Brevet FR3094906A1 — publié le 20201016

Description Titre de l'invention : PROCEDE DE FABRICATION D'UN ELEMENT AUBAGE DE STATOR POUR UNE TUR- BOMACHINE ET OUTILLAGE POUR SA MISE EN OEUVRE Domaine technique de l'invention 100011 La présente invention concerne la fabrication d'un élément aubagé de stator pour une turbomachine, en particulier d'aéronef, ainsi qu'un outillage pour la mise en oeuvre de ce procédé. Arrière-plan technique [0002] Un élément. aubagé de turbomachine a en général une forme générale annulaire autour d'un axe qui est l'axe longitudinal de la turbomachine. Un tel aubage comporte classiquement : [0003] - une virole annulaire s'étendant autour de l'axe et comportant une bride annulaire de fixation s'étendant radialement vers l'extérieur à chacune de ses extrémités axiales, et [0004] - une rangée annulaire cl' aubes s'étendant autour de l'axe à l'intérieur de la virole et dont les extrémités radialement externes sont. fixées à la virole. [0005] Un élément. aubagé de ce type peut être réalisé par usinage, fonderie, assemblage de pièces, etc. L'invention concerne ici la fabrication d'un élément aubagé comportant notamment le soudage des extrémités radialement. externes des aubes à la virole. [0006] On a constaté que ce soudage génère des rétreints liés aux contraintes internes à la pièce, qui provoquent des déformations de la structure, et en particulier des brides. Ces déformations doivent alors être reprises par les opérations d'usinage post soudage et notamment par tournage, surfaçage et perçage des brides. [0007] Cependant, lorsqu'une aube fixée sur la virole n'est pas conforme, elle doit être remplacée par une nouvelle en usinant la virole pour retirer l'aube non conforme et en y soudant la nouvelle aube. Dans ce cas, la bride a déjà subi des opérations d'usinage post soudage de l'aube non conforme, et ne peut pas subir d'autres opérations d'usinage suite au soudage de la nouvelle aube. [0008] 11 existe donc un besoin de limiter voire de supprimer les effets des phénomènes de rétreints constatés lors du soudage des aubes sur la virole. Résumé de l'invention [0009] La présente invention apporte une solution à ce besoin qui est simple, efficace et économique. [0010] L'invention propose ainsi un procédé de fabrication d'un élément aubagé de stator pour une turbomachine, en particulier d'aéronef, [0011] cet élément aubagé ayant une forme générale annulaire autour d'un axe et 2 comportant : [0012] - une virole annulaire s'étendant autour de l'axe et comportant une bride annulaire de fixation s'étendant radialement vers l'extérieur à chacune de ses extrémités axiales, et [0013] - une rangée annulaire d'aubes s'étendant autour de l'axe à l'intérieur de la virole et dont les extrémités radialement externes sont fixées à la virole, [0014] le procédé comprenant des étapes de soudage des extrémités radialement externes des aubes à la virole, [0015] caractérisé en ce qu'il comprend : [0016] i) avant le soudage d'une ou plusieurs aube(s) dans une zone circonférentielle de la virole, une étape de montage d'un outillage sur cette zone de la virole, entre les brides de la virole, cet outillage étant serré axialemcnt contre ces brides de façon à exercer des forces de traction dans des directions axiales opposées sur ces brides, et [0017] ii) après le soudage de cette ou ces aube(s), une étape de démontage de l'outillage, [0018] les étapes i) et ii) étant répétées sur différentes zones circonférentielles de la virole de façon à fixer les aubes sur tout le pourtour de la virole. [0019] Les forces exercées sur les brides par l'outillage ont pour but de déformer élas- tiquement au moins l'une des brides et la virole de façon ce que les déplacements ainsi obtenus compensent les rétreints qui s'exerceront lors du soudage. Les rétreints ne font alors que repositionncr les brides et la virole dans leurs positions et formes d'origine. L'outillage permet donc, non pas d'annuler les rétreints, mais de supprimer leurs effets sur l'élément aubagé post soudage. Avantageusement, l'outillage est le moins encombrant possible d'une part pour être facilement manipulable et déplaçable entre les zones circonférentielles de la virole, et d'autre part pour ne pas gêner l'opération de soudage qui peut être réalisée en déplaçant une tête de soudage au voisinage ou entre des pièces de l'outillage. [0020] Le procédé selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques et/ou étapes suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : [0021] - à chaque étape i), une première plaque de l'outillage est appliquée contre une face radiale de l'une des brides, une seconde plaque de l'outillage est