Brevet FR3159340A1 — publié le 20250822

Procédé de fabrication d’une aube (10) pour une turbomachine d’aéronef, comprenant les étapes de : a) réalisation d’une ébauche de bouclier métallique (22), b) forgeage de l’ébauche de bouclier pour former un bouclier (22), ce forgeage étant réalisé dans une presse de conformage (40) qui comprend des seconds éléments (42, 44, 46) prenant appui sur les ailes (24, 26) et/ou le bord (28) du bouclier (22), et c) assemblage du bouclier (22) sur un bord (12a) d’une pale (12), caractérisé en ce que le forgeage à l’étape b) est réalisé de manière multi-axiale c’est-à-dire que les seconds éléments (42, 44, 46) sont configurés pour exercer des forces de compression sur les ailes (24, 26) et/ou le bord (28) du bouclier (22) selon au moins deux directions (F1, F2, F3) différentes. Figure pour l'abrégé : Figure 6 PROCEDE DE FABRICATION D’UNE AUBE POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un procédé de fabrication d’une aube pour une turbomachine d’aéronef. Arrière-plan technique L’utilisation de matériaux composites est particulièrement avantageuse dans l’industrie aéronautique car ces matériaux sont relativement légers et ont de bonnes propriétés mécaniques. Un matériau composite classiquement utilisé pour l’aéronautique comprend une préforme fibreuse noyée dans une résine polymérique. La préforme peut être issue d’un tissage en trois dimensions ou peut être obtenue par drapage et superposition de plusieurs tissus. La résine peut être injectée dans la préforme ou bien la préforme peut être préalablement imprégnée avec la résine. La mise en forme de la pièce finale est en général réalisée au moyen d’un outillage comportant un moule. Dans le cas où une résine doit être injectée dans une préforme, la préforme est disposée dans la cavité d’un moule et le moule est recouvert d’un contre-moule. L’outillage comprend un port d’injection de résine dans la cavité du moule ainsi qu’un port de mise sous vide de la cavité du moule. Dans le cas où la préforme est déjà imprégnée avec la résine, la préforme est disposée dans la cavité d’un moule qui peut être recouverte avec une bâche souple ou un contre-moule. L’outillage comprend également un port d’injection de résine dans la cavité du moule ainsi qu’un port de mise sous vide de la cavité du moule. Le contre-moule applique une pression sur la préforme du fait de la mise sous vide de la préforme située entre le contre-moule et la bâche souple ou le moule. L’utilisation d’un contre-moule permet de mieux maîtriser l’épaisseur de la pièce finale. Afin de protéger le bord d’attaque de l’aube de l’usure par érosion et/ou de la dégradation causée par des chocs avec des corps étrangers, ce bord d’attaque est recouvert d’un bouclier de protection métallique. Le bouclier est assemblé et fixé sur le bord d’attaque par collage. A cet effet, le bord d’attaque ou le bouclier est revêtu d’une couche de colle, puis le bouclier est assemblé sur le bord d’attaque. Cette opération de collage peut intervenir avant ou après l’injection de la résine dans la préforme. Le bord d’attaque de l’aube peut avoir une forme complexe et impose une forme complexe au bouclier. Le bouclier a une forme générale allongée et a en section transversale une forme générale en V. Le bouclier comporte deux ailes longitudinales reliées entre elles au niveau d’un bord longitudinal du bouclier, et définissant entre elles une cavité longitudinale. Le bord d’attaque de l’aube est destiné à être engagé dans cette cavité et les ailes du bouclier sont destinées à s’étendre sur l’intrados et l’extrados de l’aube respectivement. La réalisation du bouclier est elle-même complexe et fait appel à plusieurs étapes. Une ébauche de bouclier métallique est d’abord réalisée. Ensuite, cette ébauche subit un forgeage isotherme dans une presse de conformage pour former le bouclier. Cette étape est importante pour la mise en forme du bouclier aux formes et dimensions du bord d’attaque sur lequel le bouclier est destiné à être monté. Dans la technique actuelle, ce forgeage isotherme est du type uni-axial, c’est-à-dire que la presse de conformage est configurée pour appliquer une force de compression sur le bouclier dans une seule direction de compression. Dans le cas où le bouclier devrait être soumis à des forces de compression dans plusieurs directions, ces forces de compression sont soumises de manière