Brevet FR3085991A1 — publié le 20200320

ELEMENT DE TURBOMACHINE D'AERONEF ET SON PROCEDE DE CONTROLE DOMAINE TECHNIQUE [0001]La présente invention se rapporte au domaine général des turbomachines et en particulier à un élément de turbomachine qui comporte une pièce métallique sur laquelle est fixée par brasage une tôle. L'invention s'applique par exemple mais de manière non exclusive à un distributeur de turbine sur laquelle une tôle est brasée. ÉTAT DE LA TECHNIQUE [0002]L'état de la technique comprend notamment le document FR-A1-2 928 963. [0003]Une turbine de turbomachine, en particulier d'aéronef, comprend plusieurs étages comportant chacun une roue à aubes et un distributeur. Chaque roue à aubes comprend un disque portant à sa périphérie externe des aubes sensiblement radiales, les disques des différentes roues étant reliés coaxialement les uns aux autres et à l'arbre d'entraînement du rotor de la turbine par des moyens appropriés. [0004]Chaque distributeur comprend une plateforme annulaire interne et une plateforme annulaire externe entre lesquelles s'étendent des pales sensiblement radiales. La plateforme externe du distributeur comprend des moyens d'accrochage et de fixation sur un carter externe de la turbine. Sa plateforme annulaire interne porte des éléments annulaires en matériau abradable destinés à coopérer avec des léchettes annulaires externes d'un élément du rotor, de façon à former un joint d'étanchéité du type à labyrinthe. Ce joint d'étanchéité permet de piloter le débit d'air passant axialement à travers l'espace annulaire situé entre la périphérie interne du distributeur et le rotor de la turbine. [0005]D a n s la technique actuelle, les éléments en matériau abradable sont portés par une couronne annulaire qui est reliée à la plateforme interne du distributeur 1 2 par une paroi radiale. La couronne, la paroi radiale et la plateforme interne du distributeur sont formées d'une seule pièce de fonderie. [0006] Les plateformes des distributeurs définissent entre elles la veine annulaire d'écoulement des gaz dans la turbine. Il est préférable de limiter les fuites de gaz 5 en dehors de la veine pour optimiser les performances de la turbine et donc de la turbomachine. Les flux de gaz qui s'échappent de la veine en passant radialement à l'intérieur, en amont et en aval de chaque distributeur doivent ainsi être limités. Ces flux de gaz passent en amont du distributeur, entre le disque d'une roue amont, d'une part, et la plateforme du distributeur, d'autre part, et en aval du 10 distributeur entre la plateforme interne du distributeur, d'une part, et le disque de la roue aval, d'autre part. [0007]Ces flux de gaz de fuite radialement vers l'intérieur de la veine sont limités par effet de chicane, au moyen de becquets en saillie prévus sur les disques des roues et les plateformes internes des distributeurs. Les becquets des disques sont 15 en général formés d'une seule pièce avec ces disques, alors qu'ils sont formés par des tôles rapportées et fixées par brasage sur les plateformes internes des distributeurs. [0008] Le brasage d'une tôle sur un distributeur comprend actuellement le pointage de la tôle sur la plateforme interne, la paroi radiale ou la couronne, pour 20 son maintien en position. La pâte à brasure est mise en place puis l'ensemble est chauffé dans un four en vue de la fusion de la pâte qui, à l'état liquide, va se diffuser entre les surfaces à relier du distributeur et de la tôle. Une étape de contrôle de la conformité de l'assemblage est alors nécessaire pour vérifier la qualité du brasage. 25 [0009] Le contrôle de la bonne diffusion de la brasure est une étape essentielle qui permet d'assurer la bonne tenue de la tôle brasée sur la pièce. Idéalement, ce contrôle devrait être réalisé visuellement par un opérateur pour être rapide. Lorsqu'un tel contrôle est mis en place, il n'est toutefois pas toujours fiable et ne garantit pas que l'opérateur ne fasse pas d'erreur de contrôle, par fatigue ou répétitivité des contrôles visuels. 