Brevet FR3150724A1 — publié le 20250110

L’invention concerne un procédé de refoulage d’un lopin (401) métallique, destiné à la fabrication d’une pièce refoulée (201), de type ébauche d’un bras redresseur de turbomachine d’aéronef. Le procédé comprend le positionnement du lopin (401) dans une matrice (403) en position ouverte, la fermeture de la matrice (403), de manière à écraser le lopin (401) entre une partie supérieure (403a) et une partie inférieure (403b) de la matrice (403) et à former une pièce écrasée et le refoulage de la pièce écrasée, dans la matrice (403) en position fermée, par un poinçon (407) exerçant une force sur ladite pièce écrasée, de manière à former la pièce refoulée (201). Figure pour l’abrégé : Fig. 4 PROCÉDÉ DE REFOULAGE D’UN LOPIN MÉTALLIQUE ET ENSEMBLE POUR LA MISE EN ŒUVRE DU PROCÉDÉ L’invention est relative au domaine de la forge de pièces métalliques de turbomachine d’aéronef. Elle concerne en particulier un procédé de refoulage d’un lopin métallique et un ensemble pour la mise en œuvre dudit procédé. De manière connue, la fabrication de certaines pièces de turbomachine d’aéronef, telles que des bras redresseur, est réalisée via une succession d’opérations de forge appliquées à un lopin métallique. Dans le cas particulier de la forge d’un bras redresseur, comme l’illustre la , un lopin métallique 101 (i.e. un cylindre métallique) subit premièrement un refoulage pour devenir une pièce refoulée 103, une étape de pré-finition pour devenir une pièce pré-finie 105 et une étape de finition pour devenir le bras redresseur 107. Parmi ces opérations, le refoulage implique notamment la compression du lopin, dans la direction de sa longueur, pour lui faire prendre la forme d’un moule (appelé matrice) dans lequel il est placé. En outre, dans l’état de la technique connu, le refoulage d’un lopin destiné à la fabrication d’un bras redresseur comprend trois étapes distinctes qui impliquent chacune l’utilisation d’une paire de matrices différentes pour former successivement les trois parties qui composent ledit bras redresseur, à savoir, son pied, sa partie centrale qui est une pale aérodynamique et sa partie haute qui est appelée oreilles du fait de sa forme. Le refoulage de l’état de la technique est donc une opération impliquant un outillage complexe et une série de manipulations également complexes. L’ensemble des opérations nécessaire à la production d’une pièce refoulée est donc à la fois chronophage et onéreux. La présente invention propose une solution à ces inconvénients. Ainsi, un objectif de l’invention est de réduire le nombre et la complexité des opérations nécessaires au refoulage d’un lopin. En outre, le nombre, la complexité et par conséquent le coût de l’ensemble des opérations de forge nécessaires à la fabrication d’une pièce telle qu’un bras redresseur de turbomachine d’aéronef s’en trouvent également réduits. À cet effet, l’invention selon un premier aspect a pour objet un procédé de refoulage d’un lopin métallique, destiné à la fabrication d’une pièce refoulée, de type ébauche d’un bras redresseur de turbomachine d’aéronef, comportant, de bas en haut selon un axe longitudinale, un pied, une pale aérodynamique et des oreilles, ledit procédé de refoulage étant caractérisé en ce qu’il comprend : - le positionnement du lopin dans une matrice en position ouverte, ladite matrice comprenant une partie supérieure et une partie inférieure formant, lorsque ladite matrice est en position fermée, une cavité, présentant une ouverture à une extrémité, et ayant sensiblement, en creux, la forme de la pièce refoulée ; - la fermeture de la matrice, de manière à écraser le lopin entre la partie supérieure et la partie inférieure de la matrice et à former une pièce écrasée dont une portion dépasse de la matrice au niveau de l’ouverture de la cavité ; et, - le refoulage de la pièce écrasée, dans la matrice en position fermée, par un poinçon exerçant une force sur l’extrémité distale de la portion de ladite pièce écrasée