Brevet FR3062588A1 — publié le 20180810

SYSTEME DE RACCORDEMENT D'UNE SOLE DE FOUR A UNE EMBASE DE MOULE CARAPACE POUR LA FABRICATION D'UN ELEMENT AUBAGE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne la fabrication par moulage à la cire perdue d'élément aubagé pour turbomachine dans un four à solidification dirigée à l'aide d'un moule carapace. Les pièces aubagées fabriquées incluent les secteurs de distributeur et les aubes individuelles telles que les aubes de rotor de turbine. L'invention se rapporte à tous types de turbomachine d'aéronef, tels que les turboréacteurs et les turbopropulseurs. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les pièces aubagées pour turbomachine d'aéronef, telles que les secteurs de distributeurs et les aubes mobiles, sont souvent fabriquées par moulage à la cire perdue dans un moule carapace. De manière connue, le moule carapace comprend une embase qui est raccordée de manière détachable à une sole de four par une liaison à baïonnette. L'embase comprend une couche de matériau céramique qui est réalisée par barbotine avec ajout de sable réfractaire. Il n'est pas toujours aisé de réaliser des encoches ou des dents suffisamment précises dans l'embase, de manière à rendre possible une liaison à baïonnette entre l'embase et la sole. Il est par ailleurs nécessaire d'imprimer à l'embase relativement à la sole un mouvement de rotation suivi d'un mouvement de translation, pour désolidariser l'embase de la sole. Ces mouvements ont lieu dans un environnement chaud, ce qui les rend d'autant plus compliqués à accomplir. 3062588 2 EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention vise à résoudre au moins partiellement le problème rencontré dans les solutions de l'art antérieur. A cet égard, l'invention a pour objet un ensemble pour la fabrication par 5 moulage à la cire perdue d'au moins une pièce aubagée pour turbomachine. L'ensemble comprend une sole de four, une embase de moule carapace plaquée contre la sole, et un système de raccordement de l'embase à la sole. Selon l'invention, le système de raccordement comprend : au moins un support de platine de rétention, rigidement solidaire de la 10 sole, et comprenant un orifice traversant, et au moins une platine de rétention destinée à s'étendre à travers l'orifice, en s'appuyant sur l'embase pour maintenir l'embase plaquée contre la sole, en retenant l'embase selon une direction axiale. Le système de raccordement selon l'invention rend plus aisée la 15 solidarisation/désolidarisation de l'embase et de la sole qu'avec un système de raccordement à baïonnette. Par ailleurs, l'embase est plus aisée à fabriquer puisqu'il n'est plus nécessaire d'y réaliser des encoches ou des dents, pour pouvoir la solidariser à la sole. L'invention peut comporter de manière facultative une ou plusieurs des 20 caractéristiques suivantes combinées entre elles ou non. Avantageusement, le système de raccordement est configuré pour que la platine soit en appui sur l'embase en s'étendant selon une deuxième direction inclinée par rapport à la direction axiale. De préférence, la deuxième direction est inclinée selon un angle compris entre 2° et 15° par rapport à l'embase, de préférence 4°. Selon une particularité de réalisation, le support est réalisé dans un premier matériau, la platine de rétention étant réalisée dans un deuxième matériau distinct du premier matériau, la platine de rétention étant configurée pour se rompre suite à un effort de traction exercé selon la direction axiale. 