Brevet FR3135910A1 — publié le 20231201

L’invention concerne un procédé de fabrication d’au moins un longeron (6) d’aube de turbomachine à partir d’un élément (12) métallique brut s’étendant selon un axe (X), ledit longeron (6) comportant un pied (7) et une partie d’accrochage (8) destinée à être noyée dans une zone de pale (3) de l’aube (1), le procédé comporte des étapes de tournage et de fraisage. Figure pour l’abrégé : Figure 4 Procédé de fabrication d’au moins un longeron d’aube Domaine de la divulgation L’invention concerne un procédé de fabrication d’au moins un longeron d’aube de turbomachine à partir d’un élément métallique brut. Etat de la technique Une aube de turbomachine, par exemple une aube de soufflante comporte classiquement un pied destiné à être engagé dans un disque, et une pale s’étendant à partir du pied. La pale comporte une surface d’intrados et une surface d’extrados reliés, à l’amont, par un bord d’attaque et, à l’aval, par un bord de fuite. Les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation des gaz au sein de la turbomachine. Conformément au présent document, il est souhaitable de réaliser certaines aubes à partir d’un longeron métallique comportant un pied et une partie d’accrochage. Le pied du longeron est destiné à former le pied de l’aube et la partie d’accrochage est noyé dans une mousse et/ou un matériau composite destiné à former la pale. Le pied doit respecter des spécifications dimensionnelles contraignantes, en particulier dans le cas d’une aube à calage variable où le pied comporte une partie de guidage cylindrique destiné à guider la rotation de l’aube autour d’un axe radial qui correspond à l’axe de ladite partie de guidage. Il existe un besoin de proposer un procédé de fabrication d’un tel longeron, respectant les contraintes imposées en termes de tolérances dimensionnelles. Exposé de la divulgation A cet effet, le présent document propose un procédé de fabrication d’au moins un longeron d’aube de turbomachine à partir d’un élément métallique brut s’étendant selon un axe, ledit longeron comportant un pied et une partie d’accrochage destinée à être noyée dans une zone de pale de l’aube, ledit procédé comportant les étapes consistant à : (a) réaliser un évidement de centrage à une première extrémité axiale dudit élément, ledit évidement étant situé sur ledit axe, (b) usiner par tournage l’élément à l’aide d’un tour comportant un mors et une pointe de centrage, ladite pointe de centrage étant engagée dans ledit évidement de centrage de la première extrémité de l’élément, une seconde extrémité axiale dudit élément, opposée à la première extrémité axiale, étant en prise dans le mors, au moins une partie cylindrique apte à former une zone de guidage en rotation du pied étant formée lors de l’étape de tournage, (c) usiner par fraisage l’élément issu du tournage, pour obtenir ledit longeron, au moins une partie de la zone de guidage cylindrique n’étant pas fraisée. L’usinage par tournage permet d’obtenir des zones cylindriques avec de faibles tolérances dimensionnelles. L’étape de tournage concerne donc la zone la plus critique dimensionnellement, à savoir la zone de guidage cylindrique. A l’inverse, l’usinage par fraisage permet d’obtenir des formes plus libres, mais avec une plus grande tolérance dimensionnelle. L’étape d’usinage concerne donc les autres zones du longeron, qui sont moins critiques dimensionnellement. Les termes axial, radial et circonférentiel sont définis par rapport à l’axe de l’élément métallique. Cet axe correspond à l’axe de rotation de l’élément lors de l’opération de tournage. Lors de l’étape de tournage, l’élément est entraîné en rotation par le mors du tour et est guidé en rotation par le mors et par la pointe de centrage du tour. Lors de l’étape de fraisage, au moins une patrie de la zone de guidage cylindrique usinée par tournage n’est pas fraisée de façon à garantir de faibles tolérances dimensionnelles au niveau de cette zone. Lors de l’étape (c), un évidement ou un méplat est usiné par fraisage dans le pied. Un tel évidement ou méplat permet d’assurer un couplage en rotation entre le pied de l’aube et des moyennement d’orientation ou de calage de l’aube. L’évidement de centrage peut présenter une forme conique ou tronconique. Une telle forme permet d’assurer aisément un bon centrage de l’élément lors de l’étape de tournage. L’angle du cône peut être compris entre 45 et 75 degrés, par exemple de l’ordre de 60°. La dimension axiale de l’évidement peut être comprise entre 5 et 20 mm. Un premier longeron et un second longeron peuvent être fabriqués à partir d’un même élément métallique brut, ledit procédé comportant les étapes consistant à : (a) réaliser un premier évidement de centrage à une première extrémité axiale dudit élément et un second évidement de centrage à une seconde extrémité axiale dudit élément, chaque évidement étant situé sur ledit axe, (b) usiner par tournage l’élément en deux phases à l’aide d’un tour comportant un mors et une pointe de centrage, de sorte que, - lors d’une première phase de tournage, ladite pointe de centrage est engagée dans le premier évidement