Brevet FR3001758A1 — publié le 20140808

Aube de rotor de turbomachine Domaine de l'invention L'invention concerne une aube de rotor de turbomachine. L'invention concerne en outre un procédé de dépôt de matériau anti-usure sur une aube de rotor de turbomachine. Etat de l'art Il existe des aubes de rotor de turbomachine comportant un côté intrados et un côté extrados disposés de part et d'autre d'un axe d'empilement d'aube. Une telle aube est par exemple une aube d'un étage de turbine. En référence à la figure 1, de telles aubes présentent à leur extrémité distale 103 un talon 105. Chaque talon 105 comprend une plateforme 2 présentant un premier bord 201 côté intrados et un second bord 202 côté extrados. Chaque talon 105 comprend au moins une léchette 3 d'étanchéité présentant une première portion d'extrémité 301 côté intrados et une seconde portion d'extrémité 302 côté extrados. La léchette 3 est par exemple apte à coopérer avec une garniture du stator, par exemple une garniture abradable, de sorte à limiter les frottements entre l'aube et une virole concentrique au rotor. La léchette 3 présente un sommet de léchette s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de ladite plateforme 2 entre lesdites première 301 et seconde 302 portions d'extrémité. Par direction radiale on entend une direction orthogonale à un axe de turbomachine. A son extrémité proximale 102, l'aube comprend par exemple un pied 104 par lequel elle est fixée à un disque du rotor de la turbomachine. Plusieurs aubes mobiles peuvent être fixées sur un disque de rotor, leurs 1 talons 105 étant alors disposés bord à bord de sorte à former une couronne circonférentielle. Une telle couronne circonférentielle permet de délimiter extérieurement une veine d'écoulement de gaz traversant la turbomachine et de limiter ainsi d'éventuelles fuites de gaz. Afin d'amortir les vibrations auxquelles les aubes sont soumises en fonctionnement, les aubes sont montées sur leur disque de rotor avec une contrainte de torsion autour de leur axe d'empilement. Par axe d'empilement on entend l'axe passant par le centre de gravité de la section la plus basse de l'aube, c'est-à-dire celle la plus proche de l'extrémité proximale, et orthogonale à l'axe de la turbomachine. Ainsi, les plateformes 2 des talons 105 sont dessinées pour que chaque aube soit mise en contrainte de torsion par appui avec ses voisines, principalement le long desdites deuxièmes portions des bords 201 et 202 latéraux. Pour améliorer l'appui des aubes entre elles et, notamment, éviter le chevauchement des talons 105 et transmettre le mieux possible les efforts d'une aube sur ses voisines, il est connu de prévoir, le long du premier bord 201 et/ou du second bord 202, entre les deux portions d'extrémité 301 et 302 de deux léchettes 3 et 4, un profil présentant trois portions formant un « Z », la portion centrale du « Z » présentant un rebord en saillie. Ce rebord est adapté pour recevoir une couche de matériau anti-usure pour protéger le talon 105 des frottements avec l'aube adjacente. Le dépôt de matériau anti-usure est fait de manière classique sur la pièce brute de fonderie. Cependant la quantité à déposer est relativement faible et la surface à déposer la plus petite possible, de sorte à ne pas augmenter la masse de l'aube et de sorte à limiter la quantité de matériau utilisée. Il est ainsi fréquent qu'il y ait des débordements lors du dépôt de matériau anti-usure, et que ces débordements subsistent après usinage de l'aube. Il est alors nécessaire de reprendre les débordements en retouchant manuellement l'aube. Cependant, une telle étape de retouche manuelle reste délicate étant donnée les faibles dimensions du 2 rebord et du dépôt. En outre, une telle étape est onéreuse d'une part car elle complexifie et prolonge le procédé de fabrication de l'aube - des étapes de contrôles supplémentaires étant également nécessaires - et d'autre part car elle induit une quantité importante de rebus. De plus, un tel talon 105 doit présenter un profil particulier et un rebord faisant saillie, ce qui implique une