Brevet FR3079847A1 — publié le 20191011

PROCEDE DE FABRICATION D'UN ELEMENT AUBAGE METALLIQUE D'UNE TURBOMACHINE D'AERONEF DOMAINE TECHNIQUE [0001 ]La présente invention se rapporte au domaine général de la fabrication des éléments aubagés métalliques pour une turbomachine d'aéronef, ces éléments aubagés pouvant être des éléments de stator ou de rotor. ÉTAT DE LA TECHNIQUE [0002]Classiquement, une turbine axiale de turbomachine se compose d'une succession d'étages axiaux (selon l'axe de circulation des flux de gaz) disposés les uns derrière les autres. Chaque étage comporte une roue mobile à aubes formant le rotor et un distributeur aubagé formant le stator. La roue mobile est mise en rotation en vis-à-vis du distributeur correspondant. [0003]Dans la présente demande, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement normal des flux d'air (de l'amont vers l'aval) à travers la turbomachine. On appelle "axe de la turbomachine", l'axe de rotation du rotor principal de la turbomachine. La direction axiale correspond à la direction de l'axe de la turbomachine, et une direction radiale est une direction perpendiculaire à l'axe de la turbomachine et coupant cet axe. De même, un plan axial est un plan contenant l'axe de la turbomachine, et un plan radial est un plan perpendiculaire à cet axe. Les adjectifs "intérieur" et "extérieur" sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure d'un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l'axe de la turbomachine que la partie extérieure du même élément. L'axe d'empilement d'une aube est l'axe perpendiculaire à l'axe de la turbomachine, qui passe par le centre de gravité de la section la plus intérieure de la pale de l'aube (i.e., la section la plus proche de l'axe de la turbomachine). Typiquement, une aube de turbomachine comprend une pale s'étendant suivant l'axe d'empilement de l'aube, entre les extrémités proximale et distale (i.e., intérieure et extérieure) de l'aube. 2 [0004]La roue mobile est classiquement constituée d'un disque annulaire centré sur l'axe de rotation de la roue, sur lequel sont fixées une pluralité d'aubes. [0005]Un exemple d'aube est représenté sur la figure 1. Une aube de ce type est décrite dans le document de brevet FR-B1-2 985 759. Cette aube 10 comprend 5 une pale 16 s'étendant suivant l'axe d'empilement X de l'aube, entre les extrémités proximale 10A et distale 10B de l'aube 10. A son extrémité proximale 10A, l'aube comprend une plateforme 19 et un pied 12 par lequel elle est fixée au disque (non représenté). A son extrémité distale 10B, l'aube 10 présente un talon 14. Lorsque plusieurs aubes 10 sont fixées sur le disque, leurs talons 14 sont disposés bord à 10 bord de manière à former une couronne circonférentielle délimitant une surface de révolution autour de l'axe A de rotation de la roue. Cette couronne a notamment pour fonction de délimiter la surface extérieure de la veine d'écoulement des flux de gaz circulant entre les pales 16 et de limiter les fuites de gaz au niveau de l'extrémité distale 10B des aubes 10. 15 [0006] Le talon 14 comprend une plateforme 20 délimitant extérieurement la veine d'écoulement du gaz circulant entre les pales 16, et présentant des bords latéraux 21, 22 opposés. La plateforme 20 comporte une partie amont 24 appelée « becquet amont » et une partie aval 28 appelée « becquet aval ». Le talon 14 comprend également des léchettes d'étanchéité amont 31 et aval 32 s'étendant 20 radialement vers l'extérieur à partir de la face extérieure de la plateforme 20. Chacun des bords latéraux 21, 22 de la plateforme présente, entre les léchettes amont 31 et aval 32, un profil sensiblement en « U » Dans le cas d'autres aubes, ce profil peut prendre la forme d'un « Z» ou d'un « V », par exemple. [0007]Dans le but d'amortir les vibrations auxquelles les aubes 10 sont soumises 25 en fonctionnement et de donner de la rigidité à l'ensemble, les aubes 10 sont montées sur leur disque avec une contrainte de torsion autour d'un axe de torsion positionné par rapport à l'axe d'empilement X. La géométrie des talons 14 est