Brevet FR3124408A1 — publié le 20221230

Noyau (40) en céramique utilisé pour la fabrication par fonderie à la cire perdue d’une aube de turbomachine, le noyau (40) s’étendant selon une direction longitudinale (X) entre un pied et une tête (41), le noyau (40) comprenant une première partie non-fonctionnelle (44) disposée au niveau du pied ou de la tête (41), la première partie-non fonctionnelle (44) comprenant au moins un bossage (60; 62; 64) s’étendant perpendiculairement à la direction longitudinale (X), le bossage (60; 62; 64) présentant une portion d’extrémité distale, par rapport à la première partie non-fonctionnelle (44), qui a une forme convexe parabolique. Figure de l’abrégé : Figure 3 NOYAU EN CERAMIQUE UTILISE POUR LA FABRICATION D’AUBES PAR FONDERIE A LA CIRE PERDUE La présente description se rapporte à un noyau en céramique utilisé pour la fabrication par fonderie à la cire d’une aube de turbomachine. La présente description se rapporte à moule pour la fabrication d’un tel noyau. La présente description se rapporte également à un ensemble pour la fabrication à la cire perdue d’une aube de turbomachine, l’ensemble comprenant un moule pour la fabrication de l’aube et un tel noyau. Une turbomachine s’étend classiquement selon un axe et comporte, d’amont en aval dans le sens de circulation des gaz au sein de la turbomachine, une soufflante, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression, une turbine basse pression et une tuyère d’éjection. La turbine haute pression est couplée en rotation au compresseur haute pression, par l’intermédiaire d’un arbre haute pression, de manière à former un corps haute pression. La turbine basse pression est couplée en rotation au compresseur basse pression, par l’intermédiaire d’un arbre basse pression, de manière à former un corps basse pression. La soufflante est reliée à l’arbre basse pression, soit directement, soit par l’intermédiaire d’un réducteur de vitesses. Les aubes des turbines basse pression et haute pression d’une turbomachine sont soumises aux températures très élevées des gaz issus de la chambre de combustion, ce qui peut entraîner une dégradation prématurée desdites aubes et limiter leur durée de vie. Afin de maîtriser la température de ces aubes, ces dernières peuvent comporter des circuits de refroidissement internes. De l’air issu par exemple du compresseur basse pression, est envoyé dans des circuits de refroidissement de ces aubes, de manière à limiter leur température. Dans la suite de la description, les termes axial, radial et circonférentiel sont utilisés par référence à l’axe de la turbomachine. La illustre une aube 10 de turbine haute pression de turbomachine. Ladite aube 10 comporte, radialement de l’intérieur vers l’extérieur, un pied 12, une plate-forme 18 et une pale 16. La pale 16 comporte des surfaces d’intrados 20 et d’extrados 22 reliées à l’amont par un bord d’attaque 24 et à l’aval, par un bord de fuite 26. L’extrémité radialement externe 14 ou sommet de la pale 16 comprend une partie creuse en forme dite de baignoire 30. Cette dernière est délimitée par un fond transversal à la pale 16 et par une paroi périphérique formant son bord dans le prolongement de la paroi de la pale 16. La pale 16 comprend en outre une pluralité de cavités internes communiquant avec une entrée d’air de refroidissement située au niveau du pied 12 de l’aube 10 et débouchant au niveau de perforations 28 réparties sur la pale 16. Les perforations 28 sont situées au niveau des surfaces d’intrados 20 et d’extrados 22 de la pale 16 et au niveau des bords d’attaque 24 et de fuite 26 de la pale 16. Les perforations 28 au niveau du bord du fuite 26 présentent la forme de fentes, les autres perforations 28 présentant des formes globalement circulaires ou ovales. D’autres formes peuvent être prévues, notamment au niveau de l’embouchure de chaque perforation 28. De telles aubes 10 sont fabriquées par un procédé de moulage ou fonderie à cire perdue. Pour cela un matériau métallique est moulé dans un moule dit « carapace ». Le moule carapace comporte une