qui dépasse de la matrice, de manière à former la pièce refoulée. Le procédé selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - la matrice est configurée pour que, lors de sa fermeture, un vide existe entre des bords latéraux de la pièce écrasée et ladite matrice. - la forme du poinçon est adaptée pour empêcher la rotation de la pièce écrasée lors du refoulage, dans la matrice, de ladite pièce écrasée. - les dimensions et la forme de la cavité de la matrice, dans la partie correspondant au pied de la pièce refoulée, sont adaptées pour minimiser l’élévation en température de la pièce lors de l’étape de refoulage. - les dimensions et la forme de la cavité de la matrice, dans la partie correspondant aux oreilles de la pièce refoulée, sont adaptées pour optimiser le remplissage de ladite partie de la cavité de la matrice, lors de l’étape de refoulage. - le volume de la cavité de la matrice est supérieur au volume du lopin. - lorsque la matrice est en position fermée, le déplacement de la partie supérieure de ladite matrice est bloqué par reprise d’effort. - dans la matrice, le plan de joint entre la partie inférieure et la partie supérieure est positionné de sorte qu’une fois le procédé de refoulage exécuté, lorsque la matrice est en position ouverte, le volume de la partie de la pièce refoulée contenu dans la cavité est inférieur au reste du volume de la pièce refoulée. - la forme et les dimensions de la cavité de la matrice, dans la partie correspondant à la pale aérodynamique de la pièce refoulée, sont adaptées pour permettre la préhension de la pièce refoulée par une pince. En outre, l’invention selon un second aspect concerne également un ensemble comprenant un poinçon et une matrice pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes. L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la est une représentation schématique des opérations de forge d’un bras redresseur d’une turbomachine d’aéronef ; la est une représentation schématique d’une pièce refoulée destinée à la fabrication d’un bras redresseur d’une turbomachine d’aéronef ; la est un diagramme d’étape d’un procédé de refoulage selon un mode de mise en œuvre de l’invention ; la est une représentation schématique, selon une vue en perspective, du refoulage d’un lopin métallique selon un mode de mise en œuvre de l’invention ; la est une représentation schématique, selon différentes vues, d’une étape de fermeture d’une matrice d’un procédé de refoulage selon un mode de mise en œuvre de l’invention ; et, la est une représentation schématique, selon différentes vues, d’une étape de refoulage d’un procédé de refoulage selon un mode de mise en œuvre de l’invention. La montre un mode de réalisation d’une pièce refoulée 201, destinée à la fabrication d’un bras redresseur d’une turbomachine d’aéronef, telle qu’obtenue à l’issue du procédé de refoulage décrit plus loin. La pièce refoulée 201 est de type ébauche d’un bras redresseur de turbomachine d’aéronef dans le sens où elle permet ensuite, après d’autres opérations de forge (i.e. les opérations de pré-finition et de finition), d’obtenir un bras de redresseur fini. La pièce refoulée 201 comporte, de bas en haut selon un axe longitudinale X, un pied 201a (la partie basse), une pale aérodynamique 201b (l partie centrale) et des oreilles 201c (la partie haute). La section de la pièce refoulée varie donc selon l’étendue de l’axe X et est en particulier plus grande au niveau du pied et des oreilles par rapport à la pale aérodynamique. En outre, dans l’exemple représenté à la , la pièce refoulée comporte un bord d’attaque 203 et un bord de fuite 205 en référence au sens de circulation du flux d’air dans la turbomachine dans laquelle le bras redresseur fini (obtenu à partir de la pièce refoulée) est destiné à être monté. En référence à la et à la , nous allons maintenant décrire un mode de mise en œuvre d’un procédé de refoulage selon l’invention. Le procédé de refoulage 301 vise à produire une pièce refoulée telle que la pièce