Brevet FR2964584A1 — publié le 20120316

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des turbomachines. Elle vise plus précisément un dispositif et un procédé de frettage d'une pièce anti-usure dans un trou localisé dans un élément de turboréacteur. L'invention trouve une application privilégiée, mais non limitative, dans la réparation du tambour de compresseur basse-pression d'un turboréacteur. Le compresseur basse-pression ou booster d'un turboréacteur comporte notamment un tambour ou disque supportant les étages d'aubes mobiles du compresseur. A son extrémité amont, le tambour est couplé par l'intermédiaire d'une bride de fixation au disque de la soufflante du turboréacteur à la périphérie duquel sont montées les aubes de soufflante. Il a été constaté sur certains turboréacteurs que des traces d'usure apparaissent à l'usage sur la face amont du tambour du compresseur basse-pression. Ces traces d'usure proviennent d'un débattement des aubes de soufflante dans leur logement lors des phases de rotation libre au sol du rotor basse-pression. On parle de phénomène de « wind-milling ». Afin de permettre néanmoins l'utilisation de ces tambours usés, une solution de réparation a été développée. Celle-ci consiste à usiner des lamages au niveau des zones usées de la face amont du tambour en regard des pieds des aubes de la soufflante. Des pièces dites anti-usure sont ensuite insérées au niveau des lamages du tambour pour garantir un positionnement correct des pieds des aubes sur le disque de la soufflante malgré la présence des lamages. Il existe différents types de pièces anti-usure. On connaît par exemple un pion anti-usure muni d'un fût se terminant par une collerette, cette dernière venant en butée contre la face amont du tambour une fois le pion monté sur le tambour pour garantir la position nominale des aubes de soufflante. Plus précisément, ces pions anti-usure sont montés dans des trous de décharge déjà existant sur la bride du tambour. Leur maintien, axial et angulaire, sur cette bride est assuré par frettage de leur fût dans les trous de décharge. Par rapport à d'autres types connus de pions, les pions antiusure à collerette présentent l'avantage de participer également à l'étanchéité entre la veine d'écoulement du flux froid et l'enceinte pressurisée délimitée à l'intérieur du tambour. Toutefois, la mise en place de ce type de pions dans les trous de décharge du tambour présente de nombreuses difficultés. En particulier, pour monter les pions dans les trous de décharge, il n'est pas possible de les manipuler par l'intérieur, la présence de la collerette rendant les fûts non débouchant. Par ailleurs, la préhension des pions anti-usure est délicate : la collerette étant très fine (environ 1 mm d'épaisseur), une préhension par celle-ci conduit inévitablement à leur détérioration (par pliage et par matage de ses bords). Or, une détérioration des collerettes des pions est inacceptable puisque sa planéité est une fonctionnalité indispensable pour garantir la position nominale des aubes. Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de pallier de tels inconvénients en proposant un dispositif et un procédé de frettage d'une pièce anti-usure qui soit aisé de mise en oeuvre et qui ne présente aucun risque de détérioration de la pièce. Ce but est atteint grâce à un dispositif de frettage d'une pièce anti-usure dans un trou localisé dans un élément de turboréacteur, le dispositif comprenant au moins une pièce anti-usure, et une canne de préhension ayant une tête de centrage équipée de moyens de maintien de la pièce anti-usure par électromagnétisme. Corrélativement, l'invention vise un procédé de frettage d'une pièce anti-usure dans un trou localisé dans un élément de turboréacteur, le procédé consistant, à l'aide d'une canne de préhension, à saisir la pièce anti-usure, celle-ci étant maintenue sur une tête de centrage de la canne de préhension par électromagnétisme, à introduire la pièce anti-usure dans le trou, et à retirer la canne de préhension une fois la pièce antiusure frettée dans le trou. Par élément de turboréacteur, on entend par exemple la bride de fixation du tambour de compresseur basse-pression du turboréacteur. Lorsque la pièce anti-usure présente une collerette, le recours à une canne de préhension aimantée permet de ne pas avoir à manipuler la collerette de la pièce par les côtés, ce qui évite tout risque de détériorer celle-ci avec les conséquences inacceptables que cela aurait sur son état de surface. Par ailleurs, l'utilisation