3062588 3 Selon une forme de réalisation avantageuse, le système de raccordement comprend un assemblage de serrage pour fixer le support sur la sole. De préférence, le support comprend une rainure destinée à coopérer avec l' assemblage de serrage pour régler la position du support relativement à la sole. 5 Selon une autre particularité de réalisation, le support comporte un détrompeur visuel configuré pour indiquer une orientation correcte du support relativement à la sole. Avantageusement, le système de raccordement comprend : au moins un deux supports de platine de rétention, chacun rigidement 10 solidaire de la sole, et comprenant un orifice traversant, et au moins deux platines de rétention destinées chacune à s'étendre à travers l'orifice traversant d'un des supports, en s'appuyant sur l'embase ou sur la sole, pour retenir axialement l'embase par rapport à la sole. De préférence, le système de raccordement comprend quatre supports 15 de platine de rétention et quatre platines de rétentions. De préférence, les supports sont agencés symétriquement les uns des autres relativement à la sole par rapport à la direction axiale. Selon une particularité de réalisation, la sole comprend une face d'appui sur l'embase sensiblement plane, l'embase comprenant une face d'appui sur la sole 20 sensiblement plane, les faces d'appui étant sensiblement parallèles entre elles. De préférence, la direction axiale est sensiblement orthogonale aux faces d'appui. L'invention porte également sur un procédé de fabrication par moulage à la cire perdue d'au moins une pièce aubagée pour turbomachine à l'aide d'un ensemble 25 tel que défini ci-dessus. Selon une forme de réalisation avantageuse, la platine de rétention est insérée dans l'orifice traversant jusqu'à être en appui sur la sole. Selon une forme de réalisation avantageuse, le procédé de fabrication comprend une étape de désolidarisation de l'embase de la sole, comprenant la rupture 3062588 4 de l'au moins une platine de rétention suite à un effort de traction selon la direction axiale de l'embase relativement à la sole. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la 5 description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique partielle en coupe verticale d'un moule carapace dans un four de solidification dirigée, selon un premier mode de réalisation de l'invention ; 10 - la figure 2 est une représentation schématique partielle en vue de face d'un support de platine de rétention du premier mode de réalisation ; - la figure 3 illustre la désolidarisation du moule carapace de la sole du four, selon le premier mode de réalisation. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS 15 Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à 20 l'autre. La figure 1 représente un four 1 à solidification dirigée monocristalline. Le four 1 sert à fabriquer par moulage à la cire perdue des pièces aubagées telles que des aubes de rotor de turbine ou des secteurs de distributeur de turbomachine, à l'aide d'un moule carapace 3. 25 Le four 1 et le moule carapace 3 sont sensiblement symétriques de révolution par rapport à un axe longitudinal X-X du four, lorsque le moule carapace 3 est dans le four 1. 3062588 5 Dans le présent document, une direction axiale est définie comme une direction parallèle à la direction de l'axe longitudinal X-X. Les termes « inférieur », « supérieur », « interne» et « externe » sont utilisés pour qualifier une position le long de la direction axiale X-X et par rapport au four 1. Ainsi, le qualificatif « interne » est 5 synonyme de« supérieur» par opposition au qualificatif « externe » qui est synonyme d' « inférieur » en lien avec la figure 1. Le four 1 comprend une enceinte chauffante 10 qui comprend des éléments isolants 13. Les éléments isolants 13 délimitent une zone chaude 12, située à l'intérieur de l'enceinte 10, et une zone froide 14 qui est située à l'extérieur de l'enceinte 10 10. La zone froide 14 est destinée à être à une température inférieure à celle de la zone chaude 12. Le four 1 comprend également une sole 2 qui est montée mobile par rapport à l'enceinte 10 selon la direction axiale X-X, pour pouvoir se déplacer entre la zone chaude 12 et la zone froide 14. 15 La sole 2 a une forme de plaque cylindrique. Elle est délimitée selon la direction axiale par une face interne Si et par une face supérieure S2 qui est opposée à la face interne Si. La sole 2 est réalisée en matériau thermiquement conducteur, typiquement en un matériau cuivreux. La sole 2 est destinée à refroidir le métal coulé dans le moule carapace 3, lorsqu'elle est descendue dans la zone froide 14. 