FR2968586A1 - Procede de fabrication d'une piece a l'aide d'un revetement structurel bicouche - Google Patents
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Abstract
Procédé de fabrication d'une pièce (100). Le procédé de fabrication comporte le dépôt d'une première couche d'un revêtement structurel (54) sur une surface extérieure (112) d'un substrat (110). Le substrat (110) a au moins un espace intérieur creux (114). Le procédé de fabrication comporte en outre l'usinage du substrat (110) à travers la première couche du revêtement structurel (54) afin de définir une ou plusieurs ouvertures dans la première couche du revêtement structurel (54) et de former une gorge ou plusieurs gorges respectives (132) dans la surface extérieure (112) du substrat (110). Le procédé de fabrication comporte en outre le dépôt d'une deuxième couche du revêtement structurel (56) par-dessus la première couche du revêtement structurel (54) et par-dessus la ou les gorges (132), de façon que la ou les gorges (132) et la deuxième couche du revêtement structurel (56) définissent conjointement un ou plusieurs canaux (130) pour le refroidissement de la pièce (100). Une pièce (100) est également décrite.
Description
B11-5433FR 1 Procédé de fabrication d'une pièce à l'aide d'un revêtement structurel bicouche
L'invention concerne de façon générale les moteurs à turbine à gaz et, plus spécifiquement, un refroidissement dans ceux-ci par des microcanaux. Dans un moteur à turbine à gaz, de l'air est mis sous pression dans un compresseur et est mélangé à du combustible dans une chambre de combustion pour produire des gaz de combustion chauds. De l'énergie est extraite des gaz dans une turbine haute pression (HP), qui fait fonctionner le compresseur, et dans une turbine basse pression (BP), qui fait fonctionner une soufflante dans une application à un moteur d'aéronef à double flux, ou fait fonctionner un arbre extérieur pour des applications dans la marine et l'industrie Le rendement d'un moteur augmente avec la température des gaz de combustion. Cependant, les gaz de combustion chauffent les divers organes sur leur passage, ce qui nécessite à son tour un refroidissement de ceux-ci pour assurer une longue durée de vie du moteur. Ordinairement, les organes sur le passage des gaz chauds sont refroidis en soutirant de l'air du compresseur. Ce processus de refroidissement réduit le rendement du moteur, car l'air soutiré n'est pas utilisé dans le processus de combustion. La technique de refroidissement des moteurs à turbine à gaz est au point et comprend de nombreux brevets couvrant divers aspects de circuits et moyens de refroidissement dans les diverses pièces de la veine de gaz chauds. Par exemple, la chambre de combustion comprend des aubes fixes creuses supportées entre des bandes extérieure et intérieure, lesquelles nécessitent également un refroidissement. Les aubes rotoriques de turbines sont creuses et comprennent ordinairement des circuits de refroidissement dans celles-ci, les aubes étant entourées par des enveloppes de turbine, lesquelles nécessitent elles aussi un refroidissement. Les gaz de combustion chauds sont refoulés par un circuit d'échappement qui peut également être doublé et doit être convenablement refroidi. Dans tous ces exemples de pièces de moteurs à turbine à gaz, on utilise ordinairement de minces parois métalliques en métaux constituées par des superalliages à grande résistance mécanique pour améliorer la durée de vie tout en limitant le plus possible les besoins en refroidissement de celles-ci. Divers circuits et moyens de refroidissement sont adaptés à ces différentes pièces dans leurs environnements correspondants dans le moteur. Par exemple, une série de passages internes de refroidissement, ou sinuosités, peuvent être formés dans une pièce de veine de gaz chauds. Un fluide de refroidissement peut être envoyé dans les sinuosités depuis un plénum, et le fluide de refroidissement peut circuler dans les passages, en refroidissant le substrat et les revêtements des pièces de la veine de gaz chauds.
Cependant, cette stratégie de refroidissement a ordinairement pour conséquences des coefficients de transfert thermique relativement bas et des profils non uniformes de température des pièces. Le refroidissement par microcanaux offre la possibilité de réduire notablement les besoins en refroidissement en plaçant le refroidissement le plus près possible de la zone chauffée, ce qui réduit la différence de température entre le côté chaud et le côté froid de la matière du substrat supportant les principales sollicitations, pour un coefficient de transfert thermique donné. Une approche antérieure de fabrication pour la formation de microcanaux de refroidissement dans des pales de turbine a consisté à former des canaux dans le revêtement extérieur de la pale moulée, puis à appliquer un revêtement structurel sur les canaux. On se reportera par exemple au brevet US 5 262 462.
Cependant, les techniques de fabrication existantes risquent de nuire au bon état de la zone interfaciale entre le revêtement structurel et le matériau de substrat situé au-dessous, en particulier au niveau des bords des canaux de refroidissement, les concentrations de contraintes peuvent être fortes.
Par conséquent, il serait souhaitable de proposer un procédé pour fabriquer une pièce à refroidissement par microcanaux, qui améliore l'intégrité de la zone interfaciale entre le revêtement structurel et la matière du substrat située au-dessous. En particulier, il serait souhaitable de réduire les défauts et d'améliorer l'adaptation des propriétés et des structures de la matière dans la zone interfaciale critique des canaux afin d'améliorer l'adhérence entre le revêtement et le substrat. Un premier aspect de la présente invention réside dans un procédé de fabrication d'une pièce. Le procédé comprend le dépôt d'une première couche d'un revêtement structurel sur une surface extérieure d'un substrat, le substrat ayant au moins un espace intérieur creux. Le procédé de fabrication comprend en outre l'usinage du substrat à travers la première couche du revêtement structurel afin de ménager une ou plusieurs ouvertures dans la première couche du revêtement structurel et de former une ou plusieurs gorges respectives dans la surface extérieure du substrat. Chaque gorge a une base respective et s'étend au moins partiellement sur la surface du substrat. Le procédé de fabrication comporte en outre le dépôt d'une seconde couche du revêtement structurel par-dessus la première couche du revêtement structurel et par-dessus la ou les gorges, de façon que la ou les gorges et la seconde couche du revêtement structurel définissent conjointement un ou plusieurs canaux servant au refroidissement de la pièce.