cavité, c’est-à-dire une forme en creux délimitant notamment l’aube 10 à réaliser. Un ou plusieurs noyaux 40 en céramique peuvent être montés dans le moule carapace, au niveau de la cavité, de manière à former des zones en creux dans la pièce à fabriquer, en particulier lorsque celle-ci présente une géométrie complexe. Les noyaux 40 sont notamment destinés à délimiter les cavités définissant les circuits de refroidissement ainsi que la baignoire 30 au niveau du sommet 14 de la pale 16. La illustre un noyau 40 connu pour la réalisation d’une aube 10 de turbine. Celui-ci s’étend selon une première direction X et comporte une première partie 42 et une seconde partie 44 écartées l’une de l’autre selon la première direction X. La première partie 42 forme, lors du procédé ultérieur de moulage de l’aube 10, des cavités ou canaux destinés à former au moins une partie du circuit de refroidissement de l’aube 10. En cela, la première partie 42 du noyau 40 est dite « fonctionnelle » en ce qu’elle permet de réaliser la géométrie finale de l’aube, en particulier une face interne délimitant le circuit de refroidissement. Toujours lors du procédé ultérieur de moulage de l’aube 10, la seconde partie 44 est notamment destinée à former, la baignoire 30 de l’aube 10. En cela, la seconde partie du noyau est dite « non-fonctionnelle » en ce qu’elle n’a, en partie, pas d’impact sur la géométrie finale de l’aube. Les noyaux 40 en céramique sont eux-mêmes fabriqués par moulage d’une pâte de céramique, également appelée barbotine 60, dans un moule dit « d’injection de noyau ». Cette pâte est principalement composée d’une poudre de céramique et d’un liant. Le moule d’injection de noyau est, en outre, composé de deux coquilles 52 plaquées l’une contre l’autre au niveau d’un plan de joint. Les deux coquilles 52 délimitent chacune une partie de l’empreinte du noyau 40 à réaliser. Le noyau 40 ainsi obtenu est ensuite recouvert de cire dans un moule d’injection cire, ou recouvert de tout autre matériau facilement réalisable, de sorte à un modèle en cire de l’aube 10 à réaliser. Le modèle en cire est ensuite trempé plusieurs fois dans des barbotines constituées d’une suspension de particules céramiques pour confectionner, par des opérations dites de stucage et de séchage, le moule carapace. On procède ensuite au décirage du moule carapace, qui est une opération par laquelle on élimine de la carapace la cire ou le matériau constituant le modèle d'origine. Après cette élimination, le moule carapace présente la cavité qui reproduit toutes les formes de l'aube 10 et qui renferme encore le noyau 40 destiné à générer les cavités internes de celle-ci. Le décirage du moule carapace permet de réaliser simultanément un traitement thermique à haute température ou « cuisson » du moule carapace, ce qui lui confère les propriétés mécaniques nécessaires. Le moule carapace est alors prêt pour la fabrication de l’aube 10 par coulée d’un métal en fusion, qui vient occuper la cavité entre la paroi intérieure du moule carapace et le noyau 40, puis à le solidifier. Lors de ce procédé, plusieurs phénomènes entrent en jeu, tels que la déformation intrinsèque du noyau 40 lors de sa fabrication, les déformations et déplacements du noyau 40 induits par les efforts lors de l’injection de la cire ou lors de la coulée du métal, et les effets de dilatation thermique et retrait thermique. Le noyau 40 est classiquement maintenu, respectivement, dans le moule d’injection cire et dans le moule carapace selon 6 points d’isostatisme. Toutefois cela ne suffit pas à maintenir le noyau en place tout au long du procédé de fonderie. Ainsi la maitrise des dimensions de l’aube fabriquée, notamment les dimensions des parois de l’aube 10 et les dimensions des cavités internes de l’aube 10, n’est pas aisée et le taux de rebut des aubes 10 ainsi fabriquées est élevé. En outre, prévoir une solution hyperstatique pour absorber les déformations et les déplacements du noyau 40 ne convient pas en ce que cela provoque la casse du noyau en raison des efforts induits dans celui-ci. La présente description vise à