Brevet FR3122595A1 — publié le 20221111

L’invention concerne un procédé de fabrication d’une aube de turbine pour une turbomachine, ladite aube comportant un pied et une pale, la pale comportant une extrémité radialement interne rattachée au pied et une extrémité radialement externe, ledit procédé comportant les étapes consistant à : Métalliser (E3) l’extrémité radialement externe de la pale, Ragréer (E4) la surface externe de la zone de la pale métallisée par sablage. Figure à publier avec l’abrégé : [Fig. 4] Procédé de fabrication d’une aube de turbine pour une turbomachine Domaine technique de l’invention L’invention concerne un procédé de fabrication d’une aube de turbine pour une turbomachine, en particulier une aube de turbine d’un turboréacteur ou d’un turbopropulseur d’aéronef. Etat de la technique antérieure Une turbomachine comporte classiquement, d’amont en aval dans le sens de circulation des gaz, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression. La turbine basse pression est reliée au compresseur basse pression par l’intermédiaire d’un arbre dit basse pression. La turbine haute pression est reliée au compresseur haute pression par l’intermédiaire d’un arbre dit haute pression. La turbine haute pression comporte une roue aubagée comprenant en particulier un disque comportant des alvéoles et des aubes montées sur le disque. Chaque aube comporte un pied et une pale. La pale comporte une extrémité radialement interne reliée au pied, par l’intermédiaire d’une plate-forme, et une extrémité radialement externe. Les pieds des aubes sont engagés dans les alvéoles du disque de manière à maintenir les aubes sur le disque en fonctionnement. Les termes radial, axial et circonférentiel sont définis par rapport à l’axe de la turbomachine, qui est confondu avec l’axe de rotation de la roue aubagée. Afin d’assurer que la majorité du flux de gaz chauds issus de la chambre de combustion traverse la turbine haute pression en entrainant la roue aubagée correspondante, il convient de limiter le flux d’air pouvant passer radialement à l’extérieur des pales. Les pales sont entourées extérieurement par un anneau pouvant comporter un matériau abradable ou non, le jeu entre les extrémités radialement externes des pales et l’anneau étant ajusté de manière à limiter l’écoulement de gaz au niveau de ce jeu. Il convient également de s’assurer que lesdites extrémités des pales ne s’érodent pas par abrasion en fonctionnement, le caractère abradable devant être assuré par l’anneau et le caractère abrasif par les pales. Pour cela, il est connu de déposer un revêtement ou dépôt métallique au niveau des extrémités radialement externes des pales, l’aube étant préalablement réalisée par fonderie. Une telle opération de dépôt peut générer des débords, qui sont des bourrelets ou des zones de plus grande épaisseur de matière (typiquement entre 0,03 et 0,2 mm), au niveau de l’interface entre la zone revêtue et la pale. Ces débords génèrent notamment des perturbations aérodynamiques non souhaitées en fonctionnement et peuvent être le siège d’un décollement de revêtement. Les figures 1 à 3 illustrent une aube 1 de turbine haute pression pour une turbomachine, conformément à l’art antérieur. Celle-ci comporte un pied 2, une plate-forme 3 et une pale 4 réalisés par fonderie. Un revêtement ou dépôt métallique 5 est effectué au niveau de l’extrémité radialement externe de la pale 4, l’ensemble de la pale 1 étant ensuite revêtue d’une couche externe 6 ( ). Les débords 7 pouvant apparaître sont visibles aux figures 2 et 3. Ces débords sont classiquement retirés par action mécanique à l’aide d’une brosse. Le brossage est une opération difficile à maîtriser, de sorte que, une fois la pale brossée, certains débords subsistent dans certaines zones ou, à l’inverse, trop de matière peut être retirée dans certaines zones de sorte que l’aube finie présente des anomalies dimensionnelles ou de structure et n’est pas conforme aux spécifications requises. La présence de débords peut également être la source d’un écaillage du revêtement de surface, comme illustré à la . Par ailleurs, un tel brossage est relativement fastidieux à mettre en œuvre et nécessite l’utilisation de plusieurs brosses différentes. Il a également été relevé que l’utilisation de brosses métalliques peut générer des contaminations ferriques, pouvant