Brevet FR3132539A1 — publié le 20230811

Procédé de fabrication d’une plateforme inter-aubes avec bords sacrificiels L’invention concerne un procédé de fabrication d’une plateforme inter-aubes d’une soufflante de turbomachine, ladite plateforme comprenant un corps ainsi qu’un premier et un deuxième bords latéraux sacrificiels, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend : - la fourniture de préformes fibreuses du premier bord sacrificiel et du deuxième bord sacrificiel (251, 252), - la réalisation d’une préforme fibreuse du corps (210) de la plateforme en une seule pièce par tissage tridimensionnel, - la disposition des préformes fibreuses (251, 252, 210) dans un moule d’injection (70), les préformes des premier et deuxième bords sacrificiels (251, 252) étant disposées de part et d’autre de la préforme fibreuse du corps (210), - la densification des préformes fibreuses (251, 252, 210) disposées dans le moule (70) par une matrice pour former une unique pièce ayant la forme de la plateforme à fabriquer. Figure pour l’abrégé : Fig. 7 Procédé de fabrication d’une plateforme inter-aubes avec bords sacrificiels L’invention concerne une soufflante de turbomachine, par exemple de turboréacteur ou de turbopropulseur d’avion, et en particulier les plateformes inter-aubes dans les soufflantes des turbomachines. De façon connue, une soufflante de turbomachine comprend un disque de rotor comportant une pluralité d’aubes, séparées à leurs extrémités radialement internes par des plateformes inter-aubes. Ainsi, les plateformes inter-aubes de soufflante de turbomachine sont disposées entre les aubes de la soufflante dans le prolongement du cône d’entrée de celle-ci. Elles permettent notamment de délimiter, du côté intérieur, la veine annulaire d’entrée d’air dans la soufflante, cette veine étant délimitée du côté extérieur par un carter. Ces plateformes comprennent généralement une base, configurée pour délimiter la veine, et des pattes s’étendant radialement vers le disque de rotor. Ces pattes peuvent faire partie d’un caisson, ou correspondre à des raidisseurs. Comme les aubes ne sont pas liées aux plateformes, les contraintes mécaniques auxquelles sont soumis les pieds d’aube en fonctionnement sont fortement réduites. Il est alors possible de diminuer la taille des pieds d’aube pour alléger la soufflante et augmenter ainsi les performances de la turbomachine. La base des plateformes comprend généralement des bords latéraux sacrificiels, conçus pour se rompre en cas d’une pression forte d’une aube sur lesdits bords sacrificiels. Ces bords latéraux sacrificiels ont typiquement une épaisseur inférieure au reste de la base. Ainsi, en cas de perte d’une aube de soufflante, les bords sacrificiels des deux plateformes situés de part et d’autre de ladite aube cèdent, permettant de dissiper une partie de l’énergie et de diminuer les efforts de contact entre l’aube et la plateforme afin de limiter les dommages structurels. En outre, les deux plateformes permettent de protéger les aubes de soufflante environnantes en empêchant les éventuels débris de l’aube perdue de venir au contact des extrémités radialement internes de ces aubes. Par conséquent, on réduit fortement les risques d’endommagement supplémentaire des aubes et des plateformes de la soufflante. Les plateformes de soufflante sont classiquement réalisées en matériau composite, et comprennent un renfort fibreux densifié par une matrice. Il est notamment connu de réaliser l’ébauche fibreuse en une seule pièce par tissage tridimensionnel ou multicouches. La réalisation par tissage tridimensionnel d’une ébauche fibreuse en forme de π (Pi) pour plateforme est par exemple décrite dans le document WO 2013/088040. Puis, la préforme fibreuse est densifiée par une matrice selon les moyens habituels. Les bords latéraux sacrificiels sont ensuite réalisés par usinage des bords de la base afin d’obtenir la diminution d’épaisseur souhaitée. Toutefois, cette opération d’usinage du matériau composite est complexe et délicate à mettre en œuvre, notamment pour le respect des cotations dimensionnelles de la pièce et du raccord des surfaces. La présente invention a donc pour but principal de remédier aux inconvénients précités en facilitant la fabrication des plateformes inter-aubes. A cet effet, l’invention propose un procédé de fabrication d’une plateforme inter-aubes d’une soufflante de turbomachine, ladite plateforme comportant un corps comprenant une base et au moins deux pattes, la base comprenant une