proposer une solution à ces inconvénients. Résumé Il est proposé un noyau, en particulier réalisé en un matériau céramique, utilisé pour la fabrication par fonderie à la cire perdue d’une aube de turbomachine, le noyau s’étendant selon une direction longitudinale entre un pied et une tête, le noyau comprenant une première partie non-fonctionnelle disposée au niveau du pied ou de la tête, la première partie-non fonctionnelle comprenant au moins un bossage s’étendant perpendiculairement à la direction longitudinale, le bossage présentant une portion d’extrémité distale par rapport à la première partie non-fonctionnelle ayant une forme convexe parabolique. Un tel bossage est apte à former un point de contact pour maintenir le noyau en position dans un moule d’injection cire ou dans un moule carapace pendant la fabrication par fonderie à la cire perdue d’une aube de turbomachine, notamment lorsque le noyau est déformé, déplacé ou dilaté en raison des efforts induits lors de l’injection de la cire, de la coulée du métal ou encore en raison des gradients thermiques. Le point de contact peut, par exemple, être destiné à être formé, selon l’étape de fabrication, soit entre la première partie non-fonctionnelle du noyau et un moule d’injection cire, soit entre la première partie non-fonctionnelle du noyau et un moule carapace dont les parois forment une cavité dans laquelle le noyau est placé. Le point de contact peut aussi être destiné à être formé entre des sous-éléments de la première partie non-fonctionnelle. Un déplacement non intentionnel de la première partie non-fonctionnelle du noyau relativement à l’élément adjacent est ainsi limité, voire empêché. Le noyau est alors mieux maintenu en position pendant la fabrication par fonderie à la cire perdue d’une aube de turbomachine, assurant un meilleur control des dimensions des parois de l’aube de turbomachine ainsi obtenue, tout en réduisant les risques de casse du noyau. La forme convexe parabolique de la portion d’extrémité distale du bossage permet de former un point de contact unique de la première partie non-fonctionnelle du noyau, limitant ainsi les efforts induits dans le noyau. Ainsi, on limite, voire on empêche, les risques de casse du noyau. Par ailleurs, le positionnement du bossage au niveau de la première partie non-fonctionnelle du noyau permet de ne pas altérer la géométrie finale de l’aube de turbomachine. Le terme « fonctionnel » utilisé en référence aux parties du noyau permet d’indiquer si la pièce ainsi qualifiée permet de réaliser une face de la géométrie finale de l’aube, c’est-à-dire une face externe telle qu’une face d’intrados ou d’extrados, par exemple, ou une face interne délimitant le circuit de refroidissement de l’aube. Ainsi, une partie non-fonctionnelle fait référence à une zone d’un élément du noyau qui n’a pas, en tout ou partie, d’impact sur la géométrie finale de l’aube. Dans un mode de réalisation particulier, la portion d’extrémité distale dudit au moins un bossage peut avoir une forme sphérique. La première partie non-fonctionnelle peut comprendre une première face destinée à être disposée en regard d’une première paroi d’un moule pour la fabrication d’une aube dans lequel le noyau est apte à être disposé, ledit au moins un bossage comprenant au moins un bossage d’un premier type en saillie de la première face. Le moule peut être un moule d’injection de cire ou un moule carapace pour la fabrication à la cire perdue d’une aube. La première partie non-fonctionnelle peut comprendre une deuxième face destinée à être disposée en regard d’une seconde paroi d’un moule dans lequel le noyau est apte à être disposé, la deuxième face étant opposée à la première face, ledit au moins un bossage comprenant au moins un bossage d’un deuxième type en saillie de la deuxième face. Le noyau peut comprendre une face d’intrados, la première face de la partie non-fonctionnelle peut coïncider, en tout ou partie, avec la face d’intrados du noyau. Le noyau peut comprendre une face d’extrados, la deuxième face de la partie non-fonctionnelle peut coïncider, en tout