Brevet FR3077601A1 — publié le 20190809

AUBE DE TURBOMACHINE D'AERONEF DOMAINE TECHNIQUE [0001 ] La présente invention se rapporte au domaine général des aubes pour une turbomachine d'aéronef. 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 en série. Chaque étage comporte une roue mobile à aubes formant rotor et un distributeur aubagé formant 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. [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. 2 [0005] Un exemple d'aube est représenté sur la figure 1. Une aube de ce type est décrite dans le document FR-A1-2 985 759. Cette aube 10 comprend 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 5 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 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 10 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. [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 15 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 radialement vers l'extérieur à partir de la face extérieure de la plateforme 20. Ces léchettes ont une orientation générale circonférentielle ou transversale par rapport 20 à l'axe de rotation de la roue. Chacun des bords latéraux 21, 22 de la plateforme présente, entre les léchettes amont 31 et aval 32, un profil sensiblement en « Z ». [0007] Lorsque plusieurs aubes 10 sont fixées sur le disque, les léchettes amont 31 et aval 32 sont disposées bord à bord de manière à former un anneau rotatif d'axe A, cet anneau étant contenu sensiblement dans un plan radial. Un tel 25 anneau a notamment pour fonction de limiter le jeu existant entre les aubes 10 et un carter (non représenté) qui entoure les aubes 10 afin de limiter les fuites de gaz à cet endroit. Ce carter porte un revêtement annulaire abradable qui peut coopérer par frottement avec les léchettes des aubes afin de limiter ces fuites par effet labyrinthe. [0008] Dans le but d'amortir les vibrations auxquelles les aubes 10 sont soumises en fonctionnement, les aubes 10 sont montées sur leur disque avec une 3 contrainte de torsion autour de leur 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 principalement le long d'une face latérale 34 de la partie intrados de la léchette amont 31 et une face latérale de la partie extrados de la 5 léchette amont 31 de l'aube 10 voisine. Les faces latérales 34 définissent des surfaces de contact inter-aubes et sont le lieu de frottements importants lors du fonctionnement de la turbomachine. Pour être protégées contre l'usure, les faces latérales 34, sont munies d'un revêtement ou insert en matériau résistant aux frottements. Il peut, par exemple, s'agir d'un matériau commercialisé sous la 10 dénomination Stellite. Ce revêtement anti-usure 36 est mieux visible à la figure 2. [0009]Classiquement, ce revêtement 36 anti-usure est déposé sur les faces latérales 34 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 15 lors du dépôt. [0010] L'alliage Stellite® est un alliage d'acier à haute teneur en chrome (Cr) et en 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 20 une partie ou auquel il est inséré. [0011] Dans la technique actuelle, le revêtement anti-usure 36 est disposé dans une cuvette 38 de la plateforme externe de l'aube, qui peut être bordée (latéralement) par une ou deux parois latérales 40. [0012] Dans les documents FR-A1-2 967 714 et FR-A1-2 860 741, une cuvette 38 25 contenant le revêtement anti-usure 36 est délimitée à une extrémité par une paroi latérale 40 et à l'extrémité opposée par le revêtement lui-même qui présente à cette extrémité un bord incurvée convexe 42 (cf. figure 2). [0013] Dans les documents FR-A1-2 985 759 et FR-A1-3 000 758, une cuvette contenant le revêtement anti-usure est délimitée par deux parois latérales. Les 30 parois latérales permettent de définir précisément la zone de dépose du matériau 4 fondu par l'opérateur et optimise notamment la durée de dépose et la quantité de matériau déposé. [0014]Cependant, dans les deux cas de figure évoqués ci-dessus, il existe un risque que les revêtements anti-usure des aubes viennent au contact et frottent 5 sur des parties non-revêtues des plateformes externes des aubes adjacentes, et endommagent ces parties par usure. [0015]La présente invention propose un perfectionnement à cette technologie, qui apporte une solution simple, efficace et économique à ce problème. EXPOSÉ DE L'INVENTION 10 [0016]La présente invention propose une aube de rotor pour une turbomachine d'aéronef, cette aube présentant un axe de rotation une fois solidaire d'un rotor et un axe d'empilement et comportant une pale s'étendant entre une plateforme interne et une plateforme externe qui porte au moins une léchette en saillie, ladite pale comportant un intrados et un extrados et ladite plateforme externe 15 comportant, du