Un autre aspect de l'invention réside dans une pièce qui comporte un substrat ayant une surface extérieure et une surface intérieure, la surface intérieure définissant au moins un espace intérieur creux. La surface extérieure définit une ou plusieurs gorges, et chaque gorge s'étend au moins partiellement sur la surface extérieure du substrat et possède une base respective. Un ou plusieurs trous d'accès traversent la base d'une gorge respective pour mettre la gorge en communication fluidique avec l'espace intérieur creux respectif. La pièce comporte en outre un revêtement disposé par-dessus au moins une partie de la surface extérieure du substrat. Le revêtement comprend au moins une première et une deuxième couche d'un revêtement structurel. La première couche de revêtement structurel ne s'étend pas par-dessus la ou les gorges, et la deuxième couche de revêtement structurel est disposée par-dessus la première couche du revêtement structurel et s'étend par-dessus la ou les gorges, de façon que la ou les gorges et la deuxième couche du revêtement structurel définissent conjointement un ou plusieurs canaux servant au refroidissement de la pièce. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d'un système de turbine à gaz; la figure 2 est une coupe schématique d'un exemple de configuration de pale à microcanaux de refroidissement, selon un aspect de la présente invention ; les figures 3 à 8 illustrent schématiquement des étapes du processus pour la formation de canaux dans un substrat ; la figure 9 représente schématiquement, en perspective, trois exemples de canaux qui s'étendent partiellement sur la surface du substrat et acheminent un agent de refroidissement jusqu'à des trous respectifs de refroidissement par film ; la figure 10 est une vue en coupe d'un des exemples de canaux de la figure 9 et représente le microcanal acheminant un agent de refroidissement depuis un trou d'accès jusqu'à un trou de refroidissement par film ; les figures 11 à 18 illustrent schématiquement des étapes d'un autre processus pour former des canaux dans un substrat à l'aide d'un revêtement temporaire en plus du revêtement structurel bicouche ; et les figures 19 et 20 illustrent schématiquement des étapes d'un autre processus possible pour former des canaux à forme rentrante dans un substrat à l'aide du revêtement structurel bicouche sans le recours à un matériau de remplissage consommable, et où les canaux obtenus possèdent des rainures perméables. La figure 1 est une représentation schématique d'un système 10 de turbine à gaz. Le système 10 peut comporter un ou plusieurs compresseurs 12, chambres de combustion 14, turbines 16 et injecteurs 20 de combustible. Le compresseur 12 et la turbine 16 peuvent être accouplés par un ou plusieurs arbres 18. L'arbre 18 peut être un arbre monobloc ou être constitué par de multiples segments d'arbre assemblés les uns avec les autres pour former l'arbre 18. Le système 10 de turbine à gaz peut comporter un certain nombre de pièces 100 de veine de gaz chauds. Une pièce de veine de gaz chauds est constituée par toute pièce du système 10 au moins partiellement exposée à un flux de gaz à haute température circulant dans le système 10. Par exemple, des grilles d'ailettes (également appelées aubes mobiles ou grilles d'aubes mobiles), des ensembles de tuyères (également appelés aubes fixes ou grilles d'aubes fixes), des ensembles d'enveloppes, des pièces de transition, des bagues de retenue et des pièces d'échappement de compresseur constituent toutes des pièces de veine de gaz chauds. Cependant, il doit être entendu que la pièce 100 de veine de gaz chauds selon la présente invention ne se limite pas aux exemples ci-dessus, mais peut être constituée par toute pièce au moins partiellement exposée à un flux de gaz à haute température. Par ailleurs, il doit être entendu que la pièce 100 de veine de gaz chauds selon la présente invention ne se limite pas à des pièces présentes dans des systèmes 10 de turbines à gaz, mais peut être constituée par toute machine ou tout organe de celle-ci susceptible d'être exposé à des flux à haute température. Lorsqu'une pièce 100 de veine de gaz chauds est exposée à un flux 80 de gaz chauds, la pièce 100 de veine de gaz chauds est chauffée par le flux 80 de gaz chauds et peut atteindre une température entraînant un défaut de fonctionnement de la pièce 100 de veine de gaz chauds. Ainsi, afin de permettre au système 10 de fonctionner à haute température avec un flux 80 de gaz chauds, ce qui améliore le rendement et les performances du système 10, il faut un système de refroidissement pour la pièce 100 de veine de gaz chauds. Globalement, le système de refroidissement selon la présente invention comporte une série de petits canaux, ou microcanaux, formés dans la surface de la pièce 100 de veine de gaz chauds. Pour des pièces de turbines de production d'électricité de taille industrielle, les dimensions de "petits" canaux ou de "microcanaux" doivent couvrir des profondeurs et largeurs approximatives de l'ordre de 0,25 mm à 1,5 mm, tandis que pour des pièces de turbines pour l'aéronautique, les dimensions des canaux doivent couvrir des profondeurs et des largeurs approximatives de l'ordre de 0,15 mm à 0,5 mm. La pièce de veine de gaz chauds peut être pourvue d'une couche de couverture. Un fluide de refroidissement peut être envoyé dans les canaux depuis une chambre et le fluide de refroidissement peut circuler dans les canaux, en refroidissant la couche de couverture. Un procédé de fabrication d'une pièce 100 est décrit en référence aux figures 2 à 20. Comme indiqué, par exemple, sur la figure 3, le procédé de fabrication de pièce comprend le dépôt d'une première couche d'un revêtement structurel 54 sur une surface 112 d'un substrat 110. Comme indiqué, par exemple, sur la figure 2, le substrat 110 possède au moins un espace intérieur creux 114. Le substrat 110 est ordinairement moulé avant le dépôt de la première couche du revêtement structurel 54 sur la surface 112 du substrat 110. Comme expliqué dans le brevet US 5 626 462, le substrat 110 peut être constitué de n'importe quelle matière adéquate. En fonction de l'application prévue pour la pièce 100, cette matière pourrait comprendre des superalliages à base de Ni, à base de Co et à base de Fe. Les superalliages à base de Ni peuvent être ceux contenant les deux phases 'y et 'y', en particulier les superalliages à base de Ni contenant les deux phases 'y et 'y' dans lesquels la phase 'y' occupe au moins 40% en volume du superalliage. On sait que ces alliages sont avantageux en raison d'une combinaison de propriétés souhaitables dont la résistance aux températures élevées et la résistance au fluage à haute température. La matière du substrat peut également consister en un alliage intermétallique NiAl, car on sait également que ces alliages possèdent une combinaison d'excellentes propriétés, dont la résistance aux températures élevées et la résistance au fluage à haute température, qui sont avantageuses pour une utilisation dans des applications à des moteurs de turbine employés dans l'aéronautique. Dans le cas d'alliages à base de Nb, des alliages à base de Nb à revêtement, possédant une excellente résistance à l'oxydation, seront préférables, en particulier les alliages constitués de Nb-(27-40)Ti-(4,5-10,5)Al-(4,5-7,9)Cr-(1,5-5,5)Hf-(0-6)V, les intervalles de composition étant exprimés en pourcentage d'atomes. La matière du substrat peut également consister en un alliage à base de Nb qui contient au moins une phase secondaire, par exemple un composé intermétallique contenant Nb, comprenant un siliciure, un carbure ou un borure. De tels alliages sont des composites d'une phase ductile (à savoir l'alliage à base de Nb) et d'une phase de renforcement (à savoir un composé intermétallique contenant Nb). Pour d'autres agencements, la matière du substrat comprend un alliage à base de molybdène, notamment des alliages à base de molybdène (en solution solide) avec Mo5SiB2 et Mo3Si comme phases secondaires. Pour d'autres configurations, la matière du substrat comprend un composite à matrice en céramique, notamment une matrice de carbure de silicium (SiC) renforcée par des fibres de SiC. Pour d'autres configurations, la matière du substrat comprend un composé intermétallique à base de TiAl.