3 [0010]La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à ce problème. [0011]EXPOSÉ DE L'INVENTION [0012]La présente invention propose un élément de turbomachine, en particulier 5 d'aéronef, comportant une pièce métallique tel qu'un distributeur, cette pièce comprenant une surface, appelée première surface et configurée pour être en appui sur une surface d'une tôle, appelée seconde surface, une couche de brasage étant disposée entre lesdites première et seconde surfaces en vue de la fixation de la tôle sur la pièce, caractérisé en ce que la tôle comporte au moins 10 une fente traversante s'étendant depuis un bord de ladite tôle et débouchant sur ladite seconde surface, cette fente ayant une épaisseur comprise entre 0,3mm et 5mm, et une largeur qui est comprise entre 0,05mm et 2mm. [0013]On comprend ainsi que l'invention s'applique à toute tôle fixée par brasage sur une pièce métallique pour former un élément de turbomachine. La tôle et la 15 pièce comportent des surface appliquées l'une sur l'autre et fixées l'une à l'autre par une couche de brasage. Selon l'invention, la tôle comprend au moins une fente qui va permettre à un opérateur de vérifier la conformité du brasage lors d'une étape de contrôle visuel. La fente est dimensionnée pour pouvoir accueillir une cale étalon. Comme cela sera expliqué dans ce qui suit, la cale étalon est 20 dimensionnée pour avoir une forme complémentaire de la fente. La fente est de plus dimensionnée pour pouvoir être comblée au moins en partie par la pâte de brasage après diffusion de celle-ci. Ce comblement est de préférence réalisé par capillarité. Pour cela, les dimensions de la fente, et en particulier sa largeur, sont déterminées pour que la pâte de brasure, avec sa viscosité et sa tension 25 superficielle connue à l'état liquide, remplisse la largeur de la fente par capillarité. De la même façon, la longueur et l'épaisseur de la fente peuvent être déterminées pour que la pâte de brasure remplisse sur au moins une partie la longueur et/ou l'épaisseur de la fente. Le contrôle par un opérateur consiste ainsi à prendre la cale étalon et à tenter de l'insérer dans la fente. Si la cale étalon ne rentre pas 30 dans la fente, c'est que la pâte de brasure s'est bien répandue et a comblé la 4 fente qui ne peut donc pas recevoir la cale. Le brasage est alors conforme puisque la pâte de brasure s'est répandue à l'état liquide jusqu'à la fente et donc jusqu'au bord de la tôle. Si au contraire la cale étalon rentre dans la fente, c'est que la pâte de brasure ne s'est pas correctement ou suffisamment diffusée et ne 5 comble pas suffisamment la fente. Le brasage est alors non conforme. [0014]Le procédé selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques et/ou étapes ci-dessous, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - la largeur de la fente est comprise entre 0,1 et 1mm, et de préférence entre 10 0,1 et 0,6mm, - la fente comprend une portion allongée rectiligne qui a une longueur comprise entre 0,5 et 50mm, et de préférence entre 0,5 et 20mm, et plus préférentiellement entre 1 et lOmm, - la fente comprend une seconde portion s'étendant entre ladite première 15 portion et ledit bord, cette seconde portion ayant une forme générale triangulaire ou trapézoïdale de façon à ce que la fente s'évase du côté dudit bord, - ladite seconde portion comprend une grande base du côté dudit bord, qui a une largeur comprise entre 1 et 50mm, de préférence entre 1 et 20mm, et plus préférentiellement entre 2 et 10mm, ainsi qu'une petite base du côté de ladite 20 première portion et située à une distance dudit bord qui est comprise entre 0,5 et 20mm, de préférence entre 1 et 1 Omm et plus préférentiellement entre 1 et 5mm, - la tôle comprend plusieurs fentes ; ces fentes peuvent être identiques ou différentes et peuvent en outre s'étendre depuis un même bord ou plusieurs bords de cette tôle ; des fentes différentes pourraient par exemple être conformées et 25 localisées dans des zones en fonction de critères de conformité de tenue mécanique du brasage dans ces