successives. Il est alors nécessaire d’utiliser plusieurs fois la presse pour appliquer à chaque fois une force de compression dans une direction. Ce forgeage isotherme uni-axial peut mener à des défauts dimensionnels et géométriques du bouclier. Par exemple, des défauts dimensionnels peuvent apparaitre dans la cavité du bouclier, et les ailes peuvent subir une déformation telle qu’une ondulation. Ces problèmes sont amplifiés par le fait que le forgeage isotherme peut nécessiter la mise sous presse du bouclier à plusieurs reprises. La présente invention propose une solution à au moins une partie des problèmes évoqués ci-dessous. L’invention concerne un procédé de fabrication d’une aube pour une turbomachine d’aéronef, comprenant les étapes de : a) réalisation d’une ébauche de bouclier métallique, cette ébauche de bouclier ayant une forme générale allongée et ayant en section transversale une forme générale en V, l’ébauche de bouclier comportant deux ailes longitudinales reliées entre elles au niveau d’un bord longitudinal du bouclier et définissant entre elles une cavité longitudinale, b) forgeage de l’ébauche de bouclier pour former un bouclier, ce forgeage étant réalisé dans une presse de conformage qui comprend au moins un premier élément comblant ladite cavité et des seconds éléments prenant appui sur les ailes et/ou le bord du bouclier, et c) assemblage du bouclier sur un bord d’une pale, le bord de la pale étant engagé dans la cavité du bouclier, la pale étant préalablement obtenue par tissage de fibres et étant noyée ou destiné à être noyée dans une matrice polymérique, caractérisé en ce que le forgeage à l’étape b) est réalisé de manière multi-axiale c’est-à-dire que les seconds éléments sont configurés pour exercer des forces de compression sur les ailes et/ou le bord du bouclier selon au moins deux directions différentes. L’invention propose ainsi, lors du forgeage à l’étape b), d’appliquer des forces de compression de manière simultanée dans plusieurs directions sur le bouclier. Cette solution permet de réduire voire de supprimer le risque d’apparition de défauts géométriques et dimensionnels sur le bouclier et présente en outre plusieurs avantages qui seront décrits dans ce qui suit. Le bouclier peut être monté sur n’importe quel bord de la pale ou de l’aube, et par exemple un bord d’attaque ou de fuite de la pale ou de l’aube. Le bouclier peut être assemblé sur la pale ou l’aube après réalisation de la pale ou l’aube ou au cours de la réalisation la pale ou l’aube. Le bouclier est par exemple assemblé sur une préforme de pale obtenue par tissage de fibres, en trois dimensions ou par empilement de tissus, cette préforme de pale étant destinée à être imprégnée avec une résine polymérique, par un procédé du type RTM ( Resin Transfer Molding ) par exemple. En variante, le bouclier peut être assemblé sur une pale comportant déjà une préforme imprégnée avec une résine polymérique. Le bouclier peut être fixé sur la pale ou l’aube par collage ou par la résine d’imprégnation. 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 : les seconds éléments sont configurés pour exercer des forces de compression sur les ailes et/ou le bord du bouclier selon au moins trois directions différentes ; l’un des seconds éléments est configuré pour exercer une force de compression sur l’une des ailes selon une première direction, un autre des seconds éléments est configuré pour exercer une force de compression sur l’autre des ailes selon une seconde direction, et encore un autre des seconds éléments est configuré pour exercer une force de compression sur le bord du bouclier selon une troisième direction ; le forgeage à l’étape b) est réalisé dans une enceinte thermique dans laquelle est située ladite presse de conformage ; le forgeage à l’étape b) est réalisé à une température comprise entre 650 et 980°C ; lors du forgeage à l’étape b), les seconds éléments sont déplacés vers l’ébauche de bouclier à une vitesse comprise entre 0,1 et 5mm/s ; lors du forgeage à l’étape b), la presse contrôle les seconds éléments en force et en position ; le forgeage à l’étape b) est du type isotherme, l’ébauche du bouclier et les premier(s) et seconds éléments de la presse étant maintenus à une même température ; le forgeage à l’étape b) est du type quasi-isotherme, l’ébauche du bouclier étant maintenu à une température supérieure à celle des premier(s) et