appliquée contre une face radiale en regard de l'autre des brides, et des longueurs de vérins de liaison des plaques sont augmentées pour exercer lesdites forces sur les brides, [0022] - lesdites première et seconde plaques ont une forme générale incurvée et sont disposées sur la virole de façon à ce que leur concavité soit orientée vers l'axe, [0023] - au moins l'une desdites première et seconde plaques comprend des pions engagés dans des orifices des brides, [0024] - l'augmentation des longueurs des vérins est réalisée par serrage de ridoirs, [0025] - chaque aube comprend une pale reliée à son extrémité radialement externe à une 3 plateforme destinée à être insérée dans un orifice traversant de forme complémentaire de la virole, entre les brides de cette virole, le bord périphérique de la plateforme étant soudé au bord périphérique en regard de la virole, [0026] - le soudage est réalisé par laser ou par faisceau d'électrons. [0027] La présente invention concerne encore un outillage amovible pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant : [0028] - une première plaque destinée à être appliquée contre une face radiale de l'une des brides, [0029] - une seconde plaque destinée à être appliquée contre une face radiale en regard de l'autre des brides, et [0030] des vérins de liaison des plaques dont les longueurs sont modifiables de façon à pouvoir régler la distance inter-plaques. [0031] L'outillage selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : [0032] - les vérins sont du type à ridoirs, [0033] - les vérins sont reliés par des liaisons rotulantes auxdites plaques. Brève description des figures [0034] 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 : [0035] [fig.1] la figure 1 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'un élément aubagé de stator d'une turbomachine d'aéronef ; [0036] [fig.2] la figure 2 est une vue schématique partielle de côté de l'élément de la figure 1 ; [0037] [fig.3] la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 1 et montrant les rétreints constatés dans l'art antérieur lors d'une opération de soudage ; [0038] [fig.4] la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 1 et montrant la dé- formation élastique appliquée sur l'élément pour compenser les effets des rétreints, conformément au procédé selon 1' invention ; [0039] [fig.5] la figure 5 est une vue schématique en perspective d'un outillage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; [0040] [fig.6] la figure 6 est une vue schématique partielle de côté de l'élément de la figure 1, qui est équipé de l'outillage de la figure 5 ; et [0041] [fig.7] la figure 7 est un organigramme montrant différentes étapes du procédé selon l'invention. Description détaillée de l'invention [0042] Les figures 1 et 2 représentent un élément aubagé de stator 10 d'une turbomachine d'aéronef, tel qu'un redresseur d'un compresseur basse pression de cette turbomachine. [0043] Cet élément aubagé 10 comprend une virole annulaire 12 s'étendant autour d'un axe (non visible) et comportant une bride annulaire de fixation 14, 16 s'étendant radialement vers l'extérieur à chacune de ses extrémités axiales. L'élément aubagé 10 comprend en outre une rangée annulaire d'aubes 18 s'étendant autour de l'axe précité à l'intérieur de la virole 12 et dont les extrémités radialement externes sont fixées à la virole 12. [0044] Dans l'exemple représenté, la virole 12 a une forme générale cylindrique niais qui peut en variante être tronconique. Des nervures annulaires de rigidification 20 peuvent être formées en saillie sur la surface cylindrique radialement externe de la virole 12. [0045] Les extrémités radialement externes des aubes 18 sont fixées à la virole 12 par soudage, par exemple par laser ou par faisceau d'électrons. Pour cela, chaque aube 18 comprend une pale 18a dont l'extrémité radialement externe est reliée à une plateforme 1811 qui a ici une forme générale parallélépipédique. [0046] La virole 12 comprend une rangée annulaire d'orifices 22 traversants et donc dé- bouchant sur ses surfaces cylindriques radialement interne et externe. Ces orifices 22 sont identiques et ont une forme et des dimensions déterminées pour recevoir les plateformes 18b des aubes 18. [0047] L'épaisseur (ou la dimension radiale) de la plateforme 1811 est sensiblement identique à l'épaisseur de la virole 12, au niveau de l'orifice 22. La platefonne 18b de chaque aube 18 est engagée clans un orifice 22 et est séparée par un faible jeu du bord périphérique de cet orifice. Ce jeu est destiné à être comblé par un cordon de soudure 24 s'étendant donc sur tout le pourtour de la plateforme 18b. Les bords périphériques