Comme indiqué, par exemple, sur la figure 4, le procédé de fabrication de pièce comporte en outre l'usinage du substrat 110 à travers la première couche du revêtement structurel 54 afin de définir une ou plusieurs ouvertures 58 dans la première couche du revêtement structurel 54 et de former une ou plusieurs gorges respectives 132 dans la surface 112 du substrat 110. Pour les exemples illustrés, de multiples ouvertures 58 sont définies dans la première couche 54 du revêtement structurel et de multiples gorges respectives 132 sont formées dans le substrat 110. Comme indiqué sur la figure 4, chacune des gorges 132 a une base 134 et, comme représenté par exemple sur les figures 9 et 10, s'étend au moins partiellement sur la surface 112 du substrat 110. Bien que les gorges soient représentées comme ayant des parois rectilignes, les gorges 132 peuvent avoir n'importe quelle configuration, par exemple elles peuvent être rectilignes, incurvées ou avoir de multiples courbes. Les gorges 132 peuvent être formées à l'aide de diverses techniques. Par exemple, les gorges 132 peuvent être formées à l'aide d'un ou de plusieurs des procédés suivants : projection de liquide abrasif, usinage électrochimique (ECM) en plongée, usinage par électro-érosion avec une électrode tournante en un seul point (fraisage par électro-érosion), et usinage laser (perçage laser). Des exemples de techniques d'usinage laser sont décrits dans la demande de brevet US 12/697 005. Des exemples de techniques d'électro-érosion sont décrits dans la demande de brevet US 12/790 675. Pour des configurations particulières du processus, les gorges 132 sont formées en dirigeant un jet de liquide abrasif 160 vers la surface 112 du substrat 110 à travers la première couche du revêtement structurel 54, comme illustré schématiquement sur la figure 4. Ainsi, tout arrondissement des bords d'un canal se trouvera dans le revêtement structurel 54, non dans le métal de base du substrat. Des exemples de procédés et de systèmes de perçage par injection d'eau sont proposés dans la demande de brevet US 12/790 675. Comme expliqué dans la demande de brevet US 12/790 675, le procédé par injection d'eau utilise ordinairement un courant à haute vitesse de particules abrasives (par exemple, du "sable" abrasif) en suspension dans un courant d'eau à haute pression. La pression de l'eau peut varier considérablement, mais elle est souvent de l'ordre de 35 à 620 MPa. On peut utiliser un certain nombre de matières abrasives telles que le grenat, l'oxyde d'aluminium, le carbure de silicium et des billes de verre.
De plus, et comme expliqué dans la demande de brevet US 12/790 675, le système à injection d'eau peut comprendre un dispositif multi-axe à commande numérique (CNC). Les systèmes CNC eux-mêmes sont connus dans la technique et sont décrits, par exemple, dans la demande de brevet US 2005/0013926. Les systèmes CNC permettent à l'outil de coupe de se déplacer sur un certain nombre d'axes X, Y et Z, ainsi que sur des axes de rotation. Comme indiqué, par exemple, sur les figures 7, 17 et 20, le procédé de fabrication de pièce comporte en outre le dépôt d'une deuxième couche du revêtement structurel 56 par-dessus la première couche 54 de revêtement structurel et par-dessus la ou les gorges 132, de façon que la ou les gorges 132 et la deuxième couche 56 de revêtement structurel définissent conjointement un ou plusieurs canaux 130 pour le refroidissement de la pièce 100. Des exemples de revêtements structurels sont proposés dans le brevet US 5 640 767 et le brevet US 5 626 462. Comme expliqué dans le brevet US 5 626 462, les revêtements structurels sont amenés à adhérer à des parties de la surface 112 du substrat 110. Il faut souligner que bien que les gorges 132 et les canaux 130 soient représentés sur les figures 4 à 9 et 12 à 18 comme étant rectangulaires, ils peuvent aussi prendre d'autres formes. Par exemple, les gorges 132 (et les canaux 130) peuvent être des gorges rentrantes 132 (des canaux rentrants 130), comme décrit plus loin en référence aux figures 19 et 20. De plus, les parois latérales des gorges 132 (des canaux 130) ne sont pas forcément rectilignes. Pour diverses applications, les parois latérales des gorges 132 (des canaux 130) peuvent être incurvées ou arrondies. Dans l'exemple d'agencement illustré sur les figures 2, 9 et 10, la deuxième couche 56 de revêtement structurel s'étend longitudinalement sur la surface extérieure 112, en forme de pale, du substrat 110. La deuxième couche 56 de revêtement structurel épouse la surface extérieure 112 en forme de pale et couvre les gorges 132 en formant les canaux de refroidissement 130. Comme indiqué sur les figures 9 et 10, par exemple, le substrat 110 et la deuxième couche 56 de revêtement structurel peuvent en outre définir un ou plusieurs trous de sortie 142 pour refroidissement par film. Pour l'exemple de configuration représenté sur la figure 10, le canal de refroidissement 130 fait passer un agent de refroidissement d'un trou d'accès 140 à un trou 142 de refroidissement par film. Il faut souligner que, comme illustré, la deuxième couche 56 de revêtement structurel est juste le premier revêtement ou le revêtement structurel qui couvre les canaux. Pour certaines applications, on n'utilise pas de revêtement supplémentaire. Cependant, pour d'autres applications, on utilise également une couche d'adhérence et/ou un revêtement formant barrière thermique (TBC). Dans les exemples d'agencements illustrés sur les figures 9 et 10, les canaux de refroidissement 130 font passer le flux de refroidissement du trou d'accès respectif 140 au trou de sortie 142 pour refroidissement par film. Dans les exemples représentés sur les figures 9 et 10, les gorges font passer un fluide vers les trous de sortie 142 pour refroidissement par film. Cependant, d'autres configurations n'impliquent pas la présence d'un trou de refroidissement par film, les canaux de refroidissement s'étendant simplement sur la surface 112 du substrat et débouchant depuis un bord de la pièce, par exemple le bord de fuite ou le bout de l'ailette, ou un bord d'une paroi d'extrémité. De plus, il faut souligner que bien que, sur la figure 9, les trous de refroidissement par film soient représentés comme étant ronds, il s'agit là d'un exemple nullement limitatif. Les trous de refroidissement par film peuvent également être des trous d'une forme non circulaire. Ordinairement, la longueur des canaux de refroidissement est de l'ordre de 10 à 1000 fois le diamètre des trous de refroidissement par film et, plus particulièrement, de l'ordre de 20 à 100 fois le diamètre des trous de refroidissement par film. Les canaux de refroidissement 130 peuvent avantageusement être utilisés n'importe où sur les surfaces des pièces (corps de pale, bords d'attaque, bords de fuite, pointes d'aubes, parois d'extrémités, plates-formes). En outre, bien que les canaux de refroidissement soient représentés comme ayant des parois rectilignes, les canaux 130 peuvent avoir n'importe quelle configuration, par exemple ils peuvent être rectilignes, incurvés ou avoir de multiples courbes. Le revêtement structurel comprend toute matière adéquate et est amené à adhérer à la surface extérieure 112 du substrat 110. Pour des configurations particulières, la première et/ou la deuxième couche 54, 56 de revêtement structurel peuvent avoir une épaisseur de 0,02 à 2,0 millimètres et, plus particulièrement, de 0,1 à 1 millimètre, et encore plus particulièrement de 0,1 à 0,5 millimètre pour des pièces de turbine à gaz destinées à l'industrie. Pour des pièces destinées à l'aéronautique, cette épaisseur est ordinairement de l'ordre de 0,02 à 0,25 millimètre, et plus particulièrement de 0,05 à 0,125 millimètre. Cependant, d'autres épaisseurs peuvent être utilisées en fonction des besoins pour une pièce particulière 100. Dans l'exemple de configuration illustré sur les figures 19 et 20, chacune des gorges 132 a une base 134 et un sommet 136, la base 134 étant plus large que le sommet 136, si bien que chacune des gorges 132 constitue une gorge à forme rentrante 132. Pour des configurations particulières, la base 134 de l'une, respective, des gorges 132 à forme rentrante est au moins deux fois plus large que le sommet 136 de la gorge respective 132. Pour des configurations plus particulières, la base 134 de la gorge respective 132 à forme rentrante est au moins trois fois, et plus particulièrement de l'ordre d'environ trois à quatre fois plus large que le sommet 136 de la gorge respective 132. Des techniques pour former les gorges rentrantes 132 sont proposées dans la demande de brevet US 12/943 624. La deuxième couche 56 de revêtement structurel peut avantageusement être déposée sur des gorges rentrantes 132 sans remplissage (c'est-à-dire sans le remplissage complet ou partiel de la gorge avec un agent de remplissage consommable), comme indiqué par exemple sur les figures 19 et 20. De plus, les gorges rentrantes assurent une amélioration du refroidissement par rapport à une gorge à forme simple (à savoir des gorges dont le sommet 136 et la base ont approximativement la même largeur).
