FR3097786A1 - PROCESS FOR DRILLING A TURBOMACHINE BLADE AS A FUNCTION OF THE INTERNAL GEOMETRY OF THE BLADE AND ASSOCIATED BLADE - Google Patents
PROCESS FOR DRILLING A TURBOMACHINE BLADE AS A FUNCTION OF THE INTERNAL GEOMETRY OF THE BLADE AND ASSOCIATED BLADE Download PDFInfo
- Publication number
- FR3097786A1 FR3097786A1 FR1906981A FR1906981A FR3097786A1 FR 3097786 A1 FR3097786 A1 FR 3097786A1 FR 1906981 A FR1906981 A FR 1906981A FR 1906981 A FR1906981 A FR 1906981A FR 3097786 A1 FR3097786 A1 FR 3097786A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- blade
- drilling
- wall
- internal cavity
- internal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 claims description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 3
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 3
- 238000011960 computer-aided design Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
- B23H9/14—Making holes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
- F01D5/186—Film cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
- B23H9/10—Working turbine blades or nozzles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2250/00—Geometry
- F05D2250/10—Two-dimensional
- F05D2250/18—Two-dimensional patterned
- F05D2250/185—Two-dimensional patterned serpentine-like
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
La présente invention concerne un procédé (S) de perçage d’au moins un orifice d’évacuation (4) dans une aube (1) comprenant une cavité interne (3) de refroidissement, le procédé comprenant les étapes suivantes :S1 : effectuer une mesure volumique de l’aube (1),S2 : déterminer, à partir du modèle volumique de l’aube (1), la position d’une surface (5) de la cavité interne (3) de l’aube (1) dans le référentiel donné,S3 : déterminer un vecteur (V) de perçage de la paroi (2) de l’aube (1) dans le référentiel donné, ledit vecteur (V) de perçage reliant un point d’entrée (P1) sur la paroi (2) de l’aube (1) et un point de sortie (P2) compris dans la surface (5) de la cavité interne (3), et S4 : percer la paroi (2) de l’aube (1) suivant le vecteur (V) de perçage ainsi déterminé afin de former un orifice d’évacuation (4). Figure pour l’abrégé : Fig. 2The present invention relates to a method (S) for drilling at least one discharge orifice (4) in a blade (1) comprising an internal cooling cavity (3), the method comprising the following steps: S1: performing a vane volume measurement (1), S2: determine, from the vane volume model (1), the position of a surface (5) of the internal cavity (3) of the vane (1) in the given frame of reference, S3: determine a drilling vector (V) of the wall (2) of the blade (1) in the given frame of reference, said drilling vector (V) connecting an entry point (P1) on the wall (2) of the blade (1) and an exit point (P2) included in the surface (5) of the internal cavity (3), and S4: drill the wall (2) of the blade (1 ) following the drilling vector (V) thus determined in order to form an evacuation orifice (4). Figure for the abstract: Fig. 2
Description
L’invention concerne de manière générale le domaine des turbomachines, et plus particulièrement celui des aubes de turbines haute pression de ces turbomachines et de leur fabrication.The invention generally relates to the field of turbomachines, and more particularly to that of high-pressure turbine blades of these turbomachines and their manufacture.
Une aube (notamment d’une turbine haute pression) d’une turbomachine comporte un pied fixé sur un disque, une tête (ou sommet), un bord d’attaque et un bord de fuite. Le bord d’attaque est configuré pour s’étendre en regard de l'écoulement des gaz entrant dans la turbomachine. Il correspond à la partie antérieure d'un profil aérodynamique qui fait face au flux d'air et qui divise l'écoulement d'air en un écoulement d'intrados et en un écoulement extrados. Le bord de fuite quant à lui correspond à la partie postérieure du profil aérodynamique, où se rejoignent les écoulements intrados et extrados. L’aube comprend également une paroi intrados et une paroi extrados reliant le bord d’attaque et le bord de fuite.A blade (particularly of a high pressure turbine) of a turbomachine comprises a root fixed to a disc, a head (or apex), a leading edge and a trailing edge. The leading edge is configured to extend opposite the flow of gases entering the turbomachine. It corresponds to the anterior part of an aerodynamic profile which faces the airflow and which divides the airflow into an underside flow and an underside flow. The trailing edge, on the other hand, corresponds to the rear part of the aerodynamic profile, where the intrados and extrados flows meet. The blade also includes an intrados wall and an extrados wall connecting the leading edge and the trailing edge.