de la plateforme 18b et de l'orifice 22 associé sont donc soudés l'un à l'autre par le cordon de soudure 24. Des cordons de soudure 24 sont schématiquement représentés par des traits pointillés à la figure 2. [0048] L'opération de soudage génère des contraintes thermiques importantes dans l'élément 10 qui génèrent des phénomènes de rétreints, schématiquement représentés par les flèches à la figure 3. La bride amont 14 ou à gauche sur le dessin est surdimensionnée et plus rigide que la bride aval 16 ou à droite, et cette dernière subit alors un rétreint (de quelques dixièmes de millimètre) qui se manifeste par une déformation de sa bride 16 dont la périphérie externe a tendance à s'incliner vers l'amont. Par ailleurs, les aubes 18 subissent également un rétreint (de quelques centièmes de millimètre) qui se manifeste par un déplacement des aubes radialement vers l'intérieur. [0049] L'invention propose de compenser les effets de ce rétreint en exerçant sur les brides 14. 16, préalablement à l'opération de soudage, des forces de traction (double flèche à la figure 4) qui sont orientées dans des directions axiales opposées. Ces forces déforment la bride aval 18 générant un léger mouvement d'une ou plusieurs aubes vers le haut. Cette déformation élastique permet de compenser au moins partiellement le rétreint lié à la soudure. [0050] Ces forces de traction sont obtenues grâce à un outillage 26 représenté à la figure 5 et comportant : [0051] - une première plaque 28 destinée à être appliquée contre une face radiale de l'une des brides, à savoir sur la face radiale aval de la bride amont 14 dans l'exemple représenté, [0052] - une seconde plaque 30 destinée à être appliquée contre une face radiale en regard de l'autre des brides, à savoir sur la face radiale amont de la bride aval 16 dans cet exemple, et [0053] - des vérins 32 de liaison des plaques 28, 30 dont les longueurs sont modifiables de façon à pouvoir régler la distance inter-plaques. [0054] Les plaques 28, 30 ont une forme générale allongée et incurvée et sont destinées à être disposées sur la virole 12 de façon à ce que leur concavité soit orientée vers l'axe précité. [0055] Au moins l'une des plaques 28, 30 comprend des pions 34 engagés dans des orifices 36 des brides, de façon à immobiliser l'outillage en direction circonférentielle sur la virole 12. Ces orifices 36 sont avantageusement ceux destinés à recevoir les vis de fixation de l'élément aubagé 10 à un autre élément de stator de la turbomachine (cf. figure 6). [0056] Les vérins 32 sont au nombre de deux dans l'exemple représenté. Un des vérins 32 s'étend entre des premières extrémités longitudinales ou circonférentielles des plaques 28, 30 et l'autre des vérins s'étend entre des secondes extrémités longitudinales ou circonférentielles des plaques 28, 30. Les plaques 28, 30 ont de préférence des étendues circonférentielles identiques ou similaires [0057] Dans l'exemple représenté, chaque vérin 32 est du type à ridoir 38, et comprend une première tige filetée 32a dont une extrémité est reliée à l'une des plaques, de préférence par une liaison rotulante, et dont l'extrémité opposée est vissée dans le ridoir 38. Une seconde tige filetée 32b a une extrémité vissée dans ce ridoir 38 et l'autre extrémité opposée qui est reliée à l'autre des plaques, également de préférence par une liaison rotulante. Des écrous peuvent être vissés sur les tiges 32a, 32b, de chaque côté du ridoir 38, pour maintenir le ridoir dans une position donnée lorsque les écrous sont serrés. [0058] Le vissage du ridoir 38 va provoquer le rapprochement des plaques et donc la réduction de la distance inter-plaques, et son dévissage provoquera l'éloignement des plaques 28, 30 et donc l'allongement de la distance inter-plaques. [0059] Les pions 34 précités peuvent être formés par les extrémités des tiges filetées 32a, 6 32b qui traversent les plaques et peuvent être insérées dans les orifices 36 des brides 14,16. [0060] La figure 7 représente des étapes du procédé de fabrication selon l'invention. [0061] Une première étape (i) consiste à monter l'outillage 26 sur la surface cylindrique externe de la virole 12, entre les brides 14, 16, comme cela est visible à la figure 6. Pour cela, les vérins 32 sont raccourcis et l'outillage 26 est monté dans une première zone circonférentielle Z de la virole 12, par exemple pour le soudage de deux aubes 18. Comme cela est visible à la figure 6, le jeu périphérique à combler par le cordon de soudure 24 entre la plateforrne 1811 de l'aube et le bord périphérique de la virole 12 est accessible par un opérateur au moyen d'une tête de soudage qui peut passer entre les deux