Brevet FR3081497A1 — publié le 20191129

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des 5 aubages de turbine de turbomachine, et plus particulièrement aux aubages brut de fonderie d'aubes de turbine réalisées par la technique de la fonderie à la cire perdue. De façon connue en soi, une turbomachine comporte une chambre de combustion dans laquelle de l'air et du carburant sont 10 mélangés avant d'y être brûlés. Les gaz issus de cette combustion s'écoulent vers l'aval de la chambre de combustion et alimentent ensuite une turbine haute pression et une turbine basse pression. Chaque turbine comporte une ou plusieurs rangées d'aubes fixes (appelées distributeurs) alternant avec une ou plusieurs rangées d'aubes mobiles (appelées roues 15 mobiles), espacées de façon circonférentielle tout autour du rotor de la turbine. La figure 4A illustre en partie une structure conventionnelle de distributeurs équipant actuellement de nombreux moteurs aéronautiques et comportant une pluralité d'aubes fixes. 20 Chacune de ces aubes 10 comporte un profil aérodynamique ou pale insérée entre une plate-forme externe 14 réunissant les têtes d'aubes et une plate-forme interne 16 réunissant les pieds d'aubes. Chaque pale comporte un bord d'attaque 18 et un bord de fuite 20 opposés l'un de l'autre et des parois intrados 22 et extrados 24 s'étendant radialement 25 entre un pied d'aube et une tête d'aube selon une direction X-X' d'élongation de la pale, laquelle direction d'élongation est perpendiculaire à l'axe central longitudinal (non représenté) de la turbomachine. La figure 4B illustre une aube mobile creuse conventionnelle 30 pour turbine à gaz comportant un profil aérodynamique ou pale ayant un 30 bord d'attaque 32 et un bord de fuite 34 opposés l'un de l'autre et reliés par une paroi intrados 36 et une paroi extrados 38 s'étendant radialement entre un pied d'aube 40 et une tête d'aube 42 selon la direction X-X' d'élongation de la pale. Il est connu que le bord de fuite de telles aubes fixes ou mobiles 35 est une caractéristique dimensionnelle clef pour la performance aérodynamique de la turbine et du moteur. Dès lors, pour réduire la 2 consommation de carburant du moteur, une solution connue consiste à augmenter la performance aérodynamique de la turbine par un amincissement du bord de fuite de ces aubes. Or, actuellement les aubages de turbine sont réalisés pour l'essentiel selon une technique de fonderie à la cire perdue. Etant donné la finesse du profil aérodynamique recherché, cette seule technique de fonderie ne permet pas d'obtenir des aubages à bord de fuite fin et l'on a donc recours à une étape ultérieure supplémentaire de polissage pour venir retoucher mécaniquement le bord de fuite et ainsi pouvoir l'amincir. Malheureusement, il est apparu qu'une telle étape supplémentaire de retrait matière à l'aube brute de fonderie ne permettait pas de respecter la forme finale du profil aérodynamique et ses tolérances dimensionnelles. En effet, le polissage d'une surface fine engendre de l'échauffement puis une déformation locale du profil aérodynamique dont la forme n'est plus respectée, qu'il s'agisse de la tangence ou du rayon du bord de fuite, ce qui va alors entrainer une dégradation des performances de la turbine, donc à l'opposé de ce qui est recherché. Objet et résumé de l'invention La présente invention vise donc à pallier les inconvénients liés à la déformation du bord de fuite lors du polissage du bord de fuite en proposant une modification de processus d'élaboration de l'aube par fonderie à la cire perdue qui n'engendre pas des non conformités dimensionnelles et permette de respecter la forme souhaitée pour le profil aérodynamique. A cet effet, il est prévu un aubage brut de fonderie d'une aube de turbomachine réalisée selon la technique de la cire perdue, l'aube comportant une pale ayant un bord d'attaque et un bord de fuite opposés l'un de l'autre et reliés par une paroi intrados et une paroi extrados s'étendant entre un pied d'aube et une