Brevet FR3095146A1 — publié le 20201023

Description Titre de l'invention : Procédé de fabrication d'une pièce de tur- bomachine Domaine technique de l'invention [0001] La présente invention se rapporte au domaine général de la fabrication de pièces par fabrication additive, et plus particulièrement par fusion sélective ou frittage sélectif de poudre. Etat de la technique antérieure [0002] Il est aujourd'hui courant d'avoir recours à des techniques de fabrication additive pour réaliser facilement et rapidement des pièces complexes. Lorsqu'il s'agit de la fabrication de pièces en alliage métallique ou en céramique, le procédé de fusion sélective ou de frittage sélectif de poudre permet d'obtenir des pièces complexes, qui sont difficilement réalisables ou non réalisables avec les procédés conventionnels tels que la fonderie, la forge ou l'usinage. Il est notamment possible de réaliser des pièces présentant des cavités difficiles d'accès. Le domaine aéronautique se prête particulièrement bien à l'utilisation de ce procédé. [0003] En outre, ce procédé présente l'avantage d'être rapide et ne pas nécessiter d'outillage spécifique contrairement à la plupart des procédés conventionnels, ce qui réduit considérablement les coûts et les cycles de fabrication des pièces. [0004] Un tel procédé comprend généralement une étape durant laquelle est déposée, sur un plateau de fabrication, une première couche de poudre d'un métal, d'un alliage métallique ou de céramique d'épaisseur contrôlée, puis une étape consistant à chauffer avec un moyen de chauffage (par exemple un faisceau laser ou un faisceau d'électrons) une zone prédéfinie de la couche de poudre, et de procéder en répétant ces étapes pour chaque couche supplémentaire, jusqu'à l'obtention, tranche par tranche, de la pièce finale. Un outillage et un procédé de fabrication d'une pièce par fusion sélective ou frittage sélectif de poudre sont par exemple décrits dans la demande de brevet français FR 3 030 323 au nom de la Demanderesse. [0005] Un inconvénient d'un tel procédé est que la pièce ainsi réalisée présente une rugosité relativement élevée. Lorsque les tolérances demandées en termes d'état de surface concernent des surfaces auxquelles il est possible d'accéder, ces surfaces peuvent être polies par des procédés conventionnels. Cependant, les procédés de polissage conventionnels ne permettent pas de réduire la rugosité des surfaces des cavités qui sont difficiles d'accès. [0006] L'invention vise à proposer une solution à ce problème, de façon simple, fiable et peu onéreuse. 2 Présentation de l'invention [0007] A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce de tur- bomachine comportant une cavité, au moins un orifice (l'entrée débouchant. à l'extérieur de la pièce et dans la cavité, et. au moins un orifice de sortie débouchant dans la cavité et à l'extérieur de la pièce, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : - réaliser une ébauche de la pièce par fabrication additive, - réaliser un polissage de la cavité et/ou des orifices (l'entrée et de sortie par passage d'un fluide contenant un matériau abrasif au travers successivement de l'orifice d'entrée, de la cavité et. de l'orifice de sortie. [0008] Le fluide peut être un liquide ou un gaz, le terme fluide excluant cependant les pâtes abrasives. [0009] L'utilisation d'un fluide abrasif permet d'utiliser les canaux de circulation déjà présents sur la pièce, à savoir les orifices d'entrée et de sortie ainsi que la cavité, pour faire circuler de façon homogène le matériau abrasif le long des parois internes de la pièce et polir ces surfaces de façon à abaisser leur rugosité et répondre au cahier des charges en termes d'état de surface. [0010] Un tel procédé est relativement simple et peu coûteux à mettre en oeuvre. H est par ailleurs particulièrement adapté à des pièces comportant des surfaces internes à polir qui sont difficiles d'accès. [0011] L'ébauche est réalisée par un