plaques 28, 30, d'une part, et entre les deux vérins 32, d'autre part. La figure 6 permet de montrer que deux aubes sont situées dans la zone circonférentielle et peuvent être soudées à travers l'outillage 26. L'outillage 26 est manipulé par l'opérateur de façon à augmenter la longueur des vérins 32, à exercer les forces précitées sur les brides 14, 16 de la virole 12 et à déformer la virole, comme expliqué dans ce qui précède. [0062] L'opération de soudage (S) des deux aubes 18 situées dans la zone circonférentielle Z de la virole 12 peut alors avoir lieu. [0063] Après refroidissement, l'outillage 26 est démonté (ii) et les étapes i, S et ii sont répétées plusieurs fois de façon à souder toutes les aubes 18 tout autour de la virole 12, c'est-à-dire sur toutes les zones circonférentielles (Zx). Si la virole comprend 2n aubes et si chaque zone circonférentielle Z couvre deux aubes, la virole comprend n zones et il faut répéter n fois les étapes i, S et ii. [0064] Si nécessaire, le soudage peut être réalisé en protégeant la pièce ou du moins les cordons de soudure 24, par une atmosphère inerte par exemple. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] REVENDICATIONSProcédé de fabrication d'un élément aubagé (10) de stator pour une turbomachine, en particulier d'aéronef, cet élément aubagé ayant une forme générale annulaire autour d'un axe et comportant : - une virole annulaire (12) s'étendant autour de l'axe et comportant une bride annulaire de fixation (14, 16) s'étendant radialement vers l'extérieur à chacune de ses extrémités axiales, et - une rangée annulaire d'aubes (18) s'étendant autour de l'axe à l'intérieur de la virole et dont les extrémités radialement externes sont fixées à la virole, le procédé comprenant des étapes de soudage des extrémités radialement externes des aubes à la virole, caractérisé en ce qu'il comprend : i) avant le soudage d'une ou plusieurs aube(s) dans une zone circonférentielle (Z) de la virole, une étape de montage d'un outillage (26) sur cette zone de la virole, entre les brides de la virole, cet outillage étant serré axialement contre ces brides de façon à exercer des forces de traction dans des directions axiales opposées sur ces brides, et ii) après le soudage de cette ou ces aube(s), une étape de démontage de l'outillage, les étapes i) et ii) étant répétées sur différentes zones circonférentielles (Zi) de la virole de façon à fixer les aubes sur tout le pourtour de la virole. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, à chaque étape i), une première plaque (28) de l'outillage (26) est appliquée contre une face radiale de l'une des brides (14), une seconde plaque (30) de l'outillage est appliquée contre une face radiale en regard de l'autre des brides (30), et des longueurs de vérins (32) de liaison des plaques sont augmentées pour exercer lesdites forces sur les brides. Procédé selon la revendication 2, dans lequel lesdites première et seconde plaques (28, 30) ont une forme générale incurvée et sont disposées sur la virole (12) de façon à ce que leur concavité soit orientée vers l'axe. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel au moins l'une desdites première et seconde plaques (28, 30) comprend des pions (34) engagés dans des orifices (36) des brides (14, 16). 8 [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] Procédé selon l'une des revendications 2 à 4 dans lequel l'augmentation des longueurs des vérins (32) est réalisée par serrage de ridoirs (38). Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque aube (18) comprend une pale (18a) reliée à son extrémité radialcment externe à une plateforrne (18b) destinée à être insérée dans un orifice (22) traversant de forme complémentaire de la virole (12), entre les brides (14, 16) de cette virole, le bord périphérique de la plateforme étant soudé au bord périphérique en regard de la virole. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le soudage est réalisé par laser ou par faisceau d'électrons. Outillage (26) amovible pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant : - une première plaque (28) destinée à être appliquée contre une face radiale de l'une des brides (14), - une seconde plaque (30) destinée à être appliquée contre une face radiale en regard de l'autre des brides (30), et - des vérins (32) de liaison des plaques dont les longueurs sont modifiables de façon à pouvoir régler la distance inter-plaques. Outillage (26) selon la revendication 8, dans lequel les vérins (32) sont du type à ridoirs (38). Outillage (26) selon la revendication 8 ou 9, dans lequel les vérins (32) sont reliés par des liaisons rotulantes auxdites plaques (28, 30).