Brevet FR3095975A1 — publié le 20201120

Description Titre de l'invention : Procédé de moulage par injection d'une poudre d'une aube de turbomachine Domaine technique de l'invention [0001] La présente divulgation relève du domaine des procédés de fabrication de pièces mé- talliques, tel qu'une aube de turbomachine, par moulage par injection de poudre. Etat de la technique antérieure [0002] Le procédé de fabrication par injection de poudre consiste à réaliser un mélange au moyen d'une poudre métallique, d'une première poudre de liant et d'une seconde poudre de liant. Comme représenté en figure 1, les granulés dudit mélange sont injectés à l'aide d'un injecteur 2 dans un moule 4 pour obtenir une pièce, telle qu'une aube 6, dite pièce verte qui subit ensuite une opération de déliantage visant à éliminer le premier liant et à l'issue de laquelle on obtient une pièce dite brune. La dernière étape du procédé consiste à réaliser une opération de frittage permettant d'éliminer le second liant pour obtenir la pièce finale 6. On observe que l'injecteur sert à l'injection du mélange dans la cavité du moule dont l'empreinte correspond à la forme extérieure de l'aube. [0003] Ce procédé connu permet d'obtenir une pièce dont la structure interne est formée d'une seule poudre métallique qui peut comprendre un ou plusieurs types différents de particules métalliques. Toutefois, une pièce métallique peut nécessiter d'avoir des compositions métalliques différentes selon les zones ou parties de celle-ci pour avoir des propriétés mécaniques différentes. Pour autant le procédé de fabrication par injection de poudre de la technique actuelle ne permet que l'injection d'un seul mélange dans le moule. Résumé de l'invention [0004] Le présent document concerne ainsi un procédé de fabrication d'une pièce mé- tallique, telle qu'une aube de turbomachine, par moulage par injection de poudre, comprenant les étapes suivantes : a. Fournir un premier mélange comprenant des premières particules métalliques présentant en moyenne un premier diamètre ; b. Fournir un second mélange comprenant des secondes particules métalliques présentant en moyenne un second diamètre, le premier diamètre étant différent du second diamètre ; c. Fournir un moule comprenant une première cavité et une seconde cavité reliées l'une à l' autre ; d. Injecter le premier mélange dans la première cavité et injecter le second mélange 2 dans la seconde cavité. [0005] Le procédé proposé permet d'obtenir, après frittage, une pièce métallique présentant deux zones ayant des propriétés mécaniques différentes puisqu'une première zone est issue de l'injection du premier mélange dans la première cavité du moule et qu'une seconde zone est issue de r injection du second mélange dans la seconde cavité. Pour pouvoir réaliser l'injection différenciée proposée à l'étape d), il est nécessaire d'adapter le dispositif pour y inclure une première tête d'injection du premier mélange dans la première cavité du moule et une seconde tête d'injection du second mélange dans la seconde cavité du moule. Le procédé n'est pas limité à la fourniture d'un premier mélange et d'un second mélange et pourrait, bien évidemment, comprendre la fourniture d'un ou de plusieurs autres mélanges. [0006] On pourra appliquer une temporisation entre la première tête d'injection et la seconde tête d'injection pour remplir la première cavité et la seconde cavité de manière adéquate et créer une interface de jonction adéquate entre le premier mélange et le second mélange. A cette fin, on peut réaliser, préalablement à l'injection, une simulation numérique de détermination des paramètres d'injection du premier mélange et du second mélange, lesdits paramètres comprenant le débit, la pression, l'instant initial d'injection et la durée d'injection. [0007] Ladite pièce métallique peut être une aube, ladite première cavité du moule étant par exemple conformée pour former un pied de l'aube et ladite seconde cavité du moule étant conformée par exemple pour former une partie de l'aube. [0008] Ledit premier diamètre moyen peut être inférieur au second diamètre moyen. Ainsi dans le cas d'une aube comme indiqué au paragraphe précédent, la granulométrie plus petite dans la première zone formant le pied va donner des grains métalliques plus petit que dans la seconde zone formant la pale. La première zone présentera