réalisation plus complexe également pour la pièce brute. Résumé de l'invention Un but de l'invention est de pallier ces inconvénients. A cet effet, il est prévu une aube de rotor de turbomachine ladite aube présentant à son extrémité distale un talon comprenant : - une plateforme présentant un premier bord côté intrados et un second bord côté extrados, - au moins une léchette d'étanchéité présentant une première portion d'extrémité côté intrados et une seconde portion d'extrémité côté extrados, ladite léchette présentant un sommet de léchette s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de ladite plateforme entre lesdites première et seconde portions d'extrémité, pour au moins une léchette, le talon comprenant, au niveau d'un des bords au moins, une portion formant une cuvette s'étendant le long de la portion d'extrémité de la léchette qui correspond au bord, la portion formant cuvette étant adaptée pour recevoir un dépôt de matériau antiusure. 3 L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles : une couche de matériau anti-usure déposée dans chaque cuvette ainsi formée ; - le talon comprend, pour au moins une léchette, au niveau du premier, respectivement second bord, une première, respectivement seconde, portion formant une cuvette s'étendant le long de la première, respectivement seconde, portion d'extrémité de la léchette, la première, respectivement seconde, portion formant cuvette étant adaptée pour recevoir un dépôt de matériau anti-usure ; - chaque portion formant cuvette comprend deux parois s'étendant de part et d'autre de la portion d'extrémité de léchette correspondante, les parois formant les bords latéraux de la cuvette et la portion d'extrémité de léchette formant le fond de la cuvette ; une léchette amont et une léchette aval ; - le matériau anti-usure est de type stellite ; - l'aube est une pièce brute d'aube avant usinage ; - l'aube est une aube usinée. L'invention concerne en outre un procédé de dépôt de matériau anti-usure sur une aube de rotor de turbomachine, comprenant les étapes consistant à : - fournir une telle pièce brute d'aube de rotor de turbomachine, déposer une couche de matériau anti-usure dans chaque cuvette formée, et - usiner les parois de la cuvette dépassant la couche de matériau anti-usure déposée, 4 En outre, le procédé peut comprendre une étape consistant à poncer la surface de la couche anti-usure et de la portion formant cuvette usinée, de sorte à les lisser. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront lors de la description ci-après d'un mode de réalisation. Aux dessins 10 annexés : - la figure 1 représente un détail d'une aube de rotor de turbomachine selon l'art antérieur, - la figure 2 représente une aube de rotor de turbomachine selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, 15 - la figure 3a représente une léchette de l'aube de la figure 2 sans le dépôt de matériau anti-usure, - la figure 3b représente la léchette de la figure 3a avec le dépôt de matériau anti-usure, - la figure 4a représente une vue selon un axe radial du talon 20 d'une pièce brute d'aube de rotor selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, - la figure 4b représente une vue selon un axe radial du talon d'une aube de rotor de turbomachine après application à la pièce de brute de la figure 5a d'un procédé selon un exemple de 25 mode de réalisation de l'invention, - la figure 5a représente une vue en perspective du talon de la figure 4a, - la figure 5b représente une vue en perspective du talon de la figure 5a après dépôt de matériau anti-usure. 