Brevet FR2218957A1 — publié le 19740920

L'invention concerne la fabrication d'aubes creuses, notamment pour directrices de turbines à vapeur, ces directrices étant les organes fixes de la turbine qui ont pour fonction d'assurer le guidage du flux de vapeur sur les roues mobiles fixées au rotor. Ces aubes sont essentiellement constituées par deux tôles cintrées formant l'une intrados, l'autre extrados, réunies par soudure l'une à l'autre, directement du côté du bord de fuite de l'aube, et directement ou indirectement du côté du bord d'attaque de l'aube, dans ce dernier cas par l'intermédiaire d'une barre à section de forme appropriée. Les soudures sont actuellement effectuées manuellement, ce qui constitue une opération longue et entraînant des déformations qui nécessitent fréquemment un travail ultérieur de redressement de l'aube en raison des faibles tolérances admises sur celle-ci. La présente invention se propose de simplifier la fabrication de ces aubes en effectuant au moins le soudage du côté du bord de fuite, suivant un procédé de soudage par focalisation d'anergie tel que le soudage par faisceau dtelec- trons ou faisceau laser. En même temps, la nouvelle configuration du joint soudé procure aux aubes une plus grande résistance mécanique. Suivant une première particularité de ltinvention, le procédé de fabrication d'une aube creuse, telle que définie ci-dessus, se caractérise en ce que, du coté du bord de fuite de l'aube, l'une au moins des deux tôles cintrées est pliée de manière qu'à l'extrémité des deux tôles deux bandes de celles-ci, ayant sensiblement la même largeur, viennent s'appliquer l'une sur I'autre, puis soient soudées l'une à l'autre par un procédé de soudage du type par focalisation d'énergie tel que le soudage par faisceau d'électrons ou par faisceau laser, après quoi on effectue un chanfrein sur l'une au moins des deux bandes pour obtenir le profil désiré. Le procédé de soudage par faisceau d'électrons ou par faisceau laser peut également être utilisé du côté du bord d'attaque de l'aube. L'invention prévoit alors, de préférence, pour les deux configurations rappelées ci-dessus du bord d'attaque, d'effectuer le soudage en une seule passe. Pour la configuration avec barre intermédiaire de section appropriée, les faces de contact de ladite barre avec le chant des tôles formant intrados et extrados sont, à cet effet, situées dans un même plan, ce qui permet de souder les deux faces en une seule passe. Les avantages de l'invention seront mis en évidence dans les exemples de réalisation qui vont être décrits à l'aide des figures schématiques cil ointes et qui permettront de faire ressortir d'autres caractéristiques de l'invention, La figure i représente une coupe transversale d'une aube creuse de directrice réalisée de manière classique. La figure 2 représente une coupe transversale d'une aube creuse. de d oc- trice réalisée en appliquant les caractéristiques indiquées ci-dessus du procédé objet de l'invention. Les figures 3 et 4 représentent, en coupe transversale partielle, deux variantes de l'aube au niveau du bord d'attaque, dans le cas d'une liaison directe entre l'intrados et l'extrados. La figure 5 représente en élévation, et la figure 6 en plan, un dispositif de montage permettant d'effectuer en série le soudage de plusieurs aubes. La figure 7 représente en élévation un ensemble rotatif comportant des dispositifs de montage selon les figures 5 et 6. Suivant la figure 1, une aube classique de directrice de turbine à vapeur est constituée par une tôle extrados 1 et une tôle intrados 2 réunies à leurs extrémités par soudure. Du côté du bord de fuite de l'aube, la tôle 1 vient simplement reposer sur la tôle 2 par une arête et elle est unie à cette tôle 2 par un remplissage de soudure 3 ; après une opération de redressage, manuel ou à la presse, nécessitée par les déformations dues au soudage, un usinage suivant le pointillé 4 permet de donner à l'aube le profil désiré pour le bord de fuite.Du côté du bord d'attaque, une barre 5 à section en forme de "bouchon de champagne" est interposée entre les tôles 1 et 2 et ces tôles viennent reposer sur la partie de la barre correspondant au corps du bouchon et sont unies à ladite barre 5 par des remplissages de soudure 6 et 7 effectués entre le chant des tôles et la partie de la barre correspondant à la tête du bouchon. Les soudures 6 et 7 nécessitent un important travail de meulage pour les amener au profil désiré. Dans la réalisation selon la figure 2, les tôles 1 et 2 sont, en même temps qu'elles sont embouties, pliées à leur extrémité du côte du bord de fuite suivant respectivement une bande 8 et 9. Ces bandes 8 et 9 sont appliquées l'une sur l'autre et unies par soudage au moyen d'un faisceau d'électrons suivant la direction figurée par la flèche 10. Ensuite, un usinage suivant le pointillé il des bandes 8 et 9 permet d'obtenir le profil désiré du bord de fuite. Les déformations très faibles occasionnées par le soudage par faisceau d'électrons permettent