d'une canne de préhension permet de manipuler avec un outil confortable une pièce extrêmement fragile et froide (la pièce peut être contractée par application de froid). Il en résulte une opération de frettage simplifiée qui ne présente aucun risque de détérioration des pions anti-usure. Enfin, la pression sur la canne de préhension permet de limiter l'effet parapluie. La tête de centrage de la canne de préhension peut être réalisée dans un matériau magnétique. Alternativement, la tête de centrage de la canne de préhension peut comprendre un électroaimant apte à être activé lors de la saisie de la pièce anti-usure et à être coupé une fois la pièce anti-usure frettée dans le trou. Quant à la pièce anti-usure, elle peut être réalisée dans un matériau ferromagnétique. Alternativement, dans le cas où la pièce antiusure n'est pas réalisée dans un matériau ferromagnétique, le maintien de celle-ci sur la tête de centrage de la canne de préhension peut être obtenu en plaçant une pièce réalisée dans un matériau ferromagnétique dans un fût de ladite pièce. Dans ce dernier cas, la pièce en matériau ferromagnétique peut appartenir à un organe allongé formant guide. L'utilisation d'un guide présente comme avantage de pouvoir guider la pièce anti-usure à fretter pour mieux la diriger dans le trou. Préalablement à l'introduction de la pièce anti-usure dans le trou, la pièce anti-usure peut être thermiquement contractée et/ou le trou peut être thermiquement dilaté. L'invention concerne également un procédé de réparation d'un tambour de compresseur de turboréacteur, le tambour ayant une bride de fixation contre laquelle viennent en butée les pieds des aubes de la soufflante et munie d'une pluralité de trous de décharge, le procédé consistant à usiner des lamages sur la face de la bride de fixation du tambour en regard des pieds des aubes de la soufflante, et fretter des pièces anti-usure dans des trous de décharge selon un procédé tel que défini précédemment.35 Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 est une vue partielle et en coupe longitudinale de la partie avant d'un turboréacteur montrant l'emplacement du tambour de compresseur basse-pression ; - les figures 2A à 2D montrent l'assemblage d'un pion anti-usure 10 dans le tambour de la figure 1 conformément au procédé selon l'invention ; et - les figures 3 et 4 montrent l'assemblage d'un pion anti-usure selon des variantes de réalisation de l'invention. 15 Description détaillée de modes de réalisation La figure 1 représente de façon partielle et en coupe longitudinale la partie avant 10 d'un turboréacteur du type à double corps et double flux auquel s'applique l'invention. Cette partie avant 10 comprend notamment une soufflante 12 20 munie d'une pluralité d'aubes 14 montées par leur pied respectif 16 dans des logements 18 formés à la périphérie d'un disque de soufflante 20. Ce disque de soufflante est mobile en rotation autour d'un axe longitudinal 22 du turboréacteur. La partie avant 10 du turboréacteur comprend également un 25 compresseur basse-pression 24 monté derrière la soufflante. Ce compresseur comporte une pluralité d'étages d'aubes mobiles 26 alternant avec des aubes fixes 28. Les aubes mobiles 26 sont montées sur un tambour (ou disque) 30 centré sur l'axe longitudinal 22 et couplé à son extrémité amont au disque de soufflante 20. 30 De façon plus précise, le tambour 30 se termine à son extrémité amont par une bride de fixation 32 qui est fixée sur le disque de soufflante par une pluralité de vis 34. Cette bride de fixation comprend également une pluralité de trous de décharge 36 (figure 2A) régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal 22 et servant à abaisser le niveau de 35 contraintes autour des trous de fixation. Au sol, après l'arrêt du moteur, il arrive que le vent provoque une mise en rotation libre à faible vitesse de la soufflante du turboréacteur. Ce phénomène dit de « wind-milling » entraîne un débattement des aubes de soufflante 14 dans leur logement 18 qui tend à user la face amont de la bride de fixation 32 du tambour 30 qui est en regard des pieds des aubes. Un procédé de réparation d'un tambour 30 usé par ces débattements répétitifs consiste à usiner dans la face amont de sa bride de fixation 32 des lamages au niveau des zones usées, et à fretter des pions anti-usure 38 dans les trous de décharge 36 présents dans ces zones. Une fois en place, les pions anti-usure permettent d'assurer un calage axial du pied des aubes dans leur logement du disque de soufflante