refoulée 201 décrite en référence à la (et visible également à la ), c’est-à-dire une ébauche de bras redresseur d’une turbomachine d’aéronef. L’étape 303 consiste en le positionnement du lopin 401 dans une matrice 403 en position ouverte. La matrice 403 comprend une partie supérieure 403a et une partie inférieure 403b. La position ouverte désigne une position dans laquelle les deux parties 403a et 403b sont suffisamment espacées l’une de l’autre pour permettre le positionnement du lopin 401 entre les deux. Alors que la position fermée désigne une position dans laquelle les deux parties sont en contact. En outre, la forme de chaque partie de la matrice 403 est conçue pour former une cavité 405 lorsque la matrice 403 est fermée et la cavité 405 a sensiblement, en creux, la forme de la pièce refoulée 201 de sorte que la fermeture de la matrice 403 permet d’obtenir un moule utilisé pour produire la pièce refoulée 201. Ainsi, dans l’exemple représenté à la , le lopin 401 est positionné dans le creux (i.e. la partie de la cavité) qui est formé dans la partie inférieure 403b de la matrice 403 avant que ladite matrice 403 soit fermée pour réaliser la suite du procédé. En outre, la cavité 405 présente une ouverture à une extrémité par laquelle une portion du lopin 401 dépasse lorsque le lopin est positionné dans la matrice 403 (que celle-ci soit en position ouverte ou fermée). L’étape 305 consiste en la fermeture de la matrice 403, de manière à écraser le lopin 401 entre la partie supérieure 403a et la partie inférieure 403b de la matrice 403 et à former une pièce écrasée 505 dont une portion 503 dépasse de la matrice 403 au niveau de l’ouverture de la cavité 405. Cette étape est visible plus en détail à la où les parties supérieures 403a et inférieure 403b de la matrice 403 sont représentées en position ouverte 501a et en position fermée 501b dans laquelle le lopin 401 est écrasé pour former la pièce écrasée 505. Comme il est également visible à la , la pièce écrasée 505 ne remplit pas l’intégralité de la cavité 405 formée par la matrice 403 en position fermée. De plus, une portion 503 de la pièce écrasée 505 dépasse de la matrice 403 par l’ouverture dans la cavité 405. En particulier, dans l’exemple non-limitatif représenté, la matrice 403 est configurée pour que, lors de sa fermeture, un vide existe entre les bords latéraux (c’est-à-dire le bord d’attaque et le bord de fuite) de la pièce écrasée 505 et la matrice 403 (en particulier les parois de la cavité 405). Avantageusement, ce vide facilite l’écoulement dans la cavité 405, de la matière qui constitue la pièce, en particulier lors de la suite du procédé. En outre, ce vide peut aussi permettre de limiter le taux de déformation subit par la pièce lors de l’étape de refoulage décrite plus loin. L’étape suivante du procédé a donc pour finalité le déplacement de la matière (dans la cavité 405) et, par conséquent, l’obtention de la forme attendue de la pièce refoulée 201. Ainsi, l’étape 307 du procédé de refoulage 301 consiste en le refoulage de la pièce écrasée 505, dans la matrice 403 en position fermée, par un poinçon 407 qui exerce une force sur l’extrémité distale 603 de la portion 503 de ladite pièce écrasée 505 qui dépasse de la matrice 403, de manière à former la pièce refoulée 201. Dit autrement, le poinçon 407 exerce une pression sur la pièce écrasée 505 telle que celle-ci se déforme dans la cavité 405 en adoptant la forme de ladite cavité 405. En d’autres termes encore, la matière qui constitue la lopin originellement (en l’espèce un métal) se déplace dans la cavité 405 sous l’effet de la pression exercée sur une extrémité de la pièce par le poinçon 407. Dans un mode de mise en œuvre particulier du procédé, la forme du poinçon 407 est adaptée pour empêcher la rotation de la pièce écrasée 505 lors du refoulage, dans la matrice 403, de la pièce écrasée 505. Par exemple, le poinçon 407 peut présenter une ou plusieurs faces planes (on parle de poinçon à multiples faces) dont l’orientation