zones, - la tôle a une forme générale annulaire ou circonférentielle autour d'un axe A et a en section axiale une forme générale en V ou L, cette tôle comportant des première et seconde branches annulaires, respectivement interne et externe, 5 ladite branche externe formant un becquet aérodynamique et ladite branche interne formant une branche de fixation comportant ladite seconde surface ainsi que ladite au moins une fente qui s'étend depuis un bord périphérique interne de cette branche, 5 - cette pièce est un distributeur de turbine, éventuellement sectorisé, et comprend deux plateformes annulaires, respectivement interne et externe, la plateforme interne portant des éléments annulaires en matériau abradable ainsi que la tôle. [0015]Le procédé peut être précédé d'une étape de fixation par brasage de la tôle 10 sur la pièce métallique, dans laquelle une pâte de brasage est déposée entre la tôle et la pièce, au niveau ou à proximité desdites première et seconde surfaces, le long d'une ligne sensiblement parallèle et à distance dudit bord. [0016] L'invention propose également un procédé de contrôle d'un élément tel que décrit ci-dessus, afin de vérifier que la tôle est correctement fixée par brasage sur 15 la pièce, ce procédé comprenant : a) une étape de tentative d'insertion d'une cale étalon dans ladite au moins une fente, cette cale étalon comportant une extrémité configurée pour être insérée dans la fente et ayant une épaisseur correspondant à 0,1 à 0,95 fois la largeur de la fente, et 20 b) une étape de classement de la pièce selon la conformité du brasage de la tôle, le brasage étant conforme si la cale étalon ne parvient pas à être insérée, ou pas complètement, dans la fente du fait du remplissage au moins partiel de cette fente par la brasure, et étant non conforme si la cale étalon parvient à être insérée dans la fente. 25 [0017]L ' é tape a) peut consister à tenter d'insérer une extrémité de la cale étalon dans la première portion précitée de la fente. [0018]B RÈVE DESCRIPTION DES FIGURES 6 [0019]L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : 5 - la figure 1 est une demi vue schématique en coupe axiale d'une turbine de turbomachine d'aéronef, la figure 1 montrant également un détail à plus grande échelle, la figure 2 est une vue très schématique d'un élément selon l'invention, montrant une tôle fixée par brasage sur une pièce métallique, 10 - les figures 3a à 3f sont des vues similaires à celle de la figure 2 et montrant des étapes de fixation et de contrôle de l'élément, et la figure 4 est un organigramme montrant des étapes d'un procédé de contrôle selon l'invention. 15 DESCRIPTION DETAILLÉE D'UN MODE DE RÉALISATION [0020]On se réfère d'abord à la figure 1 qui est une demi-vue schématique en coupe d'une turbine basse-pression 10 de turbomachine, selon un plan passant par l'axe de rotation du rotor de la turbine. [0021 ]Le rotor de la turbine comprend quatre disques 12, 14, 16, 18 assemblés 20 coaxialement les uns aux autres par des brides annulaires 20 et portant des rangées annulaires d'aubes mobiles 22 qui sont montées par des pieds d'aubes, par exemple en queue d'aronde ou analogue, à leurs extrémités radialement internes sur la périphérie externe des disques 12, 14, 16, 18. [0022]Le rotor est relié à un arbre de turbine par l'intermédiaire d'un cône 25 d'entraînement 24 fixé au moyen d'une bride annulaire 26 entre les brides annulaires 20 des disques 14 et 16. [0023] Des flasques annulaires 28 de retenue axiale des aubes mobiles sur les disques sont en outre montées entre les disques 12, 14, 16, 18 et comprennent chacun une paroi radiale 30 serrée axialement entre les brides annulaires 20 de 30 deux disques adjacents. 