Brevet FR3123238A1 — publié le 20221202

L’invention concerne un procédé de brasage d’une pièce (100) en matériau à alvéoles de type NIDA sur un carter (116), ladite pièce comportant une première extrémité (108) destinée à être brasée sur ledit carter et une seconde extrémité (106) ayant une fonction d’abradable, ledit procédé comprenant les étapes consistant à : tremper la seconde extrémité de la pièce dans un bain comportant un mélange d’oxydes, de manière à ce que la seconde extrémité de la pièce soit recouverte dudit mélange d’oxydes ; effectuer une opération de brasage de la première extrémité de la pièce sur le carter, de manière à ce que au moins la première extrémité et une partie des parois (104) des alvéoles de la pièce dépourvues du mélange d’oxydes soient recouvertes de brasure (112) ; et retirer le mélange d’oxydes de la seconde extrémité de la pièce. Figure pour l'abrégé : figure 9 PROCÉDÉ DE BRASAGE D’UNE PIÈCE EN MATÉRIAU À ALVÉOLES DE TYPE NIDA SUR UN CARTER L’invention concerne le brasage d’une pièce réalisée en matériau à alvéoles de type NIDA sur un carter, et notamment la préparation de la surface d’une pièce qui est destinée à être brasée sur le carter de manière à limiter les remontées de brasure sur les parois des alvéoles de cette pièce. De façon connue, une turbomachine comprend d’amont en aval, c'est-à-dire dans le sens d’écoulement des flux de gaz, une soufflante, un ou plusieurs compresseurs, une chambre de combustion, une ou plusieurs turbines, et une tuyère d’éjection des gaz de combustion sortant de la ou des turbines. La soufflante comporte généralement une roue 10 à aubes 12 qui est entourée par un carter 14 de soufflante, comme représenté sur la . Le carter 14 de soufflante comprend typiquement une enveloppe annulaire d'axe de révolution A qui s'étend autour des aubes 12 de soufflante de la turbomachine. Un élément annulaire 18 est fixé sur une surface intérieure 16 de l’enveloppe. L’élément annulaire 18 est réalisé en matériau à alvéoles, les alvéoles étant disposées selon une structure en nid d’abeilles (matériau également connu sous le nom de NIDA), comme représenté dans l’encadré B. Les NIDA ont un rôle d’abradable dans la turbomachine. En effet, les éléments réalisés en NIDA sont fixes, sur le carter de soufflante, et sont situés face aux aubes qui sont en mouvement. Les NIDA ont pour rôle de s’abrader, c’est-à-dire de s’user préférentiellement aux aubes, et ainsi garantir l’étanchéité de l’ensemble. La forme alvéolaire du NIDA permet de limiter la surface de contact avec les parties d’aubes (appelées léchettes) qui rentrent dans ce dernier. Les éléments réalisés en NIDA sont fixés par brasage sur le carter. Toutefois, cette opération de brasage peut poser des problématiques en terme de qualité finale de l’ensemble, tels que la remontée de la brasure sur les parois des alvéoles du NIDA. Lors de l’opération de brasage, la brasure est à l’état liquide et s’étale sur la surface du carter, mais remonte également, par capillarité, sur les parois des alvéoles du NIDA. Les figures 2 et 3 représentent des éléments réalisés en NIDA 20 après brasage sur un carter 26, avec respectivement de faibles remontées de brasure 22 sur les parois 24 des alvéoles et des remontées de brasure 22 importantes sur les parois 24 des alvéoles. Les encadrés C représentent la zone de contact des NIDA avec les aubes. Comme représenté sur la , la zone de contact du NIDA avec les aubes comporte des remontées de brasure. Une bonne mouillabilité est essentielle pour garantir un brasage conforme. Toutefois si les remontées de brasure sont trop importantes sur les parois des alvéoles du NIDA, ceci peut engendrer un brasage non conforme. En effet, la brasure n’a pas les mêmes caractéristiques techniques que le NIDA. Lorsque les remontées de brasure sont présentes sur une hauteur importante des parois des alvéoles du NIDA, les léchettes qui viennent rencontrer le NIDA, viennent également en contact avec ces remontées de brasure. La cinétique d’abradabilité est alors complétement différente de celle prévue. De ce fait, le fonctionnement de la turbomachine n’est pas optimal, puisqu’il y a des frottements plus importants, et les aubes peuvent sortir de leur axe de rotation, ou encore être stoppées. Les remontées de brasure peuvent également engendrer des complications, si une rectification par électroérosion est réalisée après la brasure. En effet, la présence de brasure peut engendrer des non conformités lors de la découpe par électroérosion, car les paramètres de découpe ne sont pas développés pour les pièces présentant de la brasure, mais uniquement pour les pièces en NIDA. De plus, la présence de brasure peut engendrer la formation de scories, qui ont une dureté nettement supérieure au NIDA (généralement deux à trois fois la dureté des NIDA). L’invention a pour objectif de proposer une solution permettant de remédier à au moins