Les aubes sont soumises à de fortes contraintes thermiques et nécessitent d’être refroidies pour supporter ces températures. Elles sont pour cela creuses et traversées par des cavités internes dans lesquelles circule un gaz de refroidissement, habituellement prélevé au niveau d’un des étages de compression.The blades are subjected to high thermal stresses and need to be cooled to withstand these temperatures. They are therefore hollow and crossed by internal cavities in which circulates a cooling gas, usually taken from one of the compression stages.
Pour réaliser ces différentes cavités internes, qui ont des formes complexes et dont la géométrie doit être respectée avec une grande précision, les aubes sont classiquement produites par une technique connue sous le nom de fonderie à la cire perdue. Cette technique consiste schématiquement à réaliser une ébauche d’aube en cire dans laquelle sont noyés des noyaux en céramique qui reproduisent les cavités à venir. L’aube en cire est ensuite noyée dans une carapace, par exemple en matériau réfractaire, puis les noyaux sont éliminés par voie chimique, laissant à leur place les cavités internes et de baignoire recherchées.To produce these various internal cavities, which have complex shapes and whose geometry must be respected with great precision, the blades are conventionally produced by a technique known as lost-wax casting. This technique consists schematically in making a wax dawn outline in which are embedded ceramic cores which reproduce the cavities to come. The wax vane is then embedded in a shell, for example made of refractory material, then the cores are chemically removed, leaving the desired internal and bathtub cavities in their place.
Les cavités internes s’étendent sur la hauteur de l’aube et sont alimentées en gaz de refroidissement par des canalisations les reliant au pied de l’aube. Un ensemble de perçages sont outre réalisés dans les parois intrados et extrados de l’aube afin de participer à l’action de refroidissement de l’aube en faisant communiquer les cavités internes de l’aube avec l’extérieur.The internal cavities extend over the height of the blade and are supplied with cooling gas by pipes connecting them to the root of the blade. A set of holes are also made in the intrados and extrados walls of the blade in order to participate in the cooling action of the blade by communicating the internal cavities of the blade with the outside.
Lors de la fabrication de l’aube, les coordonnées d’entrée et de sortie des perçages sont recalées à partir du profil extérieur de l’aube. Pour cela, on réalise un recalage par palpage de zones de référence sur le profil de la pale.During manufacture of the blade, the entry and exit coordinates of the holes are readjusted from the exterior profile of the blade. For this, a registration is carried out by feeling the reference zones on the profile of the blade.
Cependant, il apparaît qu’un tel recalage via le profil extérieur de l’aube n’est pas suffisant pour garantir le débouchage des perçages dans les cavités internes. En effet, ce recalage ne tient pas compte de la variabilité du positionnement des cavités internes dans l’aube dû à un éventuel déport de tout ou partie des noyaux lors de la fabrication de l’aube.However, it appears that such readjustment via the external profile of the blade is not sufficient to guarantee the clearing of the bores in the internal cavities. Indeed, this adjustment does not take into account the variability of the positioning of the internal cavities in the blade due to a possible offset of all or part of the cores during the manufacture of the blade.
Or, le perçage non débouchant des orifices forme des sillons dans l’aube qui dégradent localement sa tenue mécanique en créant des zones de concentration de contrainte. Par ailleurs, il dégrade la qualité des paramètres de process, notamment les signaux électriques utilisés pour le pilotage de la machine de perçage, et augmente le risque de non détection du débouchage.However, the non-emergent drilling of the orifices forms grooves in the blade which locally degrade its mechanical strength by creating stress concentration zones. Furthermore, it degrades the quality of the process parameters, in particular the electrical signals used to control the drilling machine, and increases the risk of unclogging not being detected.
Cela implique donc le traitement de dérogations et un taux de rebut non négligeables sur des pièces à forte valeur ajoutée en fin de gamme de fabrication.This therefore implies the processing of derogations and a non-negligible scrap rate on parts with high added value at the end of the manufacturing range.
