Brevet FR3161707A1 — publié le 20251031

L'invention porte sur une aube de turbomachine comportant: - une pale (16) s'étendant une extrémité proximale et une extrémité distale (15.2) de l'aube, - un pied situé à l'extrémité proximale de l’aube et destiné à être fixé sur un disque de turbine, et - un talon (19) situé à l'extrémité distale (15.2) de l’aube, ledit talon (19) comportant un premier bord latéral (25) et un deuxième bord latéral (26), chaque bord latéral (25, 26) comportant une face de contact inter-aubes (31) avec un talon (19) d’une aube adjacente, au moins une face de contact inter-aubes (31) étant recouverte au moins en partie par un revêtement anti-usure (34), - au moins une face de contact inter-aubes (31) comportant un témoin d'usure visuel (37). Figure 5a AUBE MUNIE D'UN TEMOIN D'USURE VISUEL La présente invention porte sur une aube munie d'un témoin d'usure visuel. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de l'aéronautique, en particulier avec les aubes d'une turbine de turbomachine. De façon connue en soi, une turbine de turbomachine 10 montrée sur la FIG. 1 , se compose d'une succession d'étages axiaux (selon l'axe de circulation des flux de gaz) disposés les uns derrière les autres. Chaque étage comporte une roue mobile 11 à aubes formant le rotor et un distributeur aubagé formant le stator. La roue mobile 11 est mise en rotation en vis-à-vis du distributeur correspondant. Dans la présente demande, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement normal des flux de gaz (de l'amont vers l'aval) à travers la turbomachine. On appelle "axe de la turbomachine X1", l'axe de rotation d'un rotor principal de la turbomachine. La roue mobile 11 est classiquement constituée d'un disque annulaire 13 centré sur l'axe de la turbomachine X1 sur lequel sont fixées une pluralité d'aubes 15 entourées par un cadre en traits discontinus sur la FIG. 1 . Une aube 15 de ce type est décrite dans le document de brevet FR2985759. Cette aube 15 comprend une pale 16 s'étendant suivant un axe d'empilement X2 de l'aube 15 entre une extrémité proximale 15.1 et une extrémité distale 15.2 de l'aube 15. L'axe d'empilement X2 d'une aube 15 est l'axe perpendiculaire à l'axe de la turbomachine X1, qui passe par le centre de gravité de la section la plus intérieure de la pale 16 de l'aube 15 (c'est-à-dire la section la plus proche de l'axe de la turbomachine). A son extrémité proximale 15.1, l'aube 15 comprend un pied 18 par lequel elle est fixée au disque 13. A son extrémité distale 15.2, l'aube 15 comprend un talon 19. Lorsque plusieurs aubes 15 sont fixées sur le disque 13, leurs talons 19 sont disposés bord à bord de manière à former une couronne circonférentielle délimitant une surface de révolution autour de l'axe de rotation de la roue 11. Cette couronne a notamment pour fonction de délimiter la surface extérieure de la veine d'écoulement des flux de gaz circulant entre les pales 16 et de limiter les fuites de gaz au niveau de l'extrémité distale 15.2 des aubes 15. Comme cela est illustré sur la FIG. 2 , un talon 19 comporte une partie amont 21 appelée "becquet amont" et une partie aval 22 appelée "becquet aval". Le talon 19 présente également un premier bord latéral 25 et un deuxième bord latéral 26 opposés l'un par rapport à l'autre. On distingue un bord latéral intrados et un bord latéral extrados. Chacun des bords latéraux 25, 26 présente, entre les becquets amont 21 et aval 22, un profil sensiblement en "Z". En variante, ce profil peut prendre la forme d'un "U" ou d'un "V" ou toute autre forme adaptée à l'application. Dans le but d'amortir les vibrations auxquelles les aubes 15 sont soumises en fonctionnement et de conférer de la rigidité à l'ensemble, les aubes 15 sont montées sur leur disque 13 avec une contrainte de torsion autour d'un axe de torsion positionné par rapport à l'axe d'empilement X2. La géométrie des talons 19 est telle que chaque aube 15 est mise en contrainte de torsion par appui sur les aubes 15 voisines au niveau des bords latéraux 25, 26, tel que cela est montré sur la FIG. 2 . Ces bords latéraux 25, 26 comportent des faces de contact inter-aubes 31 et sont le lieu de frottements importants lors du fonctionnement de la turbomachine. Pour être protégées contre l'usure, ces bords latéraux 25, 26 sont munis d'un revêtement 34 en matériau anti-usure résistant aux frottements. Il peut, par exemple, s'agir d'un matériau commercialisé sous la marque Stellite. Classiquement, ce revêtement anti-usure 34 est déposé sur les bords latéraux 25, 26 par