procédé de fusion sélective de poudre ou de frittage sélectif de poudre à l'aide d'un faisceau laser ou d'un faisceau d'électrons. [0012] Un tel procédé permet de réaliser des pièces présentant des formes complexes. Ce procédé permet notamment de réaliser des pièces à partir de poudre d'alliage métallique ou de céramique. [0013] Le fluide peut être un liquide. [0014] La viscosité dudit liquide peut être inférieure à 1 Pa.s à une température de l'ordre de 20°C [0015] La viscosité du liquide abrasif est ainsi suffisamment faible pour pouvoir intervenir dans des cavités de faibles dimensions. [0016] Le fluide peut être de l'huile. [0017] Le matériau abrasif peut être une poudre, par exemple une poudre à base de diamant. [0018] Le fluide contenant le matériau abrasif peut être injecté dans la cavité de la pièce à une pression supérieure à 100 bars. [0019] Une pression élevée permet de garantir un polissage efficace et homogène des surfaces concernées. [0020] Après l'étape de polissage, la pièce peut être nettoyée par passage dans un bain à 3 ultrasons. [0021] L'ébauche peut présenter une forme générale rectangulaire. [0022] Les orifices d'entrée peuvent former un angle l'un par rapport à l'autre et s'écarter l'un de l'autre en direction de la cavité. [0023] Les orifices d'entrée peuvent déboucher à l'extérieur de l'ébauche au niveau d'une zone d'entrée commune. [0024] Les orifices de sortie peuvent déboucher dans la cavité au niveau d'un bord adjacent aux orifices d'entrée. [0025] La pièce réalisée peut être destinée à intégrer une turbomachine. Les orifices et la cavité peuvent avoir pour finalité de permettre la circulation d'un fluide, par exemple un fluide de refroidissement tel que de l'air ou de l'huile, ou encore du carburant, lors du fonctionnement de la turbomachine. [0026] Afin de réaliser l'étape de polissage, l'ébauche peut être fixée à l'aide d'un outillage adapté et des moyens d'injection sous pression peuvent être reliés aux orifices d'entrée, par exemple à la zone commune d'entrée, par l'intermédiaire de moyens de raccordement. [0027] A titre d'exemple, la rugosité Ra finale des surfaces polies de la pièce peut par exemple être comprise entre 0,8 pm et 6,4 !lm. La rugosité desdites surfaces de l'ébauche avant polissage peut par exemple être comprise entre 7 !lm et 12 uni. Brève description des figures [0028] [fig.1] est une vue en perspective d'une ébauche obtenue par fabrication additive dans le cadre du procédé de fabrication selon l'invention, [0029] [fig.21 est une vue en perspective et en coupe de l'ébauche de la figure I, [0030] [fig.3] est une vue schématique illustrant l'étape de polissage du procédé de fa- brication selon l'invention. Description détaillée de l'invention 100311 Le procédé selon l'invention comporte tout d'abord une étape de fabrication d'une ébauche d'une pièce 1 par fabrication additive, en particulier par fusion sélective de poudre ou frittage sélectif de poudre à l'aide d'un faisceau laser ou d'un faisceau d'électrons. 100321 Comme illustré aux figures 1 et 2, cette ébauche 1 comporte un corps 2, par exemple métallique, comportant une cavité interne 3, des orifices d'entrée 4 débouchant à l'extérieur de l'ébauche 1 et dans la cavité 3, et des orifices d'éjection ou de sortie 5 débouchant dans la cavité 3 et à l'extérieur de l'ébauche I. 100331 La cavité 3 présente ici une forme générale rectangulaire. Les orifices d'entrée 4 forment un angle l'un par rapport à l'autre et s'écartent l'un de l'autre en direction de la cavité 3. Les orifices d'entrée 4 débouchent à l'extérieur au niveau d'une zone d'entrée commune 6. [0034] Les orifices de sortie 5 débouchent dans la cavité 3 au niveau d'un bord adjacent aux orifices d'entrée 4. [0035] Cette pièce est destinée à intégrer une turbomachine, les orifices 4, 5 et la cavité 3 ayant pour finalité de permettre la circulation d'un fluide, par exemple un fluide de refroidissement tel que de l'air ou de