Brevet FR3160726A1 — publié le 20251003

L’invention se rapporte à un procédé de renforcement d’au moins une zone à protéger (Z) d’un carter (9) de turbomachine d’aéronef, le procédé comportant au moins une étape de dépôt d’une couche de protection (C) comprenant un matériau résistant à l’usure sur une partie de la surface externe du carter de façon à recouvrir au moins la totalité de la ou des zones à protéger (Z). Figure 4. Procédé de renforcement d’au moins une zone à protéger d’un carter de turbomachine d’aéronef, et carter renforcé au moyen d’un tel procédé La présente invention se rapporte au domaine de l’aéronautique. Elle concerne plus particulièrement la protection d’éléments de turbomachine d’aéronef tel qu’un carter, et notamment un carter de compresseur, de turbine ou d’échappement. Etat de la technique Les turbomachines utilisées pour la propulsion des aéronefs comprennent un générateur de gaz. Le générateur de gaz comporte notamment, d’amont en aval par rapport au sens de circulation des gaz, un redresseur, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression. Ces différents éléments sont contenus dans des carters respectifs, qui sont généralement réalisés dans des alliages présentant les qualités de légèreté et de résistance requises, par exemple des alliages à base de titane. Les progrès obtenus dans le domaine des matériaux et des procédés de fabrication ont conduit les fabricants à réaliser des carters présentant des parois significativement plus fines qu’auparavant, et ce afin de diminuer le poids de ces éléments. Du fait de la finesse de leurs parois, ces éléments peuvent être sensibles aux chocs, par exemple aux chocs liés à des coups d’outils lors des opérations de maintenance. Lorsqu’un élément tel qu’un carter de turbomachine est marqué par un choc, il peut arriver que cela nécessite le remplacement de la pièce entière. L’objectif de la présente invention est de proposer un procédé permettant de renforcer localement les pièces de type carter, uniquement dans les zones susceptibles de recevoir des chocs. A cet effet, l’invention concerne un procédé de renforcement d’au moins une zone à protéger d’un carter de turbomachine d’aéronef, le procédé comportant au moins une étape de dépôt d’une couche de protection comprenant un matériau résistant à l’usure sur une partie de la surface externe du carter de façon à recouvrir au moins la totalité de la ou des zones à protéger. Ainsi, en permettant de renforcer localement un carter au moyen d’une couche de protection comprenant un matériau résistant à l’usure, le procédé objet de l’invention permet de fournir des carters plus résistants sans toutefois augmenter leur poids de façon trop importante. Le procédé conforme à l’invention permet d’augmenter la durabilité des pièces concernées en évitant leur remplacement prématuré en cas de chocs importants et/ou répétés sur une même zone. Avantageusement, la couche de protection est constituée du matériau résistant à l’usure. Dans une réalisation, le matériau résistant à l’usure de la couche de protection est choisi parmi les matériaux suivants : un alliage d’acier comportant du chrome et du cobalt ; un alliage à base de nickel, comportant du chrome et de l’aluminium. Dans une réalisation, le matériau résistant à l’usure de la couche de protection est déposé par soudure, par un procédé de projection thermique plasma ou par un procédé de projection thermique hypersonique. Dans une réalisation, le procédé comporte, avant l’état de dépôt d’une couche de protection, une étape de retrait au moins partiel d’une couche de protection préexistante en un matériau résistant à l’usure. Dans une réalisation, la couche de protection préexistante est retirée partiellement, de sorte que sur l’ensemble de la ou des zones à protéger, il subsiste une épaisseur minimale de la couche de protection préexistante formant une couche résiduelle. Dans une réalisation, la couche de protection est déposée sur la couche résiduelle. Dans une réalisation, le carter est l’un des éléments suivants : un carter de compresseur haute pression ; un