Un but de l’invention est de proposer un procédé de perçage ne présentant pas les inconvénients précités, qui permette de percer des orifices d’évacuation dans une aube d’une turbomachine débouchant dans la ou les cavités internes de ladite aube, quel que soit le positionnement de la ou des cavités, sans pour autant alourdir le process actuel en termes de coût ou de durée d’exécution.An object of the invention is to propose a drilling method that does not have the aforementioned drawbacks, which makes it possible to drill evacuation orifices in a blade of a turbomachine opening into the internal cavity or cavities of said blade, whatever the positioning of the cavity or cavities, without making the current process heavier in terms of cost or execution time.
Un autre but de l’invention est de réduire le taux de rebut et le traitement des dérogations des aubes de turbomachine comprenant des orifices d’évacuation.Another object of the invention is to reduce the rate of scrap and the processing of deviations from turbomachine blades comprising exhaust orifices.
Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention un procédé de perçage d’au moins un orifice d’évacuation dans une aube d’une turbomachine, ladite aube comprenant une paroi délimitant au moins une cavité interne de refroidissement, le procédé comprenant les étapes suivantes :
S1 : effectuer une mesure volumique de l’aube afin d’obtenir un modèle volumique dans un référentiel donné,
S2 : déterminer, à partir du modèle volumique de l’aube, la position d’une surface de l’au moins une cavité interne de l’aube dans le référentiel donné,
S3 : déterminer un vecteur de perçage de la paroi de l’aube dans le référentiel donné, ledit vecteur de perçage reliant un point d’entrée sur une face externe de la paroi de l’aube et un point de sortie compris dans la surface de l’au moins une cavité interne, et
S4 : percer la paroi de l’aube suivant le vecteur de perçage ainsi déterminé afin de former un orifice d’évacuation.To this end, it is proposed, according to a first aspect of the invention, a method for drilling at least one exhaust orifice in a blade of a turbomachine, said blade comprising a wall delimiting at least one internal cooling cavity, the method comprising the following steps:
S1: perform a volume measurement of the blade in order to obtain a volume model in a given frame of reference,
S2: determining, from the blade volume model, the position of a surface of at least one internal cavity of the blade in the given frame of reference,
S3: determining a vector of drilling of the wall of the blade in the given frame of reference, said vector of drilling connecting an entry point on an external face of the wall of the blade and an exit point included in the surface of the at least one internal cavity, and
S4: pierce the wall of the blade according to the drilling vector thus determined in order to form an evacuation orifice.
Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives du procédé de perçage sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison :Certain preferred but non-limiting characteristics of the drilling method are the following, taken individually or in combination:
- l’étape S3 comprend les sous-étapes suivantes : déterminer un point d’entrée du perçage sur la face externe de la paroi de l’aube, déterminer le point de sortie du perçage, ledit point de sortie étant défini comme le point de la surface de l’au moins une cavité interne qui s’étend à la plus petite distance du point d’entrée du perçage, en déduire un vecteur de perçage, ledit vecteur de perçage reliant le point d’entrée au point de sortie.step S3 comprises the following sub-steps: determining an entry point of the hole on the outer face of the wall of the blade, determining the exit point of the hole, said exit point being defined as the point of the surface of the at least one internal cavity which extends at the shortest distance from the entry point of the hole, deducing therefrom a hole vector, said hole vector connecting the entry point to the exit point.
- le procédé en outre une étape de recalage de la position de la surface de l’au moins une cavité interne déterminée à l’étape S2 par rapport à une position théorique de ladite surface.the method further includes a step of resetting the position of the surface of the at least one internal cavity determined in step S2 with respect to a theoretical position of said surface.
- l’aube comprend au moins deux cavités internes, un orifice d’évacuation débouchant dans chaque cavité interne, lesdites cavités internes étant reliées par un canal, et l’étape S5 comprend le recalage de la position de la surface de chaque cavité interne par rapport à une position théorique desdites surfaces.the blade comprises at least two internal cavities, an evacuation orifice opening into each internal cavity, said internal cavities being connected by a channel, and step S5 comprises the resetting of the position of the surface of each internal cavity with respect at a theoretical position of said surfaces.
- l’étape S5 comprend les sous-étapes suivantes : identifier une position de chaque canal dans le référentiel donné, définir des zones excluant ces canaux et segmenter les zones ainsi définies pour aligner la position de la surface de chaque cavité interne par rapport à une position théorique desdites surfaces.step S5 comprises the following sub-steps: identifying a position of each channel in the given frame of reference, defining zones excluding these channels and segmenting the zones thus defined to align the position of the surface of each internal cavity with respect to a position theory of said surfaces.
