Brevet FR2631268A1 — publié le 19891117

DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé de réparation d'aubes pour disques ailetés de rotor de turbomachine et elle concerne également une roue à aubes de rotor de turbomachine dont la réalisation comporte les étapes dudit procédé. La maintenance des turbomachines amène couramment à effectuer des opérations de réparation sur disque aileté de rotor de compresseur ou de turbine, notamment au niveau des aubes. FR-A 2 511 908 et FR-A 2 564 350 envisagent des solutions adaptées à la réalisation de telles opérations de réparation sur la base d'un assemblage par brasagediffusion d'éléments de pièce à réparer. Par ailleurs, FR-A 2 165 382 décrit un procédé permettant d'obtenir une aube formée d'une partie profilée coulée et d'une base forgée, les deux parties étant assemblées par soudage par friction. Le but de l'invention est d'obtenir un procédé adapté pour certaines applications dans lesquelles les procédés connus présentent des'difficultés de mise en oeuvre pratiquement insurmontables dues notamment aux types de matériaux utilisés et en même. temps assurant une qualité satisfaisante de la liaison obtenue qui est insuffisante par certains procédés connus, éventuellement de mise en oeuvre plus simple. Le procédé de réparation d'aubes permettant d'obtenir ces résultats est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - (a) réalisation aux extrémités respectives des première et deuxième parties d'aube d'un motif profilé, les deux motifs obtenus étant complémentaires et formés de la répétition d'un motif élémentaire le long de la ligne d'union des deux parties d'aubes - (b) assemblage des deux parties d'aubes préparées lors de l'opération précédente (a) et opération de maintien de l'assemblage - (c) réalisation d'une liaison métallurgique solidarisant les deux parties d'aube au moyen d'une opération de brasage d'un type connu en soi. Différentes formes avantageuses de motif utilisé sont indiquées ou dans certaines applications, une pièce intermédiaire peut être ajoutée. Divers modes avantageux de réalisation des motifs ou de maintien des pièces avant liaison sont indiqués. Le procédé conforme à l'invention peut également être utilisé pour la réalisation d'une roue à aubes de rotor de turbomachine constituée d'un ensemble monobloc dans lequel les aubes sont solidarisées sur un disque au moyen dudit procédé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre des modes de réalisation de l'invention et en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente, selon une vue en coupe par un plan passant par son axe de rotation, un disque aileté de turbomachine auquel s'applique le procédé de répa ration conforme à l'invention la figure 2 montre, selon une vue partielle en coupe suivant la ligne Il-II de la figure 1, le disque aileté représenté à la figure 1 ;; la figure 3 représente, selon une vue schématique les deux parties d'aube à assembler selon le procédé de réparation conforme a' l'invention - les figures 3a, 3b et 3c montrent schématiquement diverses variantes du motif profilé réalisé par le procédé de réparation conforme à-l'invention :: - les figures 4a, 4b montrent deux variantes de-réali sation de l'assemblage des deux parties d'aube selon le procédé de réparation conforme à l'invention - les figures Sa et 5b montrent schématiquement deux autres emplacements du plan de joint de l'assemblage ; - les figurés 6a, 6b, 6c montrent schématiquement des moyens d'usinage utilisés pour la réalisation des motifs représentés aux figures 3a, 3c - les figures 7a, 7b montrent schématiquement les moyens utilisés pour le maintien des deux parties d'aubes assemblées avant liaison, selon le procédé de répara tion conforme à l'invention la figure Sa représente, selon une vue analogue à celle de la figure 1, le disque aileté de la figure 1 au cours de l'opération de brasage intervenant dans le procédé de réparation conforme à l'invention - la figure 8b montre une vue partielle en coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure Sa - la figure 9a