Brevet FR3076753A1 — publié le 20190719

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE AUBE DE TURBOMACHINE DOMAINE [1] La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une aube de turbomachine, telle par exemple qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion. CONTEXTE [2] Une aube comporte classiquement une surface d'intrados et une surface d'extrados reliées par un bord d'attaque situé en amont et par un bord de fuite situé en aval. Les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des flux de gaz au sein de la turbomachine. [3] Il est connu de protéger le bord d'attaque d'une aube en matière composite à l'aide d'un renfort métallique dont la section présente une forme générale de V. Le renfort est fixé le long du bord d'attaque de l'aube. Le renfort comporte une première branche fixée sur la surface d'intrados de l'aube et une seconde branche fixée sur la surface d'extrados de l'aube. [4] Il a été constaté qu'un tel renfort peut présenter des plis ou des bosses après mise en forme et fixation sur le bord d'attaque de l'aube. Ces plis ou bosses sont dus à l'épaisseur du renfort et à la géométrie complexe du profil de la pale, en particulier au niveau du bord d'attaque et des surface d'intrados et d'extrados de l'aube, qui ne permettent pas à la matière de fluer et de se répartir convenablement lors de la mise en forme du renfort. [5] De tels plis ou bosses ont des impacts néfastes en termes de rendement, puisque le profil aérodynamique n'est plus respecté. Par ailleurs, lorsque le renfort est collé par exemple, la présence de plis ou de bosses réduit l'efficacité du collage ce qui peut remettre en cause la tenue mécanique de la pièce dans cette zone. 2 RESUME DE L'INVENTION [6] L'invention vise à remédier à ces inconvénients, de manière simple, fiable et peu onéreuse. [7] A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une aube 5 de turbomachine, comportant les étapes consistant à: - réaliser une préforme de protection comportant deux branches et dont la section transversale présente une forme générale en V, - découper au moins une fente dans au moins une branche de la préforme, avant ou après réalisation de la préforme, 10 - mettre en forme la préforme sur un gabarit, de façon à ce que la préforme forme un renfort courbe, - fixer le renfort courbe sur un bord d'attaque de l'aube. [8] La présence des fentes permet d'éviter la formation de plis ou de bosses sur le renfort courbe, les fentes autorisant des courbures plus 15 importantes du renfort. [9] La forme, le positionnement et les dimensions des fentes sont notamment déterminés pour éviter tout recouvrement des bords des fentes après mise en forme de la préforme. [10] Le renfort courbe peut être fixé par collage sur le bord d'attaque de 20 l'aube. [11] La préforme ou le renfort peuvent être réalisés en métal, par exemple en alliage d'acier inoxydable ou en alliage de titane. [12] L'aube est par exemple une aube directrice de sortie, également dénommée « Outlet Guide Vane » ou O.G.V. Bien entendu, l'invention 25 est également applicable à d'autres types d'aubes. [13] Pour rappel, dans une turbomachine, le carter intermédiaire est un élément structural du moteur qui comprend un moyeu supportant les arbres des différents rotors du turboréacteur. Une virole annulaire de carter intermédiaire, ou virole extérieure, est reliée au moyeu du carter intermédiaire par des bras de liaison radiaux destinés notamment à 3 transmettre une partie des efforts entre le moteur et son support et par une pluralité d'aubes directrices de sortie, destinées à redresser le flux secondaire dans l'axe du moteur. [14] Les fentes sont de préférence situées au niveau des zones de forte 5 courbure du renfort courbe. [15] Les fentes peuvent être réalisées dans une seule des branches de la préforme ou du renfort, de préférence dans la branche destinée à être appliquée contre l'intrados de l'aube, ce côté de l'aube présentant les zones où les courbures sont les plus critiques. Bien entendu, des fentes 10 peuvent être réalisées sur les deux branches de la préforme ou du renfort. [16] L'aube peut être pourvue d'un unique renfort, composé d'une seule couche de métal. [17] L'aube peut être réalisée en matériau composite. Les aubes sont par exemple obtenues par tissage en 3D de fibres de carbone et moulage par 15 transfert de résine. [18] La fente peut être découpée par cisaillement ou par découpe laser. [19] L'étape de cisaillement peut être réalisée manuellement à l'aide d'une cisaille ou de ciseaux. [20] La fente peut être découpée dans une tôle ou clinquant, puis la 20 préforme de section en V peut être réalisée par mise en forme de ladite tôle comportant la fente prédécoupée. [21] L'étape de découpe de la fente peut être réalisée après réalisation de la préforme de section en V. [22] Le procédé peut comporter une étape de libération des contraintes 25 mécaniques du renfort courbe. [23] L'étape de libération des contraintes est par exemple un recuit thermique. Un tel recuit comporte une étape de chauffage du renfort courbe, une étape de maintien en température et une étape de refroidissement lent. 30 [024] Au moins une fente peut présenter deux bords latéraux parallèles l'un par rapport à l'autre. 