EP1854569B1 - Procédé de fabrication de noyaux céramiques de fonderie pour aubes de turbomachine - Google Patents
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- EP1854569B1 EP1854569B1 EP07290555A EP07290555A EP1854569B1 EP 1854569 B1 EP1854569 B1 EP 1854569B1 EP 07290555 A EP07290555 A EP 07290555A EP 07290555 A EP07290555 A EP 07290555A EP 1854569 B1 EP1854569 B1 EP 1854569B1
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- machining
- mould
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
- B22C9/103—Multipart cores
Definitions
- the present invention relates to the manufacture of parts such as metal blades of turbomachines, having internal cavities with complex geometry forming in particular cooling circuits, according to the lost wax casting technique.
- the manufacture of such blades passes by the realization of a model in wax or other equivalent material which comprises an inner part forming a foundry core and the cavities of the vane.
- a wax injection mold is used in which the core is placed and the wax is injected.
- the wax model is then soaked several times in slips consisting of a suspension of ceramic particles to make a shell mold. We remove the wax and cook the carapace mold. Blading is achieved by casting a molten metal which occupies the voids between the inner wall of the shell mold and the core. Thanks to an appropriate germ or selector and controlled cooling, the metal solidifies in a desired structure.
- DS columnar structure
- SX monocrystalline structure
- EX equiaxed solidification
- the shell and the core are unchecked. It reveals the desired blading.
- the foundry cores used are composed of a ceramic material with a generally porous structure. They are made from a mixture consisting of a refractory filler in the form of particles and a more or less complex organic fraction forming a binder. Examples of compositions are given in patents EP 328452, FR 2371257 or FR 2 785 836 A1 . As is known, casting cores are molded using, for example, injection molding. This shaping is followed by a debinding operation during which the organic fraction of the core is removed by a means such as sublimation or thermal degradation, depending on the materials used. A porous structure results. The core is then consolidated by heat treatment in an oven.
- a finishing step is possibly necessary to eliminate and deburr the traces of joint planes and obtain the geometry of the core. Abrasive tools are used for this purpose. It may still be necessary to strengthen the core so that it is not damaged in subsequent cycles of use. In this case, the core is impregnated with an organic resin.
- the geometry of the nuclei is always more complex, especially the walls of some areas are always thinner. As a result, filling limits are often reached and require the development of smoother pastes or the use of greater pressure for the filling of mold cavities.
- Thick cores are more dimensionally stable due to pasta composition.
- the binder-to-filler ratio and the proportion of fine and coarse ceramic particles are suitable.
- the injection method of the prior art does not therefore make it possible to respond economically to changes in the design of the core, in particular to the need for thinning of the fine areas whose thickness is less than 0.4mm.
- a known technique consists in producing ceramic cores in a mold with which the fine and / or critical zones are obtained either by the implementation of more fluid ceramic pastes or also by the modification of the injection parameters and in particular flows or pressures higher than the traditional conditions of use.
- this technique has certain limitations.
- the ceramic material has abrasive properties, and the shear generated by the new filling conditions is the cause of premature wear of the fine areas of the tools. This results in multiple periods of downtime and a high cost of maintaining the tools.
- some fine areas freeze the filling front.
- a method of manufacturing a foundry core comprising at least one zone or a thin wall with a thickness "e" of between 0.1 and 0.5 mm, on a trailing edge for example turbomachine blade, comprising shaping in a mold a mixture comprising a ceramic particle filler and an organic binder, extraction from the mold, debinding and a heat treatment of consolidation of the core.
- This method is characterized in that in said mold is formed a core of which said zone is thickened with respect to the thickness "e" of an excess thickness E and that said excess thickness is machined after having extracted the core of the mold until said thickness "e” so as to create an opening channel sufficient for the flow of said mixture during its injection into the mold.
- the machining operation can be performed before or after heat treatment.
- the present invention results from a different approach relating to the reduction of the losses of charges. related to the definition of the cavity to be filled.
- the invention acts on the diameter of passage in a narrow zone by increasing it so as to create an opening sufficient for the flow of the dough.
- the costs of obtaining foundry cores are reduced. While the quantity of cores with injection-type and / or firing-type indications obtained by injection into a mold with a fine trailing edge reaches several tens of%, the solution allows a significant gain in quality and the obtaining cores having finer trailing edges than with the method of the prior art.