soudure, par exemple par soudure à la goutte, impliquant la création d'un arc électrique pour la fusion de la matière. Il s'agit souvent d'une opération manuelle, l'alliage de type Stellite (marque déposée) étant sous forme d'une goutte liquide lors du dépôt. L'alliage Stellite (marque déposée) est un alliage d'acier à haute teneur en chrome (Cr) et en cobalt (Co). Il peut aussi contenir une petite quantité de tungstène (W) ou de molybdène (Mo) et une petite quantité de carbone (C). L'usure des faces de contact inter-aubes 31 est contrôlée lors de la vie en service en prenant en référence une côte nominale X mesurée par rapport à une piqûre 35 d'un bord latéral 25, 26, tel que cela est illustré sur la FIG. 3 . Une cote nominale X est imposée sur la définition technique de la pièce neuve. Cette cote X est ensuite contrôlée en service et l’on considère que la variation de la cote X. correspond à l’usure de stellite. Si cette cote X est en dehors des critères définis, alors la pièce est écartée. Cette cote d’usure spécifiée au plan n’est toutefois ni fonctionnelle ni industrielle, dans la mesure où il n’existe pas de contrôle simple. En effet, après dépôt du revêtement anti-usure, ce dernier ainsi que tout le profil d'un bord latéral est usiné via une rectification. Le profil prend ainsi l’empreinte d'une meule, qui elle-même est taillée sur une molette. En cas de non-conformité du revêtement anti-usure (dimensionnelle ou métallurgique), il doit être défoncé puis rechargé et réusiné. Or la piqure est partiellement usinée lors du défonçage, ce qui génère un ressaut dans cette zone. Le contrôle de l’usure du stellite en est altéré. En effet, une fois le nouveau stellite chargé puis réusiné, il faut trouver le nouveau fond de piqure par des moyens non industriels. L'invention vise à remédier efficacement aux inconvénients précités en proposant une aube de turbomachine comportant: - une pale s'étendant une extrémité proximale et une extrémité distale de l'aube, - un pied situé à l'extrémité proximale de l’aube et destiné à être fixé sur un disque de turbine, - un talon situé à l'extrémité distale de l’aube, ledit talon comportant un premier bord latéral et un deuxième bord latéral, chaque bord latéral comportant une face de contact inter-aubes avec un talon d’une aube adjacente, au moins une face de contact inter-aubes étant recouverte au moins en partie par un revêtement anti-usure, - au moins une face de contact inter-aubes comportant un témoin d'usure visuel. L'invention présente l'avantage de présenter une caractère fonctionnel et un caractère industriel. En effet, l'invention présente un caractère fonctionnel dans la mesure où en s’usant en fonctionnement au niveau des faces de contact, une dimension du témoin d'usure visuel est modifiée. L’usure peut être mesurée directement par mesure de la dimension modifiée du témoin d'usure. L'invention présente également un caractère industriel, dans la mesure où il est possible de mesurer une dimension du témoin d'usure visuel au moyen d'un senseur de type machine à mesurer tridimensionnelle, machine à mesurer sans contact, pied à coulisse ou tout autre instrument de mesure adapté à l'application. En outre, la retouche ou la fabrication du revêtement anti-usure est simplifiée du fait qu'il est possible d'usiner uniquement le revêtement anti-usure au lieu de reprendre tout le profil d'un bord latéral du talon. Selon une réalisation de l'invention, le témoin d'usure visuel présente une forme simple choisie parmi: une rainure longitudinalement traversante, une rainure non longitudinalement traversante, un trou cylindrique borgne. Selon une réalisation de l'invention, le témoin d'usure visuel présente une forme complexe choisie parmi: une rainure longitudinalement traversante comportant un fond munie d'une marche entre deux faces de fond de rainure, une rainure non longitudinalement traversante comportant un fond munie d'une marche entre deux faces de fond de rainure, ou un ensemble de deux trous borgnes disposés dans le prolongement l'un de l'autre. Selon une réalisation de l'invention, le témoin d'usure visuel comporte au moins une rainure présentant une direction d’extension longitudinale suivant une droite passant par deux points d'une face de contact inter-aubes, ladite direction d'extension longitudinale s’étendant horizontalement ou verticalement ou obliquement. Selon une réalisation de l'invention, une section de la rainure peut présenter une forme choisie parmi une forme polygonale, telle qu'une forme triangulaire ou rectangulaire, ou une