4 [025] Au moins une fente peut présenter deux bords latéraux obliques l'un par rapport à l'autre, c'est-à-dire formant un angle l'un par rapport à l'autre. Dans ce cas, la fente peut s'évaser en direction de l'extrémité aval du renfort. 5 [026] L'angle formé entre les deux bords est par exemple compris entre 5° et 75°. [27] La longueur du renfort courbe est la distance du renfort courbe selon sa direction d'extension. La largeur du renfort courbe est la distance du renfort selon la perpendiculaire à sa direction d'extension, c'est-à-dire 10 depuis une extrémité amont destinée à former le bord d'attaque du renfort, jusqu'à une extrémité du renfort destinée à être située en aval dudit bord d'attaque. [28] La largeur de la fente, c'est-à-dire la distance maximale entre les deux bords de la fente, dans la direction générale d'extension du renfort 15 courbe, est par exemple comprise entre 1% et 5% de la longueur du renfort courbe. [29] La longueur de la fente, c'est-à-dire la distance d'une extrémité à l'autre de la fente, selon la direction d'extension de la fente, est comprise entre 40% et 80% de la largeur du renfort au niveau de ladite fente. 20 [030] Au moins une fente peut comporter une première extrémité débouchant au niveau d'une extrémité aval d'une branche de la préforme ou du renfort courbe et une seconde extrémité, opposée à la première extrémité, la seconde extrémité étant arrondie. [031] La seconde extrémité peut présenter un rayon de courbure supérieur 25 à 0,25 mm. Ceci permet de limiter les effets de concentration de contraintes et l'apparition de criques formant des départs de fissure, en particulier lorsque le renfort est soumis à des phénomènes de fatigue en fonctionnement. De tels rayons de courbure peuvent être formés directement lors du découpage de la fente, ou lors d'une opération de 30 perçage ultérieure, par exemple. 5 [32] L'invention concerne également une aube de turbomachine obtenue par le procédé précité. [33] L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description 5 suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES - la figure 1 est une vue en perspective d'une aube directrice de turbine obtenue par le procédé selon l'invention ; 10 - la figure 2 est une vue en perspective d'un renfort courbe, certaines des fentes étant visibles ; - la figure 3 est une vue en coupe du bord d'attaque de l'aube et du renfort ; - les figures 4 à 7 sont des vues de détail illustrant différentes formes de 15 fentes ; - la figure 8 est un schéma synoptique illustrant les différentes étapes du procédé selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE 20 [034] La figure 1 illustre une aube directrice de sortie 1, également dénommée « Outlet Guide Vane » ou 0.G.V., selon une forme de réalisation de l'invention. L'aube 1 comporte une plate-forme radialement interne 2, une plate-forme radialement externe 3 et une pale 4. L'aube 1 25 est par exemple obtenue par tissage en 3D de fibres de carbone et moulage par transfert de résine, comme cela est connu en soi, ou encore par drapage de tissus 2D pré-imprégnés. La pale 1 comporte une surface d'intrados 5a (figure 3) et une surface d'extrados 5b reliées par un bord d'attaque 6 situé en amont et par un bord de fuite 7 situé en aval. Les 6 termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des flux de gaz au sein de la turbomachine. [35] Le bord d'attaque 6 de l'aube 1 est protégé à l'aide d'un renfort métallique 8 dont la section présente une forme générale en V. Le renfort 5 est fixé le long du bord d'attaque 6 de l'aube 1. Comme illustré sur la figure 2, le renfort 8 comporte une première branche 9 fixée sur la surface d'intrados 5a de l'aube 1 et une seconde branche 10 fixée sur la surface d'extrados de l'aube 1. Les deux branches 9, 10 se réunissent à l'extrémité amont 11 du renfort 8. Le renfort 8 est fixé par collage sur les 10 surfaces d'intrados 5a et d'extrados 5b de l'aube 1 et épouse ainsi la forme du bord d'attaque 6 de l'aube 1. [36] Comme indiqué précédemment, la forme complexe du bord d'attaque 6 et des surfaces d'intrados 5a et/ou d'extrados 5b peut générer des plis ou des bosses au niveau du renfort 8, notamment au niveau de la surface 15 d'intrados 5a. [37] Afin d'éviter de tels plis ou bosses, la présente invention propose de former au moins une fente 11 dans l'une au moins des branches 9, 10 du renfort 8, ici de préférence dans la branche 9 collée à la surface d'intrados 5a. Chaque fente 11 est positionnée dans une zone de forte 20 courbure du renfort 8. [38] La longueur L du renfort courbe 8 est la distance du renfort 8 selon sa direction d'extension. La largeur I du renfort 8 est la distance du renfort 8 selon la perpendiculaire à sa direction d'extension, c'est-à-dire depuis une extrémité 12 destinée à former le bord d'attaque du renfort 8, jusqu'à 25 une extrémité 13 du renfort 8 destinée à être située en aval dudit bord d'attaque 12 du