30 - la figures 5c représente une vue en perspective du talon de l'aube de la figure 5b après usinage et ponçage, 5 - la figure 6 représente sous forme de diagramme du procédé selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Description détaillée de l'invention Exemple d'aube Structure générale de l'aube En référence aux figures 2 à 5c, il est décrit un exemple d'aube de 10 rotor de turbomachine. Une telle aube peut par exemple être une aube de turboréacteur d'avion, par exemple au niveau d'un étage basse pression. L'aube comporte un côté intrados et un côté extrados disposés de part et d'autre d'un axe d'empilement d'aube. L'aube peut ainsi comprendre une pale 101 s'étendant suivant un axe d'empilement de 15 l'aube. La pale 101 s'étend entre une extrémité proximale 102 et une extrémité distale 103 de l'aube. L'aube comprend un pied 104 au niveau de son extrémité proximale 102, par lequel elle est par exemple fixée à un disque du rotor de turbomachine. Le disque permet d'entraîner l'aube en rotation autour d'un 20 axe de la turbomachine. Talon L'aube présente à son extrémité distale 103 un talon 105. Le talon 105 peut être réalisé de telle sorte que, lorsque plusieurs aubes mobiles 25 sont fixées sur un disque de rotor, leurs talons 105 sont disposés bord à bord de manière à former une couronne rotative délimitant une surface de révolution autour de l'axe de rotation des aubes. Cette couronne a, notamment, pour fonction de délimiter une surface extérieure d'une veine d'écoulement du gaz circulant entre les pales 101 et de limiter ainsi 30 d'éventuelles fuites de gaz au niveau de l'extrémité distale 103 des aubes. 6 Le talon 105 comprend une plateforme 2 présentant un premier bord 201 côté intrados et un second bord 202 côté extrados. Les premier et second bords 201 et 202 sont par exemple des bords latéraux opposés. La plateforme 2 peut délimiter extérieurement la veine d'écoulement du gaz circulant entre les pales 101. Léchette Le talon 105 comprend au moins une léchette 3 d'étanchéité. La léchette 3 présente une première portion d'extrémité 301 côté intrados et une seconde portion d'extrémité 302 côté extrados. La léchette 3 présente un sommet de léchette s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de ladite plateforme 2 entre lesdites première 301 et seconde 302 portions d'extrémité. Le talon 105 peut comprendre une léchette amont 3 et une léchette aval 4, l'amont et l'aval étant défini selon le sens d'écoulement du gaz. Les léchettes amont 3 et aval 4 peuvent être réalisées de telle sorte que, lorsque plusieurs aubes mobiles sont fixées sur un disque de rotor, les léchettes 3 et 4 des aubes sont disposées bord à bord de manière à former un anneau rotatif selon l'axe de rotation des aubes, cet anneau étant contenu sensiblement dans un plan radial. Un tel anneau permet de limiter le jeu existant entre les aubes et un stator, ou une virole de stator, qui entoure celles-ci, afin de limiter les éventuelles fuites de gaz à cet endroit. La partie de la plateforme 2 s'étendant en amont de la léchette amont 3 constitue une partie amont 203 ou becquet amont. La partie de la plateforme 2 s'étendant en aval de la léchette aval 4 constitue une partie aval 205 ou becquet aval. Entre, la partie amont 203 et la partie aval 205, la plateforme 2 présente une partie centrale 204 s'étendant entre les léchettes amont 3 et aval 4. Dans le but d'amortir les vibrations auxquelles les aubes sont 30 soumises en fonctionnement, les aubes peuvent être montées sur leur disque de rotor avec une contrainte de torsion autour de leur axe 7 d'empilement. Ainsi, les plateformes 2 peuvent être dimensionnées de telle sorte que chaque aube soit mise en contrainte de torsion par appui avec ses voisines au niveau des talons 105, principalement le long des portions d'extrémité des léchettes 3 et 4. Portion formant cuvette Pour au moins une léchette 3, par exemple pour chaque léchette 3, le talon 105 comprend, au niveau d'un des bords 201 ou 202 au moins, une portion formant une cuvette 5 s'étendant le long de la portion d'extrémité 301 ou 302 de la léchette 3 qui correspond au bord 201 ou 202, la portion formant cuvette 5 étant adaptée pour recevoir un dépôt de matériau anti-usure 7. Ainsi le talon 105 peut comprendre, pour au moins une léchette 3, par exemple pour chaque léchette 3, au niveau du premier 201, respectivement second 202 bord, une première, respectivement seconde, portion formant une cuvette 5 s'étendant le long de la première 301, respectivement seconde 302, portion d'extrémité de la léchette 3, la première, respectivement