- l’étape S2 comprend les sous-étapes suivantes : définir une zone d’intérêt dans le modèle volumique et détecter la surface de l’au moins une cavité par traitement d’image.step S2 comprises the following sub-steps: defining an area of interest in the volume model and detecting the surface of the at least one cavity by image processing.
- l’étape de détection de la surface est réalisée par détection de contours.the surface detection step is performed by edge detection.
Selon un deuxième aspect, l’invention propose une aube d’une partie tournante d’une turbomachine, notamment d’une turbine haute pression, ladite aube comprenant une paroi délimitant au moins une cavité interne de refroidissement et au moins un perçage traversant ladite paroi et débouchant dans la cavité interne, ledit perçage étant réalisé lors d’un procédé de perçage comme décrit ci-dessus.According to a second aspect, the invention proposes a blade of a rotating part of a turbomachine, in particular of a high pressure turbine, said blade comprising a wall delimiting at least one internal cooling cavity and at least one bore passing through said wall and opening into the internal cavity, said drilling being made during a drilling process as described above.
Selon un troisième aspect, l’invention propose une partie tournante d’une turbomachine comprenant notamment un étage de turbine haute pression, ladite partie tournante comprenant une aube comme décrite ci-avant.According to a third aspect, the invention proposes a rotating part of a turbomachine comprising in particular a high-pressure turbine stage, said rotating part comprising a blade as described above.
Selon un quatrième aspect, l’invention propose un aéronef comprenant une telle partie tournante.According to a fourth aspect, the invention proposes an aircraft comprising such a rotating part.
Selon un cinquième aspect, l’invention propose un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour l’exécution d’un procédé de perçage d’orifices d’évacuation dans une aube d’une turbomachine comme décrit ci-dessus.According to a fifth aspect, the invention proposes a computer program product comprising code instructions for the execution of a method of drilling evacuation orifices in a blade of a turbine engine as described above.
Selon un sixième aspect, l’invention propose un moyen de stockage lisible par un équipement informatique sur lequel un produit programme d’ordinateur comprend des instructions de code pour l’exécution d’un procédé de perçage d’orifices d’évacuation dans une aube d’une turbomachine comme décrit ci-dessus.According to a sixth aspect, the invention proposes a storage means readable by a computer equipment on which a computer program product comprises code instructions for the execution of a method of drilling evacuation orifices in a blade of a turbomachine as described above.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting, and which must be read in conjunction with the appended drawings in which:
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.In all the figures, similar elements bear identical references.
Une aube 1 de turbomachine comprend, de manière connue en soi et comme détaillé ci-avant, un pied configuré pour être fixé sur un disque, par exemple un disque de rotor, un sommet, un bord d’attaque, un bord de fuite, ainsi qu’une paroi externe 2 comprenant une paroi intrados et une paroi extrados qui relient le bord d’attaque et le bord de fuite et définissent la surface 5 aérodynamique de l’aube 1.A turbine engine blade 1 comprises, in a manner known per se and as detailed above, a root configured to be fixed on a disk, for example a rotor disk, a crown, a leading edge, a trailing edge, as well as an outer wall 2 comprising an intrados wall and an extrados wall which connect the leading edge and the trailing edge and define the aerodynamic surface 5 of the blade 1.
L’aube 1 comprend également une ou plusieurs cavités internes 3 de refroidissement s’étendent sur la hauteur de l’aube 1, entre son pied et son sommet, et délimitées chacune par une surface 5 respective. Par exemple, l’aube 1 peut comprendre entre trois et cinq cavités internes 3. Ces cavités internes 3 sont alimentées en gaz de refroidissement par des canal 6isations les reliant au pied de l’aube 1.The blade 1 also comprises one or more internal cooling cavities 3 extending over the height of the blade 1, between its root and its top, and each delimited by a respective surface 5. For example, blade 1 may comprise between three and five internal cavities 3. These internal cavities 3 are supplied with cooling gas by channels 6isations connecting them to the root of blade 1.