première surface configurée pour délimiter une veine d’écoulement de la soufflante et une deuxième surface, opposée à la première surface, depuis laquelle s’étendent radialement lesdites au moins deux pattes, la plateforme comprenant en outre un premier et un deuxième bords latéraux sacrificiels s’étendant de part et d’autre des première et deuxième surfaces de la base, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend : - la fourniture d’au moins une préforme fibreuse du premier bord sacrificiel et d’au moins une préforme fibreuse du deuxième bord sacrificiel, - la réalisation d’une préforme fibreuse du corps de la plateforme en une seule pièce par tissage tridimensionnel, - la disposition des préformes fibreuses dans un moule d’injection, les préformes des premier et deuxième bords sacrificiels étant disposées de part et d’autre de la portion de la préforme fibreuse du corps destinée à former la base de la plateforme, - la densification des préformes fibreuses disposées dans le moule par une matrice pour former une unique pièce ayant la forme de la plateforme à fabriquer. Ainsi, on simplifie la fabrication des plateformes inter-aubes en densifiant un ensemble de préformes fibreuses présentant déjà une forme sensiblement identique à la pièce à fabriquer. On s’affranchit par conséquent d’une étape d’usinage complexe, limitant ainsi également les pertes de matière, tout en assurant un respect des cotations dimensionnelles. Par ailleurs, la fabrication de la pièce est également simplifiée dans la mesure où les préformes fibreuses utilisées présentent des techniques de tissage bien maîtrisées et peu de déliaisons. En outre, comme les préformes fibreuses des bords sacrificiels sont rapportées dans le moule avant injection, les bords sacrificiels et le corps de la plateforme finale ne sont pas liés par des fibres. Ainsi, l’interface entre les bords sacrificiels et le corps de la plateforme constitue un point faible de la plateforme, qui pourra se rompre aisément si une aube exerce une pression trop importante sur l’un des bords sacrificiels. Enfin, l’utilisation de préformes distinctes pour les bords sacrificiels permet une plus grande liberté de géométrie pour lesdits bords sacrificiels, ladite géométrie n’étant pas soumise à des contraintes imposées par un usinage ou par des déliaisons. Selon une caractéristique particulière de l’invention, les préformes fibreuses des premier et deuxième bords sacrificiels sont réalisées par tissage tridimensionnel. Les préformes fibreuses des premier et deuxième bords sacrificiels peuvent être réalisées à partir d’une ou de plusieurs bandelettes de préforme, ou à partir de chutes issues d’une autre préforme fibreuse. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, les préformes fibreuses des premier et deuxième bords sacrificiels sont réalisées par tressage. L’utilisation du tressage pour la fabrication des bords sacrificiels est particulièrement intéressante dans la mesure où elle permet une réalisation aisée et une manipulation pratique des préformes fibreuses des bords sacrificiels. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, les préformes fibreuses des premier et deuxième bords sacrificiels ont une épaisseur inférieure à la portion de la préforme fibreuse du corps destinée à former la base de la plateforme. En réduisant l’épaisseur des bords sacrificiels, on s’assure qu’ils pourront céder plus facilement en cas de pression excessive d’une aube. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, chaque préforme fibreuse d’un premier ou deuxième bord sacrificiel a une épaisseur qui augmente régulièrement de l’extrémité latérale de la préforme destinée à être jointe au corps de la plateforme à l’extrémité latérale de la préforme destinée à être libre. Ainsi, une faible épaisseur des préformes fibreuses des bords sacrificiels à la jonction avec la préforme fibreuse du corps permet de créer une zone de faiblesse, qui pourra se rompre particulièrement aisément si une aube exerce une pression trop importante sur l’un des bords sacrificiels. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, les préformes fibreuses des premier et deuxième bords sacrificiels sont disposées dans le moule au contact de la préforme fibreuse du corps. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, les préformes fibreuses des premier et deuxième bords sacrificiels sont disposées dans le moule à une distance non nulle de la préforme fibreuse du corps. De préférence, dans le cas où les préformes des bords sacrificiels sont disposées dans le moule à une distance non nulle de la préforme du corps, la densification desdites préformes s’effectuera avec une résine. Toutefois, la densification peut être réalisée avec une barbotine, une partie des composants de la barbotine remplissant le rôle de liant entre les préformes de bords sacrificiels et la préforme de corps. Les préformes fibreuses des premier et deuxième bords sacrificiels sont disposées dans le moule à une certaine distance de la préforme fibreuse du corps, qui peut être nulle. Plus les préformes fibreuses des bords sacrificiels seront éloignées de la préforme fibreuse du corps, plus l’interface entre les bords sacrificiels et le corps de la plateforme sera fragile. Ainsi, la distance de positionnement des préformes peut être choisie selon la force maximale supportée souhaitée pour les bords sacrificiels de la plateforme. L’étape de densification du procédé de l’invention peut être réalisée selon les moyens conventionnels avec un outillage relativement rigide, par exemple par moulage par injection de résine, ou « Resin Transfer Molding » (en abrégé « RTM ») en langue anglaise, ou encore par moulage par injection d’une suspension, ou « Slurry Transfer Molding » (en abrégé « STM ») en langue anglaise. Toutefois, les techniques d’injection sous membrane souple sont particulièrement intéressantes pour la fabrication de telles plateformes inter-aubes. Ainsi, selon une autre caractéristique particulière de l’invention, les préformes fibreuses sont disposées dans une chambre d’imprégnation du moule d’injection comprenant une face inférieure, en faisant reposer sur ladite face inférieure les préformes fibreuses des premier et deuxième bords sacrificiels ainsi que la surface de la préforme fibreuse du corps destinée à former la première surface de la base, la chambre d’imprégnation étant fermée par une membrane souple séparant la chambre d’imprégnation d’une chambre de compaction, la densification des préformes fibreuses comprenant les étapes suivantes : - l’injection d’un fluide d’imprégnation dans la chambre d’imprégnation, et - l’injection d’un fluide de compression dans la chambre de compaction de manière à appliquer une pression sur la membrane. Le fluide d’imprégnation peut par exemple être une barbotine comprenant des particules de précurseur de matrice, ou une résine. Les techniques d’injection sous membrane permettent une plus grande souplesse pour la géométrie du moule d’injection. En effet, l’utilisation d’une membrane souple plutôt que d’un contre-moule rigide, comme c’est le cas dans les techniques de RTM, permet notamment de s’adapter plus facilement à la géométrie particulière des pattes. En outre, les techniques d’injection sous membrane permettent également une meilleure maîtrise du taux volumique de fibres, puisqu’on introduit exactement le volume de résine souhaité pour obtenir un taux volumique de fibres précis et prédéfini. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, l’injection du fluide d’imprégnation est réalisée avant l’injection du fluide de compression. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, l’injection du fluide d’imprégnation est terminée avant l’injection du fluide de compression. Dans cette variante, on obtient une maîtrise accrue de l’écoulement du fluide d’imprégnation, et par conséquent de l’imprégnation de la préforme fibreuse. Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, l’injection du liquide de compaction débute avant l’injection du fluide d’imprégnation. Cette dernière variante permet avantageusement d’appliquer une pression sur les préformes fibreuses dont la valeur permet d’obtenir le taux volumique de fibre souhaité avant même que le fluide d’imprégnation ne soit injecté. On débute ensuite l’injection du fluide d’imprégnation, qui peut être réalisée alors que l’on continue à injecter du fluide de compression afin de compenser les pertes de charges, particulièrement dans le cas où le fluide d’imprégnation est une barbotine. La est une vue schématique éclatée partielle d’un exemple de soufflante comprenant des plateformes inter-aubes. La est une vue en coupe de la plateforme inter-aubes représentée sur la . La est une vue schématique en trois dimensions des préformes fibreuses des bords sacrificiels de la plateforme. La est une vue schématique d’un plan d’une ébauche fibreuse du corps de la plateforme réalisée par tissage tridimensionnel. La est une vue schématique d’un plan d’une préforme fibreuse obtenue