- the target limit goes down to thicknesses of 0.1 mm
- the machining of the thickened zone of the core is performed mechanically by milling, although it can also be operated by hand.
- the core comprises from 80 to 85% mineral filler and 15 to 20% organic binder.
- the composition advantageously corresponds to one of those described in the patent EP 328452 of the plaintiff. We seek a low fluid composition, which must have a small variation in shrinkage production series of cores.
- the present invention thus allows the formulation of a single paste for all blade core fabrications, while the method of the prior art requires suitable pasta formulations.
- the machining is performed by successive passages of the tool removing at each passage a specified material thickness, between 0.05 and 2 mm.
- a specified material thickness between 0.05 and 2 mm.
- the machining is performed by successive passages of the tool removing at each passage a specified material thickness, between 0.05 and 2 mm.
- a milling cutter before baking the machining is performed by means of a milling cutter, while after baking the machining is performed by means of a tool, often diamond, by removal of material on a milling machine. at least three axes and preferably four or five axes.
- This technique makes it possible to machine an uncured core from an existing CAD / CAM (computer-aided design and manufacturing) file without being penalized by the kernel withdrawals during the cooking step that are not always identical.
- the uncured core has the dimensions of the mold in which it is made.
- the nuclei before cooking are geometrically identical.
- the machining step may also include a step of shelving the stud surface.
- a blade 1 of turbine comprises a surface intrados IN an extrados surface EX, a leading edge BA and a trailing edge BF.
- the blade comprises internal cavities, here 7: 1A to 1G.
- the trailing edge comprises an opening 1H extending parallel thereto. It is fed from the last cavity 1G by a plurality of channels 1GH, calibrated, parallel to each other, for the exhaust of the cooling fluid which is air taken from the compressor.
- the cavities are separated from each other by partitions: 1AB, 1BC, etc.
- partitions 1AB, 1BC, etc.
- a core 100 from a mold comprises a portion corresponding to the cavities of the blade 100A, a portion 100B corresponding to the cavities of the root of the blade and a portion 100C forming a gripping handle during manufacture.
- a part 100D corresponding to what is designated bathtub in the jargon of the domain.
- the trailing edge of the core ie the part referenced 100H leading to the formation of the cavity 1H of the figure 1 and the 100GH tenons leading to the formation of the 1GH channels of the figure 1 are shown on the figure 3 or the figure 4 .
- the particular case of the first 100GH1 stud according to the invention is discussed below.
- This core is produced by injection into a mold in which the fine areas formed by the tenons 100GH must be filled.
- the usual technique is to design the mold with sub-pieces which have a certain mobility to be able to extract the core after injection of the material in the mold and its solidification. As explained above, the injection of these zones is all the more complicated as they are fine.
- the object of the invention is to provide a core having such a complex structure without having to develop more fluid pastes or to increase injection parameters such as pressure or flow rate.
- a modified mold is made, that is to say a mold whose core after molding has at least one thin zone which is thickened.
- the thickened thin zone of the first tenon 100GH1 is obtained by suitably conforming the mold at this point to obtain such a thickened zone for the first 100GH1 stud.
- the first tenon is the first seen from the foot of the dawn from which is injected the paste of the nucleus.
- This part is shown in section on the Figures 8 and 9 .
- On the figure 8 we see the extra thickness E of the tenon 100GH1 relative to the extrados surface 100Ex of the core 100.
- the faces of the extrados side of the parts 100G and 100H are substantially in the same plane, with the exception of this extra thickness.
- This extra thickness is determined according to the final thickness "e" that is desired for the 100GH1 post and the quality of the paste that is injected. This is to create an opening channel sufficient for the flow of the dough during the injection.
- the contour of the extra thickness E takes into account the rounded edges of the post.
- the rounded edges of the post can also be shelved by machining.
- the paste used preferably comprises an organic binder associated with a mineral filler.
- the mixture is made according to the teaching of the patent application EP 328452 .
- the core has a good hold in hand and its constitution allows the work by means of a milling tool by removal of chips or abrasion.
- the next step is to machine, in this blank core, or the thickened areas.
- the machining is advantageously carried out by means of a tool as shown on the figure 7 .