7 [0024]Entre les rangées d'aubes mobiles 22 se trouvent des distributeurs 31 qui comportent chacun deux plates-formes annulaires 32, 34, respectivement interne et externe (les termes interne et externe étant exprimées radialement par rapport à l'axe de rotation du rotor de la turbine), reliées entre elles par une rangée 5 annulaire de pales fixes 36. [0025]Les plates-formes externes 34 des distributeurs 31 sont accrochées par des moyens appropriés sur un carter 38 de la turbine basse-pression. Les plates-formes internes 32 des distributeurs 31 comprennent chacune une paroi radiale 40 qui s'étend radialement vers l'intérieur depuis une surface interne de la plateforme 10 et qui est reliée à sa périphérie interne à une couronne cylindrique 42 de support d'éléments annulaires 44 en matériau abradable. [0026]Ces éléments abradables 44 sont agencés radialement à l'extérieur et en regard de léchettes annulaires externes 46 portées par les flasques 28. Les léchettes 46 sont destinées à coopérer par frottement avec les éléments 44 de 15 façon à former des joints à labyrinthe et à limiter le passage d'air en direction axiale à travers ces joints. [0027] La couronne cylindrique 42 comprend en amont et en aval des becquets annulaires 48 qui s'étendent sensiblement axialement du côté opposé à la paroi radiale 40 de la plateforme interne 32 du distributeur. Des becquets annulaires 50 20 amont et aval sont formés en saillie axiale sur les pieds des aubes mobiles 22 et coopèrent par effet de chicane avec ces becquets annulaires 48 et avec les bords amont et aval des plateformes internes 32 pour limiter le passage de gaz chauds depuis la veine de la turbine radialement vers l'intérieur au niveau des joints à labyrinthe. La couronne 42 et la paroi radiale 40 de chaque distributeur sont 25 formées d'une seule pièce de fonderie avec la plateforme interne 32 de ce distributeur, et les becquets 48 sont formés par des tôles rapportées et fixées sur la couronne 42, la paroi 40 et/ou la plateforme 32. [0028]Chaque tôle 52 (dont une est visible à plus grande échelle à la figure 1) a une forme générale annulaire autour de l'axe du distributeur 31 et est 8 éventuellement sectorisée lorsque le distributeur 31 est lui-même sectorisé. Chaque tôle 52 a en section axiale une forme générale en V ou L. Chaque tôle 52 comporte des première et seconde branches annulaires, respectivement radialement interne 52a et externe 52b. La branche externe 52b forme le becquet 5 aérodynamique 48 et la branche interne 52a permet de fixer la tôle 52 au distributeur. [0029]Le distributeur 31 comprend une première surface 54 en général plane d'appui d'une seconde surface 56 en général plane de la tôle 52. Dans le cas évoqué plus haut, ces surfaces s'étendent dans un plan sensiblement 10 perpendiculaire à l'axe du distributeur 31. [0030]La figure 2 montre à plus grande échelle une partie d'une tôle 52 ainsi que de la première surface 54 du distributeur 31 sur laquelle elle est fixée. La figure 2 montre plus exactement la première branche annulaire radialement interne 52a de la tôle 52 qui s'étend perpendiculairement à l'axe du distributeur 31 dans le 15 contexte évoqué plus haut. La tôle 52 comprend un bord périphérique radialement interne 52aa. [0031]Comme on le voit à la figure 2, la tôle 52 comprend une ou plusieurs fentes 58 qui sont conformées et dimensionnées pour recevoir chacune une cale étalon 60 lors d'un procédé de contrôle visuel de la qualité de la brasure (figures 3a - 3f). 20 [0032]Dans l'exemple représenté, la fente 58 est traversante et a ainsi une épaisseur égale à l'épaisseur E de la tôle 52. La fente 58 s'étend depuis le bord libre 52aa et comprend deux portions dans l'exemple représenté, une première portion 58a allongée rectiligne et une seconde portion 58b évasée qui relie la première portion au bord 52aa. 25 [0033]La première portion 58a a une longueur L comprise entre 0,5 et 50mm, de préférence entre 0,5 et 20mm, et plus préférentiellement entre 1 et 10mm. [0034]La fente 58 a une épaisseur E comprise entre 0,3mm et 5mm (figure 1), et une largeur D qui est comprise entre 0,05 et 2mm au niveau de la portion 58a, de préférence entre 0,1 et 1 mm, et plus préférentiellement entre 0,1 et 0,6mm. 9 [0035]La seconde portion 58b a une forme générale triangulaire ou trapézoïdale de façon à ce que la fente 58 s'évase du côté du bord 52aa. [0036]Cette