Par ailleurs, l’aube 1 comprend une série d’orifices d’évacuation 4 formés dans la paroi intrados et dans la paroi extrados et mettant en communication fluidique les cavités internes 3 avec l’extérieur de l’aube 1. Ces orifices d’évacuation 4 présentent un faible diamètre, typiquement de l’ordre de quelques dixièmes de millimètres, et peuvent notamment être obtenus par électroérosion (Electrical Discharge Machine en anglais, EDM).Furthermore, the blade 1 comprises a series of evacuation orifices 4 formed in the intrados wall and in the extrados wall and placing the internal cavities 3 in fluid communication with the exterior of the blade 1. These orifices evacuation 4 have a small diameter, typically of the order of a few tenths of a millimeter, and can in particular be obtained by electroerosion (Electrical Discharge Machine in English, EDM).
De préférence, l’aube 1 est configurée pour être fixée sur un disque d’une partie tournante, typiquement d’un étage de turbine haute pression. Ceci n’est cependant pas limitatif, l’invention s’appliquant à toute aube 1 de turbomachine comprenant au moins une cavité interne 3 délimitée par une paroi dans laquelle sont formés un ou plusieurs orifices traversants.Preferably, the blade 1 is configured to be fixed on a disc of a rotating part, typically of a high pressure turbine stage. However, this is not limiting, the invention being applicable to any turbomachine blade 1 comprising at least one internal cavity 3 delimited by a wall in which one or more through orifices are formed.
Afin de garantir que les orifices d’évacuation 4 percés dans la paroi externe 2 débouchent dans l’une au moins de ses cavités internes 3, l’invention propose de recaler le point de sortie P2 du vecteur V de perçage par rapport à la position réelle de la ou des cavités internes 3 afin de tenir compte des éventuels déports des noyaux lors de la fabrication de l’aube 1.In order to guarantee that the evacuation orifices 4 pierced in the outer wall 2 open into at least one of its internal cavities 3, the invention proposes to readjust the exit point P2 of the vector V of the boring with respect to the position of the internal cavity or cavities 3 in order to take into account any offsets of the cores during the manufacture of the blade 1.
Pour cela, il est proposé un procédé S de perçage d’orifices d’évacuation 4 comprend les étapes suivantes :For this, a method S for drilling evacuation orifices 4 is proposed, comprising the following steps:
S1 : effectuer une mesure volumique de l’aube 1 afin d’obtenir un modèle volumique dans un référentiel donné,S1: perform a volume measurement of blade 1 in order to obtain a volume model in a given frame of reference,
S2 : déterminer, à partir du modèle volumique de l’aube 1, la position de la surface 5 de la ou des cavités internes 3 de l’aube 1 dans le référentiel donné,S2: determine, from the volume model of blade 1, the position of the surface 5 of the internal cavity(ies) 3 of blade 1 in the given frame of reference,
S3 : déterminer un vecteur V de perçage de la paroi externe 2 de l’aube 1 en vue de déboucher dans au moins l’une des cavités internes 3 dans le référentiel donné etS3: determine a drilling vector V of the outer wall 2 of the blade 1 with a view to opening into at least one of the internal cavities 3 in the given frame of reference and
S4 : percer la paroi externe 2 de l’aube 1 suivant le vecteur V de perçage ainsi déterminé afin de former un orifice d’évacuation 4.S4: pierce the outer wall 2 of the blade 1 according to the drilling vector V thus determined in order to form an evacuation orifice 4.
Les étapes S2 et S3 pouvant être automatisées, elles peuvent être mises en œuvre en temps masqué entre l’étape S1 de mesure volumique et l’étape S4 de perçage.Since steps S2 and S3 can be automated, they can be implemented in masked time between step S1 of volume measurement and step S4 of drilling.
L’étape S1 peut notamment être réalisée par tomographie par rayons X de l’aube 1. De préférence la précision de cette étape est inférieure à la tolérance sur la localisation du point de sortie P2 du perçage. Par exemple, la tomographie par rayons X peut être réalisée à haute résolution avec un détecteur du type capteur plan (« flat panel » en anglais) et un tube à rayons X micro-foyer.Step S1 can in particular be carried out by X-ray tomography of blade 1. Preferably, the precision of this step is less than the tolerance on the location of the exit point P2 of the bore. For example, X-ray tomography can be performed at high resolution with a flat panel type detector and a micro-focus X-ray tube.