tête d'aube, caractérisée en ce que, pour réaliser sur ladite aube un bord de fuite fin qui ne soit pas déformé par une opération de retrait matière ultérieure, ledit aubage brut de fonderie de ladite aube comporte sur une paroi extrados et/ou une paroi intrados dudit aubage destinées à former respectivement ladite paroi extrados et/ou ladite paroi intrados de l'aube, une surépaisseur s'étendant 3 depuis un bord de fuite dudit aubage destiné à former ledit bord de fuite de l'aube sur une largeur déterminée en direction d'un bord d'attaque dudit aubage destiné à former ledit bord d'attaque de l'aube, à l'exception d'une zone réservée adjacente audit bord de fuite de l'aubage et large 5 d'au moins un rayon dudit bord de fuite de l'aubage, sur au moins une partie de la hauteur de l'aube. Ainsi, en épaississant localement le profil de l'aubage brut de fonderie, le processus de fonderie s'avère plus robuste au niveau du bord de fuite et peut donc supporter un retrait de matière ultérieur comme un 10 polissage sans risque de déformation de l'aube. Selon le mode de réalisation envisagé, ladite surépaisseur est réalisée sur toute la hauteur de l'aubage. De préférence, ladite surépaisseur présente une épaisseur variable qui varie de façon décroissante sur ladite largueur déterminée 15 entre une première valeur égale à zéro et une seconde valeur comprise entre une demi fois et une fois une épaisseur e souhaitée pour l'aube et déterminée à une distance d prédéterminée dudit bord de fuite de l'aube. Avantageusement, ladite première valeur est déterminée au niveau d'une première ligne de jonction, parallèle audit bord de fuite de 20 l'aubage et constituant une ligne de tangence entre ladite surépaisseur et ladite paroi extrados de l'aubage, et ladite seconde valeur est déterminée au niveau d'une seconde ligne de jonction également parallèle au bord de fuite de l'aubage et délimitant ladite zone réservée. De préférence, ladite surépaisseur rejoint ladite paroi extrados 25 de l'aubage au niveau d'un premier bord selon ladite ligne de tangence et au niveau de deuxième, troisième et quatrième bords par des liaisons en pente. Avantageusement, lesdites liaisons en pente comportent chacune une pente comprise entre 20° et 50°. 30 De préférence, ladite ligne de tangence est parallèle audit bord de fuite et située à une distance dudit bord de fuite de l'aubage égale à 40 à 60% d'une longueur L de corde de l'aubage. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une aube de turbomachine réalisée selon la technique de la fonderie à la cire 35 perdue, l'aube comportant une pale creuse ayant un bord d'attaque et un bord de fuite opposés l'un de l'autre et reliés par une paroi intrados et une 4 paroi extrados s'étendant entre un pied d'aube et une tête d'aube, le procédé étant caractérisé en ce que, pour réaliser par fonderie une aube à bord de fuite fin, il comprend d'une part une étape comportant la réalisation d'un aubage brut de fonderie avec une surépaisseur d'épaisseur 5 variable au niveau d'une paroi extrados et/ou une paroi intrados dudit aubage destinées à former respectivement ladite paroi extrados et/ou ladite paroi intrados de l'aube et s'étendant depuis un bord de fuite dudit aubage destiné à former ledit bord de fuite de l'aube et en direction d'un bord d'attaque de l'aubage destiné à former ledit bord d'attaque de l'aube, 10 à l'exception d'une zone réservée adjacente audit bord de fuite de l'aubage et large d'au moins un rayon dudit bord de fuite de l'aubage, et d'autre part une étape de retrait matière ultérieure de cette surépaisseur. De préférence, ladite surépaisseur est réalisée sur toute ou partie de la hauteur de l'aubage. 15 Avantageusement, ladite opération de retrait matière est un polissage. L'invention se rapporte aussi à une turbomachine comportant une aube fabriquée selon le procédé de fabrication précité. 