ou partie, avec la face d’extrados du noyau. La face d’intrados et la face d’extrados du noyau sont destinées à former par complémentarité de forme, respectivement, des face internes de l’aube qui sont chacune agencée de manière opposée aux faces externes d’intrados et d’extrados de l’aube. La face d’intrados et la face d’extrados du noyau ne sont pas en tant que telles des surfaces aérodynamiques. La première partie non-fonctionnelle peut comprendre un premier élément et un second élément écartés l’un de l’autre dans une direction perpendiculaire à la direction longitudinale. Le premier élément peut comprendre une face disposée en regard du second élément, ledit au moins un bossage comprenant au moins un bossage d’un troisième type en saillie de ladite face du premier élément. Le second élément peut comporter un logement dans lequel est reçu par complémentarité de forme ledit au moins un bossage du troisième type faisant saillie de ladite face du premier élément. Ledit au moins un bossage peut être venu de matière avec la première partie non-fonctionnelle du noyau. Selon un autre aspect, il est proposé un premier moule (ou « moule d’injection de noyau ») pour la fabrication du noyau tel que décrit ci-avant, le premier moule comprenant une empreinte, l’empreinte comprenant au moins une première zone destinée à former, en tout ou partie, la première partie non-fonctionnelle du noyau, la première zone de l’empreinte présentant un renfoncement adapté pour former ledit au moins bossage du noyau. Le premier moule peut comprendre une première coquille et une seconde coquille délimitant chacune une partie de l’empreinte. La première coquille et la seconde coquille peuvent être adaptées pour être plaquées l’une contre l’autre au niveau d’un plan de joint. Le premier moule peut comprendre un insert amovible délimitant la première zone de l’empreinte. Une telle caractéristique permet un réglage facile et rapide de la taille du bossage par le biais d’une pluralité d’inserts présentant chacun un renfoncement ayant des dimensions particulières. Selon un autre aspect, il est proposé un ensemble pour la fabrication à la cire perdue d’une aube de turbomachine, l’ensemble comprenant un second moule pour la fabrication de l’aube et un noyau tel que décrit ci-avant, le second moule comportant des parois délimitant une cavité de moulage, le noyau étant disposé dans la cavité du second moule de sorte à former un passage entre le noyau et les parois du second moule, ledit au moins un bossage de la première partie non-fonctionnelle du noyau étant adapté pour former un jeu entre l’extrémité distale du bossage et les parois du second moule ou entre l’extrémité distale du bossage et un sous-élément de la première partie non-fonctionnelle du noyau. Le second moule peut être un moule d’injection de cire ou un moule carapace pour la fabrication à la cire perdue d’une aube. Le jeu peut être formé dans une première configuration du noyau, dite « de repos », dans laquelle le noyau est soumis à aucune contrainte mécanique ou thermique. Ledit au moins un bossage peut être adapté pour former un point de contact entre l’extrémité distale du bossage et les parois du second moule ou entre l’extrémité distale du bossage et un sous-élément de la première partie non-fonctionnelle du noyau dans une seconde configuration du noyau dans laquelle celui-ci est dilaté, déformé ou déplacé dans la cavité du moule, notamment en raison des efforts induits lors de l’injection de la cire, de la coulée du métal ou encore en raison d’une augmentation de la température. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : est une vue en perspective d’une aube de turbine de l’art antérieur ; est une vue en perspective d’un noyau de l’art antérieur pour la fabrication de l’aube de la ; est une vue partielle en perspective d’un noyau selon la présente description ; est une vue en coupe du noyau de la dans le plan de coupe III-III ; est une vue en perspective du noyau de la disposé, selon une première configuration, dans un moule pour la fabrication d’aube à la cire perdue ; est une vue en perspective du noyau de la disposé, selon une seconde configuration, dans un moule pour la fabrication d’aube à la cire perdue. Noyau (40) en céramique utilisé pour la fabrication par fonderie à la cire perdue d’une aube de turbomachine, le noyau (40) s’étendant selon une direction longitudinale (X) entre un pied et une tête (41), le noyau (40) comprenant une première partie non-fonctionnelle (44) disposée au niveau du pied ou de la tête (41), la première partie-non fonctionnelle (44) comprenant au moins un bossage (60 ; 62 ; 64) s’étendant perpendiculairement à la direction longitudinale (X), le bossage (60 ; 62 ; 64) présentant une portion d’extrémité distale, par rapport à la première partie non-fonctionnelle (44), qui a une forme convexe parabolique. Noyau (40) selon la revendication 1, dans lequel la première partie non-fonctionnelle (44) comprend une première face (50) destinée à être disposée en regard d’une première paroi d’un moule (70) pour la fabrication d’une aube dans lequel le noyau (40) est apte à être disposé, ledit au moins un bossage (60 ; 62 ; 64) comprenant au moins un bossage d’un premier type (60) en saillie de la première face (50). Noyau (40) selon la revendication 2, dans lequel la première partie non-fonctionnelle (44) comprend une deuxième face (52) destinée à être disposée en regard d’une seconde paroi du moule, la deuxième face (52) étant opposée à la première face (50), ledit au moins un bossage (60 ; 62 ; 64) comprenant au moins un bossage d’un deuxième type (62) en saillie de la deuxième face (52). Noyau (40) selon la revendication 2 ou 3, le noyau (40) comprenant une face d’intrados et/ou une face d’extrados, et dans lequel la première face (50) et/ou la deuxième face (52) de la première partie non-fonctionnelle (44) du noyau (40) coïncident, en tout ou partie, respectivement avec la face d’intrados et la face d’extrados du noyau (40). Noyau (40) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première partie non-fonctionnelle (44) comprend un premier élément (44a) et un second élément (44b) écartés l’un de l’autre dans une direction perpendiculaire (Y) à la direction longitudinal (X), et dans lequel le premier élément (44a) comprend une face (54a) disposée en regard du second élément (44b), ledit au moins un bossage (60 ; 62 ; 64) comprenant au moins un bossage d’un troisième type (64) en saillie de ladite face (54a) du premier élément (44a). Noyau (40) selon la revendication 5, dans lequel le second élément (44b) comporte un logement dans lequel est reçu par complémentarité de forme ledit au moins un bossage du troisième type (64) faisant saillie de ladite face (54a) du premier élément (44a). Noyau (40) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un bossage (60 ; 62 ; 64) est venu de matière avec la première partie non-fonctionnelle (44) du noyau (40). Un premier moule pour la fabrication du noyau (40) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le premier moule comprenant une empreinte, l’empreinte comprenant au moins une première zone destinée à former, en tout ou partie, la première partie non-fonctionnelle (44) du noyau (44a), la première zone de l’empreinte présentant un renfoncement adapté pour former ledit au moins bossage (60 ; 62 ; 64) du noyau (40). Ensemble pour la fabrication à la cire perdue d’une aube de turbomachine, l’ensemble comprenant un second moule (70) pour la fabrication de l’aube et un noyau (40) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, le second moule (70) comportant des parois délimitant une cavité de moulage (72), le noyau (40) étant disposé dans la cavité (72) du second moule (70) de sorte à former un passage entre le noyau (40) et les parois du second moule (70), ledit au moins un bossage (60 ; 62 ; 64) de la première partie non-fonctionnelle (44) du noyau (40) étant adapté pour former un jeu (j) entre l’extrémité distale du bossage (60 ; 62) et les parois du second moule ou entre l’extrémité distale du bossage (64) et un sous-élément (44a ; 44b) de la première partie non-fonctionnelle (44) du noyau (40).