forme circulaire, ou une forme de fente. Selon une réalisation de l'invention, les faces de contact inter-aubes du premier bord latéral et du deuxième bord latéral comportent des témoins d'usure visuels ayant des orientations et/ou des formes différentes. Selon une réalisation de l'invention, la rainure est réalisée dans le revêtement anti-usure. Selon une réalisation de l'invention, le revêtement anti-usure contient du stellite (marque déposée). Selon une réalisation de l'invention, chacun des bords latéraux présente un profil sensiblement en "Z". Selon une réalisation de l'invention, le talon comporte au moins une léchette d'étanchéité. L'invention a également pour objet un procédé d'inspection d’un niveau d’usure d’une aube telle que précédemment définie comportant une étape de mesure d’une dimension, notamment une profondeur, du témoin d'usure visuel représentative d'une usure de l'aube. Selon une mise en œuvre de l'invention, dans le cas où le témoin d'usure visuel n’est plus visible, ledit procédé comporte une étape de dépôt d'un revêtement anti-usure sur la face de contact inter-aubes. La présente invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentées à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles: FIG. 1 La FIG. 1 , déjà décrite, est une vue en coupe longitudinale d'une turbine axiale de turbomachine selon l'état de la technique; FIG. 2 La FIG. 2 , déjà décrite, est une vue de dessus illustrant une zone de contact entre deux talons d'aube adjacents l'un par rapport à l'autre ; FIG. 3 La FIG. 3 , déjà décrite, est une vue de dessus d'un talon d'aube montrant une cote d'usure utilisée pour mesurer une usure d'un revêtement anti-usure; FIG. 4 La FIG. 4 est une vue de face d'une aube selon l'invention munie d'un témoin d'usure visuel; FIG. 5 FIG. 5 Les figures 5a et 5b sont des vues en perspective et de dessus d'un premier mode de réalisation d'un témoin d'usure visuel selon l'invention à orientation verticale; FIG. 6 FIG. 6 Les figures 6a et 6b sont des vues en perspective et de dessus d'un deuxième mode de réalisation d'un témoin d'usure visuel selon l'invention à orientation horizontale. FIG. 7 FIG. 7 FIG. 7 Les figures 7a, 7b et 7c sont des vues en perspective illustrant la réalisation de témoins d'usure visuels selon l'invention à formes simples; FIG. 8 FIG. 8 FIG. 8 Les figures 8a, 8b et 8c sont des vues en perspective illustrant la réalisation de témoins d'usure visuels selon l'invention à formes complexes. Il est à noter que les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. Dans la suite de la description, les termes relatifs du type "horizontal" ou "vertical" sont entendus par référence au sens commun que leur donnerait une personne observant une aube ayant un axe d'empilement orienté verticalement. La FIG. 4 montre une aube 15 comprenant une pale 16 s'étendant suivant un axe d'empilement X2 de l'aube 15 entre une extrémité proximale 15.1 et une extrémité distale 15.2 de l'aube 15. L'axe d'empilement X2 d'une aube 15 est l'axe perpendiculaire à l'axe de la turbomachine X1, qui passe par le centre de gravité de la section la plus intérieure de la pale 16 de l'aube 15 (c'est-à-dire la section la plus proche de l'axe de la turbomachine). A son extrémité proximale 15.1, l'aube 15 comprend un pied 18 par lequel elle est fixée à un disque 13 (cf. FIG. 1 ). A son extrémité distale 15.2, l'aube 15 comprend un talon 19. Lorsque plusieurs aubes 15 sont fixées sur le disque 13, leurs talons 19 sont disposés bord à bord de manière à former une couronne circonférentielle délimitant une surface de révolution autour de l'axe de rotation de la roue 11. Cette couronne a notamment pour fonction de délimiter la surface extérieure de la veine d'écoulement des flux de gaz circulant entre les pales 16 et de limiter les fuites de gaz au niveau de l'extrémité distale 15.2 des aubes 15. Comme cela est illustré sur les figures 5a et 6a, le talon 19 comporte une partie amont 21 appelée "becquet amont" et une partie aval 22 appelée "becquet aval". Le talon 19 présente également un premier bord latéral 25 et un deuxième bord latéral 26 opposés l'un par rapport à l'autre. On distingue un bord latéral intrados et un bord latéral extrados. Le talon 19 comprend également des léchettes d'étanchéité 29, 30 s'étendant radialement vers l'extérieur à partir d'une face extérieure dudit talon 19. Chacun des bords latéraux 25, 26 présente, entre les becquets amont 21 et aval 22, un profil sensiblement en "Z". En variante, ce profil peut prendre la forme d'un "U" ou d'un "V" ou toute