20 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 un exemple de réalisation dépourvu de tout 25 caractère limitatif et sur lesquels : - la figure 1 illustre le profil aérodynamique d'une aube de turbine selon l'invention, - la figure 2 est une vue partielle en section de l'aube de la figure 1 au niveau du bord de fuite, 30 - la figure 3 est une vue partielle en élévation de l'aube de la figure 1 au niveau de la paroi extrados, et - les figures 4A et 4B sont des vues en perspective d'une partie de distributeur de l'art antérieur montrant une pluralité d'aubes fixes et d'une aube mobile de turbine de l'art antérieur, respectivement. 35 5 Description détaillée de modes de réalisation Les figures 1 et 2 représentent un profil aérodynamique ou pale d'un aubage brut de fonderie destiné à former une aube de turbine comportant un bord d'attaque 18 et un bord de fuite 20 opposés l'un de 5 l'autre et reliés par une paroi intrados 22 et une paroi extrados 24 s'étendant entre un pied d'aube et une tête d'aube. Pour la clarté de la description qui suit, les éléments de l'aubage brut de fonderie portent les mêmes numéros que ceux de l'aube finie à un facteur 10 près. Ainsi, au bord d'attaque de l'aube finie 18 correspond un , bord d'attaque de 10 l'aubage brut 180, au bord de fuite de l'aube finie 20 un bord de fuite de l'aubage brut 200, à la paroi intrados de l'aube finie 22 une paroi intrados de l'aubage brut 220 et à la paroi extrados de l'aube finie 24 une paroi extrados de l'aubage brut 240. Conformément à l'invention, pour permettre la réalisation sur 15 l'aube finie d'un bord de fuite fin, c'est-à-dire dont l'épaisseur mesurée à lmm de l'extrémité de ce bord de fuite est comprise entre 0,2 mm et 0,5 mm, il est proposé lors de l'opération de fonderie d'épaissir localement le profil aérodynamique de l'aubage brut de fonderie, c'est à dire d'ajouter à ce modèle de fonderie une surépaisseur 210 sur une largeur déterminée 20 de la paroi intrados 220 et/ou de la paroi extrados 240 s'étendant depuis le bord de fuite 200 en direction du bord d'attaque 180, à l'exception toutefois d'une zone réservée déterminée 250 adjacente à ce bord de fuite 200 et large d'au moins un rayon du bord de fuite, mais sur toute ou partie de la hauteur de l'aubage, de sorte que ce bord de fuite ne soit pas 25 modifié et donc ne soit pas impacté, notamment pas déformé par l'opération de retrait matière comme un polissage qui succédera cette opération de fonderie. Afin de ne pas pénaliser la performance aérodynamique et de simplifier l'outillage, la surépaisseur est toutefois disposée avantageusement sur la paroi extrados de l'aubage brut 240. 30 On notera que la valeur de 1mm de l'extrémité du bord de fuite est un seuil déterminé permettant de mesurer et retoucher l'épaisseur de de bord de fuite tout en gardant une marge de sécurité par rapport à cette extrémité. En effet, un usinage du bord de fuite insuffisamment contrôlé risquerait d'usiner l'extrémité du bord de fuite et donc de 35 raccourcir la longueur de corde L de la pale, ce qui aurait un impact important sur la performance aérodynamique. 6 Cette surépaisseur 210 de forme sensiblement rectangulaire présente sur la largeur déterminée une épaisseur variable qui varie de façon décroissante entre une première valeur égale à zéro (h = 0) présente sur la paroi extrados 240 au niveau d'une première ligne de 5 jonction 260 formant un premier bord de cette surépaisseur, parallèle au bord de fuite 200, et une seconde valeur comprise entre une demi fois et une fois l'épaisseur de l'aube e désirée (0,4e REVENDICATIONS1. Aubage brut de fonderie d'une aube de turbomachine réalisée selon la technique de la fonderie à la cire perdue, l'aube (10) comportant une pale ayant un bord d'attaque (18) et un bord de fuite (20) opposés l'un de l'autre et reliés par une paroi intrados (22) et une paroi extrados (24) s'étendant entre un pied d'aube et une tête d'aube, caractérisée en ce que, pour réaliser sur ladite aube un bord de fuite fin qui ne soit pas déformé par une opération de retrait matière ultérieure, ledit aubage brut de fonderie de ladite aube comporte