Brevet FR2503006A1 — publié le 19821008

La présente invention concerne un procédé de fabrica- tion d'une aube pour moteur à turbine à gaz. On a déjà proposé, par exemple dans le Brevet Britan- nique N2 1.224.521, de réaliser une telle aube en deux moitiés, réunies ensuite par un procédé métallurgique. Ce procédé présente plusieurs avantages sur celui, usuel, consistant à réaliser l'aube d'une seule pièce par le procédé de moulage à cire perdue, en partiou- lier celui de dispenser de l'emploi de noyaux en ma- tière céramique et d'éluder la difficulté de détermi- ner et de vérifier l'épaisseur des parois de l'aube et la largeur de ses conduits internes Bien que ce procédé de fabrication d'une aube par dé- doublement soit admis en raison de ses avantages, il s'est révélé difficile à mettre en pratique. Le pro- blème principal réside dans la difficulté d'assurer une qualité suffisante de jointure entre les deux demi- aubes, laquelle se traduit par la difficulté de rendre la conformité des deux faces jointives assez précise pour permettre l'emploi de techniques de jonction tel- les que le braàage-par diffusion. La présente invention a pour objet de réaliser un pro- cédé permettant, au cours d'une de ses phases, de réa- liser les deux demi-aubes de façon que leurs surfaces communes soient exactement conformes l'une à l'autre Le procédé, conforme à la présente invention, de fa- brication d'une aube de moteur à turbine à gaz consis- te à conformer les deux moitiés de l'aube en utilisant l'une des demi-aubes comme électrode dans une opéra- tion d'usinage par électro-érosion pour former une face assortie sur l'autre demi-aube, puis à joindre les deux demi-aubes par leurs faces assorties au moyen d'un procédé métallurgique Dans certains cas, il pourra être indispensable de nettoyer les faces d'accouplement avant la réunion des deux demi-aubes. L'invention convient en particulier à la fabrication d'aubes réfrigérées dont la partie aérodynamiquement profilée renferme des cavités ou des conduits et, dans un tel cas, il y aura avantage à ce que le plan de clivage de la partie aérodynamiquement profilée de l'aube passe par sa ligne de corde médiane L'invention est décrite ci-après en détail en se réfé- rant * un exemple préféré, non limitatif, de réalisa- tion représenté sur les dessins annexés dans lesquels - les figures 1 à 6 représentent diverses phases du procédé selon l'invention; et - la figure 7 est une vue partielle d'une aube termi- née, réalisée par le procédé représenté aux figures 1 à 6. La figure 1 est une vue en coupe d'un moule bi-partie fait de deux demimoules 10 et 11 définissant entre eux une cavité 12 av7ant la forme de la demi-aube à réaliser. On injecte de la cire fondue dans la ca- vité 12, par un trou de coulée 13, de façon à la rem- plir, puis on laisse la cire se solidifier et l'on sépare les demi-moules 10 et 11 pour démouler le mo- dèle en cire 14. La figure 2 est une vue perspective du modèle 14 lais- sant voir que la forme du modèle correspond à une moi- tié d'une aube complète, et que le clivage entre les deux demi-aubes passe approximativement par la ligne de corde médiane de l'aube. On notera que ce clivage n'est ni plan ni même régulièrement incurvé mais cor- respond approximativement à un plan dans la région du pied 15 et du fût 16 de l'aube, cette surface plane venant graduellement se joindre à une surface corres- pondant approximativement à la ligne de corde moyenne dans la région de l'embase 17 de l'aube et conservant cette forme dans la partie profilée 18 de l'aube On notera également que, du fait du clivage de l'aube selon la corde médiane, sa partie interne, dont la complexité est indispensable à sa réfrigération, se trouve exposée à la vue et peut être façonnée sans recours à des cavités rentrantes ou à des noyaux sé- parés. Le modèle en cire 14, ainsi réalisé, est revOtu, oom- me le montre la figure 3, d'une coquille en matière céramique 19, formée par des immersions répétées du modèle dans une boue céramique, suivies de périodes de séchage et d'opérations au cours desquelles on fait adhérer la matière céramique sèche au modèle par des procédés tels que le stucage. Cette coquille sert ensuite au moulage en y coulant du métal fondu que l'on laisse se solidifier. Une fois cette solidification accomplie, la coquille