carter de chambre de combustion ; un carter de turbine haute pression ; un carter de turbine basse pression ; un carter d’échappement. Dans une réalisation, le carter comporte un alliage à base de titane ou à base de nickel. L’invention concerne également un carter de turbomachine d’aéronef, le carter étant renforcé au moyen d’un procédé de renforcement tel que défini ci-dessus et comportant au moins une couche de protection. L’invention concerne également une turbomachine pour aéronef, comportant au moins un carter tel que défini ci-dessus. FIG. 1 La FIG. 1 est une vue schématique de côté d’une turbomachine d’aéronef conforme à l’invention. FIG. 2 La FIG. 2 est une vue de détail en coupe des éléments d’accrochage de la turbomachine au niveau du carter d’échappement. FIG. 3 La FIG. 3 est une vue de détail en perspective montrant un carter d’échappement non renforcé ayant subi des chocs. FIG. 4 La FIG. 4 montre le carter d’échappement de la FIG. 3 après mise en œuvre d’un procédé conforme à l’invention. FIG. 5 La FIG. 5 montre une couche de protection située à proximité de la bride de fixation du carter d’échappement. FIG. 6 La FIG. 6 montre la couche de protection de la FIG. 5 présentant des marques suite à des chocs. FIG. 7 La FIG. 7 montre la couche de protection de la FIG. 6 en cours de remplacement. FIG. 8 La FIG. 8 montre la couche de protection de la FIG. 6 après remplacement. FIG. 9 La FIG. 9 est un diagramme illustrant les étapes d’un procédé conforme à l’invention. Description détaillée La FIG. 1 représente une turbomachine 1 d’aéronef conforme à l’invention, dans l’exemple un turboréacteur à double flux (représenté sans la nacelle normalement associée). La turbomachine 1 comporte une soufflante, entourée par un carter de soufflante 3, et un générateur de gaz 4. Dans l’exemple, le générateur de gaz comprend, d’amont en aval (par rapport au sens de circulation des gaz dans la turbomachine), un compresseur basse pression (non visible), un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression, et un carter d’échappement des gaz, auquel est reliée une tuyère d’échappement (non représentée). La turbomachine comporte ainsi différents carters 5, 6, 7, 8, 9, tels que le carter de compresseur haute pression 5, le carter de chambre de combustion 6, le carter de turbine haute pression 7, le carter de turbine basse pression 8, ou encore le carter d’échappement 9 (souvent dénommé par le sigle TRF correspondant à l’appellation anglaise « turbine rear frame »). Ces carters 5-9 sont généralement réalisés dans un alliage à base de titane ou à base de nickel (comme par exemple les alliages commercialisés sous la marque Inconel©), et sont des éléments susceptibles de recevoir des chocs, que ce soit lors du fonctionnement de la turbomachine, par exemple en raison de frottement ou de collision avec d’autres pièces, ou lors des opérations de maintenance, par exemple en raison de chocs dus à des outils. La FIG. 2 est une vue de détail en coupe du carter d’échappement 9 de la turbomachine 1, lorsque que celle-ci est accrochée sous aile. Comme visible sur la FIG. 2 , afin de permettre la fixation de la turbomachine 1 à un pylône solidaire d’un aéronef, le carter d’échappement 9 comporte des chapes de fixation 90 coopérant avec un axe de retenue 92. Une goupille de verrouillage 94 est installée sur l’axe de retenue 92. Lors du fonctionnement de la turbomachine 1, les mouvements relatifs entre la turbomachine et le pylône peuvent amener la goupille de verrouillage 94 à frotter sur le carter d’échappement 9, ou à engendrer des chocs sur ce dernier, et provoquer ainsi la détérioration de la surface externe 9a du carter d’échappement 9. La FIG. 3 est une vue de détail du carter d’échappement 9 montrant la surface externe 9a de ce carter à proximité de l’une des chapes de fixation 90. La surface externe 9a du carter d’échappement 9 est marquée par des impacts I dus à la goupille de verrouillage 94 et survenus durant le fonctionnement de la turbomachine. Comme mentionné plus haut, ces impacts peuvent dans certains cas conduire au remplacement