Le temps nécessaire pour la réalisation de la mesure de volume par tomographie est de l’ordre d’une quarantaine de minutes. Avantageusement, lorsque l’aube 1 est relativement complexe, une telle mesure peut être d’office réalisée lors des contrôles non destructifs des cavités internes 3 de l’aube 1, de sorte qu’il suffit d’exploiter les résultats de ce contrôle pour améliorer le perçage des orifices d’évacuation 4.The time required to perform the volume measurement by tomography is around forty minutes. Advantageously, when the blade 1 is relatively complex, such a measurement can automatically be carried out during the non-destructive inspections of the internal cavities 3 of the blade 1, so that it suffices to exploit the results of this inspection to improve the drilling of the evacuation holes 4.
La précision de la mesure volumique est de préférence contrôlée, par exemple en étalonnant régulièrement le scanner utilisé pour réaliser la mesure volumique et en maitrisant quantitativement les principaux bruits de mesure tels que les artefacts, l’échelle, le durcissement de faisceau, etc.The accuracy of the volume measurement is preferably controlled, for example by regularly calibrating the scanner used to perform the volume measurement and by quantitatively controlling the main measurement noises such as artifacts, scale, beam hardening, etc.
Le référentiel donné peut comprendre un référentiel de la turbomachine, un référentiel de la partie comprenant l’aube 1 (turbine, étage de turbine, etc.), ou un référentiel lié à la machine de perçage.The given frame of reference can include a frame of reference for the turbomachine, a frame of reference for the part comprising blade 1 (turbine, turbine stage, etc.), or a frame of reference linked to the drilling machine.
L’étape S2 a pour objectif d’extraire la surface 5 de la ou des cavités internes 3 du modèle volumique obtenu à l’étape S1.The objective of step S2 is to extract the surface 5 from the internal cavity or cavities 3 of the volume model obtained in step S1.
Pour cela, une zone d’intérêt est d’abord prédéfinie dans un modèle volumique théorique de l’aube 1, qui peut par exemple être obtenu à partir de la CAO (acronyme de conception assistée par ordinateur) de ladite aube 1. La zone d’intérêt peut par exemple correspondre à tout ou partie de la surface 5 de l’une des cavités internes 3. La zone d’intérêt est ensuite projetée dans le modèle volumique obtenu à l’étape S1. Enfin, la position de la surface 5 correspondante des cavités 3 dans le modèle de volume obtenu à l’étape S1 est déterminée à partir de cette projection grâce à un traitement d’image qui peut par exemple être basé sur des variations de niveau de gris, typiquement par détection de contours.For this, a zone of interest is first predefined in a theoretical volume model of the blade 1, which can for example be obtained from the CAD (acronym for computer-aided design) of said blade 1. The zone of interest may for example correspond to all or part of the surface 5 of one of the internal cavities 3. The area of interest is then projected into the volume model obtained in step S1. Finally, the position of the corresponding surface 5 of the cavities 3 in the volume model obtained in step S1 is determined from this projection thanks to an image processing which can for example be based on gray level variations. , typically by edge detection.
Les phases de définition de la zone d’intérêt, de projection et de détermination de la surface 5 des cavités 3 sont réitérées pour une pluralité de zones d’intérêt, jusqu’à ce que la position de la surface 5 de l’ensemble des cavités 3 soit déterminée dans le référentiel donné.The phases of definition of the zone of interest, projection and determination of the surface 5 of the cavities 3 are reiterated for a plurality of zones of interest, until the position of the surface 5 of all the cavities 3 is determined in the given frame of reference.
Avantageusement, cette méthode de segmentation est robuste malgré les déformations locales de la surface 5 des cavités internes 3.Advantageously, this segmentation method is robust despite the local deformations of the surface 5 of the internal cavities 3.