- This is a milling cutter 200 having a cutting end 200A and a thread or cutting edge helically along its rod 200B.
- the cutter is moved perpendicular to the surface to be machined.
- the speed of the tool as well as that of its displacement are fixed. This limits the effort on the material and prevents the tool from bending.
- a five-axis type numerical control machine tool is preferably used, for example, three axes for positioning the milling cutter in the space and two axes for positioning the core. This machine can be easily programmed to automate the machining of the recesses if necessary.
- the channels are of the size in particular of the thickness that they will form, with the close shrinkage, in the casting piece of the molten metal in the shell mold.
- the core is machined before firing, the following treatments, known per se, are carried out in the process of manufacturing the foundry cores. debinding, that is to say the elimination of the organic binder.
- the core is heated to a temperature sufficient to degrade the organic components it contains.
- the other steps consist in heating the core to the sintering temperature of the ceramic particles that compose it. If additional consolidation is necessary, impregnation with an organic resin is carried out.
- the figure 6a shows a phase of filling a mold of the prior art in hatched lines.
- the thickness of the channels for the formation of the tenons in this example is 0.35mm.
- a channel 60 has been arranged on the 100H zone side so that the supply is more direct. Indeed the injection pressure is lower; 85 units of pressure are enough. However the welding is still not satisfactory because the front of the paste remains fixed in the channels of the tenons.
- the thickening of the first tenon of the core is represented mainly but it can be applied to all the tenons.
- This technique therefore allows more generally the realization of core parts which are very thin and narrow as the part of the core located near the trailing edge and having channels for the passage of air escaping from the inside of dawn at the end of the cooling circuit and injected into the gas vein.
- it can be extended to the machining of any part of the core for which the same problem of freedom of flow arises.
Landscapes
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- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
- La présente invention porte sur la fabrication de pièces telles que des aubages métalliques de turbomachines, présentant des cavités internes à géométrie complexe formant notamment des circuits de refroidissement, selon la technique de fonderie à cire perdue.
- La fabrication de tels aubages passe par la réalisation d'un modèle en cire ou autre matériau équivalent qui comprend une pièce interne formant un noyau de fonderie et figurant les cavités de l'aubage. On utilise pour former le modèle un moule d'injection pour cire dans lequel on place le noyau et on y injecte la cire. Le modèle en cire est ensuite trempé plusieurs fois dans des barbotines constituées d'une suspension de particules céramiques pour confectionner un moule carapace. On élimine la cire et on cuit le moule carapace. On obtient l'aubage en coulant un métal en fusion qui vient occuper les vides entre la paroi intérieure du moule carapace et le noyau. Grâce à un germe ou un sélecteur approprié et un refroidissement contrôlé, le métal se solidifie selon une structure voulue. Selon la nature de l'alliage et les propriétés attendues de la pièce résultant de la coulée, il peut s'agir de solidification dirigée à structure colonnaire (DS), de solidification dirigée à structure monocristalline (SX) ou de solidification équiaxe (EX) respectivement. Les deux premières familles de pièces concernent des superalliages pour pièces soumises à de fortes contraintes tant thermiques que mécaniques dans le turboréacteur, comme les aubes de turbines HP.
- Après solidification de l'alliage, la carapace et le noyau sont décochés. Il en ressort l'aubage désiré.
- Les noyaux de fonderie utilisés sont composés d'une matière céramique à structure généralement poreuse. Ils sont réalisés à partir d'un mélange constitué d'une charge réfractaire sous forme de particules et d'une fraction organique plus ou moins complexe formant un liant. Des exemples de compositions sont donnés dans les brevets EP 328452,
FR 2371257 FR 2 785 836 A1 - Dans le but de diminuer la durée de cycle d'obtention des noyaux, il est aussi possible de fabriquer un noyau ébauche et d'usiner les fentes et les cloisons lorsque le noyau est à l'état cru. Cela est décrit dans la demande de brevet déposée au nom du présent déposant,
FR 2 878 458 A1 - La géométrie des noyaux est toujours plus complexe, en particulier les parois de certaines zones sont toujours plus fines. Par conséquent, les limites de remplissage sont souvent atteintes et demandent le développement de pâtes plus fluides ou l'utilisation d'une pression plus importante pour le remplissage des empreintes du moule.
