procédé. de soudage -permet de ne pas procéder à un usinage fin des surfaces super ficielles avant la soudure, et ne nécessite qutune surface non oxydée. Enfin, grâce au procédé selon l'invention, on peut bien observer le profil des efforts et de la température pendant le soudage. Suivant une autre caractéristique de l'inven tion, on augmente la pression P1 au cours du refroidissement de la soudure. Grâce à cela, même pour une faible pression de soudage P17 on évite la formation de micro-fissures au cours de la phase de refroidissement. Suivant une autre caractéristique du procédé de l'invention,les parties à souder présentent une réduction de surface au niveau de la jonction des surfaces limites. Grâce à ce rétrécissement on arrive très bien à l'effet recherché, de sorte que le chauffage au niveau de la surface limite est considérablement plus intense qu'à la zone restante des parties a souder. Suivant une autre caractéristique du procédé de l'invention, on utilise des mâchoires de formage pour comprimer les parties à souder, ces mâchoires constituant en même temps les éléments de chauffage. Suivant une autre caractéristique du procédé de l'invention, lors du soudage, on utilise les paramètres suivants - température d'échauffement : sensiblement à 5 % au-dessous de la température de fusion, - tension de chauffage : environ 10 volts, 2 - courant de chauffage : environ 103 ampères/cm 2 - pression de soudage : 5 à 10 Kg/mm Grâce à ces conditions de soudage, on arrive à une soudure optimale entre le pied de l'aube et le moyeu du rotor dans le cas d'alliages de nickel et de cobalt. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide de l'unique figure annexée montrant la mise en oeuvre du procédé de soudage, selon l'invention. Selon le dessin, un rotor de turbine 1 est placé dans un dispositif 8 formant une auge. A la périphérie extérieure du moyeu 1 du rotor on a prévu un nombre de surfaces de liaison 2 correspondant au nombre d'aubes à fixer. Une aube de turbine 4 est déjà placée avec son pied 3 sur la surface de liaison 2 du moyeu de rotor 1 de la turbine. A l'aide des mâchoires de formage 3 qui servent en même temps d'électrodes, on appuie l'aube de turbine 4 avec une pression P1 sur la surface de liaison 2 du moyeu 1 pendant le soudage. Un pôle de la source de courant U est relié aux mâchoires de formage 5 et l'autre pôle de cette source de courant U est relié au moyeu de la turbine. Grâce à la pression P1 il se forme un cordon de soudure 7 en saillie, au cours du soudage de l'aube de turbine 4 sur le moyeu 1, au niveau de la surface limite 6, ce bourrelet 7 évitant la formation de micro-fissures. Les machoires de formage 51 aussi bien que les autres parties du dispositif de soudage, peuvent comporter un dispositif de refroidissement non représenté. Enfin, l'ensemble du montage est placé dans une chambre à vide. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Procédé de soudage pour fixer des aubes sur des moyeux de rotors de turbines, notamment en un alliage de Ni ou de Co, procédé caracterise en ce qu'on applique un pôle d'une source de courant à chaque partie à souder, pour chauffer par résistance électrique les surfaces limites à une température T1 très peu en-dessous du point de fusion du matériau, et on applique les deux parties a souder l'une contre l'autre, avec une légère pression Pi, lorsque les deux parties ont atteint un état pâteux. 2) Procédé selon la revendication i, caractérisé en ce qu'on augmente la pression Pi lors du refroidissement de la soudure. 3) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les deux parties à souder présentent une réduction de section au niveau de la liaison des surfaces limites. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisé en ce que, lors de la compression des deux parties à souder, on utilise des mâchoires de formage qui servent en même temps d'électrodes de chauffage. 5) Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisé en ce que, lors du soudage, on utilisa les paramètres suivants - température d'échauffement : sensiblement à 5 ,' au-dessous de la température de fusion,: - tension de chauffage : environ 10 volts, 2 courant de chauffage : environ 10 ampères/cm - pression de soudage : 5 à 10 kg/mm.