certains de ces inconvénients. À cet effet, l’invention concerne un procédé de brasage d’une pièce en matériau à alvéoles de type NIDA sur un carter, ladite pièce comportant une première extrémité destinée à être brasée sur ledit carter et une seconde extrémité ayant une fonction d’abradable, ledit procédé comprenant les étapes consistant à : tremper la seconde extrémité de la pièce dans un bain comportant un mélange d’oxydes, de manière à ce que la seconde extrémité de la pièce soit recouverte dudit mélange d’oxydes ; effectuer une opération de brasage de la première extrémité de la pièce sur le carter, de manière à ce que au moins la première extrémité et une partie des parois des alvéoles de la pièce dépourvues du mélange d’oxydes soient recouvertes de brasure ; et retirer le mélange d’oxydes de la seconde extrémité de la pièce. Le procédé de brasage selon l’invention permet d’éviter les remontées de brasure sur les pièces en NIDA, et ainsi d’éviter les inconvénients qui peuvent en découler, sans modifier la forme du NIDA. Ce procédé de brasage présente peu de modifications par rapport à un procédé de brasage selon l’art antérieur, il est donc simple et peu onéreux à mettre en œuvre. L’utilisation d’un mélange d’oxydes sous forme de bain, également appelé « stop-off », permet d’empêcher la brasure de mouiller sur les parois des alvéoles de la pièce. Lors de l’opération de brasage, la brasure ne va donc pas mouiller sur la seconde extrémité de la pièce, sur laquelle il y a le stop-off. Autrement dit, le stop-off permet d’empêcher la brasure de remonter sur les parois des alvéoles de la pièce, et permet ainsi de pouvoir contrôler le phénomène de remontée de la brasure. Le bain comporte un mélange d’oxydes, du type oxyde d’aluminium ou oxyde d’yttrium. Le bain peut également comporter de l’eau. Ceci permet avantageusement de modifier la viscosité du bain. En effet, le bain de mélange d’oxydes doit présenter une certaine viscosité pour recouvrir la surface des parois des alvéoles de la pièce immergées dans ce dernier, sans remonter sur ces parois par capillarité. L’ajout d’eau dans le bain permet avantageusement de contrôler cette viscosité, et donc la tenue et la propagation du stop-off sur les parois des alvéoles de la pièce. Le bain peut également comporter des agents du type émulsifiant. Ceci permet avantageusement d’augmenter la viscosité du bain. L’ajout d’agents du type émulsifiant dans le bain permet avantageusement de contrôler la viscosité du bain, et donc la tenue et la propagation du stop-off sur les parois des alvéoles de la pièce. Le bain peut également comporter des agents du type colorant. Ceci permet de rendre plus visible le stop off, et donc de vérifier que l’extrémité de la pièce qui trempe dans le bain est bien imprégnée. Ceci permet également de vérifier que le stop off ne remonte pas sur les parois de la pièce par capillarité. En outre, ceci permet de vérifier qu’il ne reste pas de résidus de stop-off après l’étape de retrait. Selon un mode de réalisation, le procédé de brasage selon l’invention comprend, pendant le trempage de la seconde extrémité de la pièce dans le bain, l’étape consistant à : mélanger le bain. Ainsi, le bain est mélangé pendant toute l’étape de trempage. Ceci permet avantageusement de garder une composition du bain homogène. Selon un mode de réalisation, le procédé de brasage selon l’invention comprend, pendant le trempage de la seconde extrémité de la pièce dans le bain, l’étape consistant à : maintenir la température du bain à une température prédéterminée. Ainsi, la température du bain est régulée pendant toute l’étape de trempage. La température du bain dépend de la composition de ce dernier. Selon un mode de réalisation, le retrait du mélange d’oxydes de la seconde extrémité de la pièce consiste en un soufflage du mélange d’oxydes de la seconde extrémité de la pièce. En effet, le stop-off sèche et devient friable pendant l’opération de brasage, qui s’effectue à une température supérieure à 500°C. Le stop-off devient donc fragile et s’enlève facilement par soufflage. Selon un autre mode de réalisation, le retrait du mélange d’oxydes de la seconde extrémité de la pièce consiste en un brossage du mélange d’oxydes de la seconde extrémité de la pièce. En effet, le stop-off sec, friable, et donc fragile suite à l’opération de brasage, s’enlève facilement par brossage. Le procédé de brasage selon l’invention peut également comprendre les étapes consistant à : effectuer une opération d’usinage par électroérosion de la pièce ; et effectuer une opération de sablage de la pièce. L’usinage peut être réalisé par électroérosion par enfonçage (EDM, acronyme de l’expression anglaise « Electrical Discharge Machining »). Cette technique d’usinage consiste à enlever de la matière à la pièce au moyen de décharges électriques. L’opération de sablage permet un nettoyage de la pièce après l’usinage (i.e. la découpe), et permet avantageusement de retirer des éventuels résidus de stop-off encore présents sur la pièce suite à l’opération de retrait du stop-off. L’invention concerne également un ensemble composé d’un carter et d’une pièce réalisée en matériau à alvéoles de type NIDA, ladite pièce comportant une première extrémité brasée sur le carter par un procédé de brasage selon l’invention et une seconde extrémité dépourvue de brasure et ayant une fonction d’abradable. La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : la , déjà décrite, est une vue schématique en coupe d’une partie d’une soufflante d’une turbomachine, dont la surface interne du carter de soufflante est recouverte d’un élément annulaire réalisé en NIDA selon l’art antérieur, la , déjà décrite, est une vue schématique en coupe d’un élément réalisé en NIDA brasé sur un carter, par un procédé de brasage selon l’art antérieur, avec de faibles remontées de brasures sur les parois des alvéoles du NIDA, la , déjà décrite, est une vue schématique en coupe d’un élément réalisé en NIDA brasé sur un carter, par un procédé de brasage selon l’art antérieur, avec des remontées importantes de brasures sur les parois des alvéoles du NIDA, la est un organigramme des étapes du procédé de brasage selon l’invention, la est une vue schématique en coupe d’une pièce réalisée en NIDA, avant l’étape de trempage du procédé de brasage selon l’invention, la est une vue schématique en coupe d’une pièce réalisée en NIDA, au cours de l’étape de trempage du procédé de brasage selon l’invention, la est une vue schématique en coupe d’une pièce réalisée en NIDA d’une pièce réalisée en NIDA, après l’étape de trempage du procédé de brasage selon l’invention, la est une vue schématique en coupe d’une pièce réalisée en NIDA brasée sur un carter, après l’étape de brasage du procédé de brasage selon l’invention, et la est une vue schématique en coupe d’une pièce réalisée en NIDA brasée sur un carter, après l’étape de retrait du procédé de brasage selon l’invention. Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différentes mises en œuvre ont les mêmes références dans les figures. Procédé de brasage d’une pièce (100) en matériau à alvéoles de type NIDA sur un carter (116), ladite pièce comportant une première extrémité (108) destinée à être brasée sur ledit carter et une seconde extrémité (106) ayant une fonction d’abradable, ledit procédé comprenant les étapes consistant à : tremper (S10) la seconde extrémité de la pièce dans un bain (110) comportant un mélange d’oxydes, de manière à ce que la seconde extrémité de la pièce soit recouverte dudit mélange d’oxydes ; effectuer une opération de brasage (S20) de la première extrémité de la pièce sur le carter, de manière à ce que au moins la première extrémité et une partie des parois (104) des alvéoles (102) de la pièce dépourvues du mélange d’oxydes (112) soient recouvertes de brasure (112) ; et retirer (S30) le mélange d’oxydes de la seconde extrémité de la pièce. Procédé de brasage selon la revendication 1, dans lequel le bain (110) comporte également de l’eau. Procédé de brasage selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le bain (110) comporte également des agents du type émulsifiant. Procédé de brasage selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le bain (110) comporte également des agents du type colorant. Procédé de brasage selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le mélange d’oxydes (112) comporte de l’oxyde d’aluminium ou de l’oxyde d’yttrium. Procédé de brasage selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel, pendant le trempage (S10) de la seconde extrémité (106) de la pièce (100) dans le bain (110), le procédé comprend l’étape consistant à : mélanger (S40) le bain. Procédé de brasage selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel, pendant le trempage (S10) de la seconde extrémité (106) de la pièce (100) dans le bain (110), le procédé comprend l’étape consistant à : maintenir la température (S50) du bain à une température prédéterminée. Procédé de brasage selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le retrait (S30) du mélange d’oxydes (112) de la seconde extrémité (106) de la pièce (100) consiste en un soufflage (S60) ou un brossage (S70) du mélange d’oxydes de la seconde extrémité de la pièce. Procédé de brasage selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant les étapes consistant à : effectuer une opération d’usinage (S80) par électroérosion de la pièce (100) ; et effectuer une opération de sablage (S90) de la pièce. Ensemble composé d’un carter (116) et d’une pièce (100) réalisée en matériau à alvéoles de type NIDA, ladite pièce comportant une première extrémité (108) brasée sur le carter par un procédé de brasage selon l’une des revendications précédentes et une seconde extrémité (106) dépourvue de brasure et ayant une fonction d’abradable.