représente selon une vue analogue à celles des figures 1 et 8a, le disque aileté de la figure 1 au cours de l'opération de brasage suivant une variante de réalisation intervenant dans le procédé de réparation conforme à l'invention - la -figure 9b montre une vue partielle en coupe selon la ligne IX-IX de la figure 9a - la figure 10 montre, selon une vue schématique analogue à celle de la figure 3, une variante de réalisation de l'assemblage à obtenir par le procédé conforme à l'invention lorsque des matériaux différents sont utilisés. Le procédé de réparation selon l'invention stapplique notamment à des disques ailetés de rotor de turbomachine dont les figures 1 et 2 montrent un exemple, Un disque 1 de turbomachine porte une pluralité d'aubes 2-périphériquement réparties, la liaison entre chaque aube 2 et le disque étant située au niveau d'une implanture 3. En cas d'incident en fonctionnement sur un rotor de turbomachine ou à la suite d'endommagement survenant notamment sur un étage d'aubes situe dans une zone présentant de hautes températures de fonctionnement, il peut devenir nécessaire de remplacer une partie d'aube endommagée. Le procédé de réparation conforme à l'invention permet ce remplacement. La figure 3 représente une première partie d'aube 2a dont l'extrémité 2b est destinée à être assemblée avec l'extrémité coopérante 2c d'une deuxième partie d'aube 2d solidaire de l'impianture 3 du disque 1 de turbomachine partiellement représenté à la figure 3. De manière remarquable conforme au procédé de réparation selon l'invention, un motif profilé est réalisé aux extrémités coopérantes respectives 2b et 2c des deux parties d'aube 2a et 2d. Comme représenté à la figure 3 et un détail correspondant est montré à la figure 3a, ledit motif profilé comporte une succession régulière de formes en tenon 4 et mortaise 5, un tenon 4 de l'extrémité 2b de la première partie d'aube 2a étant destinée à être assemblée avec une mortaise 5 de l'extrémité 2c de la deuxième partie d'aube 2d et vice-versa.Le motif profilé peut être réalisé suivant divers modes, selon les matériaux utilisés et selon les paramètres de fixation recherchés en fonction des applications particulières du procédé de réparation conforme a'à l'invention. Les figures 3b et 3c montrent ainsi des variantes de réalisation dudit motif profilé qui est répété le long de l'extrémité de chaque partie d'aube. Selon la figure 3b, le motif comporte une succession de parties convexes 4a et de parties concaves Sa, chacune étant bordée par des arcs de cercle qui se raccordent. Selon la figure 3c, le motif est constitué d'une succession de simples créneaux présentant des coins arrondis 4c et 5c et formant respectivement des parties proéminentes 4b et des parties en creux 5b. On procède ensuite à l'assemblage des deux pièces d'aubes 2a et 2d pour obtenir la configuration représentée à la figure 4a. La figure 4b montre une variante de réalisation selon laquelle les motifs profilés respectivement ménagés aux extrémités coopérantes des deux parties# d'aubes 2a- et 2d ne sont pas directement assemblés mais une pièce intermédiaire 6 est interposée présentant de chaque côté ledit motif profilé et coopérant d'un côté avec l'extrémité de la première partie d'aube 2a et de l'autre côté avec l'extrémité de la deuxième partie d'aube 2d. Les techniques connues, notamment par FR-A 2 511 908 et FR-A 2 564 350 qui ont été précédemment évoquées, sont particulièrement adaptées pour ce mode de réalisation et notamment, le matériau de composition de la pièce intermédiaire 6 est déterminé selon ces techniques et comporte un métal d'apport intégré à ladite pièce 6. En fonction des réparations nécessitées par la remise en état du disque aileté, différents emplacements du plan du joint d'assemblage entre les deux parties d'aubes peuvent se rencontrer. Les figures Sa et 5b montrent ainsi deux autres exemples d'emplacement possible de la ligne de joint. Divers moyens spécifiques ou généraux peuvent être utilisés pour la réalisation des motifs profilés aux extrémités des deux parties d'aubes à