De même, pour les pièces les plus petites, les gorges peuvent être suffisamment petites pour que la deuxième couche 56 de revêtement structurel puisse être déposée sur des gorges 132 sans remplissage (de forme arbitraire, c'est-à-dire qu'elles ne sont pas forcément à forme rentrante) sans remplissage complet ou partiel de la gorge. Cela pourrait être le cas pour les pièces les plus petites, par exemple les pièces de dimensions conçues pour l'aéronautique. Plus particulièrement, pour l'agencement représenté sur la figure 20, la deuxième couche du revêtement structurel 56 définit une ou plusieurs rainures perméables 144, de façon que la deuxième couche 56 de revêtement structurel ne couvre pas entièrement la gorge ou chacune des gorges 132. Cependant, dans les exemples de configurations illustrés sur les figures 8 et 18, la deuxième couche 56 de revêtement structurel couvre entièrement les gorges respectives 132, fermant ainsi hermétiquement les canaux respectifs 130. Bien que les rainures perméables 144 soient représentées dans le cas des canaux rentrants 130, les rainures perméables 144 peuvent également être formées pour d'autres géométries de canaux. Ordinairement, les rainures (intervalles) perméables 144 ont une géométrie irrégulière, la largeur de l'intervalle 144 variant, au fur et à mesure de l'application du revêtement structurel et de son accumulation sur une certaine épaisseur. A mesure que la première couche du revêtement structurel est appliquée sur le substrat 110, la largeur de l'intervalle 144 peut diminuer à partir d'approximativement la largeur du sommet 136 du canal 130, au fur et à mesure de l'accumulation du revêtement structurel. Dans des exemples particuliers, la largeur de l'intervalle 144, en son point le plus étroit, est de 5% à 20% de la largeur du sommet 136 du canal respectif. De plus, la rainure perméable 144 peut être poreuse, auquel cas l'intervalle "poreux" 144 peut avoir quelques connexions, c'est-à-dire quelques points ou emplacements à intervalle nul. Les intervalles 144 assurent avantageusement un relâchement des contraintes pour le revêtement 50. Suivant leur fonction spécifique, les rainures perméables 144 peuvent traverser soit la totalité des couches de revêtement, soit seulement certaines couches de revêtement. Par exemple, une rainure perméable 144 peut être formée dans une ou plusieurs couches de revêtement 50, une couche déposée ultérieurement recouvrant les rainures, ce qui assure une fermeture hermétique efficace des rainures 144. La rainure perméable 144 offre l'avantage d'assurer une fonction de relâchement de contraintes ou déformations pour le ou les revêtements structurels. De plus, la rainure perméable 144 peut servir de moyen de refroidissement lorsqu'elle traverse tous les revêtements, ce qui signifie que, avec cette configuration, les rainures perméables 144 sont conçues pour faire passer un fluide de refroidissement depuis les canaux respectifs 130 jusqu'à une surface extérieure de la pièce. Par ailleurs, la rainure perméable 144 peut servir de moyen de refroidissement passif lorsqu'elle est recouverte par les revêtements supérieurs, dans le cas où ces revêtements sont endommagés ou écaillés.
Dans l'exemple de processus illustré sur les figures 5 et 13, le procédé de fabrication de pièce comporte en outre la formation d'un ou de plusieurs trous d'accès 140 à travers la base de l'une des gorges 132 pour assurer une communication fluidique entre les gorges 132 et le ou les espaces intérieurs creux 114. Les trous d'accès 140 sont formés avant le dépôt de la deuxième couche du revêtement structurel 56. Les trous d'accès 140 ont une section transversale ordinairement circulaire ou ovale et peuvent par exemple être formés à l'aide d'un ou de plusieurs procédés parmi l'usinage laser (perçage laser), la projection d'un liquide abrasif, l'usinage par électro-érosion (EDM) et le perçage par faisceau d'électrons. Les trous d'accès 140 peuvent être perpendiculaires à la base 134 des gorges respectives 132 (comme représenté sur la figure 6) ou, plus généralement peuvent être percés suivant des angles de 20 à 90 degrés par rapport à la base 134 de la gorge.
Dans l'exemple de processus illustré sur les figures 6 et 7, le procédé de fabrication de pièce comprend en outre le remplissage de la ou des gorges 132 avec un agent de remplissage consommable 32 à travers la ou les ouvertures respectives 58 présentes dans la première couche 54 de revêtement structurel. Par exemple, l'agent de remplissage peut être appliqué sous forme liquide, par immersion ou par pulvérisation d'une "encre" métallique en suspension 32 sur la pièce 100, de façon que les gorges 132 soient remplies. Dans d'autres configurations, l'agent de remplissage 32 peut être appliqué à l'aide d'un micro-stylo ou d'une seringue. Dans certaines mises en oeuvre, les gorges 132 peuvent être remplies jusqu'à ce que la matière de remplissage 32 déborde. L'excédent de matière de remplissage 32 peut être éliminé, par exemple par essuyage. On citera comme exemples nullement limitatifs de matières pour l'agent de remplissage 32 des résines photodurcissables (par exemple, des résines durcissables par la lumière visible ou par UV), des céramiques, des encres contenant du cuivre ou du molybdène dans un solvant organique servant de support, et de la poudre de graphite avec une base d'eau et un support. Plus généralement, l'agent de remplissage consommable 32 peut comprendre les particules voulues en suspension dans un support avec un liant éventuel. Par ailleurs, suivant le type d'agent de remplissage employé, l'agent de remplissage peut entrer ou non dans les trous d'accès 140. Des exemples de matières de remplissage (ou de moyens ou de matières consommables pour le remplissage des canaux) sont abordés dans le brevet US 5 640 767 et dans le brevet US 6 321 449. Dans des configurations particulières du processus, une "encre" métallique en suspension à faible résistance mécanique est employée comme agent de remplissage. L'utilisation d'une encre à faible résistance mécanique offre l'avantage de faciliter un polissage et/ou un finissage ultérieurs. Dans le processus illustré sur la figure 7, la deuxième couche 56 de revêtement structurel est déposée par-dessus la première couche 54 de revêtement structurel et par-dessus l'agent de remplissage 32 disposé dans la ou les gorges 132. Comme indiqué sur la figure 8, le procédé comprend en outre l'enlèvement de l'agent de remplissage consommable 32 de la ou des gorges 132 après le dépôt de la deuxième couche 56 de revêtement structurel.