seconde, portion formant cuvette 5 étant adaptée pour recevoir un dépôt de matériau anti-usure 7. Comparativement à l'art antérieur, la portion formant cuvette 5, le long d'une portion d'extrémité 301 ou 302 de la léchette 3, permet une rigidification de cette léchette 3, et donc de mieux supporter les efforts provoqués par le contact avec les talons 105 adjacents. Les figures référencées représentent des portions formant cuvette 5 au niveau de la léchette amont 3, cependant de telles portions formant cuvettes 5 peuvent être présentes, alternativement ou en complément, au niveau de la léchette aval 4. Chaque portion formant cuvette 5 peut comprendre deux parois 501 et 502 s'étendant de part et d'autre de la portion d'extrémité de léchette 3 correspondante. Ces parois forment ainsi deux faces 501 et 502 formant des parois latérales de la cuvette 5 et la portion d'extrémité de léchette 3 8 forme le fond de la cuvette 5. Ces parois 501 et 502 pourront être reprises lors d'un usinage ultérieur. Dépôt de matériau anti-usure Ainsi l'aube peut-elle comprendre une couche de matériau anti- usure 7 déposée dans chaque cuvette 5 ainsi formée. Le constituant l'aube est en général peu résistant à l'usure et le matériau anti-usure permet de prolonger sa durée de vie en protégeant les parties sujettes à l'usure. La couche de matériau anti-usure 7 peut être obtenue par brasage de plaquettes d'alliage spécifique de dureté élevée au niveau de la cuvette 5. La couche de matériau anti-usure 7 peut être obtenue par chargement de cette face latérale avec un alliage mise en fusion. La chaleur nécessaire peut par exemple provenir d'un arc électrique gainé de gaz neutre ou bien par un faisceau laser. Le matériau anti-usure 7 peut être un alliage de base cobalt, par exemple un alliage de cobalt, de chrome de tungstène et de carbone, par exemple un tel alliage du type de ceux commercialisés sous la marque "Stellite", présentant de bonnes propriétés anti-usure. Le matériau anti-usure 7 peut ainsi être fait sur une pièce brute de fonderie d'aube avant usinage, par stellitage. La présence de la cuvette 5 au niveau de la léchette 3 permet de réaliser un dépôt en quantité faible et sans risque de débordement. En effet, la portion formant cuvette 5 agit comme une « gouttière » lors du dépôt de matériau en fusion, le débordement étant limité par les bords de la cuvette 5. Les bords de parois de cuvette 5 dépassant le matériau anti-usure déposé peuvent ensuite être enlevés lors d'un usinage ultérieur permettant d'obtenir l'aube usinée. Les parois 501 et 502 de la portion cuvette 5 doivent ainsi présenter 30 une épaisseur suffisante pour ne pas fondre complétement lors de la dépose du matériau anti-usure en fusion. Leur état après dépôt pourra 9 cependant être modifié lors de l'usinage. Ainsi une épaisseur de 1,5 mm pour les parois 501 et 502, par exemple, est suffisante. De même le dépôt de matériau anti-usure 7 n'a pas besoin de présenter des imperfections car la forme de la couche pourra être modifiée lors d'un usinage ultérieur et éventuellement d'un ponçage ultérieur. Une telle aube permet ainsi un dépôt de stellite le long de la léchette 3, ce qui assure une plus grande longévité à l'aube car les zones protégés par le matériau anti-usure 7 prennent appui sur la léchette 3. Par ailleurs, une telle aube permet un dépôt automatisé de matériau anti-usure et ne nécessite plus d'opération manuelle. Le matériau se répartissant le long de la cuvette 5, il est ainsi plus aisé de réaliser un dépôt d'une quantité faible de matériau. Il est ainsi possible d'obtenir, après usinage, une couche de matériau anti-usure 7. La couche de matériau anti-usure 7 est par exemple d'une épaisseur de 1 mm ou d'une épaisseur supérieure. De plus, une telle aube ne nécessite plus d'étape de contrôle ultérieur, la portion formant cuvette 5 évitant tout débordement et la forme finale de la portion étant obtenue après usinage. Il en résulte une simplification du procédé de dépôt de matériau anti-usure, et plus généralement du procédé de fabrication d'aubes de