20 Le moule carapace 3, également appelé carapace 3 dans la suite de la description, comprend une embase 5 et une paroi latérale 30. L'embase 5 a une forme générale de plaque. Elle présente une face inférieure S3, ainsi qu'une face externe S4 qui est opposée à la face inférieure S3 selon la direction axiale. La face inférieure S3 est destinée à être en appui plan contre la face 25 supérieure S2 de la sole 2, en étant parallèle à celle-ci et sensiblement orthogonale à la direction axiale X-X. L'embase 5 est maintenue plaquée contre la sole 2 par un système de raccordement 6 qui la retient selon la direction de l'axe longitudinal X-X du four, lors de la fabrication de la pièce aubagée. 3062588 6 l'embase 5 et la paroi latérale 30 sont en matériau céramique. Elles sont fabriquées par enduction de barbotine et de sable réfractaire sur un modèle en cire qui est ensuite éliminé pour former un ensemble 4 de noyaux et de cavité. L'embase 5 forme ainsi l'extrémité inférieure de la paroi latérale 30. La paroi latérale 30 délimite l'ensemble 5 de noyaux et de cavités 4 qu'elle entoure. La paroi latérale 30 et l'embase 5 sont symétriques de révolution autour d'une cavité centrale 42 de l'ensemble de cavités 4, qui sert avantageusement à la coulée de matériau métallique pour fabriquer la pièce aubagée. La paroi latérale 30 comprend une partie basse 32 une partie haute 34 10 qui est plus éloignée de l'embase 5 que la partie basse 32. La partie basse 32 est monobloc avec l'embase 5. La partie basse 32 comprend de manière connue une chicane 41 pour permettre la solidification monocristalline de la pièce aubagée à fabriquer. La partie haute 34 comprend un noyau en céramique 44 présent 15 initialement dans le modèle en cire, et qui est destinée à former une cavité interne de la pièce aubagée à fabriquer. Le moule carapace 3 permet de réaliser plusieurs pièces aubagées réparties angulairement autour de la cavité centrale 42. Le système de raccordement 6 comprend par exemple quatre platines de rétention 60 et quatre supports 61 des platines 20 de rétention qui sont agencés symétriquement les uns des autres par rapport à la direction axiale X-X. Les supports 61 sont chacun vissés à la sole 2 par un assemblage de serrage 7. Seuls une des platines de rétention 60, le support 61 associé et un des assemblages de serrage 7 sont représentés à la figure 1. Les platines de rétention 60 sont identiques entre elles. Les platines 60 25 sont réalisées dans un matériau peu coûteux, peu résistant mécaniquement par rapport au matériau des supports 61, et résistant à la température de la zone chaude 12 du four 1. Les platines 60 sont par exemple réalisées en alumine. Elles ont une forme générale parallélépipédique. Chaque platine 60 est destinée à s'appuyer sur l'embase 5 en s'étendant depuis l'orifice traversant 63 du support 61 correspondant. La platine 60 s'étend alors 3062588 7 selon une direction A-A inclinée selon un angle a compris entre 2° et 15° par rapport à l'embase, préférablement 4°, avec la face externe S4 de l'embase 5. En référence à la figure 2, les supports 61 sont deux à deux identiques. Ils sont réalisés dans un matériau qui présente une résistance mécanique relativement 5 importante à la température de la zone chaude 12, tel qu'un alliage de molybdène pour hautes températures. Ce premier matériau est par exemple un alliage comprenant 99% en masse de molybdène, 0,5% en masse de titane et 0,1% en masse de zirconium, connu sous le nom d' « alliage TZM ». Les supports 61 présentent chacun une base 62 destinée à venir en 10 appui plan sur la face interne Si de la sole 2, et un segment longitudinal 64 qui est sensiblement orthogonal à la base 62 et qui est rigidement solidaire de la base 62. Le segment longitudinal 64 est notamment monobloc avec la base 62. Les supports 61 sont répartis uniformément autour de l'axe longitudinal X-X du four. Le segment longitudinal 64 est destiné à s'étendre selon la direction 15 axiale X-X en venant en appui contre la tranche de la sole 2. Le segment longitudinal 64 est traversé par une rainure longitudinale 65 qui s'étend selon la direction axiale X-X. La rainure 65 est destinée à engager une vis 70 de l'assemblage de serrage 7, ce qui permet