- Les noyaux épais sont plus stables dimensionnellement du fait de la composition des pâtes. On adapte par exemple le rapport liant sur charge et la proportion de particules céramiques fines et grosses.
- Dans le cadre de moteurs en développement et en production série, le procédé d'injection de l'art antérieur ne permet donc pas de répondre de manière économique à des changements de conception du noyau en particulier au besoin d'amincissement des zones fines dont l'épaisseur est inférieure à 0,4mm.
- Pour résoudre ces problèmes, une technique connue consiste à fabriquer des noyaux céramiques dans un moule avec lequel les zones fines et/ou critiques sont obtenues soit par la mise en oeuvre de pâtes céramiques plus fluides ou aussi par la modification des paramètres d'injections et notamment des débits ou des pressions supérieures aux conditions d'emploi traditionnelles. Cependant cette technique présente certaines limites. D'une part, le matériau céramique possède des propriétés abrasives, et le cisaillement généré par les nouvelles conditions de remplissage est la cause d'une usure prématurée des zones fines des outillages. Cela entraîne de multiples périodes d'arrêt de production et un coût élevé de maintien en état des outillages. D'autre part, malgré l'optimisation des conditions de remplissage et malgré l'aide de la simulation numérique, certaines zones fines figent le front de remplissage. Il s'ensuit que celui-ci ne peut se faire que par recollement de pâte dite « froide », c'est-à-dire dont la température n'est pas optimale pour avoir une liaison solide. Ces conditions de remplissage sont à l'origine d'indications de type criques qui entraînent la mise au rebut de quantités importantes de noyaux après éjection et contrôle des noyaux. Ces défauts peuvent aussi être dévoilés après le traitement thermique de déliantage et de cuisson ce qui est encore plus pénalisant.
- On remédie à ces problèmes conformément à l'invention avec un procédé de fabrication d'un noyau de fonderie, comportant au moins une zone ou une paroi fine d'épaisseur « e » comprise entre 0,1 et 0,5 mm, sur un bord de fuite par exemple d'aube de turbomachine, comprenant la mise en forme dans un moule d'un mélange comprenant une charge de particules céramiques et un liant organique, l'extraction hors du moule, le déliantage et un traitement thermique de consolidation du noyau. Ce procédé est caractérisé par le fait que l'on forme dans ledit moule un noyau dont ladite zone est épaissie par rapport à l'épaisseur « e » d'une surépaisseur E et que l'on usine ladite surépaisseur après avoir extrait le noyau du moule jusqu'à obtenir ladite épaisseur « e » de manière à créer un canal d'ouverture suffisante pour l'écoulement dudit mélange pendant son injection dans le moule. L'opération d'usinage peut être réalisée avant ou après traitement thermique.
- Alors que l'homme du métier chercherait à développer des matériaux à plus faible viscosité ou à modifier les paramètres d'injection, en particulier le débit ou la pression, la présente invention résulte d'une approche différente portant sur la diminution des pertes de charges liées à la définition de la cavité à remplir.
- La perte de charge est exprimée par la relation suivante : P = η*Q*L/π*D4, liant la Pression (P) à la viscosité (η), au débit (Q), à la longueur (L) et à au diamètre (D).
- Par l'invention, on agit sur le diamètre de passage dans une zone étroite en l'augmentant de manière à créer une ouverture suffisante pour l'écoulement de la pâte.
- On s'affranchit ainsi de tout développement particulier même avec une diminution des épaisseurs de paroi jusqu'à 0,1mm.
- Grâce à l'invention, on réduit les coûts d'obtention des noyaux de fonderie. Alors que la quantité de noyaux présentant des indications de type crique d'injection et/ ou de cuisson, obtenus par injection dans un moule avec un bord de fuite fin atteint plusieurs dizaines de %, la solution permet un gain important en qualité et l'obtention de noyaux présentant des bords de fuite plus fins qu'avec le procédé de l'art antérieur. La limite visée descend jusqu'à des épaisseurs de 0,1 mm
- Avantageusement, l'usinage de la zone épaissie du noyau est effectué mécaniquement par fraisage, bien qu'elle puisse aussi être opérée à la main.