telle que chaque aube 10 est mise en contrainte de torsion par appui sur les aubes 10 voisines au niveau des bords latéraux 21 et 22. Ces bords latéraux 21, 22 définissent donc des surfaces de contact inter-aubes et sont le lieu de frottements importants lors du fonctionnement de la turbomachine. Pour être protégées contre 3 l'usure, ces bords sont munis d'un revêtement en matériau anti-usure résistant aux frottements. Il peut, par exemple, s'agir d'un matériau commercialisé sous la marque Stellite®. Ce revêtement 36 est visible à la figure 2. [0008]Classiquement, ce revêtement 36 anti-usure est déposé sur les bords 5 latéraux 21, 22 par soudure, par exemple par soudure à la goutte, impliquant la création d'un arc électrique pour la fusion de la matière. Il s'agit souvent d'une opération manuelle, l'alliage de type Stellite® étant sous forme d'une goutte liquide lors du dépôt. [0009]L'alliage Stellite® est un alliage d'acier à haute teneur en chrome (Cr) et en 10 cobalt (Co). Il peut aussi contenir une petite quantité de tungstène (W) ou de molybdène (Mo) et une petite quantité de carbone (C). L'alliage Stellite® n'est pas forgeable et doit être soit moulé, soit fixé par soudure sur un objet dont il forme une partie ou auquel il est inséré. [0010] Une pièce utilisée dans l'industrie aéronautique doit en général être 15 conforme à un cahier des charges bien précis. Il est connu d'établir des niveaux de conformité d'une telle pièce en déterminant un seuil et en vérifiant si la pièce atteint ou non ce seuil. Une pièce qui n'atteindrait pas un seuil de conformité serait par exemple classée conformité niveau 2 (C2) et une pièce qui atteindrait ce seuil de conformité serait par exemple classée conformité niveau 1 (Cl). 20 [0011 ]Un élément aubagé sur lequel est déposé un revêtement en matériau anti- usure doit donc être vérifié pour valider sa conformité et en particulier vérifier la présence de potentielles non-conformités du revêtement, qui doivent être le plus petit possible. [0012]La présente invention propose une solution simple, efficace et économique 25 à ce problème. [0013]EXPOSÉ DE L'INVENTION [0014]La présente invention propose un procédé de fabrication d'un élément aubagé métallique d'une turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant les étapes consistant à: 4 a) fabriquer l'élément aubagé, b) déposer un revêtement en matériau anti-usure sur au moins une portion de l'élément aubagé, et e) vérifier, de préférence visuellement, la conformité de l'élément aubagé, 5 caractérisé en ce que l'étape e) comprend une étape de mise en place d'un élément de vérification sur l'élément aubagé, cet élément étant configuré selon une valeur seuil de conformité pour cacher une non-conformité du revêtement si cette non-conformité a au moins une dimension inférieure à cette valeur seuil, et pour laisser visible au moins une partie de cette non-conformité si ladite au moins 10 une dimension est supérieure à cette valeur seuil. [0015] La vérification de la conformité de l'élément aubagé revient ici à vérifier la conformité (de la dépose) du revêtement en matériau anti-usure déposé. Ce revêtement peut présenter une non-conformité, tel que par exemple un mauvais 15 étalement, du matériau anti-usure qui entraîne un manque. Dans le contexte de l'invention, un critère de conformité de cette non-conformité est prédéterminé et il s'agit ici d'un critère dimensionnel. Il faut qu'au moins une dimension de cette non-conformité soit inférieure à une valeur seuil prédéterminée. Si cette dimension est inférieure au seuil (et par exemple nulle en l'absence de non-conformité), 20 l'élément aubagé pourrait être considéré comme ayant un niveau de conformité Cl. Dans le cas contraire où cette dimension serait supérieure au seuil, l'élément aubagé pourrait être considéré comme ayant un niveau de conformité C2. Le procédé selon l'invention utilise pour cela au moins élément de vérification qui est placé sur l'élément aubagé et permet de cacher ou de laisser apparent la non- 25 conformité éventuelle de l'élément aubagé. Dans le cas précité