assembler, Notamment ce profil peut être obtenu.par un procédé connu de découpe au fil par électro-érosion. Un outil spécial peut être utilisé pour obtenir les profils par usinage mécanique des extrémités des parties d'aube. Notamment, une meule de forme 7 est utilisée pour usiner une forme en créneau telle que représentée à la figure 6a. Des frai-ses de forme permettent également d'obtenir par fraisage certains profils, soit avec repositionnement tel qu'avec une -fraise 8 représentée à la figure 6b, soit en utilisant un train de fraises Sa avec entraînement simultané ou successif tel que schématisé à la figure 6c. Au moment de l'assemblage, notamment selon le mode représenté à la figure 4b, ou en enchaînement immédiatement après la mise en place, notamment selon le mode représenté à la figure 4a, on procède à une opération de maintien des deux parties d'aube 2a et 2d assemblées. Ce résultat peut être obtenu notamment, comme représenté à la figure 7a dans le cas d'un assemblage selon la figure 4a des deux parties-d'aube 2a et 2d, au moyen d'une opération de pointage--soudage au cours de laquelle, de chaque côté du joint d'assemblage, sont pointées des microbilles 9 sur la ligne de joint. Selon l'application considérée, ces microbilles 9 peuvent être en nombre variable.Dans l'exemple représenté à la figure 7a, à chaque extrémité de la ligne de joint une microbille 9a est placée d'un côté de l'aube et dans la partie centrale de la ligne de joint, deux microbilles 9b sont placées du côté opposé de l'aube. Dans le cas d'un assemblage selon la figure 4b, la pièce intermédiaire 6 comporte des ailes 6a formant cavalier sur chaque bord d'aube et assure ainsi le maintien des deux parties#d'aube 2a et 2d, comme représenté schématiquement à la figure 7b. Après l'opération d'assemblage et maintien, on effectue une opération de brasage d'un type connu en soi, éventuellement avec application d'une contrainte mécanique s exerçant au niveau du joint d'assemblage, en utilisant des moyens connus et notamment lorsque l'assemblage comporte une pièce intermédiaire 6 comme représenté à la figure 4b ou lorsqu'on applique des procédés connus du type brasage-diffusion. Selon le schéma de réalisation représenté aux figures ta et 8b, l'opération de brasage peut être réalisée directement sur l'aube 2 à réparer solidaire du disque aileté 1. Les deux parties d'aube 2a et 2d assemblées de la manière précédemment décrite suivant un plan de joint schématisé en 2e sont coiffées d'une enceinte 10 placée sur un support 11 assurant l'étanchéité et munie d'une communication schématisée en 12 au moyen de laquelle et en liaison avec des moyens connus, non représentés au dessin, une atmosphère contrôlée peut être établie et maintenue dans ladite enceinte 10, notamment une mise sous vide et ou l'introduction d'un gaz inerte de protection comme l'argon.Un inducteur à haute fréquence schématisé en 13 et relié à des moyens de chauffage électriques connus et non représentés au dessin est placé à l'extérieur de l'enceinte 10 et au niveau du plan de joint 2e de l'assemblage. L'opération de brasage est ainsi réalisée en appliquant des paramètres (température, temps de maintien, cycle de chauffage) dont la mise au point se fait dans chaque application particulière et de manière connue, notamment en fonction des matériaux utilisés. Selon la variante de réalisation représentée aux figures 9a et 9b, plusieurs aubes 2 peuvent successivement être réparées sur un disque 1 aileté sans démontage du dispositif utilisé. Dans ce cas, l'enceinte 110 englobe toutes les aubes 2 du disque et l'inducteur 13 porté par un support 14 est place à l'intérieur de ladite enceinte 110 qui comporte sur sa face supérieure des passages étanches 15 traversés par le support 14, ce qui permet après le traitement d'une aube 2 de remonter l'inducteur 13 et de le replacer, après rotation du disque aileté 1 autour d'une nouvelle aube à traiter. Les deux positions de l'inductçur 13 sont schématisées en 13a et 13b sur les figures 9a et 9b. Le procédé conforme à l'invention qui vient d'être