ainsi des meilleures propriétés de fatigue que dans la seconde zone qui présentera quant à elle des meilleures propriétés de fluage que dans la première zone. On peut ainsi différencier les propriétés mécaniques de l'aube en fonction de la zone de l'aube considérée. [0009] Ledit premier diamètre moyen peut être inférieur à 25 pm. Ledit second diamètre moyen peut être inférieur à 65 lun. [0010] Chacun du premier mélange et du second mélange peut présenter au moins 35% de particules métalliques en volume. [0011] Les premières particules métalliques peuvent être réalisées à partir d'une première base métallique et les secondes particules métalliques peuvent être réalisées à partir d'une seconde base métallique, la première base métallique étant proche de la seconde base métallique. [0012] Les premières particules métalliques et les secondes particules métalliques peuvent 3 être réalisées dans un même matériau chimique. Brève description des figures [0013] [fig.1] déjà décrite précédemment, est une vue schématique d'un dispositif d'injection d'un type connu ; [0014] [fig.2] est une vue schématique d'un dispositif d'injection d'un dispositif destiné à être utilisé avec un procédé (l'injection selon la présente divulgation ; [0015] [fig.3] est une vue schématique d'une aube de turbomachine pouvant être obtenu avec le procédé de la présente divulgation. Description détaillée de l'invention [0016] On se réfère maintenant aux figures 2 et 3 qui représentent de façon schématique une installation 10 de moulage par injection de poudre d'une aube 11 de turbomachine, telle qu'une aube de turbine basse pression. Selon le procédé de la présente divulgation, le moule 12 comprend au moins deux cavités et comprend, dans le cas d'espèce, trois cavités, à savoir une première cavité 12a ainsi qu'une deuxième cavité 12b et une troisième cavité 12c. Le moule 12 présente une dimension longitudinale L. La première cavité 12a et la troisième cavité 12c communiquent avec la deuxième cavité 12a et sont formées dans des parties d'extrémités longitudinales du moule afin de former l'aube d'une seule pièce après moulage. La première cavité 12a du moule 12 est destinée à former la partie radialement interne de l'aube 11 comprenant le pied 14 de l'aube 11 nommée première partie lia, la deuxième cavité 12a du moule 12 est destinée à former la pale de l'aube 11 nommée deuxième partie 1 lb et la troisième cavité 12c du moule 12 est destinée à former la partie radialement externe de l'aube 11 comportant un secteur de plateforme 16 portant des léchettes 18 radiales et nommée troisième partie 11c. 100171 L'installation comprend deux têtes d'injection ou injecteurs 18a, 18h d'un mélange de poudre métallique et de liants. Le premier injecteur 18a est destiné à permettre l'injection d'un premier mélange dans la première cavité 12a et la troisième cavité 12c tandis que le second injecteur 18h est destiné à permettre l'injection d'un second mélange dans la seconde cavité 12h. Bien que le premier injecteur 18a vise à réaliser l'injection d'un premier mélange à la fois dans la première cavité 12a et dans la troisième cavité 12c, l'installation 10 pourrait comprendre plus de deux injecteurs et pourraient par exemple en comprendre un troisième pour réaliser une injection d'un mélange différencié entre la première cavité et la troisième cavité. 100181 Le procédé vise à : - fournir un premier mélange comprenant des premières particules métalliques présentant en moyenne un premier diamètre, - fournir un second mélange comprenant des secondes particules métalliques présentant en moyenne un second diamètre, le premier diamètre étant différent du second diamètre ; - injecter le premier mélange dans la première cavité 12a et la troisième cavité 12c et injecter le second mélange dans la seconde cavité 12h. [0019] Afin de réaliser une interface de jonction adéquate au niveau de la première partie 11 a avec la seconde partie 11 b et une interface de jonction adéquate entre la seconde partie 11 b et la troisième partie 11c, on peut réaliser, préalablement à l'injection, une simulation numérique de détermination des paramètres d'injection du premier mélange et du second mélange, lesdits paramètres comprenant le débit, la pression, l'instant initial d'injection et la durée d'injection. [0020] Le premier diamètre moyen est choisi pour être