autre forme adaptée à l'application. Chaque bord latéral 25, 26 comporte une face de contact inter-aubes 31 avec un talon 19 d’une aube adjacente. Une face de contact inter-aubes 31 est recouverte au moins en partie par un revêtement anti-usure 34. De préférence, le revêtement anti-usure 34 contient du stellite (marque déposée). Au moins une face de contact inter-aubes 31 comporte un témoin d'usure visuel 37. Le témoin d'usure 31 est disposé à proximité d'une piqûre 35 correspondante. Avantageusement, le témoin d'usure visuel 37 comporte au moins une rainure 38. La rainure 38 est réalisée dans le revêtement anti-usure 34. Dans le mode de réalisation des figures 5a et 5b, la rainure 38 présente une direction d’extension longitudinale D1 suivant une droite passant par deux points d'une face de contact inter-aubes 31 s’étendant horizontalement, notamment sensiblement perpendiculairement à l'axe d'empilement X2 de l'aube 15. Dans le mode de réalisation des figures 6a et 6b, la rainure 38 présente une direction d’extension longitudinale D1 suivant une droite passant par deux points d'une face de contact inter-aubes 31 s’étendant verticalement, notamment sensiblement parallèlement à l'axe d'empilement X2 de l'aube 15. En variante, la direction d'extension longitudinale D1 peut s'étendre suivant une direction oblique. Il est à noter que la géométrie de la rainure peut ne pas être linéaire mais courbée, notamment en forme d'arc, ou d'anneau. Il est possible de différencier la rainure 38 du premier bord latéral 25 de celle du deuxième bord 26 latéral afin de gérer au mieux les contacts entre les faces de contact inter-aubes 31 de deux talons 19 adjacents, et d'éviter des effets de coin ou d’accrochage des revêtements anti-usure 34 entre eux. A cet effet, il est possible de réaliser un témoin d'usure visuel 37 horizontal dans le premier bord latéral 25 et vertical dans le deuxième bord latéral 26. Plus généralement, les faces de contact inter-aubes 31 du premier bord latéral 25 et du deuxième bord latéral 26 comportent des témoins d'usure visuels 37 ayant des orientations et/ou des formes différentes. Les figures 7a, 7b et 7c sont des vues en perspective illustrant la réalisation de témoins d'usure visuels 37 selon l'invention à formes simples pour faciliter leur réalisation. Plus précisément, la FIG. 7 montre la réalisation d'une rainure 38 longitudinalement traversante. La FIG. 7 illustre la réalisation d'une rainure 38 non longitudinalement traversante. Avantageusement, une rainure 38 présente une largeur réduite pour faciliter son implantation. Une rainure 38 présente toutefois une largeur suffisante pour permettre un contrôle de profondeur (à minima un contrôle calibre GO/ NOGO). La FIG. 7 illustre la réalisation d'un témoin d'usure visuel 37 constitué par un trou cylindrique borgne 39. Les faces latérales des rainures 38 et du trou cylindrique borgne 39 peuvent être droites ou inclinées. De même, les angles droits des différents modes de réalisations des figures 7a-7c peuvent être remplacés par des rayons ou des pentes. Les figures 8a, 8b et 8c sont des vues en perspective illustrant la réalisation de témoins d'usure visuels 37 selon l'invention à formes complexes. Ce type de forme permet de réaliser un contrôle visuel sans besoin de calibre. La FIG. 8 montre la réalisation d'une rainure 38 longitudinalement traversante comportant un fond munie d'une marche 40 entre deux faces de fond de rainure 41, 42. Autrement dit, les faces de fond de rainure 41, 42 sont décalées l'une par rapport à l'autre. La FIG. 8 illustre la réalisation d'une rainure 38 non longitudinalement traversante comportant un fond munie d'une marche 40 entre deux faces de fond de rainure 41, 42. Autrement dit, les faces de fond de rainure 41, 42 sont décalées l'une par rapport à l'autre. La FIG. 8 illustre la réalisation d'un témoin d'usure visuel 37 constitué par deux trous borgnes 39.1, 39.2 disposés dans le prolongement l'un de l'autre. Ainsi, un premier trou cylindrique borgne 39.1 définit une première face de fond 43. Le premier trou borgne 39.1 est prolongé par un deuxième trou cylindrique borne 39.2 de plus petit diamètre définissant une deuxième face de fond 44. Les deux faces de fond 43, 44 s'étendent dans des plans décalés l'un par rapport à l'autre. Les trous borgnes 39.1, 39.2 vus en coupe sur la figure de droite sont coaxiaux par rapport à un axe X3. Les faces latérales des rainures 38 et des trous borgnes 39.1, 39.2 peuvent être droites ou inclinées. De même, les angles droits des différents modes de