ou la dimension du défaut serait inférieure au seuil, la non-conformité serait cachée par élément de vérification positionné sur l'élément aubagé. Dans le cas contraire où cette dimension serait supérieure au seuil, la non-conformité serait au moins en partie apparente car élément de vérification ne pourrait pas totalement le cacher voire 30 pas du tout. 5 [0016] 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 : 5 - le procédé comprend, entre les étapes b) et e), une étape c) d'usinage de l'élément aubagé et du revêtement et/ou une étape d) de contrôle par ressuage de l'élément aubagé, - l'élément aubagé comprend des bords latéraux qui sont configurés pour coopérer par emboîtement avec des bords latéraux d'autres éléments aubagés 10 identiques, ces bords latéraux ayant au moins en partie une forme en en creux en V ou L comportant deux portions de bord dont une première portion de bord comprend ledit revêtement, - le revêtement est déposé à l'étape b) dans une cuvette de ladite première portion de bord, 15 - ladite au moins une dimension est mesurée dans une direction sensiblement parallèle à ladite première portion de bord comportant ledit revêtement ou perpendiculaire à une seconde portion de bord, - l'élément de vérification est mis en appui sur la seconde portion de bord à l'étape d) et comprend une extrémité destinée à venir en appui sur une extrémité dudit 20 revêtement afin de cacher une non-conformité de cette extrémité dont au moins une dimension serait inférieure à la valeur seuil de conformité, - ladite dimension est une distance maximale mesurée entre ladite extrémité du revêtement et une extrémité la plus proche de ladite cuvette, - ledit élément de vérification a une forme allongée et est conformé pour prendre 25 appui et s'étendre longitudinalement sur sensiblement toute la longueur de la seconde portion de bord, - ladite extrémité de l'élément de vérification est effilée. 6 [0017]La présente invention concerne également un ensemble comportant un élément aubagé d'une turbomachine et un élément de vérification de la conformité de cet élément aubagé, pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit ci-dessus. Ledit élément aubagé peut être une aube de rotor de turbine ou un 5 distributeur. [0018]BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [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 10 suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une aube de roue mobile de turbine, - la figure 2 est une vue schématique à plus grande échelle d'un talon d'une 15 aube de roue mobile de turbine, - la figure 3 est une vue schématique d'un secteur de distributeur de turbine, - la figure 4 est une vue schématique à plus grande échelle d'un autre talon d'une aube de roue mobile de turbine, - la figure 4a est une vue à encore plus grande échelle d'un détail de la figure 20 4, - la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 4 et illustrant une étape du procédé selon l'invention, - les figures 6a, 6b et 6c sont des vues très schématiques d'éléments de vérification qui sont susceptibles d'être utilisés dans un procédé selon l'invention, 25 - les figures 7 et 8 sont des vues similaires à celle de la figure 5 et illustrent chacune une étape du procédé selon l'invention, de vérification visuelle de la conformité de la pièce, et - la figure 9 est un schéma bloc illustrant des étapes d'un procédé de fabrication d'un élément aubagé, selon l'invention. 30 DESCRIPTION DETAILLÉE D'UN MODE DE RÉALISATION 7 [0020]L'invention s'applique à un élément aubagé qui peut être une aube 10 de roue mobile telle que décrite ci-dessus en référence aux figures 1 et 2, ou un distributeur de turbine 10' tel qu'illustré à la figure 3. [0021 Mans les deux cas, l'élément aubagé comprend au moins une pale 16 qui 5 s'étend entre deux plateformes, respectivement interne 19 et externe 20. La plateforme interne 19 est reliée à l'extrémité radialement interne de chaque pale et comprend des revêtements 36 en matériau anti-usure dans le cas du secteur de distributeur de turbine de la figure 3. La plateforme externe 