Brevet FR3123826A1 — publié le 20221216

Revêtement abradable à structure nid d’abeilles en matériau composite à matrice céramique en fibres courtes Revêtement abradable (100) comprenant une structure à cellules tubulaires, caractérisé en ce que la structure à cellules tubulaires comprend un renfort fibreux de fibres courtes discontinues densifié par une matrice céramique. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Revêtement abradable à structure nid d’abeilles en matériau composite à matrice céramique en fibres courtes La présente invention se rapporte au domaine général des revêtements abradables, en particulier aux revêtements abradables comprenant une structure de cellules tubulaires, et plus particulièrement aux revêtements abradables dont la structure à cellules tubulaires est réalisée en matériau composite à renfort fibreux de fibres courtes discontinues densifié par une matrice céramique. Un anneau de turbomachine comprend un revêtement abradable placé en regard de léchettes situées sur un rotor en vis-à-vis de l’anneau. En fonctionnement, les léchettes du rotor peuvent venir au contact du revêtement abradable en question. Celui-ci va alors être usiné par l’aubage mobile, ce qui permet de maîtriser le jeu entre l’anneau et optimiser les pertes aérodynamiques garantissant ainsi le fonctionnement nominal et l’intégrité de la machine. Les structures à cellules tubulaires de ces revêtements sont habituellement métalliques. Néanmoins, ils entrainent une augmentation de la masse de l’anneau et nécessitent également un refroidissement de leur température. En effet, ces revêtements sont directement dans la veine, c’est-à-dire dans un environnement de gaz chauds issus de la combustion, et éloignés du refroidissement provenant des circuits secondaires. De plus, il n’est pas possible de les réaliser en matériau composite à matrice céramique (matériau CMC) à fibres longues, car leur épaisseur est trop fine, inférieure à 0,2 mm, pour pouvoir tisser les fibres du matériau CMC. Il est donc souhaitable de disposer d’un revêtement abradable pouvant s’adapter plus facilement aux géométries complexes et résistant aux hautes températures. L’invention concerne un revêtement abradable comprenant une structure à cellules tubulaires, caractérisé en ce que la structure à cellules tubulaires comprend un renfort fibreux de fibres courtes discontinues densifié par une matrice céramique. L’avantage d’une structure en matériau CMC en fibres courtes est de pouvoir réaliser des formes complexes et d’épaisseur fine grâce à la fabrication additive. De plus, grâce à l’utilisation de matériaux CMC, il est plus simple d’intégrer le revêtement abradable sur l’anneau de turbomachine ou sur tout composant de turbomachine également en matériau CMC. Cela permet également de réduire le besoin en refroidissement au niveau du revêtement et de réduire la masse du composant sur lequel le revêtement abradable est appliqué. Selon une caractéristique particulière de l’invention, le taux volumique de fibres courtes discontinues est compris entre 10 % et 25 % du volume de la structure à cellules tubulaires. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, les cellules tubulaires sont en forme de nids d’abeille. Une structure en forme de nids d’abeilles permet d’avoir une géométrie bien connue, simple à réaliser et ayant déjà prouvé ses nombreuses qualités. Un autre objet de l’invention est un procédé de fabrication d’un revêtement abradable selon l’invention comprenant : - l’obtention d’un assemblage comprenant une première préforme de la structure à cellules tubulaires montée sur une deuxième préforme ou sur un composant de turbomachine, la première préforme comprenant un renfort fibreux de fibres courtes discontinues et la deuxième préforme ou le composant de turbomachine comprenant un renfort fibreux de fibres continues, et - la densification de la première préforme de l’assemblage par infiltration par une composition fondue comprenant du silicium. Selon une caractéristique particulière de l’invention, la première préforme est montée sur la deuxième préforme et, il y a une co-densification des première et deuxième préformes par la composition fondue. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la première préforme est montée sur le composant de turbomachine et, la composition fondue permet de souder la structure à cellules tubulaires au composant. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la première préforme est montée sur une piste d’abradable du composant de turbomachine. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, l’obtention de l’assemblage comprend une obtention de la première préforme, par fabrication additive ou par moulage par injection de poudre, à partir d’un mélange présent dans un liant et comprenant une poudre matricielle et des fibres courtes discontinues. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la deuxième préforme est une préforme d’un anneau de premier étage d’une turbomachine basse pression ou le composant de turbomachine est un anneau de premier étage d’une turbomachine basse pression. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, la deuxième préforme est une préforme d’un stator de turbomachine ou le composant de turbomachine est un stator de turbomachine placé en regard de léchettes situées sur un rotor en vis-à-vis du stator. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. La représente, de manière schématique et partielle, un anneau de premier étage d’une turbomachine basse pression comprenant un revêtement abradable selon un mode de réalisation de l’invention en vis-à-vis de léchettes d’un rotor. La représente, de manière schématique et partielle, un anneau de premier étage d’une turbomachine basse pression comprenant un revêtement abradable selon un mode de réalisation de l’invention. La représente, de manière schématique et partielle, différentes géométries de structures à cellules tubulaires d’un revêtement abradable selon l’invention. La représente, de manière schématique et partielle, le procédé de fabrication d’un revêtement abradable selon un mode de réalisation de l’invention. Revêtement abradable (100, 200) comprenant une structure à cellules tubulaires (301, 302, 303, 304), caractérisé en ce que la structure à cellules tubulaires comprend un renfort fibreux de fibres courtes discontinues densifié par une matrice céramique. Revêtement abradable selon la revendication 1, dans lequel le taux volumique de fibres courtes discontinues est compris entre 10 % et 25 % du volume de la structure à cellules tubulaires. Revêtement abradable selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel les cellules tubulaires sont en forme de nids d’abeille. Procédé de fabrication (400) d’un revêtement abradable selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 comprenant : l’obtention d’un assemblage (410) comprenant une première préforme de la structure à cellules tubulaires montée sur une deuxième préforme ou sur un composant de turbomachine, la première préforme comprenant un renfort fibreux de fibres courtes discontinues et la deuxième préforme ou le composant de turbomachine comprenant un renfort fibreux de fibres continues, et la densification (420) de la première préforme de l’assemblage par infiltration par une composition fondue comprenant du silicium. Procédé de fabrication d’un revêtement abradable selon la revendication 4, dans lequel la première préforme est montée sur la deuxième préforme et dans lequel, il y a une co-densification des première et deuxième préformes par la composition fondue. Procédé de fabrication d’un revêtement abradable selon la revendication 4, dans lequel la première préforme est montée sur le composant de turbomachine et dans lequel, la composition fondue permet de souder la structure à cellules tubulaires au composant. Procédé de fabrication d’un revêtement abradable selon la revendication 6, dans lequel la première préforme est montée sur une piste d’abradable du composant de turbomachine. Procédé de fabrication d’un revêtement abradable selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel l’obtention de l’assemblage comprend une obtention de la première préforme, par fabrication additive ou par moulage par injection de poudre, à partir d’un mélange présent dans un liant et comprenant une poudre matricielle et des fibres courtes discontinues. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 4 à 8 dans lequel, la deuxième préforme est une préforme d’un anneau (110, 210, 310) de premier étage d’une turbomachine basse pression ou le composant de turbomachine est un anneau de premier étage d’une turbomachine basse pression. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 4 à 8 dans lequel, la deuxième préforme est une préforme d’un stator de turbomachine (110, 210) ou le composant de turbomachine est un stator de turbomachine placé en regard de léchettes (120) situées sur un rotor (130) en vis-à-vis du stator.