côté desdits intrados et extrados, des bords latéraux configurés pour coopérer par complémentarité, et en particulier emboîtement, avec des bords latéraux complémentaires d'aubes adjacentes, ces bords latéraux comportant chacun un revêtement anti-usure situé dans une cuvette du bord latéral correspondant, cette cuvette comprenant une paroi de fond s'étendant 20 entre deux parois latérales bordant ladite cuvette, une première desdites parois latérales faisant partie d'une portion saillante du bord latéral correspondant, et une seconde desdites parois latérales faisant partie d'une portion en creux de ce bord latéral, chaque revêtement étant destiné à prendre appui dans un plan d'appui sur un revêtement d'une aube adjacente du rotor portant une pluralité de 25 ces aubes, caractérisée en ce que ladite première paroi latérale de chaque bord latéral est reliée directement à une paroi incurvée convexe du bord latéral, qui est située en dehors de la cuvette et qui définit au moins en partie un sommet de ladite portion saillante, cette paroi incurvée convexe comportant une extrémité tangente audit plan d'appui du revêtement anti-usure et une extrémité opposée en 30 retrait par rapport à ce plan. 5 [0017] Le revêtement anti-usure est ainsi déposé dans des cuvettes bordées à ses deux extrémités. Par ailleurs, la liaison directe de la paroi latérale de la cuvette et donc du revêtement anti-usure à une paroi incurvée convexe qui 5 s'écarte du plan d'appui du revêtement anti-usure permet de supprimer tout risque de contact du revêtement anti-usure avec une partie non revêtue d'une aube adjacente. [0018] L'aube selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises isolément les unes des autres ou en 10 combinaison les unes avec les autres : - ladite paroi incurvée convexe s'étend dans la continuité d'une surface annulaire convexe du revêtement, cette surface étant également en retrait par rapport audit plan, - ladite première paroi incurvée convexe est une paroi sensiblement cylindrique, 15 - chacun desdits bords latéraux comprend deux premiers segments sensiblement parallèles et reliés l'un à l'autre par deux seconds segments en chevron, les seconds segments de l'un des bords latéraux étant sensiblement parallèles aux seconds segments de l'autre des bords latéraux, - le revêtement anti-usure d'un des bords latéraux est situé sur l'un des seconds 20 segments en chevron de ce bord latéral, - ladite paroi incurvée de chaque rebord est située à la frontière entre l'un des premiers segments en chevron et l'un des seconds segments sensiblement parallèles. [0019]La présente invention concerne encore une roue de rotor pour une 25 turbomachine d'aéronef, comportant un disque portant à sa périphérie une rangée annulaire d'aubes telles que décrites ci-dessus. [0020] De préférence, les bords latéraux des aubes sont emboîtés les uns dans les autres et comprennent des revêtements anti-usure en appui les uns sur les 6 autres, les aubes étant en appui les unes sur les autres uniquement par l'intermédiaire de leurs revêtements [0021 ]La présente invention concerne également une turbomachine d'aéronef, comportant au moins une aube ou une roue telle que décrite ci-dessus. 5 [0022] La présente invention concerne encore un procédé de fabrication d'une aube telle que décrite ci-dessus, comprenant les étapes consistant à : - déposer un matériau fondu dans des cuvettes surdimensionnées d'une préforme de plateforme externe, de façon à former des revêtements antiusure, et 10 - usiner cette plateforme et les revêtements anti-usure de façon à leur donner des dimensions prédéterminées, et à obtenir ladite paroi incurvée convexe sur chaque bord latéral de la plateforme. [0023] BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES 15 [0024] 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 : 20 - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une d'aube de roue de turbine pour une turbomachine d'aéronef, - la figure 2 est une vue schématique à plus grande échelle d'une partie de l'aube de la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique de dessus de la plateforme externe d'une 25 aube de rotor selon l'invention, - la figure 3a est une vue à plus grand échelle d'un détail de la figure 3, dans la zone Z1, - la figure 4 est une vue schématique de dessus de la plateforme externe d'une aube de rotor selon l'invention, avant une opération de dépose d'un revêtement 30 anti-usure, 7 - la figure 5 est une vue schématique de dessus de la plateforme externe d'une aube de rotor selon l'invention, avant une opération d'usinage, et - la figure 6 est une vue schématique de dessus des plateformes externes emboîtées de deux aubes adjacentes telles que représentées à la figure 3. 