empêche la pièce écrasée 505 de tourner sur elle-même lorsque le poinçon 407 la compresse. La illustre plus en détail l’étape 307 et montre en particulier, dans la configuration 601a la pièce écrasée 505 n’ayant pas subit le refoulage et, dans la configuration 601b la pièce écrasée ayant subi le refoulage pour devenir la pièce refoulée 201. Dans l’exemple représenté, la pièce refoulée 201 ne remplit pas la cavité 405 dans sa totalité (notamment au niveau d’une oreille de la pièce refoulée) mais a pris la forme souhaité pour la pièce refoulée 201 dans laquelle sont visibles les oreilles 201c, la pale aérodynamique 201b et le pied 201a. De manière générale, dans le mode de mise en œuvre particulier représenté à la , le volume de la cavité 405 de la matrice 403 est supérieur au volume du lopin. Avantageusement, l’écoulement de la matière dans la cavité sous l’effet du refoulage est facilité tout en permettant d’obtenir in fine la forme souhaitée. De même, dans un mode de mise en œuvre particulier du procédé, les dimensions et la forme de la cavité 405 de la matrice 403, dans la partie correspondant aux oreilles 201c de la pièce refoulée 201, peuvent être adaptées pour optimiser le remplissage de cette partie de la cavité 405 de la matrice 403, lors de l’étape de refoulage 307. Par exemple, l’inclinaison des parois de la cavité 405 dans cette partie et la taille de la partie correspondant aux oreilles de manière générale peuvent être conçues pour faciliter leur remplissage. En outre, cette inclinaison peut correspondre à des dépouilles réalisées lors de procédés de forge. Dans un autre mode de mise en œuvre encore, les dimensions et la forme de la cavité de la matrice, dans la partie correspondant au pied de la pièce refoulée, peuvent être adaptées pour minimiser l’élévation en température de la pièce (dans cette zone) lors de l’étape de refoulage. En effet, typiquement, la température de la pièce dans la zone située à l’intersection entre la partie centrale et le pied peut atteindre 1000 °C et le fait de modifier l’inclinaison des parois (également appelée dépouille) de la cavité ou d’augmenter son rayon dans cette zone peut permettre de réduire cette température (et les risques de détérioration associés). Dans un autre mode de mise en œuvre encore, lorsque la matrice est en position fermée, le déplacement de la partie supérieure de ladite matrice est bloqué par reprise d’effort. Par exemple, des moyens de fixation de la partie supérieure à la partie inférieure de la matrice peuvent être ajoutés pour solidariser les deux parties lorsque la matrice est en position fermée. Avantageusement, ce type de dispositif permet d’éviter le déport de la partie supérieure de la matrice, sous l’effet d’une pression élevée, lors du refoulage de la pièce dans la matrice en position fermée. Dans un autre mode de mise en œuvre encore, dans la matrice, le plan de joint entre la partie inférieure et la partie supérieure est positionné de sorte qu’une fois le procédé réalisé, lorsque la matrice est en position ouverte, le volume de la pièce refoulée contenu dans la cavité est inférieur au reste du volume de la pièce refoulée. Dit autrement, lorsque le procédé de refoulage est terminé et que la matrice est en position ouverte avec la pièce refoulée positionnée uniquement dans la partie inférieure de la matrice, la portion de la pièce refoulée qui dépasse est suffisamment importante pour permettre une préhension facile de ladite pièce refoulée, par exemple par une pince. Dans le même objectif, dans un autre mode de mise en œuvre encore, la forme et les dimensions de la cavité de la matrice, dans la partie correspondant à la pale aérodynamique de la pièce refoulée, peuvent être adaptées pour permettre la préhension de la pièce refoulée par une pince. Alternativement, une amélioration du design de la pièce pour améliorer sa préhension peut être réalisée dans la zone du pied de ladite pièce. Ainsi, dans tous les modes de mise en œuvre décrits, le procédé simplifie