céramique peut être éliminée par un procédé mécanique tel que l'ébarbage. La pièce ainsi obtenue est la demi-aube 20 de la figure 4, Port l'autre demi-aube 21 a été réalisée par un processus identique, non repré- senté séparément. Si l'on veut procéder à un complément d'usinage des conformations internes de la partie profilée 18 de l'aube, celles-ci sont donc exposées à la vue et peu- vent subir l'usinage indispensable. On notera que les deux demi-aubes 20 et 21 sont conformées de façon que leurs surfaces jointives respectives 22 et 23 soient aussi exactement conformes l'une à l'autre que possible. Mais le moulage à cire perdue n'est pas, par lui-même, assez précis pour que ces surfaces soient assorties avec l'extr4me précision voulue pour permet- tre de réaliser, de façon répétée, un joint satisfai- san-t En conséquence, conformément à la présente invention, les deux demi-aubes 20 et 21 sont montées dans un ap- pareil d'électro-érosion o elles formeront l'anode et la cathode, et de façon que leurs surfaces jointives respectives 22 et 23 se trouvent face à face. La fi- gure 5 montre, en vue perspective, la demi-aube 21 montée dans un châssis fixe 24 et connectée électri- quement à une borne de sortie d'une source 25 d'éner- gie électrique d'usinage, tandis que l'autre demi-aube 20 est montée dans un châssis mobile 26 et connectée à l'autre borne de sortie de cette source d'énergie 25. Les deux demi-aubes sont montées de façon que leurs faces 22 et 23 soient vis-à-vis mais légèrement espacées l'une de l'autre, et ce mouvement du chnssis 26, donc de la demi-aube 20, est réglé par une unité de commande 27 qui, par IlintermCdiaire d'un servo- mécanisme 28, la rapproche de l'autre demi-aube. L'appareil de la figure 5 fonctionne de la façon sui- vante: par la buse 29, la pompe 28 injecte un liquide diélectrique dans l'entrefer séparant les faces 22 et 23 de façon à remplir cet entrefer. Ce liquide tombe ensuite dans le bac collecteur 30 d'o il revient à la pompe 28 pour être remis en circuit. LIa source d'énergie électrique 25 produit des impulsions de haute tension entre les deux demi-aubes 20 et 21, et le servo-mécanisme 28 abaisse la demi-aube 20 pour la rapprocher de l'autre demi-aube 21. L'entrefer sépa- rant les surfaces 22 et 23 diminue donc jusqu'à ce qu'un arc électrique jaillisse entre elles. L'unité de commande 27 réduit alors, ou même Annule, la vi- tesse d'avance de la demi-aube 20 pour la faire cor- respondre à celle à laquelle cette décharge électrique érode la surface 23 de la demi-aube 21. On voit que cet usinage par électro-érosion a-lieu sélectivement sur l'étendue des surfaces 22 et 23 et ne se produit d'abord qu'aux endroits o l'entrefer est le plus petit. Cet usinage augmente cet entrefer par rapport à l'entrefer séparant le reste des sur- faces, en sorte que l'usinage aboutira à la création d'un entrefer d'intervalle constant très précis, ce qui signifie évidemment que les surfaces usinées 22 et 23 sont devenues très exactement conformes l'une à l'autre, état de choses recherché pour permettre la réalisation d'une bonne jonction entre les deux demi- aubes. Il est souhaitable, mais non indispensable, de pouvoir inverser le sens des décharges électriques pendant l'usinage de façon à éroder de chaque demi-aube une quantité de métal à peu près égale afin de réduire et d'égaliser les surépaisseurs d'usinage des deux demi- aubes, nécessaires aux points de jonction. lorsque les demi-aubes ont été usinées à ce point, elles sont retirées de l'appareil d'électro-érosicn et leurs surfaces jointives 22 et 23 sont nettoyées, si nécessaire. Les deux demi-aubes peuvent alors être jointes par soudage ou brasage par diffusion, comme le décrit le Brevet Britannique NQ 1.224.521 des mêmes titulaires, correspondant au Brevet des Etats-Unis d'Amérique 3.656.222-. Dans le procédé décrit dans ces brevets, les deux demi-aubes sont maintenues ensemble avec une feuille mince d'alliage de brasure coincée entre leurs surfaces jointives 22 et 23. Cet alliage de brasure pourra être choisi parmi des alliages de diverses compositions mais, normalement, celle-ci se- ra parente de celle des demi-aubes avec addition d'é- léments abaissant leur point de fusion, tels que le bore et le silicium Ce sandwich sera alors chauffé à une température à la- quelle la feuille