sur une paroi extrados (240) et/ou une paroi intrados (220) dudit aubage destinées à former respectivement ladite paroi extrados et/ou ladite paroi intrados de l'aube, une surépaisseur (210) s'étendant depuis un bord de fuite dudit aubage (200) destiné à former ledit bord de fuite de l'aube sur une largeur déterminée en direction d'un bord d'attaque dudit aubage (180) destiné à former ledit bord d'attaque de l'aube, à l'exception d'une zone réservée (250) adjacente audit bord de fuite de l'aubage et large d'au moins un rayon dudit bord de fuite de l'aubage, sur au moins une partie de la hauteur de l'aubage. 2. Aubage brut de fonderie selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surépaisseur est réalisée sur toute la hauteur de l'aubage. 3. Aubage brut de fonderie selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que ladite surépaisseur présente une épaisseur variable qui varie de façon décroissante sur ladite largeur déterminée entre une première valeur égale à zéro et une seconde valeur comprise entre une demi fois et une fois une épaisseur e souhaitée pour l'aube et déterminée à une distance d prédéterminée dudit bord de fuite de l'aube. 4. Aubage brut de fonderie selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite première valeur est déterminée au niveau d'une première ligne de jonction (260), parallèle audit bord de fuite de l'aubage et constituant une ligne de tangence entre ladite surépaisseur et ladite paroi extrados de l'aubage, et ladite seconde valeur est déterminée au niveau 9 d'une seconde ligne de jonction (280) également parallèle au bord de fuite de l'aubage et délimitant ladite zone réservée. 5. Aubage brut de fonderie selon la revendication 4, caractérisée 5 en ce que ladite surépaisseur rejoint ladite paroi extrados de l'aubage au niveau d'un premier bord selon ladite ligne de tangence et au niveau de deuxième, troisième et quatrième bords par des liaisons en pente (210a, 210b, 210c). 10 6. Aubage brut de fonderie selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdites liaisons en pente comportent chacune une pente comprise entre 20° et 50°. 7. Aubage brut de fonderie selon l'une quelconque des 15 revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ladite ligne de tangence est parallèle audit bord de fuite de l'aubage et située à une distance dudit bord de fuite de l'aubage égale à 40 à 60% d'une longueur L de corde de l'aubage. 20 8. Procédé de fabrication d'une aube de turbomachine réalisée selon la technique de la fonderie à la cire perdue, l'aube (10) comportant une pale ayant un bord d'attaque (18) et un bord de fuite (20) opposés l'un de l'autre et reliés par une paroi intrados (22) et une paroi extrados (24) s'étendant entre un pied d'aube et une tête d'aube, le procédé étant 25 caractérisé en ce que, pour réaliser par fonderie une aube à bord de fuite fin, il comprend d'une part une étape comportant la réalisation d'un aubage brut de fonderie avec une surépaisseur (210) d'épaisseur variable au niveau d'une paroi extrados (240) et/ou une paroi intrados (220) dudit aubage destinées à former respectivement ladite paroi extrados et/ou 30 ladite paroi intrados de l'aube et s'étendant depuis un bord de fuite dudit aubage (200) destiné à former ledit bord de fuite de l'aube et en direction d'un bord d'attaque dudit aubage (180) destiné à former ledit bord d'attaque de l'aube, à l'exception d'une zone réservée (250) adjacente audit bord de fuite de l'aubage et large d'au moins un rayon dudit bord de 35 fuite de l'aubage, et d'autre part une étape de retrait matière ultérieure de cette surépaisseur. 10 9. Procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite surépaisseur est réalisée sur toute ou partie de la hauteur de l'a ubage. 5 10. Procédé de fabrication selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que ladite opération de retrait matière est un polissage. 10 11. Turbomachine comportant une aube fabriquée selon le procédé de fabrication des revendications 8 à 10.