- Plus particulièrement, le noyau comprend de 80 à 85 % de charge minérale et de 15 à 20 % de liant organique. La composition correspond avantageusement à l'une de celles décrites dans le brevet
EP 328452 - La présente invention autorise ainsi la formulation d'une pâte unique pour l'ensemble des fabrications de noyaux pour aubes, alors que le procédé de l'art antérieur demande des formulations de pâtes adaptées. En particulier, il est nécessaire de prévoir des pâtes fluides pour les noyaux conçus avec de bords de fuite pour les lesquels les épaisseurs sont inférieures à 0,4 mm.
- Conformément à une autre caractéristique, l'usinage est effectué par des passages successifs de l'outil enlevant à chaque passage une épaisseur de matière déterminée, comprise entre 0,05 et 2 mm. En particulier, avant cuisson l'usinage est réalisé au moyen d'une fraise par enlèvement de matière, tandis qu'après cuisson l'usinage est réalisé au moyen d'un outil, souvent diamanté, par enlèvement de matière sur une machine de fraisage à au moins trois axes et de préférence à quatre ou cinq axes. Par ce moyen on parvient à réaliser automatiquement l'usinage.
- Cette technique permet d'usiner un noyau non cuit à partir d'un fichier CFAO (conception et fabrication assistée par ordinateur) existant sans être pénalisé par les retraits du noyau au cours de l'étape de cuisson qui ne sont pas toujours identiques. Le noyau non cuit a les dimensions du moule dans lequel il est fabriqué. Avantageusement, les noyaux avant cuisson sont géométriquement identiques.
- On réalise de cette façon des formes aux épaisseurs variées correspondant aux différents éléments structurels du noyau D'autres formes sont possibles.
- L'étape d'usinage peut également comprendre une étape de rayonnage de la surface du tenon.
- D'autres caractéristiques et avantages ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation du procédé de l'invention en référence aux dessins en annexe sur lesquels,
- la
figure 1 est une vue en coupe d'une aube de turbine refroidie, - la
figure 2 est une vue générale d'un noyau d'aube refroidie. - la
figure 3 est une vue d'une zone de bord de fuite de noyau présentant une surépaisseur conformément à l'invention, - la
figure 4 est une vue d'une partie de bord de fuite de noyau après usinage de la surépaisseur, - la
figure 5 présente sur un graphique l'évolution de la pression d'injection en fonction des artifices utilisés pour obtenir la géométrie du bord de fuite souhaitée, - la
figure 6 montre le remplissage du moule en fonction des artifices de lafigure 5 - la
figure 7 montre le mode d'usinage au moyen d'une fraise, - La
figure 8 montre en coupe selon 8-8 le premier tenon de lafigure 3 , et - la
figure 9 montre en coupe selon 9-9 le premier tenon de lafigure 8 . - La description qui suit correspond à l'application de l'invention à la formation d'un noyau de fonderie pour une aube de turbine haute pression dans un moteur à turbine à gaz pour une utilisation aéronautique ou terrestre. Cette présentation n'est pas limitative.
- Comme on le voit sur la
figure 1 , une aube 1 de turbine comprend une surface intrados IN une surface extrados EX, un bord d'attaque BA et un bord de fuite BF. Lorsqu'il s'agit d'une aube de turbine haute pression d'un moteur à turbine à gaz pour une utilisation aéronautique, l'aube comprend des cavités internes, ici 7 : 1A à 1G. Le bord de fuite comprend une ouverture 1H s'étendant parallèlement à celui-ci. Elle est alimentée depuis la dernière cavité 1G par une pluralité de canaux 1GH, calibrés, parallèles entre eux, pour l'échappement du fluide de refroidissement qui est de l'air prélevé au compresseur. - Les cavités sont séparées les unes des autres par des cloisons : 1AB, 1BC, etc. Lorsqu'on fabrique ces aubes par coulée d'un métal en fusion, on doit incorporer au moule carapace un noyau qui occupe les vides des cavités à former dans l'aube. Ce noyau comme on le devine à partir de la
figure 1 est complexe. - On voit sur la
figure 2 un noyau 100 issu d'un moule. Il comprend une partie correspondant aux cavités de la pale 100A, une partie 100B correspondant aux cavités du pied de l'aube et une partie 100C formant une poignée de préhension pendant la fabrication. En tête de pale on voit aussi une partie 100D correspondant à ce qui est désigné par baignoire dans le jargon du domaine. - Le bord de fuite du noyau, soit la partie référencée 100H conduisant à la formation de la cavité 1H de la
figure 1 et les tenons 100GH conduisant à la formation des canaux 1GH de lafigure 1 sont montrés sur lafigure 3 ou lafigure 4 . Le cas particulier du premier tenon 100GH1 conforme à l'invention est discuté plus loin. - Ce noyau est réalisé par injection dans un moule dans lequel on doit remplir les zones fines constituées par les tenons 100GH. La technique habituelle consiste à concevoir le moule avec des sous pièces qui présentent une certaine mobilité pour pouvoir extraire le noyau après injection de la matière dans le moule et sa solidification. Comme on l'a expliqué plus haut, l'injection de ces zones est d'autant plus compliquée que celles-ci sont fines.