Dans l'exemple de processus illustré sur les figures 3 à 8, les trous d'accès 140 sont formés avant le remplissage des gorges 132 avec l'agent de remplissage consommable 32. Dans l'exemple d'agencement représenté sur la figure 8, le procédé de fabrication de pièce comporte en outre le dépôt de couches de revêtement supplémentaires 50 par-dessus la deuxième couche du revêtement structurel 56. Par exemple, une couche d'accrochage et/ou un revêtement formant barrière thermique (TBC) peuvent être utilisés pour certaines applications. De même, bien que cela ne soit pas expressément représenté pour les processus illustrés sur les figures 11 à 18 et 19 et 20, ces procédés peuvent également comprendre le dépôt de couches de revêtement supplémentaires par-dessus la deuxième couche 56 de revêtement structurel. Cependant, dans d'autres applications, il se peut que seul un revêtement structurel soit utilisé pour les trois concepts illustrés sur les figures 3 à 8, 11 à 18 et/ou 19 et 20. Pour des concepts de processus particuliers, le procédé de fabrication de pièce comporte en outre la réalisation d'un traitement thermique après le dépôt de la première couche 54 du revêtement structurel. Des traitements thermiques supplémentaires peuvent être réalisés après le dépôt de la deuxième couche 56 du revêtement structurel et/ou après le dépôt de couches de revêtement supplémentaires. Par exemple, dans le cas d'un revêtement métallique, la pièce revêtue 100 peut être chauffée jusqu'à une température d'environ 0,7 à 0,9 Tm après le dépôt de la deuxième couche 56 de revêtement structurel, Tm étant la température de fusion du revêtement, en degrés Kelvin. Ce traitement thermique offre l'avantage de faciliter l'interdiffusion et l'adhérence ultérieure des deux couches 54, 56 du revêtement structurel l'une à l'autre, en réduisant ainsi le risque de défauts interfaciaux sur les bords des canaux. Les couches 54, 56 de revêtement structurel et la ou les couches de revêtement supplémentaires éventuelles peuvent être déposées à l'aide de diverses techniques. Pour des processus particuliers, les première et deuxième couches 54, 56 de revêtement structurel sont déposées par implantation ionique par immersion plasma (arc cathodique). Des exemples d'un dispositif et d'un procédé d'implantation ionique par immersion plasma sont fournis dans la demande de brevet US 2008/0138529. En bref, l'implantation ionique par immersion plasma consiste à placer une cathode en matière de revêtement dans un milieu sous vide à l'intérieur d'une chambre sous vide, à réaliser un substrat 110 dans le milieu sous vide, à appliquer un courant à la cathode pour former un arc cathodique sur une surface de la cathode, provoquant, du fait de l'arc, une érosion de matière de revêtement à partir de la surface de la cathode, et le dépôt de la matière de revêtement sur la surface 112 du substrat depuis la cathode. Des exemples nullement limitatifs d'un revêtement déposé par implantation ionique par immersion plasma comprennent les revêtements structurels 54, 56 ainsi que les revêtements d'accrochage et les revêtements résistant à l'oxydation, comme expliqué plus en détail par la suite en référence au brevet US 5 626 462. Pour certaines pièces 100 de veine de gaz chauds, le revêtement structurel 54, 56 comprend un alliage à base de nickel ou à base de cobalt et, plus particulièrement, comprend un superalliage ou un alliage de (NiCo)CrAlY. Par exemple, si la matière du substrat est un superalliage à base de Ni contenant les deux phases 'y et 'y', le revêtement structurel 54, 56 peut comprendre des compositions similaires de matières, comme expliqué plus en détail dans le brevet US 5 626 462. Pour d'autres configurations de processus, les première et deuxième couches de revêtement structurel 54, 56 sont déposées en réalisant une projection thermique et/ou une projection à froid. Par exemple, le processus de projection thermique peut consister en une projection par combustion ou une projection par plasma, la projection par combustion pouvant comporter une projection à grande vitesse d'un combustible en présence d'oxygène (HVOF) ou la projection à grande vitesse d'un combustible en présence d'air (HVAF), et la projection par plasma peut consister en une projection par plasma atmosphérique (par exemple de l'air ou un gaz inerte) ou une projection par plasma à basse pression (LPPS, également appelée projection par plasma sous vide ou VPS). Dans un exemple nullement limitatif, un revêtement de NiCrAlY est déposé par HVOF ou HVAF. D'autres exemples de techniques pour déposer les couches 54, 56 de revêtement structurel comprennent, d'une manière nullement limitative, la pulvérisation, le dépôt par voie physique en phase vapeur par faisceau d'électrons, le dépôt autocatalytique et le dépôt électrolytique. Pour certaines configurations, il est souhaitable d'employer de multiples techniques de dépôt pour déposer les couches de revêtement structurel, et de revêtement supplémentaire éventuel. Par exemple, une première couche de revêtement structurel peut être déposée par implantation ionique par immersion plasma, et une couche déposée ultérieurement et des couches supplémentaires éventuelles (non représentées) peuvent être déposées à l'aide d'autres techniques, par exemple un processus de projection par combustion ou un processus de projection par plasma. Selon les matières utilisées, le recours à différentes techniques de dépôt pour les couches de revêtement peut apporter des avantages en ce qui concerne des propriétés telles que, mais d'une manière nullement limitative, la tolérance à la déformation, la résistance mécanique, l'adhérence et/ou la ductilité. Plus généralement, et comme expliqué dans le brevet US 5 626 462, la matière utilisée pour former le revêtement 150 est constituée par n'importe quelle matière adéquate. Dans le cas d'une pièce 100 de turbine à refroidissement, la matière du revêtement structurel doit être apte à supporter des températures atteignant environ 1150°C, tandis que le TBC peut supporter des températures atteignant environ 1425°C. Le revêtement structurel 54, 56 doit être compatible avec la surface extérieure 112, en forme de pale, du substrat 110 et doit être apte à adhérer à ladite surface extérieure 112, comme expliqué dans la demande de brevet US 12/943 563. Comme expliqué dans le brevet US 5 626 462, si la matière du substrat est un superalliage à base de Ni contenant les deux phases 'y et 'y', les matières pour les couches 54, 56 de revêtement structurel peuvent avoir des compositions de matières identiques à celle du substrat. Une telle combinaison de matières des revêtements 54, 56 et du substrat 110 est préférable pour des applications particulières, notamment lorsque les températures maximales de l'environnement de fonctionnement (c'est-à-dire la température des gaz) sont similaires à celles de moteurs existants (par exemple inférieures à 1650°C). Dans le cas où la matière du substrat est un alliage à base de Nb, un alliage intermétallique à base de NiAl ou un alliage intermétallique à base de TiAl, le revêtement structurel 54, 56 peut également avoir des compositions de matières similaires. Comme expliqué dans le brevet US 5 626 462, dans d'autres applications, telles que des applications qui imposent des contraintes de température, d'environnement ou autre qui rendent inadéquate l'utilisation d'un revêtement monolithique 54, 56 en alliage métallique ou intermétallique, il est préférable que le revêtement structurel 54, 56 comprenne des composites. Les composites peuvent être constitués d'un mélange de phases d'alliages intermétalliques et métalliques ou d'un mélange de phases intermétalliques. L'alliage métallique peut être le même alliage que celui utilisé pour le substrat 110 ou une matière différente, suivant les besoins de la pièce 100. Par ailleurs, les deux phases constitutives doivent être chimiquement compatibles, comme expliqué dans la demande de brevet US 12/943 563. On notera également que, dans un revêtement donné on peut également utiliser de multiples composites, et que ces composites ne se limitent pas à des combinaisons de deux matières ou de deux phases. On trouvera, dans le brevet US 5 626 462, des détails supplémentaires concernant des exemples de matières pour revêtements structurels. Dans l'exemple de configuration de processus illustré sur les figures 11 à 18, le procédé de fabrication de pièce comporte en outre le dépôt d'un revêtement temporaire 30 sur la première couche 54 de revêtement structurel avant l'usinage du substrat 110, comme indiqué par exemple sur les figures 11 et 12. Pour ce processus, le substrat 110 est usiné à travers le revêtement temporaire 30 ainsi qu'à travers la première couche 54 de revêtement structurel, comme indiqué sur la figure 12. L'usinage crée une ou plusieurs ouvertures 34 dans le revêtement temporaire 30, comme représenté sur la figure 13. Pour des configurations de processus particuliers, l'épaisseur du revêtement temporaire 30 déposé sur la surface 112 du substrat 110 est de 0,5 à 2,0 millimètres. Dans un exemple nullement limitatif, le revêtement temporaire 30 consiste en un revêtement à base de polymère, de un millimètre d'épaisseur. Le revêtement temporaire 30 peut être déposé à l'aide de diverses techniques de dépôt, dont le revêtement par poudre, le revêtement électrostatique, le revêtement par immersion, le dépôt à la tournette, le dépôt par voie chimique en phase vapeur et l'application d'un ruban prêt à l'emploi. Plus particulièrement, le revêtement temporaire est sensiblement uniforme et est apte à adhérer, mais ne nuit pas au métal de base du substrat pendant le traitement ou l'élimination ultérieure.