du carter d’échappement 9. Afin d’éviter ces inconvénients, le procédé conforme à l’invention permet de renforcer localement un carter, dans l’exemple le carter d’échappement 9, afin de mieux résister aux chocs et impacts subis durant le fonctionnement normal, mais également durant les opérations de maintenance. Comme visible sur la FIG. 3 , une zone à protéger Z est définie localement, la zone à protéger Z englobant une étendue de la surface externe 9a du carter d’échappement 90 susceptible de recevoir des chocs. Ainsi, dans l’exemple de la FIG. 4 , la zone à protéger Z située à proximité de l’emplacement de la goupille de verrouillage 94 englobe la zone dans laquelle se trouve les impacts I de la FIG. 3 . Comme visible sur la FIG. 4 , la zone à protéger Z est renforcée par la mise en œuvre d’une étape de dépôt d’une couche de protection C comprenant un matériau résistant à l’usure, la couche de protection C recouvrant la surface externe 9a du carter d’échappement au niveau de la zone à protéger Z, et s’étendant de manière à recouvrir au moins la totalité de la zone à protéger Z. De préférence, le matériau résistant à l’usure de la couche de protection C sera choisi de façon qu’il présente une dureté supérieure ou égale à la dureté du matériau de la zone à protéger Z. Avantageusement, la couche de protection C est constituée du matériau résistant à l’usure. Différents matériaux résistants à l’usure peuvent être utilisés, notamment en fonction de la température en service, et par exemple : un alliage d’acier comportant du chrome et du cobalt, tel que le matériau commercialisé sous la marque Stellite©, un tel matériau pouvant être déposé par exemple par soudure ; un alliage à base de nickel, comportant du chrome et de l’aluminium, tel que le matériau commercialisé sous la marque Inconel©, un tel matériau pouvant être déposé par un procédé de projection thermique plasma ou par un procédé de projection thermique hypersonique (connu sous le sigle HVOF correspondant à l’appellation anglaise « high velocity oxygen fuel »). Les figures 5 à 8 sont des vues de détail du carter d’échappement 9 montrant partiellement une bride de fixation 96 de ce carter. La bride de fixation 96 sert à fixer le carter d’échappement 9 sur le carter de turbine basse pression 8. La bride de fixation 96 comporte à cet effet une pluralité de trous 98 permettant le boulonnage de la bride de fixation. La zone du carter d’échappement 9 située à proximité de la bride de fixation 96 constitue ainsi une zone à protéger Z. En effet, la proximité de la bride de fixation 96 génère des risques importants que la surface externe 9a du carter d’échappement 9 reçoive des chocs dus à des outils lors des opérations de maintenance, et plus précisément lors du montage ou du démontage du carter d’échappement 9. Comme visible sur la FIG. 5 , la portion de la surface externe 9a du carter d’échappement 9 située à proximité immédiate de la bride constitue ainsi une zone à protéger Z. Conformément à l’invention, cette zone à protéger Z est renforcée par une couche de protection C comprenant un matériau résistant à l’usure. Les zones Z protégées conformément à l’invention restent toutefois susceptibles d’être endommagées au fil du temps. Ainsi, comme visible sur la FIG. 6 , la couche de protection C peut être marquée par des impacts I. En fonction du nombre et de l’importance de ces impacts, il peut s’avérer nécessaire de remplacer ou recharger la couche de protection existante (ci-après couche de protection préexistante C’), afin d’éviter que celle-ci ne soit altérée au point de ne plus protéger correctement le carter d’échappement 9. On décrit ci-après les étapes permettant le remplacement de la couche de protection préexistante C’. Comme montré sur la FIG. 7 , le remplacement d’une couche de protection préexistante C’ nécessite la mise en œuvre d’une étape préalable de retrait partiel de cette couche. Le retrait de la couche de protection préexistante C’peut être effectué notamment par usinage. De préférence, il est procédé au retrait de la couche de protection préexistante