- L'objet de l'invention est la réalisation d'un noyau ayant une telle structure complexe sans avoir à développer des pâtes plus fluides ou augmenter les paramètres d'injections tels que la pression ou le débit.
- Conformément à l'invention, on confectionne un moule modifié, c'est-à-dire un moule dont le noyau après moulage présente au moins une zone fine qui est épaissie.
- La zone fine épaissie du premier tenon 100GH1 est obtenue en conformant convenablement le moule en cet endroit pour obtenir une telle zone épaissie pour le premier tenon 100GH1. Le premier tenon est le premier vu depuis le pied de l'aube d'où est injectée la pâte du noyau. On a représenté cette partie en coupe sur les
figures 8 et 9 . Sur lafigure 8 on voit la surépaisseur E du tenon 100GH1 par rapport à la surface extrados 100Ex du noyau 100. Les faces du côté de l'extrados des parties 100G et 100H sont sensiblement dans le même plan, à l'exception de cette surépaisseur. Cette surépaisseur est déterminée en fonction de l'épaisseur « e » finale que l'on souhaite obtenir pour le tenon 100GH1 et de la qualité de la pâte que l'on injecte. Il s'agit de créer un canal d'ouverture suffisante pour l'écoulement de la pâte pendant l'injection. En coupe transversale représentée sur lafigure 9 le contour de la surépaisseur E tient compte des bords arrondis du tenon. Le rayonnage des bords arrondis du tenon peut être effectué aussi par usinage. - La pâte utilisée comprend de préférence un liant organique associé à une charge minérale. Par exemple le mélange est fait selon l'enseignement de la demande de brevet
EP 328452 - Après fabrication du noyau avec cette surépaisseur E sur le premier tenon, l'étape suivante consiste à usiner, dans cette ébauche de noyau, la ou les zones épaissies. L'usinage est avantageusement réalisé au moyen d'un outil tel que montré sur la
figure 7 . Il s'agit d'une fraise 200 comportant une extrémité 200A de coupe et d'un filet ou bord de coupe en hélice le long de sa tige 200B. On déplace la fraise perpendiculairement à la surface à usiner. La vitesse de l'outil ainsi que celle de son déplacement sont fixées. On limite ainsi les efforts sur la matière et on évite que l'outil fléchisse. - On utilise de préférence une machine outil à commande numérique de type à cinq axes de déplacement, par exemple, trois axes pour le positionnement de la fraise dans l'espace et deux axes pour le positionnement du noyau. On peut programmer aisément cette machine pour automatiser l'usinage des évidements le cas échéant.
- Sur la
figure 4 on voit la zone de bord de fuite du noyau après qu'il a été usiné. Les canaux sont de la dimension en particulier de l'épaisseur qu'ils formeront, au retrait près, dans la pièce à la coulée du métal en fusion dans le moule carapace. - Une fois le noyau usiné avant cuisson, on passe aux traitements suivants, connus en soi, dans le processus de fabrication des noyaux de fonderie. le déliantage, c'est-à-dire l'élimination du liant organique. On chauffe, dans ce but, le noyau à une température suffisante pour dégrader les composants organiques qu'il contient. Les autres étapes consistent à chauffer ensuite le noyau à la température de frittage des particules céramiques qui le composent. Si une consolidation supplémentaire est nécessaire, on procède à une imprégnation avec une résine organique.
- Pour les noyaux usinés après cuisson on passe directement à la finition et au contrôle.