seconds éléments de la presse ; au moins certains des premier(s) et seconds éléments sont réalisés en alliage métallique réfractaire ; l’étape a) comprend une ou plusieurs sous-étapes choisie(s) parmi le tournage, le cambrage, le bourrage, le filage, la découpe, l’usinage, l’ajustage et le contrôle dimensionnel de l’ébauche de bouclier ; entre les étapes b) et c), le procédé comprend une ou plusieurs sous-étapes choisie(s) parmi le décapage, l’usinage, le fraisage, le polissage, le marquage, le ressuage, l’ajustage, la découpe de finition, et le contrôle dimensionnel du bouclier ; -- le premier élément comble entièrement la cavité de l’ébauche du bouclier. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : FIG. 1 la FIG. 1 est une schématique en perspective d’une aube pour une turbomachine d’aéronef, cette aube étant équipée d’un bouclier métallique, FIG. 2 la FIG. 2 est une vue schématique en perspective d’un bouclier métallique, FIG. 3 la FIG. 3 est une autre vue schématique en perspective d’un bouclier métallique et montré la cavité de ce bouclier, FIG. 4 la FIG. 4 représente des étapes d’un procédé de fabrication selon l’invention, FIG. 5 la FIG. 5 est une vue schématique en coupe d’une presse de conformage d’une ébauche de bouclier pour un forgeage du type uni-axial, FIG. 6 la FIG. 6 est une vue schématique en coupe d’une presse de conformage d’une ébauche de bouclier pour un forgeage du type multi-axial. Description détaillée de l'invention La FIG. 1 illustre une aube 10 en matériau composite pour une turbomachine, en particulier d’aéronef, cette aube 10 étant par exemple une aube d’hélice ou de soufflante. L’aube 10 comprend une pale 12 reliée par exemple par une échasse 14 à un pied 16. Le pied 16 peut avoir une forme en queue d’aronde et est conformé pour être engagé dans une alvéole de forme complémentaire d’un disque de rotor, afin de retenir l’aube sur ce disque. La pale 12 comprend un bord d’attaque 12a et un bord de fuite 12b des gaz qui s’écoulent dans la turbomachine. La pale 12 a un profil aérodynamique incurvé voire vrillé et comprend un intrados 18 et un extrados 20 s’étendant entre les bords d’attaque 12a et de fuite 12b. Le bord d’attaque 12a de la pale 12 est protégé par un bouclier métallique 22 qui est représenté seul aux figures 2 et 3. Ce bouclier 22 a une forme générale allongée et a en section transversale une forme générale en V. Le bouclier 22 comporte deux ailes 24, 26 longitudinales reliées entre elles au niveau d’un bord longitudinal 28 du bouclier 22 et définissant entre elles une cavité longitudinale 30. La FIG. 4 montre des étapes d’un procédé de fabrication d’une aube 10 du type précité. Le procédé comprend pour l’essentiel trois étapes qui peuvent comprendre chacune plusieurs sous-étapes. Une première étape a) du procédé comprend la réalisation d’une ébauche du bouclier 22. Cette ébauche a déjà une forme et des dimensions proches du bouclier final et comprend ainsi une forme générale allongée avec une section transversale en V. L’ébauche comporte en outre les ailes 24, 26 reliées entre elles au niveau du bord 28 et définissant entre elles la cavité 30, comme évoqué dans ce qui précède. Le procédé comprend ensuite une étape b) de forgeage de l’ébauche de bouclier pour former le bouclier 22. Enfin, le procédé comprend une étape c) d’assemblage du bouclier 22 sur le bord 12a de la pale 12. Le bord 12a de la pale 12 est engagé dans la cavité 30 du bouclier 22, après réalisation de la pale ou au cours de la réalisation de la pale. Cela signifie que le bouclier 22 peut être monté sur le bord 12a de la pale 12, sous forme de préforme de pale, après réalisation de cette préforme par tissage de fibres en trois dimensions ou drapage de tissus de fibres, et avant injection de résine dans cette préforme par un procédé RTM par exemple. Cela signifie également que le bouclier 22 peut être monté sur le bord 12a de la pale 12 après réalisation injection de résine dans la pale ou sa préforme de fibres et solidification de cette résine. Le bouclier 22 peut être solidarisé à la pale 12 par collage ou par la résine d’imprégnation de sa préforme. La réalisation de la pale ne sera pas décrite plus en détail dans ce qui suit dans la mesure où l’invention concerne plutôt la réalisation du bouclier de protection 22. A l’étape b) de forgeage, l’ébauche de bouclier 22 est disposée dans une presse de