Dans des configurations de processus particuliers, le revêtement temporaire 30 est déposé sous forme de poudre ou par un procédé électrostatique. Dans des exemples de configurations de processus, le revêtement temporaire 30 comprend un polymère. Par exemple, le revêtement temporaire 30 peut consister en un revêtement à base de polymère, tel que la pyridine, qui peut être déposé par voie chimique en phase vapeur. On citera comme autres exemples de matières de revêtement à base de polymère des résines telles que le polyester ou des époxy. On citera comme exemples de résines des résines photodurcissables telles qu'une résine durcissable par la lumière visible ou par UV, dont des exemples nullement limitatifs comprennent une résine de masquage durcissable par UV/lumière visible, commercialisée sous la marque Speedmask 729® par DYMAX, dont le siège se trouve à Torrington dans le Connecticut, auquel cas le procédé comprend en outre un durcissement de la résine photodurcissable 30 avant la formation des gorges 132. Pour d'autres configurations de processus, le revêtement temporaire 30 peut comprendre une matière carbonée. Par exemple, le revêtement temporaire 30 peut comprendre de la peinture au graphite. Le polyéthylène constitue encore un autre exemple de matière de revêtement. Pour d'autres configurations de processus, le revêtement temporaire 30 peut être appliqué par émaillage sur la surface 112 du substrat 110. Comme indiqué sur les figures 15 à 17, le revêtement temporaire 30 est éliminé avant le dépôt de la deuxième couche 56 de revêtement structurel. Suivant les matières et processus spécifiques, le revêtement temporaire 30 peut être éliminé par des moyens mécaniques (par exemple, par polissage), thermiques (par exemple, par combustion), à base de plasma (par exemple, la gravure par plasma) ou chimiques (par exemple, la dissolution dans un solvant) ou à l'aide d'une combinaison de ceux-ci. Plus particulièrement, le procédé comporte en outre le séchage, le durcissement ou le frittage du revêtement temporaire 30 avant l'usinage du substrat 110. Comme expliqué dans la demande de brevet US 12/943 563, le revêtement temporaire 30 sert de masque d'usinage pour la formation des canaux et facilite la formation des canaux de refroidissement 130 avec les bords francs, bien définis, nécessaires à l'interface avec le revêtement. Considérant maintenant la figure 14, le procédé de fabrication de pièce illustré sur les figures 11 à 18 comporte en outre le remplissage de la ou des gorges 132 avec un agent de remplissage consommable 32 à travers la ou les ouvertures 58 ménagées dans la première couche 54 de revêtement structurel. Bien que cela ne soit pas expressément représenté, pour certaines configurations de processus, le revêtement temporaire 30 peut être éliminé avant le remplissage des gorges avec l'agent de remplissage 32. Comme indiqué sur la figure 17, la deuxième couche 56 de revêtement structurel est déposée par-dessus la première couche 54 de revêtement structurel et par-dessus l'agent de remplissage 32 disposé dans la ou les gorges 132. Le procédé de fabrication de pièce peut éventuellement comporter un séchage, un durcissement ou un frittage de l'agent de remplissage 32 avant le dépôt de la deuxième couche 56 de revêtement structurel et comporte en outre l'élimination de l'agent de remplissage 32 de la ou des gorges 132 après le dépôt de la deuxième couche 56 de revêtement structurel. Dans le procédé illustré sur les figures 11 à 18, le procédé de fabrication de pièce comporte en outre le dépôt d'un revêtement temporaire 30 sur la première couche du revêtement structurel 54 avant l'usinage du substrat 110. De plus, le procédé de fabrication de pièce peut éventuellement comporter en outre un séchage, un durcissage ou un frittage du revêtement temporaire 30 avant l'usinage du substrat 110. Comme indiqué sur les figures 12 et 13, le substrat 110 est usiné à travers le revêtement temporaire 30 ainsi qu'à travers la première couche 54 de revêtement structurel de façon que l'usinage crée une ou plusieurs ouvertures 34 dans le revêtement temporaire 30. Comme indiqué sur la figure 14, le procédé de fabrication de pièce comporte en outre le remplissage de la ou des gorges 132 avec un agent de remplissage consommable 32 à travers la ou les ouvertures respectives 58 ménagées dans la première couche 54 de revêtement structurel et à travers la ou les ouvertures respectives 34 présentes dans le revêtement temporaire 30. Le procédé de fabrication de pièce peut éventuellement comporter un séchage, un durcissage ou un frittage de l'agent de remplissage 32 avant le dépôt de la deuxième couche 56 de revêtement structurel. Comme indiqué sur la figure 17, la deuxième couche 56 de revêtement structurel est disposée par- dessus la première couche 54 de revêtement structurel et par-dessus l'agent de remplissage consommable 32 disposé dans la ou les gorges 132. Comme indiqué sur les figures 14 à 17, le procédé de fabrication de pièce comporte en outre l'élimination du revêtement temporaire 30 avant le dépôt de la deuxième couche 56 du revêtement structurel. Par ailleurs, comme indiqué sur les figures 17 et 18, le procédé de fabrication de pièce comporte en outre l'élimination de l'agent de remplissage consommable 32 de la ou des gorges 132 après le dépôt de la deuxième couche 56 de revêtement structurel.
Le bon état de la zone interfaciale entre le revêtement structurel 54, 56 et la matière de substrat sous-jacente au niveau des bords supérieurs des canaux de refroidissement est essentiel pour la durée de vie des canaux de refroidissement. Avantageusement, à l'aide des deux couches de revêtement structurel, les procédés de fabrication de pièce décrits plus haut améliorent l'adaptation des propriétés et de la microstructure de la matière dans la zone interfaciale critique des canaux. Cela renforce l'adhérence entre les revêtements et le substrat, ce qui améliore la durée de vie des canaux de refroidissement.