altérer la santé métallurgique de la pièce. Un tel brossage génère enfin des poussières pouvant engendrer des contraintes sanitaires. Présentation de l’invention L’invention vise à remédier à ces inconvénients, de façon simple, efficace et peu onéreuse. A cet effet, l’invention concerne un procédé de fabrication d’une aube de turbine pour une turbomachine, ladite aube comportant un pied et une pale, la pale comportant une extrémité radialement interne rattachée au pied et une extrémité radialement externe, ledit procédé comportant les étapes consistant à : - métalliser l’extrémité radialement externe de la pale, - ragréer la surface externe de la zone de la pale métallisée par sablage. L’utilisation du procédé de sablage pour effectuer le ragréage permet d’éviter les problèmes précités liés au brossage, en contrôlant finement le retrait des débords apparaissant lors de l’opération de métallisation. Le sablage permet en particulier d’obtenir un état de surface uniforme et correspondant aux spécifications requises. Lors de l’étape de sablage, une partie de l’aube peut être masquée. Le pied de l’aube peut ainsi être masqué de façon à ne pas être impacté par le sablage. La turbomachine peut être un turboréacteur ou un turbopropulseur d’aéronef. L’aube peut être une aube de turbine haute pression. Le dépôt ou revêtement métallique, obtenu par métallisation de l’extrémité radialement externe de la pale, peut être un revêtement d'alliage métallique réfractaire, de type MCrAlY, où M est le métal Ni et/ou Co. Le dépôt ou revêtement métallique peut conférer les propriétés de résistance mécanique et d’abrasion souhaitées, ainsi que des propriétés de protection contre l'oxydation / corrosion. L’aube peut être réalisée par fonderie et peut être en superalliage, par exemple à base de nickel. Le sablage peut être réalisé à l’aide d’un média de type corindon et présentant une granulométrie moyenne comprise entre 30 et 80 microns. La granulométrie du média peut être de l’ordre de 50 microns ou 220 mesh. Le sablage peut être réalisé à une pression comprise entre 2,5 et 5,5 bars, par exemple entre 3,5 et 5,5 bars, le média étant projeté à l’aide d’une buse située à une distance comprise entre 40 et 100 mm, par exemple entre 60 et 80 mm, de la zone concernée de l’aube, la vitesse de déplacement de la buse par rapport à la surface de l’aube à sabler étant comprise entre 0,5 et 5 mm/s, par exemple entre 0,7 et 1,5 mm/s. La pression de sablage est par exemple de l’ordre de 4 bars. La vitesse de déplacement de la buse par rapport à la surface de l’aube à sabler est par exemple de l’ordre de 1 mm/s. De tels paramètres offrent de bons résultats lors de l’étape de sablage en permettant de respecter la définition de la pièce lors du retrait des débords de métallisation, tout en minimisant le temps de sablage dans la gamme de fabrication. Le temps de sablage peut être inférieur à 1 minute. A l’issue du sablage, l’aube ou la zone traitée par sablage peut être soufflée à l’air sec. Avant l’étape de métallisation, l’extrémité radialement externe de la pale peut être dégraissée et/ou sablée. Une telle étape permet de préparer la surface de ladite extrémité radialement externe de façon à favoriser l’accroche du dépôt réalisé par métallisation. L'épaisseur du dépôt métallique sur l'extrémité radialement externe de la pale est typiquement comprise entre 0,15 et 0,75 mm. Un traitement thermique de diffusion peut être appliqué au dépôt ou revêtement métallique réalisé par métallisation de l’extrémité radialement externe de la pale. Un tel traitement permet notamment d’améliorer les propriétés d'adhérence du dépôt métallique sur la zone traitée. Le procédé peut comporter une étape de dépôt d’un revêtement d'aluminisation simple (aluminiure de nickel, NiAl) ou modifiée (e.g. aluminiure de nickel modifiée platine, NiPtAl) sur au moins une partie de la pale de l’aube pouvant recouvrir ladite extrémité radialement externe, après l’étape de ragréage par sablage. L'épaisseur caractéristique d'un tel revêtement d’aluminiure de nickel modifié platine peut être comprise entre 30 et 80 microns, par exemple de l’ordre de 50 microns. L'aluminure de nickel modifié platine est principalement réalisée en deux étapes successives, (i) le dépôt d'une couche de platine de 3 à 10 µm d'épaisseur par dépôt électrolytique ; (ii) l'aluminisation