de brasure fondra mais à laquelle la matière parente restera solide. La brasure fondue s'infiltrera dans le métal apparenté contigu en abais- sant son point de fusion en dessous de celui de la matière constitutive de l'ensemble et en provoquant la fusion locale et l'amalgame de l'alliage constitu- tif des deux demi-aubes. Le maintien prolongé de cette température permettra aux éléments aLaissant le point de fusion de se diffuser dans la masse de la matière parente pour entraîner la solidification de l'interface fondue et la réalisation d'un joint de solidité presque égale à celle de la matière de base Il sera évidemment possible d'utiliser d'autres pro- cédés de jonction, mais la plupart d'entre eux dépen- dent de l'existence d'une parfaite conformité des sur- faces jointives l'une avec l'autre, résultat obtenu par le procédé selon la présente invention La figure 6 représente, en coupe selon la ligne mé- diane de jonction, l'aube terminée et laisse voir comment les parties saillantes des demi-aubes se joi- gnent ensemble pour former des conduits d'air réfri- gérant La figure 7 représente, en coupe et à plus grande échelle, une partie du joint réunissant les deux demi- aubes et montre que l'application du procédé de l'in- vention n'exige pas que les surfaces jointives 22 et 23 aient une forme nominale particulière. C'est ain- si que, dans la partie représentée, à la saillie 31 de la surface 22 correspond une dépression 32 usinée dans la surface 25 et, bien que l'interface jointif s'écarte du tracé nominal, les deux faces s'adaptent exactement l'une à l'autre. Il doit être entendu que, bien que le procédé décrit ci-dessus soit un mode préféré de réalisation, il se- ra possible d'utiliser d'autres procédés de fabrica- tion des demi-aubes et de jonction de ces dernières après qu'elles auront été usinées, conformément à l'invention, pour leur donner des surfaces conformes l'une à l'autre. En particulier, il pourra être sou- haitable d'utiliser un moule-coquille d'injection dans lequel on coulera les demi-aubes, au besoin avec re- cours à un moulage à cire perdue, ou bien encore les demi-aubes pourront être usinées ou forgées - 250300.6 REVENDICATIi0S 1. Procédé de fabrication d'une aube pour moteur à turbine à gaz, consistant à réaliser deux moitiés d'aube et à les réunir par un procédé métallurgique, caractérisé en ce que les faces correspondantes (22, 23) par lesquelles sont jointes ensemble les deux demi-aubes (20, 21) sont conformées en utili- sant l'une des deux demi-aubes comme électrode dans une opération d'usinage par électro-érosion pour usiner une face conforme sur l'autre demi- aube. 2. Procédé selon la Revendication 1, caractérisé en ce que lesdites faces correspondantes (22, 23) sont nettoyées après leur usinage. 3. Procédé selon une quelconque des Revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la polarité de l'appa- reil d'6leotro-drosion est inversée pendant l'u- sinage. 4. Procédé selon la Revendication 1, caractérisé en ce que lesdites demi-aubes (20, 21) sont jointes ensemble métallurgiquement en utilisant un procédé de brasage par diffusion. 5. Procédé selon la Revendication 4, caractérisé en ce que ledit procédé de brasage par diffusion con- siste à placer une feuille mince de brasure entre les deux demi-aubes (20, 21), à les. rapprocher l'une de l'autre pour les amener en contact avec ladite feuille, et à chauffer l'ensemble à une température supérieure au point de fusion de la feuille mais inférieure à celle du métal de base pendant un laps de temps suffisant pour permettre la fusion de ladite feuille et la diffusion de sa matière constitutive dans le métal de base. 6. Procédé selon la Revendication 1, caractérisé en ce que l'aube est une aube réfrigérée dont la par- tie aérodynamiquement profilée renferme des cavités et/ou des conduits, et en ce que les demi-aubes (20, 21) sont conformées de façon que le plan de clivage de la partie aérodynamiquement profilée de l'aube passe par sa ligne de corde médiane. 7. Procédé selon la Revendication 6, caractérisé en ce que ladite aube est une aube de rotor dont les deux demi-aubes (20, 21) sont essentiellement sé- parées l'une de l'autre selon la ligne de corde médiane de la partie aérodynamiquement profilée (18) et selon un plan central du pied (15) et du fCLt (16) de l'aube.