Une forme de réalisation d'une pièce 100 selon l'invention est décrite en référence aux figures 2, 4 à 9 et 12 à 20. Comme indiqué, par exemple, sur la figure 2, la pièce 100 comporte un substrat 110 comprenant une surface extérieure 112 et une surface intérieure 116. Comme indiqué, par exemple, sur la figure 2, la surface intérieure 116 définit au moins un espace intérieur creux 114. Comme indiqué, par exemple, sur les figures 2, 4 à 9 et 12 à 20, la surface extérieure 112 définit une ou plusieurs gorges 132. Comme indiqué, par exemple, sur les figures 4 à 9 et 12 à 20, chacune des gorges 132 s'étend au moins partiellement sur la surface 112 du substrat 110 et possède une base 134. Un ou plusieurs trous d'accès 140 traversent la base 134 d'une gorge respective 132 afin de mettre la gorge 132 en communication fluidique avec le ou les espaces intérieurs creux 114, comme représenté par exemple sur les figures 8, 18 et 20. Comme expliqué plus haut, les trous d'accès 140 peuvent être perpendiculaires à la base 134 des gorges respectives 132 (comme représenté sur les figures 8, 18 et 20) ou peuvent être percés suivant des angles de 20 à 90 degrés par rapport à la base 134 de la gorge 132. Comme indiqué, par exemple, sur les figures 8, 18 et 20, la pièce 100 comporte en outre un revêtement 150 disposé par-dessus au moins une partie de la surface 112 du substrat 110. Le revêtement 150 comprend au moins une première et une seconde couches d'un revêtement structurel 54, 56. Comme indiqué sur les figures 8, 18 et 20, la première couche 54 de revêtement structurel ne s'étend pas par-dessus la ou les gorges 132 et la deuxième couche 56 de revêtement structurel est disposée par-dessus la première couche 54 de revêtement structurel et s'étend par-dessus la ou les gorges 132, si bien que la ou les gorges 132 et la deuxième couche 56 de revêtement structurel définissent conjointement un ou plusieurs canaux 130 pour le refroidissement de la pièce 100. Dans des agencements particuliers, la première couche 54 de revêtement structurel a une épaisseur de 0,005 à 0,25 mm et la deuxième couche 56 de revêtement structurel a une épaisseur de 0,1 à 0,5 mm. Plus particulièrement, l'épaisseur de la première couche 54 de revêtement structurel est de 0,01 à 0,2 mm et l'épaisseur de la deuxième couche 56 de revêtement structurel est de 0,125 à 0,25 mm. Dans des configurations particulières, les première et deuxième couches 54, 56 de revêtement structurel diffèrent par au moins une propriété choisie parmi la densité, la rugosité, la porosité et le coefficient de dilatation thermique. Par exemple, la première couche 54 de revêtement structurel peut être plus dense et plus lisse que la deuxième couche 56 de revêtement structurel (c'est-à-dire que la deuxième couche 56 de revêtement structurel peut être plus rugueuse ou plus poreuse que la première couche 54 de revêtement structurel). Cela peut être obtenu, par exemple, en déposant les deux couches 54, 56 de revêtement structurel en utilisant des techniques de dépôt différentes. Dans un exemple nullement limitatif, la première couche 54 de revêtement structurel a une rugosité moyenne RA d'environ 1,5 à 2,5 micromètres, déterminée par profilométrie par pointe conique, tandis que la deuxième couche 56 de revêtement structurel a une rugosité moyenne RA d'environ 5 à 10 micromètres, déterminée par profilométrie par pointe conique. Dans d'autres configurations, les première et deuxième couches 54, 56 de revêtement structurel peuvent avoir des propriétés similaires ou sensiblement identiques. Par exemple, les deux couches peuvent être faites de la même matière déposée dans des conditions similaires ou identiques à l'aide de la même technique.
Comme expliqué plus haut en référence aux figures 19 et 20, dans certaines configurations, la deuxième couche 56 de revêtement structurel définit une ou plusieurs rainures perméables 144, si bien que la deuxième couche du revêtement structurel 56 ne recouvre pas entièrement la ou chacune des gorges 132. Comme indiqué plus haut, bien que les rainures perméables 144 soient représentées sur les figures 19 et 20 dans le cas des canaux rentrants 130, les rainures perméables 144 peuvent également être formées pour d'autres géométries de canaux. De plus, la rainure perméable 144 peut servir de moyen de refroidissement lorsqu'elle traverse tous les revêtements, c'est-à-dire que dans ces configurations, les rainures perméables 144 sont conçues pour faire passer un fluide de refroidissement des canaux respectifs 130 à une surface extérieure de la pièce. Cependant, dans d'autres configurations, la ou les rainures perméables 144 peuvent servir de moyen de refroidissement passif lorsqu'elles sont couvertes par les revêtements supérieurs (couche d'accrochage et/ou TBC), par exemple dans le cas où ces revêtements sont endommagés ou écaillés. La formation des rainures perméables 144 est décrite dans la demande de brevet US 12/943 646. Cependant, dans les exemples de configurations illustrés sur les figures 8 et 18, la deuxième couche 56 de revêtement structurel couvre entièrement les gorges respectives 132, fermant ainsi hermétiquement les canaux respectifs 130. Cette configuration particulière peut être obtenue, par exemple, en faisant tourner le substrat 110 autour d'un ou de plusieurs axes pendant le dépôt de la deuxième couche de revêtement 56 ou encore en déposant la deuxième couche de revêtement 56 suivant un angle d'incidence incliné de plus d'environ ± 20 degrés par rapport à la surface perpendiculaire du substrat 110, afin de sensiblement revêtir l'ouverture 58 formée dans la première couche de revêtement 54. D'autres techniques pour créer une deuxième couche continue 56 de revêtement structurel consisteraient à appliquer un autre type possible (par rapport à la couche 54) de second revêtement, par exemple un revêtement par projection par plasma sous air, ou à appliquer une deuxième couche de revêtement 56 plus épaisse, comme décrit dans la demande de brevet US 12/943 646.