pour garantir ainsi la position nominale des aubes malgré la présence des lamages. Les pions anti-usure participent aussi à l'étanchéité de la bride de fixation entre la veine d'écoulement du flux froid et l'enceinte pressurisée délimitée à l'intérieur du tambour. L'invention vise plus particulièrement un procédé permettant de fretter les pions anti-usure 38 dans les trous de décharge 36 de la bride 20 de fixation 32 du tambour 30. En liaison avec les figures 2A à 2D, on décrira maintenant les différentes étapes du procédé de frettage selon l'invention. Comme représenté sur la figure 2A, chaque pion anti-usure 38 comprend un fût évidé 40 se terminant à une extrémité par une collerette 25 plate 42. Le fût 40 du pion est donc non débouchant du côté de la collerette 42 et débouchant de l'autre côté. Les pions anti-usure sont réalisés dans un alliage métallique pouvant être ferromagnétique ou non. A titre d'exemple, les pions antiusure sont réalisés en alliage NC 19 Fe Nb, qui est un matériau non 30 ferromagnétique. Dans un premier temps, le pion anti-usure 38 est thermiquement contracté pour diminuer le diamètre de son fût, par exemple en le plongeant dans de l'azote liquide. De même, le trou de décharge 36 de la bride de fixation du tambour est thermiquement dilaté 35 pour augmenter son diamètre, par exemple en plaçant le tambour en étuve. Bien entendu, d'autres techniques connues pour obtenir une contraction thermique du pion et une dilatation thermique du trou de décharge peuvent être envisagées. De même, il pourrait être envisagé de seulement dilater thermiquement le trou de décharge sans contracter le pion anti-usure ou de seulement contracter thermiquement le pion anti-usure sans dilater le trou de décharge. Une fois contracté, le pion anti-usure est saisi par sa collerette 42 au moyen d'une canne de préhension 44. Une telle canne présente à une extrémité un manche 46 et à l'extrémité opposée une tête de centrage 48 ayant un diamètre intérieur correspondant sensiblement au diamètre extérieur de la collerette du pion anti-usure. Par ailleurs, le pion anti-usure 38 est maintenu sur la tête de centrage 48 de la canne de préhension par électromagnétisme. A cet effet, la tête de centrage peut être réalisée dans un matériau ferromagnétique. Alternativement, la tête de centrage peut être munie d'un électroaimant activable sur commande (l'électroaimant est activé lors de la saisie du pion anti-usure et coupé une fois le pion anti-usure fretté dans le trou de décharge). De plus, dans le cas où le pion anti-usure n'est pas réalisé dans un matériau ferromagnétique, il est nécessaire d'avoir recours à une pièce 50 formant contre-aimant : cette pièce qui est réalisée dans un matériau ferromagnétique est placée à l'intérieur du fût 40 du pion. Bien entendu, dans le cas d'un pion anti-usure réalisé dans un matériau ferromagnétique, le recours à une telle pièce supplémentaire est superflu. Ainsi, dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 3, le pion anti-usure 38' est en matériau ferromagnétique et peut être plein. Dans ce mode de réalisation, la canne de préhension 44 est identique à celle décrite en liaison avec les figures 2A à 2D et aucun contre-aimant n'est nécessaire pour permettre une préhension du pion 38'. La force électromagnétique créée par le matériau magnétique de la tête de centrage ou par l'électroaimant de celle-ci génère un effort axial qui permet, en plaquant la collerette du pion sur la tête de centrage de la canne de préhension, de bloquer axialement et tangentiellement le pion pour en permettre une manipulation aisée. Comme représenté sur les figures 2B et 2C, la mise en place du pion anti-usure préalablement contracté dans le trou de décharge 36 préalablement dilaté du tambour est permise par la canne de préhension 44 ; le fût 40 du pion est introduit dans le trou de décharge jusqu'à ce que la collerette 42 du pion arrive en butée contre la face amont de la bride de fixation 32 du tambour. Une pression sur la canne de préhension permet de maintenir la collerette du pion contre la face amont de la bride de fixation lors de la mise en température du pion. Une fois l'équilibre thermique établi entre le pion anti-usure et la bride de fixation du tambour, le jeu disparaît entre le fût du pion et le trou de décharge de sorte que le pion se retrouve parfaitement fretté dans le trou de décharge. Comme représenté sur la figure 2D, la canne de préhension 44 peut alors être retirée en exerçant une force d'arrachement sur celle-ci ou en