5 DESCRIPTION DETAILLÉE D'UN MODE DE RÉALISATION [0025] L'invention s'applique à une aube 10 de roue mobile telle que décrite ci-dessus en référence aux figures 1 et 2. [0026] L'aube 10 comprend au moins une pale 16 qui s'étend entre deux 10 plateformes, respectivement interne 19 et externe 20. La plateforme interne 19 est reliée à l'extrémité radialement interne de la pale et la plateforme externe 20 est reliée à l'extrémité radialement externe de la pale et comprend des revêtements 36 de matériau anti-usure. [0027]Les figures 3 et suivantes illustrent un mode de réalisation de l'invention. 15 [0028] Les bords latéraux 21, 22 de la plateforme externe 20 sont configurés pour coopérer par emboîtement avec des bords latéraux 22, 21 complémentaires d'aubes adjacentes. Dans l'exemple représenté, chaque bord latéral 21, 22 comprend deux segments 21a, 21b et 22a, 22b sensiblement parallèles et reliés l'un à l'autre par deux segments 21c, 21d et 22c, 22d en chevron. 20 [0029]Les segments 21a et 22a sont situés au niveau du becquet amont 24, et les segments 21b et 22b sont situés au niveau du becquet aval 28. Les segments 21c, 21d du bord 21 définissent une dent d'emboîtement et les segments 22c, 22d du bord 22 définissent un évidement de réception d'une telle dent. [0030]13ar ailleurs, les segments 21c, 21d définissent entre eux une portion 25 saillante ou en pointe, comme c'est le cas des segments 22a, 22c, d'une part, et des segments 22b, 22d, d'autre part. De plus, les segments 22c, 22d définissent entre eux une portion en retrait ou en creux, comme c'est le cas des segments 21a, 21c, d'une part, et des segments 21b, 21d, d'autre part. 8 [0031 ] Le revêtement anti-usure 36 de chaque bord latéral 21, 22 est situé dans une cuvette 38 du bord latéral correspondant, cette cuvette comprenant une paroi de fond 39 s'étendant entre deux parois latérales 40a, 40b bordant la cuvette. La paroi de fond 39 est sensiblement plane et les parois latérales sont inclinées par 5 rapport à la paroi de fond, chacun d'un angle a compris entre 80 et 1400. De préférence, au moins une des parois latérales, et par exemple celle 40b située au niveau d'une portion en retrait, forme un angle a de l'ordre de 90° avec la paroi de fond 39. [0032] Les parois 40b font ainsi partie de portions en retrait des bords latéraux 21, 10 22, et les parois 40a font quant à elles partie de portions en saillie de ces bords, respectivement dans les zones Z1 et Z2. [0033]Chaque paroi latérale 40a est reliée directement à une paroi incurvée convexe 44 du bord latéral, qui est située en dehors de la cuvette 38 et qui définit au moins en partie un sommet de la portion saillante de la zone Z1, Z2 15 correspondante. [0034] La paroi incurvée convexe 44 comporte une extrémité 44a, située du côté du revêtement 36, qui peut être tangente à un plan d'appui P du revêtement anti- usure, et une extrémité 44b opposée qui est en retrait par rapport à ce plan. [0035] Comme on peut le voir à la figure 3a, cette liaison directe permet à la partie 20 du bord latéral, bordant la cuvette au niveau de la portion en saillie, de s'écarter du plan d'appui P du revêtement anti-usure 36. Ainsi, même en cas de déplacement relatif entre les plateformes externes de deux aubes adjacentes, il n'y a pas de risque de contact et d'usure par frottement de ces parties sur les revêtements anti-usure en regard. 25 [0036]Avantageusement, l'extrémité 44a est également en léger retrait par rapport au plan P, comme cela est visible à la figure 3a. Dans ce cas, le revêtement 36 peut être conformé du côté de la paroi 44 pour adopter une forme incurvée convexe qui s'étend dans la continuité de la paroi 44 et avec un même rayon de courbure R. Le revêtement comprend ainsi une surface incurvée 30 convexe 36a alignée avec la paroi 44. 9 [0037] La figure 6 montre en effet que les revêtements anti-usure 36 de deux plateformes externes emboîtées sont parfaitement en regard l'un de l'autre et qu'il n'y a pas de risque de contact, comme évoqué ci-dessus, au niveau des régions U1 et U2, du fait des retraits précités. 5 [0038] La figure 6 montre également qu'il existe de préférence un jeu entre les segments 21d, 22d de deux aubes 10 adjacentes. Seuls les revêtements 36 sur les segments 21c, 22c sont en contact. Par conséquent, la zone est dimensionnée pour que, lorsque le bord 21 d'une aube est engagé dans le bord 22 d'une aube adjacente, la paroi 44 est conformée pour éviter tout contact en 10 dehors des revêtements 36. [0039] Les figures 4 et 5 illustrent des étapes de fabrication d'une aube selon l'invention, et qui est réalisée en alliage métallique. L'aube est d'abord réalisée brute de fonderie et comprend des surépaisseurs. Elle est donc surdimensionnée, et en particulier ses cuvettes 38 et sa plateforme externe sont surdimensionnés. 