de centrage de la première extrémité de l’élément, une seconde extrémité axiale dudit élément, opposée à la première extrémité axiale, étant en prise dans le mors, au moins une partie cylindrique apte à former une zone de guidage en rotation du pied du premier longeron étant formée lors de la première phase, et - lors d’une seconde phase de tournage, ladite pointe de centrage est engagée dans le second évidement de centrage de la seconde extrémité de l’élément, la première extrémité axiale dudit élément étant en prise dans le mors, au moins une partie cylindrique apte à former une zone de guidage en rotation du pied du second longeron étant formée lors de la seconde phase, et (c) usiner par fraisage l’élément issu du tournage, pour obtenir chacun des longerons, au moins une partie de la zone de guidage cylindrique de chaque longeron n’étant pas fraisée. De cette manière, deux longerons peuvent être fabriqués à partir d’un même élément. Chaque longeron peut être réalisé en alliage de titane. Le présent document concerne également un procédé de fabrication d’une aube de turbomachine, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes consistant à : (a) fabriquer un longeron conformément au procédé du type précité, (b) noyer la partie d’accrochage du longeron dans une zone en mousse et/ou en matériau composite destinée à former au moins une partie d’une pale de l’aube, le pied du longeron formant un pied de l’aube. (c) optionnellement, fixer un renfort, par exemple métallique, au niveau d’un bord d’attaque de la pale. Le renfort peut être collé sur le bord d’attaque. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de la présente divulgation apparaîtront dans la description détaillée suivante, se référant aux dessins annexés dans lesquels : est une vue de face d’une aube de turbomachine obtenue à l’aide du procédé de fabrication selon le présent document, illustre schématiquement une première phase de tournage d’un élément brut à partir duquel sont usinés deux longerons, illustre schématiquement une deuxième phase de tournage dudit élément, est une vue en perspective et en transparence dudit élément à l’issue des deux phases de tournage, est une vue en perspective d’un logement fabriqué à partir du procédé selon le présent document, est une vue correspondant à la dans laquelle un seul longeron est fabriqué à partir de l’élément métallique brut, est une vue en perspective et en transparence de l’élément de la l’issue de l’étape de tournage. Description détaillée de la divulgation La représente une aube 1 de turbomachine à calage variable, comportant un pied 2 et une pale 3 s’étendant à partir du pied 2. La pale comporte une surface d’intrados et une surface d’extrados reliés, à l’amont, par un bord d’attaque 4 et, à l’aval, par un bord de fuite 5. En particulier, l’aube 1 comporte un longeron métallique 6 comportant un pied 7 et une partie d’accrochage 8. Le pied 7 du longeron 6 est destiné à former le pied 2 de l’aube 1 et la partie d’accrochage 8 est noyée dans une zone en mousse 9 destinée à former une partie de la pale 3. Le reste de la pale 3 peut être formé par une partie 10 en matériau composite. L’emploi d’une zone en mousse 9 permet de réduire la masse de l’aube 1. Un renfort métallique 11 peut recouvrir tout ou partie du bord d’attaque 4. Les figures 2 à 5 illustrent les étapes d’un procédé de fabrication de deux longerons 6 à partir d’un même élément métallique brut 12. Chaque longeron 6 comportant, comme précédemment, un pied 7 et une partie d’accrochage 8 destinée à être noyée dans une zone de pale 3 de l’aube 1. Pour cela, un premier évidement de centrage 13 est réalisé par usinage à une première extrémité axiale 14 dudit élément 12 et un second évidement de centrage 13 est réalisé par usinage à une seconde extrémité axiale 15 dudit élément 12, chaque évidement 13 étant situé sur l’axe X de l’élément 12. Ensuite, on usine par tournage l’élément 12 en deux phases à l’aide d’un tour 16 comportant un mors 17 et une pointe de centrage 18. En particulier, lors d’une première phase de tournage illustrée à la , ladite pointe de centrage 18 est engagée dans le premier évidement de centrage 13 de la première extrémité 14 de l’élément 12. Une seconde extrémité axiale 15 dudit élément 12, opposée à la première extrémité axiale 14, est en prise dans le mors 17. Une partie cylindrique 19 apte à former une zone de guidage en rotation du pied 7 du premier longeron 6 étant formée par tournage lors de la première phase. Ensuite, l’élément 12 est retourné puis repositionné dans le tour avant d’être usiné à nouveau lors d’une seconde phase de tournage illustrée à la . Lors de cette seconde phase, ladite pointe de centrage 18 est engagée dans le second évidement de centrage 13 de la seconde extrémité 15 de l’élément 12, la première extrémité axiale 14 dudit élément 12 étant en prise dans le mors 17. Une partie cylindrique 20 apte à former une zone de guidage en rotation du pied 7 du second longeron 6 étant formée lors de cette seconde phase. L’élément 12 ainsi obtenu (illustré à la ) peut être retiré du tour 16 puis usiné par fraisage pour obtenir chacun