par procédé en phase vapeur ou par cémentation en caisse (pack cementation, en anglais). Un tel procédé est notamment connu du document FR 2 924 129. L’extrémité radialement externe de l’aube peut être rectifiée, au moins en partie, après dépôt dudit revêtement d’aluminure de platine ou après sablage. Une telle opération de rectification permet d’ajuster le jeu radial entre l’extrémité de l’aube et l’anneau entourant les aubes de l’étage concernée de la turbine. L’épaisseur du revêtement métallique après rectification peut être compris entre 150 et 350 microns, dans la zone rectifiée. La métallisation de l’extrémité radialement externe de la pale peut être réalisée par projection thermique. Alternativement, une telle métallisation peut être réalisée par dépôt par voie électrolytique (codépôt électrolytique). Le procédé de projection thermique utilisé lors de l’étape de métallisation de l’extrémité radialement externe de la pale peut être un procédé de type projection supersonique par combustion HVOF ou HVAF. Les termes HVOF et HVAF désignent respectivement les procédés connus sous les appellations anglaises « high velocity air fuel » et « high velocity oxy fuel » Alternativement, ledit procédé de projection thermique peut être de type projection à froid. Alternativement, ledit procédé de projection thermique peut être une projection plasma à pression atmosphérique ou sous atmosphère contrôlée. La projection plasma peut comporter une étape consistant à projeter, à l’aide d’une torche plasma, un revêtement d'alliage à grande vitesse et à température élevée (plus de 2 500°K) sur la surface à traiter pour y obtenir son accrochage. La torche peut être placée préférentiellement perpendiculairement à la surface à traiter. Un tel procédé est notamment connu du document EP 1 911 549. De tels procédés sont connus en soi, pour d’autres applications. Brève description des figures est une vue en perspective d’une aube de turbine de l’art antérieur, est une vue en perspective de l’aube de la , est une vue en coupe d’une partie d’une pale de l’aube des figures 1 et 2, est un diagramme illustrant les différentes étapes du procédé selon l’invention. Procédé de fabrication d’une aube (1) (1) de turbine pour une turbomachine, ladite aube (1) comportant un pied (2) et une pale (4), la pale (4) comportant une extrémité radialement interne rattachée au pied (2) et une extrémité radialement externe, ledit procédé comportant les étapes consistant à : métalliser (E3) l’extrémité radialement externe de la pale (4), ragréer (E4) la surface externe de la zone de la pale (4) métallisée par sablage. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le sablage est réalisé à l’aide d’un média de type corindon et présentant une granulométrie moyenne comprise entre 30 et 80 microns. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le sablage est réalisé à une pression comprise entre 2,5 et 5,5 bars, par exemple entre 3,5 et 5,5 bars, le média étant projeté à l’aide d’une buse située à une distance comprise entre 400 et 100 mm, par exemple entre 60 et 80 mm, de la zone concernée de l’aube (1), la vitesse de déplacement de la buse par rapport à la surface de l’aube (1) à sabler étant comprise entre 0,5 et 5 mm/s, par exemple entre 0,7 et 1,5 mm/s. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, avant l’étape de métallisation (E3), l’extrémité radialement externe de la pale (4) est dégraissée et/ou sablée (E2). Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’un traitement thermique de diffusion (E6) est appliqué au dépôt ou revêtement métallique réalisé par métallisation de l’extrémité radialement externe de la pale (4). Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de dépôt d’un revêtement d'aluminisation pouvant être de type aluminiure de nickel modifié platine ou NiPtAl sur au moins une partie de la pale (4) de l’aube (1) pouvant recouvrir ladite extrémité radialement externe, après l’étape de ragréage (E4) par sablage. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la métallisation (E3) de l’extrémité radialement externe de la pale (4) est réalisée par projection thermique. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé de projection thermique utilisé lors de l’étape de métallisation (E3) de l’extrémité radialement externe de la pale (4) est un procédé de type HVOF ou HVAF.