seconde portion 58b comprend une grande base du côté du bord 52aa, qui a une largeur R comprise entre 1 et 50mm, de préférence entre 1 et 5 20mm, et plus préférentiellement entre 2 et 10mm, ainsi qu'une petite base du côté de la première portion 58a, et située à une distance H du bord 52aa qui est comprise entre 0,5 et 20mm, de préférence entre 1 et 10mm et plus préférentiellement entre 1 et 5mm. [0037]La tôle 52 comprend de préférence plusieurs fentes 58 de ce type 10 identiques s'étendant depuis un même bord 52aa de cette tôle. [0038]On se réfère désormais aux figures 3a à 3f qui illustrent des étapes d'un procédé de contrôle selon l'invention, ces étapes étant schématiquement représentées par l'organigramme de la figure 4. [0039]L'étape X2 illustrée à la figure 3a consiste à déposer une pâte de brasure 15 62 entre la pièce et la tôle à fixer, et donc entre le distributeur 31 et la tôle 52 dans l'exemple précité. [0040]Du fait de la forme allongée de la tôle 52, la pâte 62 peut être déposée le long d'une ligne (circonférentielle) sensiblement parallèle au bord 52aa. Elle est ici déposée à une extrémité de la zone d'appui des surfaces 54, 56, située à l'opposé 20 du bord 52aa, comme cela est schématiquement représenté dans le détail de la figure 1. [0041]Cette étape X2 peut être précédée d'une étape X1 de pointage de la tôle 52 sur le distributeur 31 pour son maintien en position. Des points de soudure sont alors formés entre la tôle et le distributeur. 25 [0042]Le distributeur 31 et la tôle 52 sont ensuite chauffés dans un four lors d'une étape X3 représentée aux figures 3b et 3c. Le chauffage de la pâte de brasure 62 10 au-delà de sa température de fusion provoque la transformation de la pâte à l'état liquide qui peut alors se diffuser entre les surfaces 54, 56 et jusqu'au bord 52aa. [0043]On constate dès lors que de la pâte de brasure 62 liquide recouvre le fond de la portion 58a de la fente 58, sur la surface 54 et la remplit au moins 5 partiellement par capillarité. L'autre portion 58b de la fente, du fait de sa forme et de ses dimensions, ne se remplit pas (complètement) par capillarité. [0044]Après refroidissement et solidification de la pâte, le contrôle du brasage peur être effectué lors d'une étape X4 représentée aux figures 3d à 3f. [0045]La cale étalon 60 est alors utilisée à l'étape X4 et comprend une extrémité 10 60a qui est conformée et dimensionnée pour être engagée dans la fente 58 et plus particulièrement dans sa première portion 58a. Cela signifie que, lorsque la tôle 52 n'est pas encore fixée sur le distributeur 31, l'extrémité 60a de la cale 60 est apte à être engagée, de préférence sans jeu ou avec un jeu minime, dans la fente 58. [0046]La seconde portion 58b évasée de la fente 58 permet de faciliter l'approche 15 et l'insertion de la cale 60 dans la première portion 58a, comme cela est représenté à la figure 3d. L'opérateur approche la cale 60 de la fente 58 et la cale peut alors être guidée jusqu'à la première portion 58a par appui et glissement de l'extrémité 60a de la cale sur les bords inclinés de la seconde portion qui convergent vers la première portion. 20 [0047]A ce moment, il y a deux possibilités à l'étape X5. [0048]Si la cale étalon 60 ne rentre pas dans la première portion 58a de la fente 58, c'est que la pâte de brasure 62 s'est bien répandue et a comblé la fente qui ne peut donc pas recevoir la cale (figure 3e). Le brasage est alors déclaré conforme (abréviation « C » à la figure 4) par l'opérateur puisque la pâte 62 s'est répandue à 25 l'état liquide jusqu'à la fente et donc jusqu'au bord de la tôle, et s'est donc correctement diffusée. [0049]Si au contraire la cale étalon 60 rentre dans la première portion 58a de la fente, c'est que la pâte de brasure 62 ne s'est pas correctement ou suffisamment 11 diffusée et ne comble pas suffisamment la fente. Le brasage est alors déclaré non conforme (abréviation « NC ») par l'opérateur. [0050]Dans d'autres variantes non représentées, REVENDICATIONS1. Elément de turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant une pièce métallique, tel qu'un distributeur (31), cette pièce comprenant une surface (54), appelée première surface et configurée pour être en appui sur une surface (56) d'une tôle (52), appelée seconde surface, une couche de brasage étant disposée entre lesdites première et seconde surfaces en vue de la fixation de la tôle sur la pièce, caractérisé en ce que la tôle comporte au moins une fente (58) traversante s'étendant depuis un bord (52aa) de ladite tôle et débouchant sur ladite seconde surface, cette fente ayant une épaisseur (E) comprise entre 0,3mm et 5mm, et une largeur (D) qui est comprise entre 0,05mm et 2mm. 2. Elément selon la revendication 1, dans lequel la largeur (D) de la fente (58) est comprise entre 0,1 et 1 mm, et de préférence entre 0,1 et 0,6mm. 3. Elément selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la fente (58) comprend une portion (58a) allongée rectiligne qui a une longueur (L) comprise entre 0,5 et 50mm, et de préférence entre 0,5 et 20mm, et plus préférentiellement entre 1 et 10mm. 4. Elément selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la fente (58) comprend une seconde portion (58b) s'étendant entre ladite première portion (58a) et ledit bord (52aa), cette seconde portion ayant une forme générale triangulaire ou trapézoïdale de façon à ce que la fente s'évase du côté dudit bord. 5. Elément selon la revendication précédente, dans lequel ladite seconde portion (58b) comprend une grande base du côté dudit bord (52aa), qui a une largeur (R) comprise entre 1 et 50mm, de préférence entre 1 et 20mm, et plus préférentiellement entre 2 et lOmm, ainsi qu'une petite base du côté de ladite première portion et située à une distance (H) dudit bord qui est comprise entre 0,5 et 20mm, de préférence entre 1 et 10mm et plus préférentiellement entre 1 et 5mm. 13 6. Elément selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la tôle (52) comprend plusieurs fentes (58) identiques s'étendant depuis un même bord (52aa) ou plusieurs bords de cette tôle. 7. Elément selon la revendication précédente, dans lequel la tôle (52) a une 5 forme générale annulaire ou circonférentielle autour d'un axe A et a en section axiale une forme générale en V ou L, cette tôle comportant des première et seconde branches annulaires (52a, 52b), respectivement interne et externe, ladite branche externe formant un becquet aérodynamique (48) et ladite branche interne formant une branche de 10 fixation comportant ladite seconde surface (56) ainsi que ladite au moins une fente (58) qui s'étend depuis un bord périphérique interne de cette branche. 8. Elément selon l'une des revendications précédentes, dans lequel cette pièce est un distributeur (31) de turbine, éventuellement sectorisé, et 15 comprend deux plateformes annulaires (32, 34), respectivement interne et externe, la plateforme interne portant des éléments annulaires (44) en matériau abradable ainsi que la tôle (52). 9. Procédé de contrôle d'un élément selon l'une des revendications précédentes, afin de vérifier que la tôle (52) est correctement fixée par 20 brasage sur la pièce, ce procédé comprenant : a) une étape (X4) de tentative d'insertion d'une cale étalon (60) dans ladite au moins une fente (58), cette cale étalon comportant une extrémité (60a) configurée pour être insérée dans la fente et ayant une épaisseur correspondant à 0,1 à 0,95 fois la largeur de la fente, et 25 b) une étape (X5) de classement de la pièce selon la conformité du brasage de la tôle (52), le brasage étant conforme (C) si la cale étalon ne parvient pas à être insérée, ou pas complètement, dans la fente du fait du remplissage au moins partiel de cette fente par la brasure, et étant non conforme (NC) si la cale étalon parvient à être insérée dans la fente. 30 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la fente (58) est telle que définie à la revendication 4 ou 5, dans lequel l'étape a) consiste à tenter 13 14 d'insérer une extrémité de la cale étalon (60) dans la première portion de la fente (58).