le refoulage et réduit le temps nécessaire à sa réalisation. En effet, d’une part, le procédé ne requiert l’utilisation que d’une seule matrice pour obtenir la pièce finalisée et, d’autre part, il n’implique que deux mouvements à savoir la fermeture de la matrice pour écraser le lopin et le déplacement du poinçon pour compresser la pièce écrasée. Procédé (301) de refoulage d’un lopin (401) métallique, destiné à la fabrication d’une pièce refoulée (201), de type ébauche d’un bras redresseur de turbomachine d’aéronef, comportant, de bas en haut selon un axe longitudinale (X), un pied (201a), une pale aérodynamique (201b) et des oreilles (201c), ledit procédé (301) de refoulage étant caractérisé en ce qu’il comprend : - le positionnement (303) du lopin (401) dans une matrice (403) en position ouverte, ladite matrice comprenant une partie supérieure (403a) et une partie inférieure (403b) formant, lorsque ladite matrice (403) est en position fermée, une cavité (405), présentant une ouverture à une extrémité, et ayant sensiblement, en creux, la forme de la pièce refoulée (201) ; - la fermeture (305) de la matrice (403), de manière à écraser le lopin (401) entre la partie supérieure (403a) et la partie inférieure (403b) de la matrice (403) et à former une pièce écrasée (505) dont une portion (503) dépasse de la matrice (403) au niveau de l’ouverture de la cavité (405) ; et, - le refoulage (307) de la pièce écrasée (505), dans la matrice (403) en position fermée, par un poinçon (407) exerçant une force sur l’extrémité distale (603) de la portion (503) de ladite pièce écrasée (505) qui dépasse de la matrice (403), de manière à former la pièce refoulée (201). Procédé (301) selon la revendication 1, dans lequel la matrice (403) est configurée pour que, lors de sa fermeture, un vide existe entre des bords latéraux de la pièce écrasée (505) et ladite matrice (403). Procédé (301) selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la forme du poinçon (407) est adaptée pour empêcher la rotation de la pièce écrasée (505) lors du refoulage (307), dans la matrice (403), de ladite pièce écrasée (505). Procédé (301) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les dimensions et la forme de la cavité (405) de la matrice (403), dans la partie correspondant au pied (201a) de la pièce refoulée (201), sont adaptées pour minimiser l’élévation en température de la pièce lors de l’étape de refoulage (307). Procédé (301) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les dimensions et la forme de la cavité (405) de la matrice (403), dans la partie correspondant aux oreilles (201c) de la pièce refoulée (201), sont adaptées pour optimiser le remplissage de ladite partie de la cavité (405) de la matrice (403), lors de l’étape de refoulage (307). Procédé (301) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le volume de la cavité (405) de la matrice (403) est supérieur au volume du lopin (401). Procédé (301) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lorsque la matrice (403) est en position fermée, le déplacement de la partie supérieure (403a) de ladite matrice (403) est bloqué par reprise d’effort. Procédé (301) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, dans la matrice (403), le plan de joint entre la partie inférieure (403b) et la partie supérieure (403a) est positionné de sorte qu’une fois le procédé (301) de refoulage exécuté, lorsque la matrice (403) est en position ouverte, le volume de la partie de la pièce refoulée (201) contenu dans la cavité (405) est inférieur au reste du volume de la pièce refoulée (201). Procédé (301) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la forme et les dimensions de la cavité (405) de la matrice (403), dans la partie correspondant à la pale aérodynamique (201b) de la pièce refoulée (201), sont adaptées pour permettre la préhension de la pièce refoulée (201) par une pince. Ensemble comprenant un poinçon (407) et une matrice (403) pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.