renfort 8 (figure 4). [39] Comme cela est illustré aux figures 4 à 7, plusieurs formes de fentes 11 peuvent être envisagées. [40] Dans la forme de réalisation illustrée à la figure 4, les fentes 11 30 comportent deux bords 14 parallèles l'un par rapport à l'autre. La largeur If de la fente 11, c'est-à-dire la distance maximale entre les deux bords 7 14 de la fente 11, dans la direction générale d'extension du renfort 8, est par exemple comprise entre 1`)/0 et 5% de la longueur L du renfort 8. [41] La longueur Lf de la fente 11, c'est-à-dire la distance d'une extrémité à l'autre de la fente 11, selon la direction d'extension de la fente 11, est 5 comprise entre 40% et 80% de la largeur I du renfort 8 au niveau de ladite fente 11. [42] Dans la forme de réalisation illustrée à la figure 5, les fentes 11 comportent deux bords obliques 14, c'est-à-dire formant un angle l'un par rapport à l'autre. La fente 11 s'évase en direction du bord aval 13 ou libre 10 de la branche 9, 10 correspondante du renfort 8. L'angle a entre les bords de la fente 11 est compris entre 50 et 75°. Cet angle dépend notamment de l'importance de la courbure du renfort 8 dans la zone du renfort 8 comportant la fente 11. [43] La forme de réalisation de la figure 6 diffère de celle illustrée à la figure 15 4 en ce que le fond ou l'extrémité amont de la fente 11 comporte une zone arrondie 15 présentant un important rayon de courbure. Le rayon de courbure est de préférence supérieur à 0,25 mm. [44] De manière générale, la forme, le positionnement et les dimensions des fentes 11 sont notamment déterminées pour éviter tout recouvrement 20 des bords des fentes 11 après mise en forme et collage sur l'aube 1. Par ailleurs, les fentes 11 sont également conçues pour empêcher le débordement de tissu issu de l'aube 1. [45] La figure 8 illustre différentes étapes successives d'un procédé de réalisation de l'aube 1 selon l'invention. 25 [046] Ce procédé comporte : - une étape El de réalisation d'une préforme comportant deux branches 9, 10 et dont la section présente une forme générale en V, ladite préforme étant par exemple rectiligne, à la manière d'un profilé, - une étape E2 de découpage des fentes 11 dans au moins une branche 9, 30 10 du renfort 8, 8 - une étape E3 de mise en forme de la préforme sur un gabarit, de façon à ce que la préforme forme un renfort 8 courbe, - une étape E4 de libération des contraintes mécaniques du renfort 8. - une étape E5 de collage du renfort 8 sur un bord d'attaque 6 de l'aube 5 1 [47] Bien entendu, les fentes 11 peuvent être découpées sur un clinquant qui est ensuite mis en forme de manière à former une préforme. Les fentes sont alors réalisées au niveau des futures branches de la préforme. Les fentes 11 peuvent encore être découpées après mise en 10 forme de la préforme sur le gabarit. [48] Les fentes 11 peuvent être découpées par cisaillement ou par découpe laser. L'étape de libération des contraintes E4 est par exemple un recuit thermique. Un tel recuit comporte une étape de chauffage du renfort 8, REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une aube (1) de turbomachine, comportant les étapes consistant à: - réaliser une préforme de protection comportant deux branches (9, 10) et dont la section transversale présente une forme générale en V, - découper au moins une fente (11) dans au moins une branche (9, 10) de la préforme, avant ou après réalisation de la préforme. - mettre en forme la préforme sur un gabarit, de façon à ce que la préforme forme un renfort courbe (8), - fixer le renfort courbe (8) sur un bord d'attaque (6) de l'aube (1). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fente (11) est découpée par cisaillement ou par découpe laser. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la fente (11) est découpée dans une tôle ou clinquant, puis la préforme de section en V est réalisée par mise en forme de ladite tôle comportant la fente (11) prédécoupée. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de découpe de la fente (11) est réalisée après réalisation de la préforme de section en V. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de libération des contraintes mécaniques du renfort courbe (8). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins une fente (11) présente deux bords latéraux (14) parallèles l'un par rapport à l'autre. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins une fente (11) présente deux bords latéraux (14) obliques l'un par rapport à l'autre, c'est-à-dire formant un angle (a) l'un par rapport à l'autre. 10 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins une fente (11) comporte une première extrémité débouchant au niveau d'une extrémité aval (13) d'une branche (9, 10) de la préforme ou du renfort courbe (8) et une seconde extrémité (15), opposée à la première 5 extrémité, la seconde extrémité (15) étant arrondie. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la seconde extrémité (15) présente un rayon de courbure supérieur à 0,25mm. 10. Aube de turbomachine (1) obtenue par le procédé selon l'une des revendications 1 à 9. 10