20 est reliée à l'extrémité radialement externe de chaque pale et comprend des revêtements 36 10 en matériau anti-usure durs dans le cas de l'aube des figures 1 et 2. [0022]La figure 9 illustre un procédé selon l'invention de fabrication d'un élément aubagé. Le procédé comprend au moins trois étapes à savoir une étape a) de fabrication de l'élément aubagé, une étape b) de dépose du revêtement 36 en matériau anti-usure sur au moins une portion de l'élément aubagé, et une étape e) 15 de vérification de la conformité de l'élément aubagé. [0023]Le procédé peut comprendre des étapes additionnelles et facultatives, entre les étapes b) et e), telles que par exemple une étape c) d'usinage de l'élément aubagé et du revêtement 36 et/ou une étape d) de contrôle par ressuage de l'élément aubagé. 20 [0024]La fabrication de l'élément aubagé à l'étape a) peut être réalisée par fonderie par exemple. [0025]La dépose du matériau anti-usure peut être réalisée à l'étape b) par la technique de la goutte ou par soudure, comme évoqué dans ce qui précède. [0026]L'usinage à l'étape c) peut permettre de mettre l'élément aubagé à des 25 côtes prédéfinies et d'améliorer l'état de surface du revêtement. [0027]Le contrôle par ressuage de l'étape d) est une technique bien connue dans l'aéronautique et peut être ici appliquée à l'élément aubagé pour faciliter la détection des non-conformités à l'étape e). 8 [0028]La vérification de l'élément aubagé à l'étape e) est réalisée par un opérateur au moyen d'au moins un élément de vérification 50, tel qu'une cale ou un cache, qui est positionné sur l'élément aubagé, cet opérateur devant vérifier visuellement la conformité de l'élément aubagé avec l'aide de cet élément de 5 vérification. [0029]L'élément de vérification 50 est configuré pour cacher une non-conformité du revêtement 36 si cette non-conformité a au moins une dimension inférieure à une valeur seuil de conformité, et pour laisser visible au moins une partie de cette non-conformité si la dimension de cette non-conformité est supérieure à la valeur 10 seuil. [0030]La figure 4 montre un exemple de talon 14 d'aube mobile sur lequel des revêtements 36 sont présents. Le talon 14 comprend une plateforme externe 20 présentant des bords latéraux 21, 22 opposés. Le talon 14 comprend également des léchettes d'étanchéité amont 31 et aval 32 s'étendant radialement vers 15 l'extérieur à partir de la face extérieure de la plateforme 20. Chacun des bords latéraux 21, 22 de la plateforme présente, entre les léchettes amont 31 et aval 32, un profil sensiblement en « Z» ou « V », qui comporte deux portions de bord définissant entre eux un creux et dont une est revêtue du matériau anti-usure. [0031 ]Le bord latéral 21 comprend ainsi deux portions de bord 21a, 21b qui 20 forment un dièdre ou un V en creux, le revêtement 36anti-usure étant situé sur la portion de bord 21a. Le bord latéral 22 comprend deux portions de bord 22a, 22b qui forment un dièdre en V ou en creux, le revêtement 36 anti-usure étant situé sur la portion de bord 22a. [0032]Chaque portion de bord 21a, 22a destinée à recevoir le revêtement anti- 25 usure 36 comprend une cuvette 52 qui est remplie du matériau anti-usure. Comme on le voit dans les dessins, la cuvette 52 est intégralement remplie de matériau. En pratique, le revêtement 36 peut être déposé dans la cuvette puis l'usinage prévu à l'étape d) peut être conçu pour aplanir la surface 36a visible du revêtement et faire en sorte que cette surface soit alignée avec des surfaces 52a 30 avoisinantes de la portion de bord 21a, 22a. 9 [0033]La figure 4a est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 4 et plus particulièrement de l'une des extrémités de la cuvette 52 et du revêtement ainsi que de la zone de liaison des deux portions de bord 21a, 21b précitées, ici pour le dièdre en creux du bord latéral 21. 