par mise en forme de l’ébauche fibreuse de la . La est une vue schématique en coupe de la disposition des préformes fibreuses des figures 4 et 5 dans un outillage d’injection rigide. La est une vue schématique en coupe de la disposition des préformes fibreuses des figures 4 et 5 dans un outillage d’injection comprenant une membrane souple. Procédé de fabrication d’une plateforme inter-aubes (100) d’une soufflante de turbomachine (1), ladite plateforme (100) comportant un corps (110) comprenant une base (120) et au moins deux pattes (130), la base (120) comprenant une première surface (121) configurée pour délimiter une veine d’écoulement de la soufflante (1) et une deuxième surface (122), opposée à la première surface (121), depuis laquelle s’étendent radialement lesdites au moins deux pattes (130), la plateforme (100) comprenant en outre un premier et un deuxième bords latéraux sacrificiels (151, 152) s’étendant de part et d’autre des première et deuxième surfaces (121, 122) de la base (120), le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend : - la fourniture d’au moins une préforme fibreuse (251) du premier bord sacrificiel (151) et d’au moins une préforme fibreuse (252) du deuxième bord sacrificiel (152), - la réalisation d’une préforme fibreuse (210) du corps (110) de la plateforme (100) en une seule pièce par tissage tridimensionnel, - la disposition des préformes fibreuses (210, 251, 252) dans un moule (60, 70), les préformes (251, 252) des premier et deuxième bords sacrificiels (151, 152) étant disposées de part et d’autre de la portion de la préforme fibreuse (210) du corps (110) destinée à former la base (120) de la plateforme (100), - la densification des préformes fibreuses (210, 251, 252) disposées dans le moule (60, 70) par une matrice pour former une unique pièce ayant la forme de la plateforme (100) à fabriquer. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les préformes fibreuses (251, 252) des premier et deuxième bords sacrificiels (151, 152) sont réalisées par tissage tridimensionnel. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les préformes fibreuses (251, 252) des premier et deuxième bords sacrificiels (151, 152) sont réalisées par tressage. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les préformes fibreuses (251, 252) des premier et deuxième bords sacrificiels (151, 152) ont une épaisseur inférieure à la portion de la préforme fibreuse (210) du corps (110) destinée à former la base (120). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel chaque préforme fibreuse (251, 252) d’un premier ou deuxième bord sacrificiel (151, 152) a une épaisseur qui augmente régulièrement de l’extrémité latérale de la préforme destinée à être jointe au corps (110) de la plateforme (100) à l’extrémité latérale de la préforme destinée à être libre. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les préformes fibreuses (251, 252) des premier et deuxième bords sacrificiels (151, 152) sont disposées dans le moule (60, 70) au contact de la préforme fibreuse (210) du corps (110). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les préformes fibreuses (251, 252) des premier et deuxième bords sacrificiels (151, 152) sont disposées dans le moule (60, 70) à une distance non nulle de la préforme fibreuse (210) du corps (110). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les préformes fibreuses (220, 251, 252) sont disposées dans une chambre d’imprégnation (71) du moule (70) comprenant une face inférieure, en faisant reposer sur ladite face inférieure les préformes fibreuses (251, 252) des premier et deuxième bords sacrificiels (151, 152) ainsi que la surface (321) de la préforme fibreuse (210) du corps (110) destinée à former la première surface (121) de la base (120), la chambre d’imprégnation (71) étant fermée par une membrane souple (73) séparant la chambre d’imprégnation (71) d’une chambre de compaction (72), la densification des préformes fibreuses (210, 251, 252) comprenant les étapes suivantes : - l’injection d’un fluide d’imprégnation (8) dans la chambre d’imprégnation (71), et - l’injection d’un fluide de compression (9) dans la chambre de compaction (72) de manière à appliquer une pression (Q) sur la membrane (73). Procédé selon la revendication 8, dans lequel l’injection du fluide d’imprégnation débute avant l’injection du fluide de compression. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l’injection du liquide de compaction débute avant l’injection du fluide d’imprégnation.