décrit est également applicable dans des cas où des parties en matériaux différents doivent être assemblées, ce qui est notamment le cas lorsque le disque 1 et l'implanture 3 sont en un matériau, par exemple de type métallique et que l'aube 2 proprement dite ou une partie d'aube est en un matériau différent, par exemple de type céramique. La figure 10 représente ainsi un cas d'application dans lequel la partie 102a d'extrémité d'aube est en céramique et la partie inférieure 102b solidaire de l'implanture 3 du disque aileté 1 est en matériau métallique M1 du type superalliage.L'assemblage et la réalisation du joint de liaison conforme à l'invention sont alors effectués entre la partie inférieure 102b et une partie d'aube coopérante 102c constituée dans le même matériau superalliage-M1, ou un superalliage de mêmes caractéristiques de dilatation thermique, les motifs profilés étant préparés sur ces deux parties d'aube 102b et 102c. Par ailleurs, la liaison entre la partie 102 C et la partie d'extrémité d'aube 102a est obtenue par l'adjonction d'une partie adaptative 102d qui permet d'accomoder les différences de dilatation thermique entre les deux parties 102a et 102c; Cette partie 102d peut être constituée d'un matériau unique ou d'un empilement de plusieurs couches de matériaux différents.Les joints de liaison entre ces parties d'aubes 102a et 102d, d'une part, 102d et 102c , d'autre part, peuvent être réalisées d'une manière classique connue. Une application avantageuse de l'invention peut également être faite, en-dehors du cas de réparation d'aube d'un disque aileté de rotor de turbomachine qui a été envisagé jusqu'à présent, à la fabrication d'une roue à aubes de rotor de turbomachine, constituée d'un ensemble monobloc dans lequel toutes les aubes sont solidarisées sur un disque au moyen des opérations du procédé qui vient a d'être décrit. Dans cette application il peut en outre être avantageux de réaliser l'opération finale de brasage# en traitant l'ensemble complet après assemblage dans un four. Après réalisation de la liaison métallurgique au niveau du joint d'assemblage comme précédemment décrit, il peut également dans tous les cas être utile d'adjoindre une opération finale d'usinage d'un type connu afin d'éliminer les surépaisseurs et d'obtenir la géométrie définitive du profil aérodynamique recherché pour les aubes. REVENDICATIONS 1. Procédé de réparation d'aubes pour disques ailetés de rotor de turbomachine dans lequel l'aube est reconstituée à partir d'une première partie (2a) d'extrémité et d'une deuxième partie (2d) liée au disque (1) au niveau d'une implanture caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes - (a) réalisation aux e-xtrémités respectives (2b, 2c) des première (2a) et deuxième parties (2d) d'aube d'un motif profilé, les deux motifs obtenus étant complémentaires et formés de la répétition d'un motif élémentaire le long de la ligne d'union des deux parties d'aubes - (b) assemblage des deux parties d'aubes (-2a, -2d)- pré parées lors de l'opération précédente (a) et opération de maintien de l'assemblage - (c) réalisation d'une liaison métallurgique solidarisant les deux parties d'aubes (2a, 2d) au moyen d'une opération de brasage d'un type connu en soi 2. Procédé de réparation d'aubes selon la revendication 1 comportant une étape finale comp#lémentaire consistant en un usinage des joints de solidarisation obtenus entre les deux parties d'aube (2a, 2d) et au cours duquel sont éliminées les surépaisseurs de manière à obtenir la géométrie définitive du profil aérodynamique recherché pour les aubes. 3. Procédé de réparation d'aubes selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel le motif élémentaire réalisé au cours de l'étape (a) et reproduit aux extrémités respectives des première (2a) et deuxième parties (2d) d'aube comporte un profil de tenon (4) et un profil de mortaise (5). 4. Procédé de réparation d'aubes selon l'une des revendications l ou 2 dans lequel les motifs profilés cmplémentaires réalisés au cours de l'étape (a) aux extrémités respectives des première (2a) et deuxième (2d) parties d'aube comportent une succession d'arcs de cercle raccordés, alternativement de forme convexe (4a) et de forme concave (5a). 