Brevet FR3151232A1 — publié le 20250124

TITRE : PROCEDE DE FABRICATION D’UNE AUBE DE TURBINE DE TURBOMACHINE Un aspect de l’invention concerne un procédé de fabrication d’une aube de turbine de turbomachine comprenant les étapes suivantes : formage d’une aube brute (10A) par fonderie, l’aube brute comportant une surface externe (18) et une surface interne (20) qui délimite une cavité (22) de refroidissement, et usinage de l’aube brute par perçage d’orifices (28) dans l’aube brute à partir de sa surface externe jusqu’à la cavité, dans des zones de perçage (24) prédéfinies. Lors de l’étape de formage, des éléments en saillie (26) sont formés sur la surface externe de l’aube brute, chaque élément en saillie étant localisé dans une zone de perçage. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 5 PROCEDE DE FABRICATION D’UNE AUBE DE TURBINE DE TURBOMACHINE DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention se rapporte au domaine des aubes de turbine de turbomachine et particulièrement à la fabrication des aubes. La présente invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication d’une aube de turbine de turbomachine. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Classiquement, une aube de turbine de turbomachine est munie d’un circuit de refroidissement interne permettant à l’aube de supporter les températures très élevées auxquelles elle est soumise, pendant le fonctionnement de la turbomachine. L’aube comporte une paroi aérodynamique qui s’étend entre un pied et un sommet de l’aube. Le circuit de refroidissement comprend : une cavité de refroidissement délimitée par une surface interne de la paroi de l’aube, et des orifices traversant la paroi et reliant la cavité de l’aube à une veine d’air dans laquelle circule l’air chaud provenant de la chambre de combustion de la turbine de turbomachine. Le refroidissement de l’aube s’effectue par l’introduction d’air refroidi à l’intérieur de la cavité de l’aube, par son pied, puis l’évacuation de l’air de la cavité par les orifices de la paroi, dans la veine d’air. Les orifices permettent à la fois d’alimenter la cavité en air refroidi et de refroidir la paroi de l’aube lorsque l’air refroidi la traverse. Généralement, le procédé de fabrication de l’aube de turbine comprend : une première étape de formage d’une aube brute 10A, par fonderie, et une deuxième étape, tel que représenté à la , d’usinage de l’aube brute 10A par perçage des orifices 28 traversant la paroi 12 de l’aube brute 10A jusqu’à sa cavité 22, par un moyen de perçage 30, dans des zones de perçage 24 prédéfinies. La détermination de la position réelle de chaque zone de perçage 24 sur la surface externe 18 de l’aube brute 10A comprend les étapes suivantes : détermination de la position théorique de chaque zone de perçage 24 par une étude thermique de l’aube pour obtenir un refroidissement optimal de l’aube, et report de la position théorique de chaque zone de perçage 24 sur la surface externe 18 de l’aube brute 10A, par rapport à un référentiel de six points de l’aube brute 10A. Cependant la position des points du référentiel peut être modifiée en fonction des tolérances de fabrication de la paroi de l’aube brute ou bien dans le cas d’une retouche réalisée sur la surface externe de l’aube brute. Par conséquent, la modification de la position d’au moins l’un des points du référentiel entraîne un écart entre la position réelle et la position théorique de chaque zone de perçage sur la surface externe de l’aube brute et donc une position inexacte des orifices sur la surface externe de l’aube. Une position inexacte des orifices peut altérer le refroidissement de l’aube par le circuit de refroidissement. De plus, le perçage des orifices dans des zones de perçage inexactes peut provoquer des impacts sur la surface interne de la paroi de l’aube brute et par conséquent endommager la paroi. L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en proposant un procédé de fabrication d’une aube de turbine comprenant une nouvelle étape de formage de l’aube par fonderie. Un premier aspect de l’invention concerne un procédé de fabrication d’une aube de turbine de turbomachine comprenant les étapes suivantes : formage d’une aube brute par fonderie, l’aube brute comportant une surface externe et une surface interne qui délimite une cavité de refroidissement, et usinage de l’aube brute par perçage d’orifices dans l’aube brute à partir de sa surface externe jusqu’à la cavité, dans des zones de perçage prédéfinies. Lors de l’étape de formage, des éléments en saillie sont formés sur la surface externe de l’aube brute, chaque élément en saillie étant localisé dans une zone de perçage. Le procédé de fabrication selon le premier aspect de l’invention permet, grâce à la formation d’éléments en saillie sur la surface externe de l’aube brute, de matérialiser les zones de perçage. Lors de l’étape d’usinage, les éléments en saillie sont alors détectés par la machine d’usinage puis éliminés totalement. Un tel procédé de fabrication de l’aube brute permet de supprimer tout écart entre la position réelle et la position théorique de chaque zone de perçage pour garantir le bon positionnement des perçages des orifices de l’aube, et donc le refroidissement de l’aube de turbine. Selon une première variante de l’étape d’usinage, le perçage d’orifices de l’étape d’usinage est réalisé par électroérosion. Selon une deuxième variante de l’étape d’usinage, le perçage d’orifices de l’étape d’usinage est réalisé par laser. Avantageusement, le procédé de fabrication comprend une étape additionnelle d’application d’au moins un revêtement sur la surface externe de l’aube brute, l’étape d’application d’au moins un revêtement étant réalisée après l’étape d’usinage de l’aube brute. Une telle caractéristique permet d’éviter tout endommagement du revêtement lors de l’’étape d’usinage. Avantageusement, selon le deuxième mode de réalisation du procédé de fabrication, le premier revêtement est un revêtement anticorrosion et le deuxième revêtement est un revêtement thermique. Un deuxième aspect de l’invention concerne une aube brute de turbine de turbomachine comprenant une surface externe et une surface interne qui délimite une cavité de refroidissement. L’aube brute comprend des éléments en saillie répartis sur sa surface externe, chaque élément en saillie formant une zone de perçage de l’aube brute. L’aube brute selon le deuxième aspect de l’invention, permet, grâce à la présence d’éléments en saillie sur sa surface externe, de matérialiser les zones de perçage de l’aube brute. Selon un premier mode de réalisation de l’aube brute, chaque élément en saillie présente une forme de demi-sphère. Selon un deuxième mode de réalisation de l’aube brute, chaque élément en saillie présente une forme de tige cylindrique. Une telle géométrie de l’élément en saillie permet de guider le moyen de perçage en indiquant la direction du perçage lors de l’étape d’usinage du procédé de fabrication selon laquelle l’élément en saillie est totalement éliminé. Un troisième aspect de l’invention concerne une turbine haute pression de turbomachine comprenant une aube obtenue par le procédé de fabrication selon le premier aspect de l’invention. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures dans lesquelles : La , déjà décrite, est une vue schématique partielle en coupe d’une aube brute de turbine selon l’état de la technique, lors d’une étape d’usinage du procédé de fabrication d’une aube de turbine ; La est une vue schématique en coupe d’une aube brute de turbine selon un premier mode de réalisation de l’aube brute ; La est une vue schématique partielle en perspective d’une aube brute de turbine de la ; La est une vue schématique en coupe d’une aube brute de turbine selon un deuxième mode de réalisation de l’aube brute ; La est une vue schématique partielle en coupe d’une aube brute de turbine selon le premier mode de réalisation de l’aube brute, lors de l’étape d’usinage du procédé de fabrication d’une aube de turbine ; La est une vue schématique partielle en coupe d’une aube brute de turbine selon le deuxième mode de réalisation de l’aube brute, lors de l’étape d’usinage du procédé de fabrication de l’aube de turbine ; La est une vue schématique partielle en perspective d’une aube de turbine, après l’étape d’usinage du procédé de fabrication de l’aube de turbine. DESCRIPTION DETAILLEE Un exemple de réalisation du procédé de fabrication d’une aube de turbine selon l’invention est décrit en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Cet exemple illustre les caractéristiques et avantages de l'invention. Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Pour la compréhension de l'invention, on adoptera un repère orthogonal XYZ indiqué aux figures, selon lequel les axes X et Y s’étendent dans un plan horizontal et l’axe Z s’étend dans un plan vertical, suivant l’orientation aux figures. Un pied vers un sommet d’une aube de turbine est orienté selon l’axe Z du repère XYZ. Le procédé de fabrication d’une aube 10B de turbine comprend : une première étape de formage d’une aube brute 10A, par fonderie, et une deuxième étape d’usinage de l’aube brute 10A, par perçage. Les figures 2, 3 et 4 illustrent une aube brute 10A obtenue par l’étape de formage du procédé de fabrication. L’aube brute 10A correspond à la pièce brute de fonderie et comprend : une paroi 12 aérodynamique qui s’étend entre un pied 14 et un sommet 16 de l’aube brute 10A, la paroi 12 étant délimitée par une surface externe 18 et une surface interne 20, une cavité 22 de refroidissement délimitée par la surface interne 20, et des éléments en saillie 26 répartis sur la surface externe 18 et chacun formant une zone de perçage 24 de l’aube brute 10A. La paroi 12 et les éléments en saillie 26 sont formés simultanément lors de la seule et même étape de formage de l’aube brute 10A. Le positionnement de chacune des zones de perçage 24 sur la surface externe 18 de l’aube brute 10A requiert la détermination de la position théorique des zones de perçage 24 par une étude thermique de l’aube 10B pour obtenir un refroidissement optimal de l’aube 10B. L’étape de formage de l’aube brute 10A par fonderie comporte les sous-étapes suivantes : fabrication d’un modèle en cire reproduisant l’aube brute 10A, c’est-à-dire la paroi 12 avec les éléments en saillie 26, fabrication d’un moule, par exemple en céramique, autour du modèle en cire, et coulée du métal à l’intérieur du moule. Chaque élément en saillie 26 est formé par une surépaisseur locale de matière, au niveau de l’une des zones de perçages 24, de manière à matérialiser la position réelle des zones de perçage 24. Selon un premier mode de réalisation de l’aube brute 10A, tel que représenté aux figures 2 et 3, chaque élément en saillie 26 présente une forme de demi-sphère. Selon un deuxième mode de réalisation de l’aube brute 10A, tel que représenté à la , chaque élément en saillie 26 présente une forme de tige cylindrique 262. Chaque tige cylindrique 262 forme un angle α1 dans le plan YZ par rapport à la surface externe 18 de l’aube brute 10A. La valeur de l’angle α1 varie en fonction de la localisation de la rangée d’éléments en saillie 26 sur l’aube brute 10A. Par exemple, l’angle α1 est environ égal à 90° pour les rangées localisées dans une portion supérieure de l’aube brute 10A, et compris entre 0° et 45° pour d’autres rangées. De plus, selon une variante non représentée du deuxième mode de réalisation, chaque tige cylindrique 262 peut former un angle α2 dans le plan XY et/ou un angle α3 dans le plan XZ, par rapport à la surface externe 18 de l’aube brute 10A. Par exemple, l’angle α2 est environ égal à 45°. Les figures 5 et 6 illustrent l’étape d’usinage de l’aube brute 10A, par perçage d’orifices 28 dans l’aube brute 10A par un moyen de perçage 30, dans les éléments en saillie 26 formant les zones de perçage 24 et jusqu’à la cavité 22 de l’aube brute 10A. Lors de l’étape d’usinage, le moyen de perçage 30 est placé directement sur l’un des éléments en saillie 26 pour éliminer totalement l’élément en saillie 26 et former un orifice 28 au niveau de la zone de perçage 24. Le moyen de perçage 30 est par exemple un outillage d’usinage laser ou un outillage d’usinage par électroérosion nommé electrical discharge machining (EDM) en terminologie anglosaxonne. L’étape d’usinage comprend une sous-étape de calibrage du moyen de perçage 30 par rapport aux éléments en saillie 26 de l’aube brute 10A, avant le perçage des orifices 28. Lors de l’étape d’usinage de l’aube brute 10A selon son premier mode de réalisation, tel que