- Afin de montrer l'intérêt de la présente solution, on a réalisé des essais comparatifs en référence avec les
figures 5 et 6 . - La
figure 6a montre une phase du remplissage d'un moule de l'art antérieur en traits hachurés. L'épaisseur des canaux pour la formation des tenons dans cet exemple est de 0,35mm. On voit que la pâte est introduite par la zone du pied de l'aube et progresse vers la tête du moule. La pâte est freinée dans son écoulement à travers les zones de fine épaisseur. Elle se refroidit même avant d'avoir passé ces zones. La pâte doit dont contourner ces zones. Il s'ensuit qu'au moment du collage entre les deux front de propagation la pâte est insuffisamment fluide pour qu'une soudure solide se forme. - Sur le graphique de la
figure 5 , on voit que la pression nécessaire est de 94 unités de pression. - Sur la
figure 6b on a aménagé un canal 60 du côté de la zone 100H pour que l'alimentation soit plus directe. Effectivement la pression d'injection est plus faible ; 85 unités de pression suffisent. Cependant la soudure n'est encore pas satisfaisante car le front de la pâte reste fixé dans les canaux des tenons. - Sur la
figure 6c , on voit que l'on a ajouté un faux tenon 70. Le résultat est sensiblement le même que précédemment. La pression est de 85 unités de pression. - Sur la
figure 6d , on a creusé le moule de manière à former sur le premier tenon une surépaisseur selon l'invention. On voit en relation avec lafigure 5 qu'une pression d'injection de 78 unités de pression suffit pour que le front de propagation de la pâte ne soit pas bloqué dans le canal. Cela permet le remplissage de la zone de bord de fuite à travers les canaux. Il s'ensuit qu'aucune faiblesse mécanique ne vient affecter la zone des tenons. - On a représenté essentiellement l'épaississement du premier tenon du noyau mais on peut l'appliquer à tous les tenons. Cette technique permet donc plus généralement la réalisation de parties du noyau qui sont très fines et peu larges comme la partie du noyau située à proximité du bord de fuite et comportant les canaux pour le passage de l'air s'échappant de l'intérieur de l'aube en fin de circuit de refroidissement et injecté dans la veine de gaz. Cependant, on peut l'étendre à l'usinage de toute partie du noyau pour laquelle se pose le même problème de liberté d'écoulement.
Claims (9)
- Procédé de fabrication d'un noyau de fonderie (100), comportant au moins une zone fine d'épaisseur « e » comprise entre 0,1 et 0,5 mm d'un bord de fuite d'aube de turbomachine et comprenant la mise en forme dans un moule d'un mélange comprenant une charge de particules céramiques et un liant organique, l'extraction hors du moule, le déliantage et un traitement thermique de consolidation du noyau, caractérisé par le fait que la zone d' épaisseur <<e>> constitue un tenon (100GH) de formation d'un canal d'évacuation de l'air de refroidissement interne, que l'on forme dans ledit moule un noyau dont ladite zone est épaissie par rapport à l'épaisseur « e » d'une surépaisseur E de manière à créer un canal d'ouverture suffisante pour l'écoulement dudit mélange pendant son injection dans le moule et que l'on usine ladite surépaisseur après avoir extrait le noyau du moule.
- Procédé selon la revendication 1 dont l'usinage est effectué avant l'opération de traitement thermique.
- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'usinage de la surépaisseur est effectué mécaniquement par fraisage avec enlèvement de copeaux.
- Procédé selon la revendication 1 dont l'usinage est effectué après l'opération de traitement thermique.
- Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'usinage de la surépaisseur est effectué mécaniquement par abrasion.
- Procédé selon la revendication 5, dont l'usinage est réalisé au moyen d'une fraise.par enlèvement de matière sur une machine de fraisage à au moins trois axes, et préférentiellement à 4 ou 5 axes.
- Procédé selon la revendication 1 dont le tenon est le premier vu depuis le pied de l'aube d'où est injectée la pâte pour le remplissage du moule.
- Procédé selon la revendication 1 dont l'usinage comprend une étape de rayonnage de la surface du tenon (100GH).
- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 pour la fabrication d'un noyau comportant une pluralité de zones fines, la surépaisseur étant appliquée sur plusieurs zones fines.
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