5. Procédé de réparation d'aubes selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel les motifs profilés complémentaires réalisés au cours de l'étape (a) aux extrémités respectives des première (2a) et deuxième (2d) parties d'aube ont une forme crénelée (4b, 5b) à coins arrondis (4c, 5c). 6. Procédé de réparation d'aubes selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel les motifs profilés réalisés au cours de l'étape (a) aux extrémités respectives des premières (2a) et deuxième (2d) parties d'aube sont symétriques par rapport à un plan transversal perpendiculaire à l'aube et sont respectivement associés et assemblés au cours de l'étape (b) au moyen d'une pièce complémentaire intermédiaire (6) comportant de chaque côté le motif profilé complémentaire de celui de la partie d'aube correspondante. 7. Procédé de réparation d'aubes selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel les motifs profilés réalisés au cours de l'étape (a) aux extrémités respectives des première (2a) et deuxième (2d) parties d'aube sont obtenus par une opération de découpe au fil par électro-érosion suivant un principe et des paramètres de réalisation connus en soi. 8. Procédé de réparation d'aubes selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel les motifs profilés réalisés au cours de l'étape (a) aux extrémités respectives des première (2a) et deuxième (2d) parties d'aube sont obtenus par un usinage mécanique d'un type connu en soi, notamment au moyen de fraises (8, 9) ou-au moyen d'une meule de forme (7). 9. Procédé de réparation d'aubes selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel le maintien des pièces au cours de l'étape (b) est obtenu grâce à une opération de pointage-soudage utilisant des micro-billes t9) en un nombre déterminé et placées d'un côté ou de l'autre du joint d'assemblage des deux parties d'aube (2a, 2d). 10. Procédé de réparation d'aubes selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 et la revendication 5 dans lequel la pièce complémentaire intermédiaire (6) comporte des ailes (6a) débordant recpectivement sur les faces des première (2a) et deuxième parties (2d) d'aubes de part et d'autre du joint d'assemblage de manière à assurer un guidage et un maintien des pièces tel qu'il est prévu à l'étape (b). 11. Procédé de réparation d'aubes selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 dans lequel l'opération de brasage réalisée au cours de l'étape (c) est effectuée en utilisant des moyens tels que des inducteurs (13) à haute fréquence ou des résistances électriques déterminant un chauffage local du joint de brasage à obtenir. 12. Procédé de réparation d'aubes selon la revendication 11 dans lequel au cours de l'opération de brasage de l'étape (c), lesdits moyens (13) de chauffage local sont associés à une enceinte (10) englobant au moins-llaube (2) à réparer et lesdits moyens de chauffage et reliée à des moyens connus en soi susceptibles d'entretenir une atmosphère contrôlée à l'intérieur de ladite enceinte. 13, Procédé dé réparation d'aubes selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 dans lequel la première partie d'aube comporte au moins une partie d'extrémité (-102a) d'aube en matériau céramique et une partie adaptative (102d) solidarisée d'un côté audit élément céramique et de l'autre à une partie d'aube (102c) comportant ledit motif profilé réalisé au cours de l'étape (a). 14. Roue à aubes de rotor de turbomachine caractérisée en ce qu'elle constitue un ensemble monobloc obtenu par solidarisation de toutes les aubes sur un disque au moyen des opérations du procédé selon l'une des revendications 1 à 10. 15 Roue à aubes de rotor de turbomachine selon la revendication 14 caractérisée en ce que l'opération de brasage réalisée au cours de l'étape (c) du procédé selon l'une des revendications 1 à 10 pour obtenir l'ensemble monobloc des aubes solidarisées au disque est effectuée au four.