de régler la position du support 61 relativement à la sole 2 le long de la direction axiale X-X. 20 Le segment longitudinal 64 présente également un orifice traversant 63 qui s'étend au-dessus de la rainure 65, selon une direction perpendiculaire à la direction de la rainure 65. L'orifice traversant 63 est destiné à recevoir une des platines de rétention 60. Chaque support 61 comprend également un détrompeur visuel 66 qui 25 est configuré pour indiquer une orientation correcte de la base 62 du support 61 relativement à la sole 2. Le détrompeur 66 prend par exemple la forme d'un marquage visuel présent sur le support 61. Chaque assemblage de serrage 7 comprend une vis 70 qui sert à raccorder mécaniquement un des supports 61 à la sole 2. La vis 70 est destinée à 3062588 8 s'insérer, à travers la rainure 65 du support 61, dans un trou fileté 71 qui est ménagé dans la sole 2. L'embase 5 est solidarisée à la sole 2 de la manière suivante : Tout d'abord, chacun des supports 61 est raccordé à la sole 2 par l'assemblage de serrage 7 5 correspondant. Chaque platine de rétention 60 est ensuite insérée dans l'orifice traversant 63 du support 61 correspondant, jusqu'à venir en appui sur la face externe S4 de l'embase 5 en étant maintenue dans l'orifice 63. Le cas échéant, la position du support 61 relativement à la sole 2 est ensuite ajustée, en desserrant la vis 70, en déplaçant la rainure 65 du support 10 relativement à la vis 70, et en resserrant la vis 70 pour qu'elle engage la sole 2. Une fois que l'embase 5 est raccordée mécaniquement à la sole 2, il est procédé à la coulée de l'assemblage métallique à l'intérieur du moule carapace 3. Puis, l'ensemble formé par la sole 2 et le moule carapace 3 est ensuite descendu vers la zone froide 14 selon la flèche 80, pour sortir progressivement le moule 15 carapace 3 de la zone chaude 12 de l'enceinte 10. Lorsque le moule carapace 3 est entièrement dans la zone froide 14, et que le matériau métallique de la pièce aubagée a eu le temps de se solidifier, le moule carapace 3 est désolidarisé de la sole 2. L'embase 5 est désolidarisée à la sole 2 de la manière suivante : 20 L'embase 5 du moule carapace est déplacée selon la direction axiale X-X relativement à la sole 2 suite à un effort de traction selon la direction axiale X-X représenté par la flèche 81, jusqu'à la destruction des platines de rétention 60. Par la suite, la paroi latérale 30 et l'embase 5 du moule carapace 3 sont éliminées, ce qui permet de récupérer les pièces aubagées fabriquées. Les supports 61 25 sont éventuellement désolidarisés de la sole 2. La surface externe S4 est réalisée en matériau céramique, ce qui la rend non parfaitement plane. L'appui de l'extrémité des platines de rétention 60 sur la surface externe S4 permet de raccorder facilement les supports 61 à l'embase 5. 3062588 9 Le maintien des platines de rétention 60 dans les orifices 63 en étant inclinées facilite ensuite leur destruction pour désolidariser le moule carapace 3 de la sole 2. Par ailleurs, la plus grande résistance mécanique du matériau des 5 supports 61 permet de réutiliser les supports 61 et les assemblages de serrage 7 correspondants avec un autre moule carapace 3. Autrement dit, le système de raccordement 6, de par sa simplicité, permet de raccorder successivement et facilement des moules carapaces 3 de formes très différentes à la sole 2. 10 Le système de raccordement 6 rend également l'embase 5 plus facile à fabriquer, puisqu'il évite d'avoir à réaliser des dents ou des encoches dans le matériau céramique 5 de l'embase, pour pouvoir la raccorder mécaniquement à la sole 2. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite sans sortir du cadre de l'exposé 15 de l'invention. En particulier, le four 1 est apte à la fabrication de pièces aubagées par solidification dirigée colonnaire au lieu de monocristalline. Le nombre de platines de rétention 60 et de support 61 du système de raccordement 6 est susceptible de varier. 