C’ de façon à ce qu’il subsiste une épaisseur minimale de matériau résistant à l’usure sur l’ensemble de la zone à protéger. Ainsi, après la mise en œuvre de l’étape de retrait, il subsiste sur l’ensemble de la zone à protéger Z une couche résiduelle C’’. Comme montré sur la FIG. 8 , il est ensuite procédé au dépôt de la couche de protection C, qui constitue dans l’exemple une nouvelle couche de protection, ou couche de remplacement. Le procédé de protection conforme à l’invention peut être mis en œuvre aussi bien lors que la fabrication d’une pièce neuve que lors de l’adaptation d’une pièce existante (en d’autres termes, lors d’une opération de « rétrofit »). Enfin, le procédé conforme à l’invention peut également être utilisé pour protéger une pièce déjà endommagée, comme par exemple la pièce de la FIG. 3 . La FIG. 9 représente les étapes de mise en œuvre d’un procédé de renforcement conforme à l’invention décrites ci-dessus en relation avec les figures 3 à 8. Ainsi, le procédé de renforcement 100 comporte au moins une étape de dépôt 104 d’une couche de protection C comprenant un matériau résistant à l’usure sur une partie de la surface externe du carter 5-9 de façon à recouvrir au moins la totalité de la ou des zones à protéger Z. L’étape de dépôt peut être mise en œuvre notamment de la façon décrite plus haut. De façon optionnelle, le procédé peut comporter, préalablement à l’étape de dépôt 104, une étape de retrait 102 au moins partiel d’une couche de protection préexistante C’ comprenant un matériau résistant à l’usure. Cette étape de retrait peut être mise en œuvre de la façon décrite plus haut. Procédé de renforcement (100) d’au moins une zone à protéger (Z) d’un carter (5-9) de turbomachine (1) d’aéronef, le procédé comportant au moins une étape de dépôt (104) d’une couche de protection (C) comprenant un matériau résistant à l’usure sur une partie de la surface externe du carter (5-9) de façon à recouvrir au moins la totalité de la ou des zones à protéger (Z). Procédé de renforcement (100) selon la revendication précédente, dans lequel le matériau résistant à l’usure de la couche de protection (C) est choisi parmi les matériaux suivants : un alliage d’acier comportant du chrome et du cobalt ; un alliage à base de nickel, comportant du chrome et de l’aluminium. Procédé de renforcement (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le matériau résistant à l’usure de la couche de protection (C) est déposé par soudure, par un procédé de projection thermique plasma ou par un procédé de projection thermique hypersonique. Procédé de renforcement (100) selon l’une des revendications précédentes, comportant, avant l’état de dépôt d’une couche de protection (C), une étape de retrait (102) au moins partiel d’une couche de protection préexistante (C’) en un matériau résistant à l’usure. Procédé de renforcement (100) selon la revendication précédente, dans lequel la couche de protection préexistante (C’) est retirée partiellement, de sorte que sur l’ensemble de la ou des zones à protéger (Z), il subsiste une épaisseur minimale de la couche de protection préexistante (C’) formant une couche résiduelle (C’’). Procédé de renforcement (100) selon la revendication précédente, dans lequel la couche de protection (C) est déposée sur la couche résiduelle (C’’). Procédé de renforcement (100) selon la revendication précédente, dans lequel le carter est l’un des éléments suivants : un carter de compresseur haute pression (5) ; un carter de chambre de combustion (6) ; un carter de turbine haute pression (7) ; un carter de turbine basse pression (8) ; un carter d’échappement (9). Procédé de renforcement (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le carter (5-9) comporte un alliage à base de titane ou à base de nickel. Carter (5-9) de turbomachine (1) d’aéronef, le carter étant renforcé au moyen d’un procédé de renforcement selon l’une des revendications précédentes et comportant au moins une couche de protection (C). Turbomachine (1) pour aéronef, comportant au moins un carter (5-9) conforme à la revendication précédente.