conformage 32 telle que celle illustrée à la FIG. 5 . Cette presse 32 comprend au moins un premier élément 34 qui comble la cavité 30 du bouclier 22, et des seconds éléments 36 qui prennent appui sur les ailes 24, 26 et/ou le bord 28 du bouclier 22. Dans la technique actuelle, la presse 32 permet de réaliser un forgeage isotherme uni-axial et est configurée pour appliquer une force de compression dans une unique direction (flèche F1) grâce aux seconds éléments 36. La FIG. 6 illustre une presse de conformage 40 permettant de réaliser un forgeage d’une ébauche de bouclier 22 selon un mode de réalisation du procédé selon l’invention. La particularité de ce forgeage est qu’il est réalisé de manière multi-axiale, c’est-à-dire que la presse de conformage 40 comprend des seconds éléments 42, 44, 46 qui sont configurés pour exercer des forces de compression sur les ailes 24, 26 et/ou le bord 28 du bouclier 22 selon au moins deux directions différentes (F1, F2). La presse de conformage 40 comprend en outre un premier élément 48 qui comble la cavité 30 du bouclier 22, de préférence entièrement. Avantageusement, les seconds éléments 42, 44, 46 sont configurés pour exercer des forces de compression sur les ailes 24, 26 et/ou le bord 28 du bouclier 22 selon au moins trois directions différentes (F1, F2, F3). Comme dans l’exemple illustré, l’un des seconds éléments 42 peut être configuré pour exercer une force de compression sur l’une des ailes 24 selon une première direction F1, un autre des seconds éléments 44 peut être configuré pour exercer une force de compression sur l’autre des ailes 26 selon une seconde direction F2, et encore un autre des seconds éléments 46 est configuré pour exercer une force de compression sur le bord 28 du bouclier 22 selon une troisième direction F3. Dans le cas où seulement des forces de compression seraient appliquées selon deux directions distinctes, l’une des combinaisons de directions suivantes pourraient être adoptées : F1 et F2, F1 et F3, F2 et F3. Les directions F1 et F2 peuvent être contenue dans une même plan, voire sur un même axe, et peuvent être opposées. La direction F3 peut être perpendiculaire à au moins l’une des directions F1, F2. Le forgeage à l’étape b) peut être du type isotherme et est alors réalisé de préférence dans une enceinte thermique 50 dans laquelle est située ladite presse de conformage 40. Le bouclier 22 et les éléments 42, 44, 46 de la presse 40 sont alors maintenus à une même température. En variante, le forgeage à l’étape b) peut être du type quasi-isotherme. Le bouclier 22 est alors maintenu à une température supérieure, et de préférence légèrement supérieure, à la température des éléments 42, 44, 46 de la presse 40. Le forgeage à l’étape b) est de préférence réalisé à une température comprise entre 650 et 980°C. Lors du forgeage à l’étape b), les seconds éléments 42, 44, 46 sont de préférence déplacés vers l’ébauche de bouclier 22 à une vitesse comprise entre 0,1 et 5mm/s. La presse 40 peut contrôler les seconds éléments 42, 44, 46 en force uniquement, ou à la fois en force et en position. On comprend donc que les seconds éléments 42, 44, 46 sont déplacés et positionnés indépendamment les uns des autres. Au moins certains des premier(s) et seconds éléments 42, 44, 46, 48 sont réalisés en alliage métallique réfractaire, et par exemple en acier, en alliage à base Nickel, etc. La FIG. 4 peut être utilisée pour illustrer des étapes et sous étapes du procédé selon l’invention. L’étape a) du procédé peut comprendre une ou plusieurs sous-étapes choisie(s) parmi le tournage, le cambrage, le bourrage, le filage, la découpe, l’usinage, l’ajustage et le contrôle dimensionnel de l’ébauche de bouclier. Entre les étapes b) et c), le procédé peut comprendre une ou plusieurs sous-étapes d) choisie(s) parmi le décapage, l’usinage, le fraisage, le polissage, le marquage, le ressuage, l’ajustage, la découpe de finition, et le contrôle dimensionnel du bouclier. L’invention apporte ainsi plusieurs avantages parmi lesquels : le procédé permet d’améliorer significativement la géométrie de la cavité 28 du bouclier 22 ; le procédé permet d’améliorer significativement la forme des ailes 24, 26 du bouclier 22 ; le procédé réduit le besoin d’opérations de retouche du bouclier 22 ; le procédé permet de faciliter l’assemblage du bouclier sur l’aube ; le forgeage est réalisé en une seule opération et