des longerons 6, tel qu’illustré à la , au moins une partie de la zone de guidage cylindrique 19 de chaque longeron 6 n’étant pas fraisée. Lors du fraisage, sont notamment usinés la partie d’accrochage 8 ainsi qu’un méplat ou évidement 21 au niveau du pied 7 de chaque longeron 6. L’usinage par tournage permet d’obtenir des zones cylindriques 19, 20 avec de faibles tolérances dimensionnelles. L’étape de tournage concerne donc la zone la plus critique dimensionnellement, à savoir la zone de guidage cylindrique 19, 20. A l’inverse, l’usinage par fraisage permet d’obtenir des formes plus libres, mais avec une plus grande tolérance dimensionnelle. L’étape d’usinage concerne donc les autres zones du longeron 6, qui sont moins critiques dimensionnellement. Les figures 6 et 7 illustrent respectivement l’étape de tournage de l’élément 12 et l’élément 12 obtenu après tournage et avant fraisage, dans le cas où un seul longeron 6 est usiné dans l’élément 12. Dans un tel cas, seule une extrémité axiale 14 de l’élément 12 comporte un évidement de centrage 13, l’autre extrémité axiale 15 étant en prise avec le mors 17. Comme précédemment, la partie cylindrique 19 obtenue par tournage est illustrée en pointillés à la et est apte à former une zone de guidage en rotation du pied 7 du longeron 6. Procédé de fabrication d’au moins un longeron (6) d’aube (1) de turbomachine à partir d’un élément (12) métallique brut s’étendant selon un axe (X), ledit longeron (6) comportant un pied (7) et une partie d’accrochage (8) destinée à être noyée dans une zone de pale (3) de l’aube (1), ledit procédé comportant les étapes consistant à : réaliser un évidement (13) de centrage à une première extrémité axiale (14) dudit élément (12), ledit évidement (13) étant situé sur ledit axe (X), usiner par tournage l’élément (12) à l’aide d’un tour (16) comportant un mors (17) et une pointe de centrage (18), ladite pointe de centrage (18) étant engagée dans ledit évidement (13) de centrage de la première extrémité (14) de l’élément (12), une seconde extrémité axiale (15) dudit élément (12), opposée à la première extrémité axiale (14), étant en prise dans le mors (17), au moins une partie cylindrique apte à former une zone de guidage en rotation (19, 20) du pied (7) étant formée lors de l’étape de tournage, usiner par fraisage l’élément (12) issu du tournage, pour obtenir ledit longeron (6), au moins une partie de la zone de guidage cylindrique (19, 20) n’étant pas fraisée. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, lors de l’étape (c), un évidement ou un méplat (21) est usiné par fraisage dans le pied (7). Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’évidement de centrage (13) présente une forme conique ou tronconique. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel un premier longeron (6) et un second longeron (6) sont fabriqués à partir d’un même élément métallique brut (12), ledit procédé comportant les étapes consistant à : (a) réaliser un premier évidement (13) de centrage à une première extrémité axiale (14) dudit élément (12) et un second évidement (13) de centrage à une seconde extrémité axiale (15) dudit élément (12), chaque évidement (13) étant situé sur ledit axe (X), (b) usiner par tournage l’élément (12) en deux phases à l’aide d’un tour (16) comportant un mors (17) et une pointe de centrage (18), de sorte que, - lors d’une première phase de tournage, ladite pointe de centrage (18) est engagée dans le premier évidement (13) de centrage de la première extrémité (14) de l’élément (12), une seconde extrémité axiale (15) dudit élément (12), opposée à la première extrémité axiale (14), étant en prise dans le mors (17), au moins une partie cylindrique (19, 20) apte à former une zone de guidage en rotation du pied (7) du premier longeron (6) étant formée lors de la première phase, et - lors d’une seconde phase de tournage, ladite pointe de centrage (18) est engagée dans le second évidement (13) de centrage de la seconde extrémité (15) de l’élément (12), la première extrémité axiale (14) dudit élément (12) étant en prise dans le mors (17), au moins une partie cylindrique (19, 20) apte à former une zone de guidage en rotation du pied (7) du second longeron (6) étant formée lors de la seconde phase, et (c) usiner par fraisage l’élément (12) issu du tournage, pour obtenir chacun des longerons (6), au moins une partie de la zone de guidage cylindrique (19, 20) de chaque longeron (6) n’étant pas fraisée. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque longeron (6) est réalisé en alliage de titane. Procédé de fabrication d’une aube (1) de turbomachine, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes consistant à : (a) fabriquer un longeron (6) conformément au procédé selon l’une des revendications précédentes, (b) noyer la partie d’accrochage du longeron (6) dans une zone en mousse (9) et/ou en matériau composite (10) destinée à former au moins une partie d’une pale (3) de l’aube (1), le pied du longeron (6) formant un pied (2) de l’aube (1). (c) optionnellement, fixer un renfort (11), par exemple métallique, au niveau d’un bord d’attaque (4) de la pale (3).