rotor de turbomachine. Exemple de procédé En référence à la figure 6, il est décrit un procédé de dépôt de matériau anti-usure sur une aube de rotor de turbomachine. Le procédé comprend une première étape 601 consistant à fournir une pièce brute d'aube de rotor de turbomachine telle que décrite ci-avant et telle que représentée figure 5a. Le procédé comprend une deuxième étape consistant à déposer une couche de matériau anti-usure 7 telle que décrite ci-avant dans chaque cuvette 5 formée, pour obtenir un talon 105 tel que représenté figure 5b. Le procédé comprend une troisième étape 10 3 consistant à usiner les bords de parois 501 et 502 de la cuvette 5 dépassant la couche de matériau anti-usure 7 déposée, de sorte à obtenir une aube usinée telle que représentée figure 5c. Le procédé peut comprendre une quatrième étape 604 consistant à poncer la surface de la couche de matériau anti-usure 7 et de la portion formant cuvette 5 après usinage, de sorte à les lisser. 11 REVENDICATIONS1. Aube de rotor de turbomachine ladite aube présentant à son extrémité distale (103) un talon (105) comprenant : - une plateforme (2) présentant un premier bord (201) côté intrados et un second bord (202) côté extrados, - au moins une léchette (3, 4) d'étanchéité présentant une première portion d'extrémité (301) côté intrados et une seconde portion d'extrémité (302) côté extrados, ladite léchette (3, 4) présentant un sommet de léchette s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de ladite plateforme (2) entre lesdites première et seconde portions d'extrémité (301, 302), caractérisée en ce que, pour au moins une léchette (3, 4), le talon (105) comprend, au niveau d'un des bords (201, 202) au moins, une portion formant une cuvette (5) s'étendant le long de la portion d'extrémité (301, 302) de la léchette (3, 4) qui correspond au bord (201, 202), la portion formant cuvette (5) étant adaptée pour recevoir un dépôt de matériau antiusure (7). 2. Aube de rotor selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend, une couche de matériau anti-usure (7) déposée dans chaque cuvette (5) ainsi formée. 3. Aube de rotor selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le talon (105) comprend, pour au moins une léchette (3, 4), au niveau du premier (201), respectivement second (202) bord, une première, respectivement seconde, portion formant une cuvette (5) s'étendant le long de la première, respectivement seconde, portion d'extrémité (301, 302) de la léchette (3, 4), la première, respectivement seconde, portion formant cuvette (5) étant adaptée pour recevoir un dépôt de matériau anti-usure (7). 12. Aube de rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chaque portion formant cuvette (5) comprend deux parois (501, 502) s'étendant de part et d'autre de la portion d'extrémité (301, 302) de léchette (3, 4) correspondante, les parois (501, 502) formant les parois latérales de la cuvette (5) et la portion d'extrémité (301, 302) de léchette (3, 4) formant le fond de la cuvette (5). 5. Aube de rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend une léchette amont (3) et une léchette aval (4). 6. Aube de rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le matériau anti-usure est de type stellite. 7. Aube de rotor de turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'aube est une pièce brute d'aube avant usinage. 8. Aube de rotor de turbomachine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'aube est une aube usinée. 9. Procédé de dépôt de matériau anti-usure sur une aube de rotor de turbomachine, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - fournir une pièce brute d'aube de rotor de turbomachine selon la revendication 7, - déposer une couche de matériau anti-usure (7) dans chaque cuvette (5) formée, et - usiner des parois latérales (501, 502) de la cuvette (5) dépassant la couche de matériau anti-usure (7) déposée, 13. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à poncer la surface de la couche de matériau anti-usure (7) et de la portion formant cuvette (5) usinée, de sorte à les lisser. 14