donc une seule passage dans la presse de conformage, ce qui simplifie la mise en œuvre industrielle ; le procédé permet de réduire les efforts de cisaillement dans la presse, et donc d’améliorer sa durée d’utilisation ; le procédé permet d’adapter la cinématique du forgeage par le pilotage des éléments de la presse de conformage ; etc. Procédé de fabrication d’une aube (10) pour une turbomachine d’aéronef, comprenant les étapes de : a) réalisation d’une ébauche de bouclier métallique (22), cette ébauche de bouclier (22) ayant une forme générale allongée et ayant en section transversale une forme générale en V, l’ébauche de bouclier (22) comportant deux ailes longitudinales (24, 26) reliées entre elles au niveau d’un bord longitudinal (28) du bouclier et définissant entre elles une cavité longitudinale (30), b) forgeage de l’ébauche de bouclier pour former un bouclier (22), ce forgeage étant réalisé dans une presse de conformage (40) qui comprend au moins un premier élément (48) comblant ladite cavité (30) et des seconds éléments (42, 44, 46) prenant appui sur les ailes (24, 26) et/ou le bord (28) du bouclier (22), et c) assemblage du bouclier (22) sur un bord (12a) d’une pale (12), le bord (12a) de la pale (12) étant engagé dans la cavité (30) du bouclier (22), la pale (12) étant préalablement obtenue par tissage de fibres et étant noyée ou destinée à être noyée dans une matrice polymérique, caractérisé en ce que le forgeage à l’étape b) est réalisé de manière multi-axiale c’est-à-dire que les seconds éléments (42, 44, 46) sont configurés pour exercer des forces de compression sur les ailes (24, 26) et/ou le bord (28) du bouclier (22) selon au moins deux directions (F1, F2, F3) différentes. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les seconds éléments (42, 44, 46) sont configurés pour exercer des forces de compression sur les ailes (24, 26) et/ou le bord (28) du bouclier (30) selon au moins trois directions différentes (F1, F2, F3). Procédé selon la revendication 2, dans lequel l’un des seconds éléments (42) est configuré pour exercer une force de compression sur l’une des ailes (24) selon une première direction (F1), un autre des seconds éléments (44) est configuré pour exercer une force de compression sur l’autre des ailes (26) selon une seconde direction (F2), et encore un autre des seconds éléments (46) est configuré pour exercer une force de compression sur le bord (28) du bouclier (22) selon une troisième direction (F3). Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le forgeage à l’étape b) est réalisé dans une enceinte thermique (50) dans laquelle est située ladite presse de conformage (40). Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le forgeage à l’étape b) est réalisé à une température comprise entre 650 et 980°C. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, lors du forgeage à l’étape b), les seconds éléments (42, 44, 46) sont déplacés vers l’ébauche de bouclier (22) à une vitesse comprise entre 0,1 et 5mm/s. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, lors du forgeage à l’étape b), la presse (40) contrôle les seconds éléments (42, 44, 46) en force et en position. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le forgeage à l’étape b) est du type isotherme, l’ébauche du bouclier (22) et les premier(s) et seconds éléments (42, 44, 46, 48) de la presse (40) étant maintenus à une même température. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le forgeage à l’étape b) est du type quasi-isotherme, l’ébauche du bouclier (22) étant maintenu à une température supérieure à celle des premier(s) et seconds éléments (42, 44, 46, 48) de la presse (40). Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins certains des premier(s) et seconds éléments (42, 44, 46, 48) sont réalisés en alliage métallique réfractaire. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’étape a) comprend une ou plusieurs sous-étapes choisie(s) parmi le tournage, le cambrage, le bourrage, le filage, la découpe, l’usinage, l’ajustage et le contrôle dimensionnel de l’ébauche de bouclier (22). Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel, entre les étapes b) et c), le procédé comprend une ou plusieurs sous-étapes choisie(s) parmi le décapage, l’usinage, le fraisage, le polissage, le marquage, le ressuage, l’ajustage, la découpe de finition, et le contrôle dimensionnel du bouclier (22).