5 [0034]Les inventeurs ont constaté qu'une non-conformité 54, et en particulier un manque de revêtement, pouvait être présent dans la zone Z de jonction de l'extrémité 36a du matériau anti-usure à l'extrémité 52b la plus proche de la cuvette. Lorsque cette non-conformité 54 est petit (de petites dimensions), il n'est pas forcément visible et peut être considéré comme acceptable. L'élément aubagé 10 pourrait donc être considéré comme conforme de niveau Cl suite à l'étape de vérification e). Lorsque cette non-conformité est trop gros (de grandes dimensions), il est visible. L'élément aubagé pourrait donc être considéré comme conforme de niveau C2 suite à l'étape de vérification e). [0035]Dans le cas particulier représenté dans les dessins, on considère une 15 dimension de non-conformité à savoir une dimension mesurée dans une direction sensiblement parallèle à la portion de bord 21a, 22a sur laquelle est déposé le revêtement. La dimension est par exemple la dimension de retrait ou de manque du matériau anti-usure dans la cuvette 52, qui serait mesurée entre les deux extrémités 36a, 52b précitées et qui est schématiquement représentée par la lettre 20 R à la figure 4. [0036]On comprend que, lorsque R est inférieure à une valeur seuil prédéterminée, notée S, l'élément aubagé peut être considéré comme conforme de niveau Cl, et lorsque R est supérieure à S, l'élément aubagé peut être considéré comme conforme de niveau C2. 25 [0037]Cette comparaison est réalisée visuellement au moyen de l'élément de vérification 50, comme cela est représenté à la figure 5. [0038]L'étape e) consiste à mettre en place l'élément de vérification 50 sur l'élément aubagé pour vérifier si la potentielle non-conformité est de niveau Cl ou C2. 10 [0039] Dans l'exemple représenté, l'élément de vérification 50 est positionné sur la portion de bord 21b ou 22b qui ne comprend pas de revêtement. L'élément de vérification 50 a une forme allongée et est conformé pour prendre appui et s'étendre longitudinalement sur toute la longueur de cette portion de bord 21b, 5 22b [0040] L'élément de vérification 50 comprend une extrémité longitudinale destinée à venir en appui sur l'extrémité 36a du revêtement 36 afin de cacher le potentielle non-conformité54 de cette extrémité. L'élément de vérification 50 est en outre conformé et en particulier dimensionné de façon à ce qu'il cache la non-conformité 10 si sa dimension R est inférieure à S, et pour laisser visible au moins une partie de cette non-conformité si R est supérieure à S. [0041 ]L'extrémité 50a de l'élément de vérification est de préférence effilée pour améliorer la précision de la vérification, qui est de préférence réalisée visuellement par un opérateur. Cette extrémité peut avoir n'importe quelle forme tronquée et 15 par exemple l'une de celles représentées aux figures 6a (avec un bord inférieur convexe, ce bord inférieur étant orienté vers la portion de bord 21b, 22b sur laquelle l'élément de vérification est en appui), 6b (en pointe ou tronquée) et 6c (avec un bord inférieur concave). [0042] Pour cela, la dimension L de l'élément de vérification 50 mesurée dans la 20 direction précitée est déterminée en fonction de la valeur seuil S (à partir du moment où les portions de bord sont sensiblement perpendiculaires). Si on considère D, comme étant la dimension de la non-conformité, mesurée dans la direction précitée, entre la portion de bord 21b, 22b et l'extrémité 52a de la cuvette, alors L = S + D. 25 [0043] Le fait d'avoir un bord tronqué, comme évoqué dans ce qui précède, permet d'assurer un bon positionnement de l'élément de vérification. En effet il ne peut pas y avoir de perturbateur, l'élément de vérification venant prendre appui sur une surface prédéfinie et la distance L permettant de pointer dans la zone voulue. [0044] La figure 7 montre le cas où l'élément aubagé serait classé en niveau de 30 conformité C2 car la non-conformité a une dimension supérieure à S. L'opérateur 11 qui regarderait la zone Z pourrait alors apprécier une image telle que schématiquement représentée à la figure 7a. La non-conformité serait trop importante, sa dimension R étant supérieure au seuil S. Autrement dit, L serait inférieure à D + R, ce qui rendrait visible une partie de la non-conformité à savoir 5 une partie ayant pour dimension R' = (R + D - L). [0045]La figure 8 montre le cas où l'élément aubagé serait classé en niveau de conformité Cl car la non-conformité a une dimension inférieure à S. L'opérateur qui regarderait la zone Z pourrait alors apprécier une image telle que schématiquement représentée à la figure 7b. La non-conformité serait cachée par 10 l'élément de vérification, sa dimension R étant inférieure au seuil S. Autrement dit, L serait supérieure à D + R, ce qui rendrait invisible la non-conformité. [0046]En variante, la dimension de la non-conformité pourrait être mesurée dans une direction perpendiculaire à la portion de bord 21b, 22b sur laquelle est positionné l'élément de vérification 50, de façon à ce que L corresponde à 15 l'épaisseur de l'élément de vérification mesurée depuis cette portion de bord. [0047]L'invention est naturellement applicable à un distributeur de turbine 10' tel que représenté à la figure 3 car ce distributeur inclut également deux portions de bord formant un L en creux, dont un est recouvert d'un matériau anti-usure et l'autre REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un élément aubagé (10, 10') métallique d'une turbomachine, en particulier d'aéronef, comportant les étapes consistant à: a) fabriquer l'élément aubagé, b) déposer un revêtement (36) en matériau anti-usure sur au moins une portion de l'élément aubagé, e) vérifier, de préférence visuellement, la conformité de l'élément aubagé, caractérisé en ce que l'étape e) comprend une étape de mise en place d'un élément de vérification (50) sur l'élément aubagé, cet élément étant configuré selon une valeur seuil de conformité (S) pour cacher une non-conformité du revêtement si cette non-conformité a au moins une dimension (R) inférieure à cette valeur seuil, et pour laisser visible au moins une partie de cette non-conformité si ladite au moins une dimension est supérieure à cette valeur seuil. 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel il comprend, entre les étapes b) et e), une étape c) d'usinage de l'élément aubagé (10, 10') et du revêtement (36) et/ou une étape d) de contrôle par ressuage de l'élément aubagé. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément aubagé (10, 10') comprend des bords latéraux (21, 22) qui sont configurés pour coopérer par emboîtement avec des bords latéraux d'autres éléments aubagés identiques, ces bords latéraux ayant au moins en partie une forme en creux en V ou L comportant deux portions de bord (21a, 21b, 22a, 22b) dont une première portion de bord (21a, 22a) comprend ledit revêtement (36). 4. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le revêtement (36) est déposé à l'étape b) dans une cuvette (52) de ladite première portion de bord (21a, 22a). 13 5. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'élément de vérification (50) est mis en appui sur la seconde portion de bord (21b, 22b) à l'étape d) et comprend une extrémité (50a) destinée à venir en appui sur une extrémité (36b) dudit revêtement (36) afin de cacher une non- 5 conformité (54) de cette extrémité dont au moins une dimension (R) serait inférieure à la valeur seuil (S) de conformité. 6. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel ladite dimension (R) est une distance maximale mesurée entre ladite extrémité (36b) du revêtement (36) et une extrémité (52b) la plus proche de ladite cuvette (52). 10 7. Procédé selon la revendication 6 ou 7, dans lequel ledit élément de vérification (50) a une forme allongée et est conformé pour prendre appui et s'étendre longitudinalement sur sensiblement toute la longueur de la seconde portion de bord (21b, 22b). 8. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel ladite extrémité 15 (50a) de l'élément de vérification (50) est effilée. 9. Ensemble comportant un élément au aubagé (10, 10') d'une turbomachine et un élément (50) de vérification de la conformité de cet élément aubagé, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes 20 10. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel ledit élément aubagé est une aube (10) de rotor de turbine ou un distributeur (10').