l'huile, ou encore du carburant, lors du fonctionnement de la turbomachine. [0036] Les surfaces internes des orifices 4,5 et/ou de la cavité 3 sont relativement inac- cessibles après fabrication de l'ébauche 1, ces surfaces présentant par ailleurs une rugosité relativement élevée. A titre d'exemple, la rugosité Ra obtenue peut par exemple être comprise entre 71.im et 12 pm. [0037] Afin de pouvoir réduire la rugosité de ces surfaces de façon à répondre aux spé- cificités du cahier des charges, le procédé selon l'invention prévoit de réaliser une étape de polissage lors de laquelle un liquide contenant un matériau abrasif est injecté sous pression dans la cavité 3, au travers des orifices d'entrée 4, le liquide étant évacuée de la pièce par les orifices de sortie 5. [0038] Pour cela, l'ébauche 1 peut être fixée à l'aide d'un outillage adapté et des moyens d'injection sous pression 7 sont reliés à la zone commune d'entrée 6 par l'intermédiaire de moyens de raccordement 8. [0039] Le liquide est par exemple une huile dont la viscosité est inférieure à 1 Pa.s, à une température de l'ordre de 20 °C. Le matériau abrasif est par exemple de la poudre de diamant. La pression du fluide est par exemple comprise entre 100 et 200 bars. [0040] La circulation du fluide contenant le matériau abrasif est réalisée de façon rela- tivement homogène le long des différentes surfaces à polir, du fait de la fonctionnalité de circulation de fluide pour laquelle la pièce est prévue à l'origine. De cette manière, on réalise un polissage efficace et homogène des surfaces concernées, jusqu'à atteindre une rugosité correspondant aux spécificités du cahier des charges. A titre d'exemple, la rugosité Ra finale des surfaces concernées de la pièce peut par exemple être comprise entre 1 min et 6 pu. [0041] La pièce, en particulier les orifices 4,5 et la cavité 3, peuvent ensuite être nettoyés par passage dans un bain à ultrasons, de façon à retirer le matériau abrasif et le liquide de la cavité 3 et des orifices 4,5. [0042] Un tel procédé est relativement simple et peu coûteux à mettre en oeuvre. II est par ailleurs particulièrement adapté à des pièces comportant des surfaces internes à polir qui sont difficiles d'accès. 5 REVENDICATIONS[Revendication 1] Procédé de fabrication d'une pièce de turbomachine comportant une cavité (3), au moins un orifice d'entrée (4) débouchant à l'extérieur de la pièce (1) et dans la cavité (3), et au moins un orifice de sortie (5) débouchant dans la cavité (3) ct à l'extérieur de la pièce (1), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : - réaliser une ébauche (1) de la pièce (1) par fabrication additive, - réaliser un polissage de la cavité (3) et/ou des orifices d'entrée et de sortie (4, 5) par passage d'un fluide contenant un matériau abrasif au travers successivement de l'orifice d'entrée (4), de la cavité (3) et de l'orifice de sortie (5). [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ébauche (1) est réalisée par un procédé de fusion sélective de poudre ou de frittage sélectif de poudre à l'aide d'un faisceau laser ou d'un faisceau d'électrons. [Revendication 3] Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le fluide est un liquide. [Revendication 4] Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la viscosité du fluide est inférieure à 1 Pa.s, à une température de l'ordre de 20 °C. [Revendication 5] Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide est de l'huile. [Revendication 6] Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau abrasif est une poudre, par exemple une poudre à base de diamant. [Revendication 7] Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le fluide contenant le matériau abrasif est injecté dans la cavité (3) de la pièce (1) à une pression supérieure à 100 bars. [Revendication 8] Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'après l'étape de polissage, la pièce (1) est nettoyée par passage dans un bain à ultrasons.