réalisations des figures 8a-8c peuvent être remplacés par des rayons ou des pentes. De façon générale, une section d’une rainure 38 peut présenter diverses formes, notamment une forme polygonale (triangulaire, rectangulaire …) ou une forme circulaire, ou une forme de fente. La géométrie et les dimensions retenues de la section de la rainure 38 sont celles permettant de reproduire le plus fidèlement possible l’usure. En variante, le témoin d'usure visuel 37 peut présenter d'autres formes, telles qu'une forme de portion saillante. On décrit ci-après un procédé d'inspection d’un niveau d’usure de l'aube 15. Ce procédé comporte une étape de mesure d’une dimension du témoin d'usure visuel 37 représentative d'un niveau d'usure de l'aube 15. Suivant une mise en œuvre avantageuse du procédé, on mesure une profondeur de la rainure 38 pour déterminer un niveau d'usure de l'aube 15. A cette fin, le fond de la rainure 38 est palpé au moyen d'un senseur de type machine à mesurer tridimensionnelle, machine à mesurer sans contact, pied à coulisse ou tout autre instrument adapté à l'application. Dans le cas où le témoin d'usure visuel 37 n’est plus visible, un nouveau revêtement anti-usure est déposé sur la face de contact inter-aubes 31. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En outre, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association. Aube (15) de turbomachine comportant: - une pale (16) s'étendant une extrémité proximale (15.1) et une extrémité distale (15.2) de l'aube (15), - un pied (18) situé à l'extrémité proximale (15.1) de l’aube et destiné à être fixé sur un disque de turbine, - un talon (19) situé à l'extrémité distale (15.2) de l’aube (15), ledit talon (19) comportant un premier bord latéral (25) et un deuxième bord latéral (26), chaque bord latéral (25, 26) comportant une face de contact inter-aubes (31) avec un talon (19) d’une aube adjacente, au moins une face de contact inter-aubes (31) étant recouverte au moins en partie par un revêtement anti-usure (34), caractérisée en ce qu'au moins une face de contact inter-aubes (31) comporte un témoin d'usure visuel (37). Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que le témoin d'usure visuel (37) présente une forme simple choisie parmi: une rainure (38) longitudinalement traversante, une rainure (38) non longitudinalement traversante, un trou cylindrique borgne (39). Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que le témoin d'usure visuel (37) présente une forme complexe choisie parmi: une rainure (38) longitudinalement traversante comportant un fond munie d'une marche (40) entre deux faces de fond de rainure (41, 42), une rainure (38) non longitudinalement traversante comportant un fond munie d'une marche (40) entre deux faces de fond de rainure (41, 42), ou un ensemble de deux trous borgnes (39.1, 39.2) disposés dans le prolongement l'un de l'autre. Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que le témoin d'usure visuel (37) comporte au moins une rainure (38) présentant une direction d’extension longitudinale (D1) suivant une droite passant par deux points d'une face de contact inter-aubes (31), ladite direction d'extension longitudinale (D1) s’étendant horizontalement ou verticalement ou obliquement. Aube selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'une section de la rainure (38) peut présenter une forme choisie parmi une forme polygonale, telle qu'une forme triangulaire ou rectangulaire, ou une forme circulaire, ou une forme de fente. Aube selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les faces de contact inter-aubes (31) du premier bord latéral (25) et du deuxième bord latéral (25) comportent des témoins d'usure visuels (37) ayant des orientations et/ou des formes différentes. Aube selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que chacun des bords latéraux (25, 26) présente un profil sensiblement en "Z". Aube selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le talon (19) comporte au moins une léchette d'étanchéité (29, 30). Procédé d'inspection d’un niveau d’usure d’une aube (15) telle que définie selon l'une quelconque des revendications, caractérisé en ce que ledit procédé comporte une étape de mesure d’une dimension, notamment une profondeur, du témoin d'usure visuel (37) représentative d'une usure de l'aube (15). Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que dans le cas où le témoin d'usure visuel (37) n’est plus visible, ledit procédé comporte une étape de dépôt d'un revêtement anti-usure sur la face de contact inter-aubes (31).