d'éviter toute opération de redressement du bord de fuite de l'aube après soudage. Le soudage est effectué rapidement en une seule passe, et on verra qu'il peut être effectué en série pour plusieurs aubes. Un contrôle du joint soudé peut être aisément effectué par ultra-sons ou par radiographe. De plus, la comparaison des figures 1 et 2 montre que, dans le procédé classique de soudage du bord de fuite, la zone soudée ne concerne que l'épaisseur de la tôle 1, tandis que, dans le procédé suivant la figure 2, la surface soudée est beaucoup plus importante. La résistance à l'arrachement du bord se trouve ainsi multipliée par trois ou quatre. Toujours dans la réalisation suivant la figure 2, du côte du bord d'attaque la barre 5 a un profil tel que les faces 12 et 13 se trouvant sous la tête du "bouchon de champagne" soient perpendiculaires à l'axe de celui-ci et situées dans un même plan Les chants des tôles 1 et 2 s'appliquent respectivement contre la face 12 et la face 13, de sorte qu'un soudage par faisceau d'électrons suivant la direction figurée par la flèche 14 permet de souder les deux tôles en une seule passe. On retrouve les avantages de rapidité de soudage, de contrôle aisé des soudures, d'absence de déformations importantes, déjà signalés à propos de l'exe- cution du bord de fuite. On peut éviter, en outre, tout meulage subséquent des zones soudées. Dans la réalisation suivant la figure 3, la liaison des tôles I et 2 s'effectue directement par un remplissage de soudure 15. Dans le cas de la figure 4, les tôles 1 et 2 sont appliquées l'une sur l'autre suivant leurs chants 16 et 17 et sont unies par une soudure effectuée en une seule passe, au moyen d'un soudage par faisceau d'electrons dirigé suivant la flèche 18. On retrouve, dans le cas de la figure 4, les mêmes avantages que dans le cas de la figure 2. La figure 5 montre en élévation un dispositif de montage permettant de positionner quatre aubes, par exemple, afin d'effectuer en série le soudage du bord de fuite de ces aubes et de pouvoir placer éventuellement tout le dispositif dans une même enceinte à vide. Deux poutres 19, montées sur un socle 20, supportent deux pièces horizontales de fixation 21. Une de ces pièces 21 est visible en plan sur la figure 6. Elle comporte deux rainures 22 et 23 dans lesquelles les bandes 8 et 9 à souder sont insérées et serrées par des vis 24. Un montage, non représenté, de fixation des aubes pour le soudage du bord d'attaque, se compose d'une poutre telle que 19 et d'un socle ZO, mais la pièce de fixation 21 est remplacée par des arceaux plaquant les aubes contre la poutre, de manière à aligner les joints à souder suivant deux lignes parallèles à cette poutre. Des dispositifs de montages tels que ceux qui viennent d'être décrits peuvent être installés en un ensemble rotatif comme on l'a représenté sur la figure7. Sur cette figure, six dispositifs, par exemple, constitués chacun par une poutre 19 et une pièce de fixation 21, sont montés sur un dispositif de mise en rotation 25 qui permet de présenter successivement au canon électronique les diverses lignes de joints à souder serrées par les pièces 21. REVENDICATIONS 1/ Procédé de fabrication d'une aube creuse constituée par deux tôles cintrées formant l'une intrados, l'autre extrados, réunies par soudure l'une à l'autre, directement du côté du bord de fuite de I'aube, et directement ou indirectement du côte du bord d'attaque de l'aube, et, dans ce dernier cas, par l'intermédiaire d'une barre à section appropriée, caractérisé en ce que, du côte du bord de fuite de 1.' aube, l'une au moins des deux tôles cintrées est pliée de manière qu'à l'extrémité des deux tôles deux bandes de celles-ci,- ayant sensiblement-la même largeur, viennent s'appliquer l'une sur l'autre, puis soient soudées l'une à l'autre par un procédé de soudage du type par focalisation d'énergie tel que le soudage par faisceau d'électrons ou par un faisceau laser, après quoi on effectue un chanfrein sur l'une au moins des deux bandes pour obtenir le profil désiré. 2/ Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans le cas où lesdites tôles cintrées sont réunies du côté du bord d'attaque de l'aube par l'intermé- diaire d'une barre à section appropriée, caractérisé en ce que ladite barre a deux faces en contact avec le chant des deux teles cintrées, en ce que ces faces de contact sont situées dans un même plan et en ce qu'elles sont soudées en une seule passe par un procédé de soudage par focalisation d'énergie. 3J Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou la revendication 2, carac térisé en ce qu'un dispositif de montage maintient au moins un groupe de. deux aubes, de manière à disposer les joints à souder de ces deux aubes suivant deux lignes parallèles et voisines, ce qui permet d'en effectuer le soudage en série. 4/ Procédé de fabrication selon la revendication 3, caractérisé en ce que plu sieurs dispositifs de montage selon la revendication 3 sont installés sur un dispositif de mise en rotation.