20 Le système de raccordement 6 peut prendre d'autres formes. En plus ou en alternative, les supports 61 ont par exemple une position réglable par rapport à la sole 2 le long de la direction circonférentielle de la sole 2. L'effort de traction 81 exercé sur le moule carapace 3 pour le désolidariser de la sole 2 peut être effectué selon une direction inclinée par rapport à la 25 direction axiale X-X avec une composante selon la direction axiale X-X. La forme du four 1, du moule carapace 3 et/ou de la sole 2 peut varier. REVENDICATIONS1. Ensemble pour la fabrication par moulage à la cire perdue d'au moins une pièce pour turbomachine, de préférence une pièce aubagée, comprenant : une sole (2) de four, une embase (5) de moule carapace plaquée contre la sole (2), un système de raccordement (6) de l'embase (5) à la sole (2), caractérisé en ce que le système de raccordement (6) comprend : au moins un support (61) de platine de rétention, rigidement solidaire de la sole (2), et comprenant un orifice traversant (63), au moins une platine de rétention (60) destinée à s'étendre à travers l'orifice (63), en s'appuyant sur l'embase (5) pour maintenir l'embase (5) plaquée contre la sole (2), en retenant l'embase (5)selon une direction axiale (X-X). 2. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel le système de raccordement (6) est configuré pour que la platine soit en appui sur l'embase (5) en s'étendant selon une deuxième direction (A-A) inclinée par rapport à la direction axiale (X-X), de préférence selon un angle (a) par rapport à l'embase (5) compris entre 2° et 15° par rapport à l'embase, préférablement 4°. 3. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le support (61) est réalisé dans un premier matériau, la platine de rétention (60) étant réalisée dans un deuxième matériau distinct du premier matériau, la platine de rétention (60) étant configurée pour se rompre suite à un effort de traction (80) exercé selon la direction axiale (X-X). 4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le système de raccordement (6) comprend un assemblage de serrage (7) pour fixer le support (61) sur la sole (2), le support (61) comprenant de préférence une rainure (65) destinée à coopérer avec l' assemblage de serrage (7) pour régler la position du support (61) relativement à la sole (2). 3062588 11 5. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel le support (61) comporte un détrompeur visuel (66) configuré pour indiquer une orientation correcte du support (61) relativement à la sole (2). 5 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, le système de raccordement (6) comprend : au moins deux supports (61) de platine de rétention, de préférence quatre supports (61) de platine de rétention, chacun rigidement solidaire de la sole (2) et 10 comprenant un orifice traversant (63), au moins deux platines de rétention (60), de préférence quatre platines de rétentions (60), destinées chacune à s'étendre à travers l'orifice traversant (63) d'un des supports (61), en s'appuyant sur l'embase (5), pour retenir axialement l'embase (5) par rapport à la sole (2), 15 les supports (61) étant de préférence agencés symétriquement les uns des autres relativement à la sole (2) par rapport à la direction axiale (X-X). 7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la sole (2) comprend une face d'appui (52) sur l'embase (5) sensiblement 20 plane, l'embase (5) comprenant une face d'appui (S3) sur la sole (2) sensiblement plane, les faces d'appui (52, 53) étant sensiblement parallèles entre elles, la direction axiale (X-X) étant de préférence orthogonale aux faces d'appui (S2, S3). 8. Procédé de fabrication par moulage à la cire perdue d'au moins une 25 pièce pour turbomachine, de préférence une pièce aubagée, à l'aide d'un ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel la platine de rétention (60) est insérée dans l'orifice traversant (63) jusqu'à être en 30 appui sur la sole (2). 3062588 12 10. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, comprenant une étape de désolidarisation de l'embase (5) de la sole (2), comprenant la rupture de l'au moins une platine de rétention (60) suite à un effort de traction selon la direction axiale (X-X) de l'embase (5) relativement à la sole (2). 5