Pour les configurations particulières représentées sur les figures 19 et 20, la base 134 est plus large que le sommet 136 pour chacune des gorges 132, si bien que chacune des gorges 132 consiste en une gorge 132 à forme rentrante, et donc chacun des canaux de refroidissement 130 consiste en un canal 130 à forme rentrante. Divers avantages et propriétés du canal 130 à forme rentrante, ainsi que des techniques pour former le canal 130 à forme rentrante, sont décrits dans la demande de brevet US 12/943 624. Avantageusement, du fait de l'utilisation des deux couches de revêtement structurel, les procédés de fabrication de pièce décrits plus haut améliorent l'adaptation des propriétés et de la microstructure de la matière dans la zone interfaciale critique des canaux. Cela améliore l'adhérence entre les revêtements et le substrat, ce qui améliore la durée de vie des canaux de refroidissement. 10 15 20 25 31 LISTE DES REPERES
10 Système de turbine à gaz 12 Compresseur 14 Chambre de combustion 16 Turbine 18 Arbre 20 Injecteur de combustible 30 Revêtement temporaire 32 Agent de remplissage consommable 34 Ouvertures dans le revêtement temporaire 54 Première couche de revêtement structurel 56 Deuxième couche de revêtement structurel 58 Ouvertures dans la première couche de revêtement structurel 80 Flux de gaz chauds 100 Pièce de veine de gaz chauds 110 Substrat 112 Surface extérieure du substrat 114 Espace intérieur creux 116 Surface intérieure du substrat 130 Canaux 132 Gorges 134 Base de gorge 136 Sommet (ouverture) de gorge 140 Trous d'accès 142 Trou (s) de refroidissement par film 150 Couche de revêtement 160 Jet de liquide abrasif
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une pièce (100) comportant : le dépôt d'une première couche d'un revêtement structurel (54) sur une surface extérieure (112) d'un substrat (110), le substrat (110) ayant au moins un espace intérieur creux (114) ; l'usinage du substrat (110) à travers la première couche du revêtement structurel (54), afin de définir une ou plusieurs ouvertures (58) dans la première couche du revêtement structurel (54) et de former une ou plusieurs gorges respectives (132) dans la surface extérieure (112) du substrat (110), chacune des gorges (132) ayant une base (134) et s'étendant au moins partiellement sur la surface (112) du substrat (110) ; et le dépôt d'une deuxième couche du revêtement structurel (56) par-dessus la première couche du revêtement structurel (54) et par-dessus la ou les gorges (132), de façon que la ou les gorges (132) et la deuxième couche du revêtement structurel (56) définissent conjointement un ou plusieurs canaux (130) pour le refroidissement de la pièce (100).
- 2. Procédé selon la revendication 1, comportant en outre le remplissage de la ou des gorges (132) avec un agent de remplissage (32) à travers la ou les ouvertures respectives (58) de la première couche du revêtement structurel (54), la deuxième couche du revêtement structurel (56) étant déposée par-dessus la première couche du revêtement structurel (54) et par-dessus l'agent de remplissage (32) disposé dans la ou les gorges (132) ;l'élimination de l'agent de remplissage (32) de la ou des gorges (132) après le dépôt de la deuxième couche du revêtement structurel (56) ; et la formation d'un ou de plusieurs trous d'accès (140) à travers la base (134) de l'une, respective, des gorges (132) pour mettre la gorge respective (132) en communication fluidique avec l'espace intérieur creux (114) ou avec certains, respectifs, des espaces intérieurs creux (114), et le ou les trous d'accès (140) étant formés avant le remplissage des gorges (132) avec l'agent de remplissage (32).
- 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la ou les gorges (132) ne sont pas remplies lorsque la deuxième couche du revêtement structurel (56) est déposée par-dessus la ou les gorges (132).
- 4. Procédé selon la revendication 1, comportant en outre : le dépôt de couches de revêtement supplémentaires par-dessus la deuxième couche du revêtement structurel (56) ; et la réalisation d'un traitement thermique après le dépôt de la première couche (54) du revêtement structurel, les première et deuxième couches du revêtement structurel (54, 56) étant déposées à l'aide d'un ou de plusieurs des procédés suivants : implantation ionique par immersion plasma, projection thermique et projection à froid.
- 5. Procédé selon la revendication 1, comportant en outre : le dépôt d'un revêtement temporaire (30) sur la première couche du revêtement structurel (54) avant l'usinage du substrat25 34 (110), le substrat (110) étant usiné à travers le revêtement temporaire (30) ainsi qu'à travers la première couche (54) du revêtement structurel, et l'usinage créant une ou plusieurs ouvertures (34) dans le revêtement temporaire (30) ; et l'élimination du revêtement temporaire (30) avant le dépôt de la deuxième couche (56) du revêtement structurel.
- 6. Procédé selon la revendication 5, comportant en outre le remplissage de la ou des gorges (132) avec un agent de remplissage (32) à travers l'ouverture respective ou à travers les ouvertures respectives (58) présentes dans la première couche du revêtement structurel (54), la deuxième couche du revêtement structurel (56) étant déposée par-dessus la première couche du revêtement structurel (54) et par-dessus l'agent de remplissage (32) disposé dans la ou les gorges (132), le revêtement temporaire (30) étant éliminé avant le remplissage des gorges avec l'agent de remplissage (32) ; le séchage, le durcissage ou le frittage de l'agent de remplissage (32) ; et l'élimination de l'agent de remplissage (32) de la ou des gorges (132) après le dépôt de la deuxième couche du revêtement structurel (56).
- 7. Procédé selon la revendication 1, comportant en outre : le dépôt d'un revêtement temporaire (30) sur la première couche du revêtement structurel (54) avant l'usinage du substrat (110), le substrat (110) étant usiné à travers le revêtement temporaire (30) ainsi qu'à travers la première couche (54) durevêtement structurel, et l'usinage créant une ou plusieurs ouvertures (34) dans le revêtement temporaire (30) ; le remplissage de la ou des gorges (132) avec un agent de remplissage (32) à travers l'ouverture respective ou à travers les ouvertures respectives (58) présentes dans la première couche du revêtement structurel (54) et à travers la ou les ouvertures respectives (34) du revêtement temporaire (30) ; le séchage, le durcissage ou le frittage de l'agent de remplissage (32) ; l'élimination du revêtement temporaire (30) avant le dépôt de la deuxième couche (56) du revêtement structurel, la deuxième couche du revêtement structurel (56) étant déposée par-dessus la première couche du revêtement structurel (54) et par-dessus l'agent de remplissage (32) disposé dans la ou les gorges (132) ; et l'élimination de l'agent de remplissage (32) de la ou des gorges (132) après le dépôt de la deuxième couche du revêtement structurel (56).
- 8. Pièce (100) comportant : un substrat (110) comprenant une surface extérieure (112) et une surface intérieure (116), la surface intérieure (116) définissant au moins un espace intérieur creux (114), la surface extérieure (112) définissant une ou plusieurs gorges (132), chacune des gorges (132) s'étendant au moins partiellement sur la surface extérieure (112) du substrat (110) et ayant une base (134), et un ou plusieurs trous d'accès (140) traversant la base (134) de la gorge respective (132) afin de mettre la gorge (132) en communication fluidique avec l'espace intérieur creux respectif (114) ; etun revêtement (150) disposé par-dessus au moins une partie de la surface extérieure (112) du substrat (110), le revêtement (150) comprenant au moins une première et une deuxième couches de revêtement structurel (54, 56), la première couche (54) de revêtement structurel ne s'étendant pas par-dessus la ou les gorges (132), et la deuxième couche (56) de revêtement structurel étant disposée par-dessus la première couche du revêtement structurel (54) et s'étendant par-dessus la ou les gorges (132), de façon que la ou les gorges (132) et la deuxième couche du revêtement structurel (56) définissent conjointement un ou plusieurs canaux (130) pour le refroidissement de la pièce (100).
- 9. Pièce (100) selon la revendication 8, dans laquelle les première et deuxième couches (54, 56) de revêtement structurel diffèrent par au moins une propriété telle que la porosité, la rugosité, la résistance mécanique, la ductilité ou le coefficient de dilatation thermique.
- 10. Pièce (100) selon la revendication 8, dans laquelle la deuxième couche (56) de revêtement structurel définit une ou plusieurs rainures perméables (144), si bien que la deuxième couche du revêtement structurel (56) ne couvre pas entièrement la ou chacune des gorges (132), et dans laquelle les rainures perméables (144) sont conçues pour faire passer un fluide de refroidissement du canal respectif ou des canaux respectifs (130) à une surface extérieure de la pièce.
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