inférieur au second diamètre moyen. Ainsi, la première partie 11 a et la troisième partie 11c présenteront des meilleures propriétés de fatigue que dans la seconde partie 11 b qui présentera quant à elle des meilleures propriétés de fluage que dans les première 11 a et troisième 11c parties de l'aube 11. On peut ainsi différencier les propriétés mécaniques de l'aube 11 en fonction de la partie ou zone de l'aube considérée. [0021] Le premier diamètre moyen est de préférence inférieur à 25 µm et peut être compris entre 10 et 20 pm. Le second diamètre moyen est de préférence inférieur à 65 Ftm et peut être compris entre 20 et 35 p.m. Chacun du premier mélange et du second mélange peut présenter au moins 35% de particules métalliques en volume. [0022] Les liants utilisés pour l'un et l'autre (ou les autres) des mélanges peuvent être identiques. Dans un exemple de réalisation, l'injection du premier mélange et l'injection du second mélange sont réalisées avec les paramètres suivants : pression d'injection de 2080 bars, une température d'injection de 165°C, une vitesse d'injection de 30 nunfs, une pression dans le moule de 800 bars et un temps de maintien de 4 s. [0023] Afin de permettre un frittage de l'intégralité de pièce dans un four, les premières particules métalliques devront être réalisées à partir d'une première base métallique et les secondes particules métalliques sont réalisées à partir d'une seconde base métallique, la première base métallique étant proche de la seconde base métallique. [0024] Le procédé décrit dans le présent document permet de réaliser simplement et ra- pidement une pièce présentant des structures internes différentes dans au moins deux parties ou zones. A la différence de la fabrication additive, il n'est pas nécessaire de changer l'alimentation de la tête d'impression avec le premier mélange et le second mélange en permanence, ce qui est long et complexe à réaliser. 5 REVENDICATIONS[Revendication I] Procédé de fabrication d'une pièce métallique (11), telle qu'une aube de turbomachine, par moulage par injection de poudre, comprenant les étapes suivantes : a. Fournir un premier mélange comprenant des premières particules métalliques présentant en moyenne un premier diamètre ; h. Fournir un second mélange comprenant des secondes particules métalliques présentant en moyenne un second diamètre, le premier diamètre étant différent du second diamètre ; c. Fournir un moule (12) comprenant une première cavité (12a) et une seconde cavité (126) reliées l'une à l'autre ; d. Injecter le premier mélange dans la première cavité (11a) et injecter le second mélange dans la seconde cavité (126). [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, dans lequel on réalise préalablement à l'injection une simulation numérique de détermination des paramètres d'injection du premier mélange et du second mélange, lesdits paramètres comprenant le débit et la pression, l'instant initial d'injection et la durée d'injection. [Revendication 3] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite pièce métallique est une aube (11), ladite première cavité (12a) du moule (12) étant conformée pour former un pied (14) de l'aube (11) et ladite seconde cavité (12b) du moule (12) étant conformée pour former une partie de l'aube (11). [Revendication 4] Procédé selon l'une des revendications précédentes, ledit premier diamètre moyen est inférieur au second diamètre moyen. [Revendication 5] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit premier diamètre moyen est inférieur à 25 .tm. [Revendication 6] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit second diamètre moyen est inférieur à 65 !lm. [Revendication 7] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chacun du premier mélange et du second mélange présente au moins 35% de particules métalliques en volume. [Revendication 8] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les premières particules métalliques sont réalisées à partir d'une première base métallique et les secondes particules métalliques sont réalisées à partir d'une seconde base métallique, la première base métallique étant proche de la seconde base métallique. 6 [Revendication 9] Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les premières particules métalliques et les secondes particules métalliques sont réalisées dans un même matériau chimique.