représenté à la , lorsque le moyen de perçage 30 est placé sur l’élément en saillie 26 en forme de demi-sphère 260, il peut être dirigé selon différents angles par rapport à la surface externe 18 (représentés par les moyens de perçage 30 en traits pleins et en pointillés). Lors de l’étape d’usinage de l’aube brute 10A selon son deuxième mode de réalisation, tel que représenté à la , lorsque le moyen de perçage 30 est placé sur l’élément en saillie 26 en forme de tige cylindrique 262, il est dirigé selon les angles α1, α2 et α3 par rapport à la surface externe 18. Une telle géométrie de l’élément en saillie 26 permet de guider le moyen de perçage 30 en indiquant la direction du perçage de la paroi 12 de l’aube brute 10A. La illustre une aube 10B de turbine de turbomachine, après l’étape d’usinage du procédé de fabrication, comprenant plusieurs orifices 28 chacun agencé sur l’une des zones de perçage 24, à la place de l’un des éléments en saillie 26 de l’aube brute 10A. L’aube 10B de turbine de turbomachine comprend au moins un revêtement appliqué sur sa surface externe 18. Selon un exemple particulier de l’aube 10B, l’aube 10B comprend un premier revêtement appliqué directement sur sa surface externe 18 et un deuxième revêtement appliqué sur le premier revêtement. Avantageusement, le premier revêtement est un revêtement anticorrosion et le deuxième revêtement est un revêtement thermique. Le procédé de fabrication de l’aube 10B comprend donc une étape additionnelle d’application des revêtements. L’étape d’application des revêtements est réalisée après l’étape d’usinage de l’aube brute 10A. Le procédé de fabrication selon l’invention permet grâce à la formation d’éléments en saillie 26 de l’étape de formage sur la surface externe 18 de l’aube brute 10A, de garantir le bon positionnement des perçages des orifices 28 de l’étape d’usinage. Par conséquent, la position de chaque orifice 28 de l’aube 10B obtenue par le procédé de fabrication correspond à la position réelle des zones de perçage 24, c’est-à-dire à la position permettant un refroidissement optimal de l’aube 10B. Procédé de fabrication d’une aube (10B) de turbine de turbomachine comprenant les étapes suivantes : formage d’une aube brute (10A) par fonderie, l’aube brute (10A) comportant une surface externe (18) et une surface interne (20) qui délimite une cavité (22) de refroidissement, et usinage de l’aube brute (10A) par perçage d’orifices (28) dans l’aube brute (10A) à partir de sa surface externe (18) jusqu’à la cavité (22), dans des zones de perçage (24) prédéfinies, caractérisé en ce que lors de l’étape de formage, des éléments en saillie (26) sont formés sur la surface externe (18) de l’aube brute (10A), chaque élément en saillie (26) étant localisé dans une zone de perçage (24). Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le perçage d’orifices (28) de l’étape d’usinage est réalisé par électroérosion. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le perçage d’orifices (28) de l’étape d’usinage est réalisé par laser. Procédé de fabrication l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé : en ce qu’il comprend une étape additionnelle d’application d’au moins un revêtement sur la surface externe (18) de l’aube brute (10A), et en ce que l’étape d’application d’au moins un revêtement est réalisée après l’étape d’usinage de l’aube brute (10A). Aube brute (10A) de turbine de turbomachine comprenant une surface externe (18) et une surface interne (20) qui délimite une cavité (22) de refroidissement, caractérisée en ce qu’elle comprend des éléments en saillie (26) répartis sur sa surface externe (18), chaque élément en saillie (26) formant une zone de perçage (24) de l’aube brute (10A). Aube brute (10A) de turbine de turbomachine selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque élément en saillie (26) présente une forme de demi-sphère (260). Aube brute (10A) de turbine de turbomachine selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque élément en saillie (26) présente une forme de tige cylindrique (262). Turbine haute pression de turbomachine comprenant une aube (10B) obtenue par le procédé de fabrication selon les revendications 1 à 4.