15 Par exemple, dans la zone Z1 précitée située au niveau du bord latéral 21, un ergot 48 surdimensionné est prévu. Cet ergot 48 comprend la paroi latérale 40a. Cet ergot a une certaine épaisseur afin d'éviter les manques de métal et/ou porosités lors du moulage de la pièce. Une étape suivante du procédé de fabrication consiste à déposer un matériau fondu comme évoqué dans ce qui 20 précède dans les cuvettes 38 surdimensionnées, comme cela est représenté à la figure 5. S'en suit une étape d'usinage de la plateforme externe 20 ainsi que des revêtements 36 et de l'ergot 48 notamment pour définir les contours externes précis et définitifs de la plateforme, REVENDICATIONS1. Aube de rotor (10) pour une turbomachine d'aéronef, cette aube présentant un axe (A) de rotation une fois solidaire d'un rotor et un axe d'empilement (X) et comportant une pale (16) s'étendant entre une plateforme interne (19) et une plateforme externe (20) qui porte au moins une léchette (31, 32) en saillie, ladite pale comportant un intrados (16a) et un extrados et ladite plateforme externe comportant, du côté desdits intrados et extrados, des bords latéraux (21, 22) configurés pour coopérer par complémentarité avec des bords latéraux (22, 21) complémentaires d'aubes adjacentes, ces bords latéraux comportant chacun un revêtement (36) anti-usure situé dans une cuvette (38) du bord latéral correspondant, cette cuvette (38) comprenant une paroi de fond (39) s'étendant entre deux parois latérales (40a, 40b) bordant ladite cuvette, une première (40a) desdites parois latérales faisant partie d'une portion saillante du bord latéral correspondant, et une seconde (40b) desdites parois latérales faisant partie d'une portion en creux de ce bord latéral, chaque revêtement étant destiné à prendre appui dans un plan d'appui (P) sur un revêtement d'une aube adjacente du rotor portant une pluralité de ces aubes, caractérisée en ce que ladite première paroi latérale (40a) de chaque bord latéral est reliée directement à une paroi incurvée convexe (44) du bord latéral, qui est située en dehors de la cuvette et qui définit au moins en partie un sommet de ladite portion saillante, cette paroi incurvée convexe comportant une extrémité (44a) tangente audit plan d'appui (P) et une extrémité (44b) opposée en retrait par rapport à ce plan. 2. Aube (10) selon la revendication précédente, dans laquelle ladite paroi incurvée convexe (44) s'étend dans la continuité d'une surface annulaire convexe (36a) du revêtement (36), cette surface étant également en retrait par rapport audit plan (P). 3. Aube (10) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ladite première paroi incurvée convexe (44) est une paroi sensiblement cylindrique. 11 4. Aube (10) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle chacun desdits bords latéraux (21, 22) comprend deux premiers segments (21a, 21b, 22a, 22b) sensiblement parallèles et reliés l'un à l'autre par deux seconds 5 segments (21c, 21d, 22c, 22d) en chevron, les seconds segments de l'un des bords latéraux étant sensiblement parallèles aux seconds segments de l'autre des bords latéraux. 5. Aube (10) selon la revendication précédente, dans laquelle le revêtement anti- 10 usure (36) d'un des bords latéraux (21, 22) est situé sur l'un (21c, 22c) des seconds segments en chevron de ce bord latéral. 6. Aube (10) selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle ladite paroi incurvée (44) de chaque rebord (21, 22) est située à la frontière entre l'un (21c, 22c) des 15 seconds segments en chevron et l'un (21a, 22a) des premiers segments sensiblement parallèles. 7. Roue de rotor pour une turbomachine d'aéronef, comportant un disque portant à sa périphérie une rangée annulaire d'aubes (10) selon l'une des 20 revendications précédentes. 8. Roue selon la revendication précédente, dans laquelle les bords latéraux (21, 22) des aubes (10) sont emboîtés les uns dans les autres et comprennent des revêtements (36) anti-usure en appui les uns sur les autres, les aubes étant en 25 appui les unes sur les autres uniquement par l'intermédiaire de leurs revêtements. 9. Turbomachine d'aéronef, comportant au moins une aube (10) selon l'une des revendications 1 à 6 ou une roue selon l'une des revendications 7 et 8. 30 10. Procédé de fabrication d'une aube selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant les étapes consistant à: 12 - déposer un matériau fondu dans des cuvettes (38) surdimensionnées d'une préforme de plateforme externe (20), de façon à former des revêtements anti-usure (36), et - usiner cette plateforme et les revêtements anti-usure de façon à leur 5 donner des dimensions prédéterminées, et à obtenir ladite paroi incurvée convexe (44) sur chaque bord latéral (21, 22) de la plateforme. 10