désactivant la commande de l'électroaimant de la tête de centrage le cas échéant. Lorsque la canne de préhension 44 est retirée, la pièce 50 formant contre-aimant est libérée, par gravité, de l'intérieur du fût du pion anti-usure. Cette pièce, ainsi que la canne de préhension, pourront être réutilisées pour la mise en place d'un autre pion anti-usure. La figure 4 représente une variante de réalisation du procédé de frettage selon l'invention. Dans cette variante, la pièce 50 en matériau ferromagnétique formant contre-aimant appartient à un organe 52 allongé formant guide. Plus précisément, le contre-aimant 50 peut être noyé dans le guide 52, ce dernier ayant par exemple une forme sensiblement cylindrique. Une fois le pion anti-usure 38 réchauffé dans le trou de décharge 36, la force d'arrachement exercée sur la canne de préhension 44 ou la coupure de l'électroaimant permet de libérer par gravité le guide 52 et son contre-aimant 50. L'avantage d'un tel guide 52 est de faciliter le guidage du pion anti-usure lors de son introduction à l'intérieur du trou de décharge et d'éviter ainsi un réchauffement prématuré du pion dû à une conduction de chaleur lors de contacts avec le trou de décharge. On notera que le guide 52 présente un diamètre plus petit que le trou de décharge afin de ne pas gêner la mise en place du pion anti- usure. REVENDICATIONS1. Dispositif de frettage d'une pièce anti-usure dans un trou localisé dans un élément de turboréacteur, le dispositif comprenant au moins une pièce anti-usure (38) et une canne de préhension ayant une tête de centrage (48) équipée de moyens de maintien de la pièce antiusure par électromagnétisme. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la tête de centrage de la canne de préhension est réalisée dans un matériau magnétique. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la tête de centrage de la canne de préhension comprend un électroaimant apte à être activé lors de la saisie de la pièce anti-usure et à être coupé une fois la pièce anti-usure frettée dans le trou. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel la pièce anti-usure est réalisée dans un matériau ferromagnétique. 20 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel la pièce anti-usure n'est pas réalisée dans un matériau ferromagnétique, le maintien de la pièce anti-usure sur la tête de centrage de la canne de préhension étant obtenu en plaçant une pièce (50) réalisée dans un 25 matériau ferromagnétique dans un fût (40) de ladite pièce anti-usure. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel la pièce en matériau ferromagnétique appartient à un organe (52) allongé formant guide. 7. Procédé de frettage d'une pièce anti-usure (38) dans un trou (36) localisé dans un élément (30) de turboréacteur, le procédé consistant à: à l'aide d'une canne de préhension (44), saisir la pièce anti-35 usure, celle-ci étant maintenue sur une tête de centrage (48) de la canne de préhension par électromagnétisme ; 30introduire la pièce anti-usure dans le trou (36) ; et retirer la canne de préhension une fois la pièce anti-usure frettée dans le trou. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel, préalablement à l'introduction de la pièce anti-usure dans le trou, la pièce anti-usure est thermiquement contractée. 9. Procédé selon l'une des revendications 7 et 8, dans lequel, préalablement à l'introduction de la pièce anti-usure dans le trou, le trou est thermiquement dilaté. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel la pièce anti-usure comprend un fût (40) se terminant à une extrémité par une collerette (42), le trou étant un trou de décharge d'un tambour (30) de compresseur du turboréacteur, l'étape de préhension de la pièce anti-usure consistant, à l'aide de la canne de préhension (44), à saisir par sa collerette ladite pièce anti-usure, et l'étape d'introduction de la pièce anti-usure consistant à introduire ladite pièce anti-usure dans le trou de décharge (36) pour amener sa collerette en butée contre une face du tambour de soufflante. 11. Procédé de réparation d'un tambour de compresseur de turboréacteur, le tambour (30) ayant une bride de fixation (32) contre laquelle viennent en butée les pieds (16) des aubes (14) de la soufflante (12) et munie d'une pluralité de trous de décharge (36), le procédé consistant à : usiner des lamages sur la face de la bride de fixation du tambour en regard des pieds des aubes de la soufflante ; et fretter des pièces anti-usure (38) dans des trous de décharge selon la revendication 10.