Optionnellement, le procédé S comprend en outre une étape S5 de recalage de la position de la surface 5 des cavités internes 3 déterminées à l’étape S2 par rapport à une position théorique desdites surfaces 5. Cette étape de recalage peut être appliquée à l’intégralité de la surface 5 de la ou des cavités internes 3, ou en variante à une portion seulement qui correspond à la portion de la surface 5 comprenant un point de sortie P2 du perçage. Dans ce cas, la portion de surface est choisie de sorte à présenter une dimension suffisante afin de garantir la robustesse et la qualité du recalage. Dans tous les cas, l’étape de recalage est appliquée à toutes les cavités 3 dans lesquelles débouche au moins un orifice d’évacuation 4 afin de compenser d’éventuels déports hétérogènes des noyaux lors de la fabrication de l’aube 1. Cette stratégie est ainsi adaptée lorsque l’aube 1 comprend plusieurs cavités internes 3 formées à partir de noyaux complexes susceptibles de se déplacer indépendamment les uns des autres (malgré un éventuel assemblage desdits noyaux).Optionally, the method S further comprises a step S5 of resetting the position of the surface 5 of the internal cavities 3 determined in step S2 with respect to a theoretical position of said surfaces 5. This resetting step can be applied to the entire surface 5 of the internal cavity or cavities 3, or alternatively to only a portion which corresponds to the portion of the surface 5 comprising an exit point P2 from the bore. In this case, the surface portion is chosen so as to present a sufficient dimension in order to guarantee the robustness and the quality of the registration. In all cases, the resetting step is applied to all the cavities 3 into which at least one evacuation orifice 4 opens in order to compensate for any heterogeneous offsets of the cores during the manufacture of the blade 1. This strategy is thus suitable when the blade 1 comprises several internal cavities 3 formed from complex cores capable of moving independently of each other (despite any assembly of said cores).
Le recalage peut notamment être réalisé en identifiant, dans le modèle de volume obtenu à l’étape S1, les canaux 6 reliant les cavités internes 3. Des zones excluant ces canaux 6 sont ensuite définies dans le modèle de volume obtenu à l’étape S1 puis segmentées afin les aligner avec les zones correspondantes des surfaces 5 des cavités internes 3 du modèle volumique théorique (recalage du type « best fit »). La surface extérieure de l’aube réelle est en effet très proche de celle du modèle de volume. Grâce au recalage extérieur, et comme l’aube réelle n’a pas été rebutée et a donc des dimensions proches de celles du modèle de volume, il suffit de prendre la même zone d’intérêt dans le modèle de volume et sur l’aube réelle, qui sont ainsi très semblables. On effectue alors un recalage type « best fit » qui permet de trouver la superposition de ces deux zones d’intérêt qui minimise les écarts au niveau des contours.The registration can in particular be carried out by identifying, in the volume model obtained in step S1, the channels 6 connecting the internal cavities 3. Zones excluding these channels 6 are then defined in the volume model obtained in step S1 then segmented in order to align them with the corresponding zones of the surfaces 5 of the internal cavities 3 of the theoretical volumetric model (“best fit” type registration). The outer surface of the real blade is indeed very close to that of the volume model. Thanks to the external registration, and as the real blade has not been discarded and therefore has dimensions close to those of the volume model, it suffices to take the same zone of interest in the volume model and on the blade real, which are thus very similar. A “best fit” type adjustment is then carried out which makes it possible to find the superposition of these two areas of interest which minimizes the deviations at the level of the contours.
Au cours de l’étape S3, le vecteur V de perçage de la paroi externe 2 de l’aube 1 est déterminé dans le référentiel donné pour un orifice d’évacuation 4 donné, de sorte que cet orifice d’évacuation 4 débouche effectivement dans une cavité interne 3 donnée de l’aube 1.During step S3, the vector V for piercing the outer wall 2 of the blade 1 is determined in the given frame of reference for a given evacuation orifice 4, so that this evacuation orifice 4 actually opens into a given internal cavity 3 of the blade 1.
Le vecteur V de perçage correspond au vecteur V passant par un point d’entrée P1 du perçage sur la face externe de la paroi externe 2 de l’aube 1 et par un point de sortie P2 compris dans la surface 5 de la cavité interne 3 associée à l’orifice d’évacuation 4.The drilling vector V corresponds to the vector V passing through an entry point P1 of the drilling on the outer face of the outer wall 2 of the blade 1 and through an exit point P2 included in the surface 5 of the internal cavity 3 associated with the evacuation orifice 4.
Le point d’entrée P1 peut être déterminé de manière conventionnelle dans le référentiel donné, par exemple par palpage de la face externe de la paroi externe 2 de l’aube 1 à l’aide d’un palpeur. Le palpage de zones de référence, typiquement au nombre de six, permet ainsi de positionner la paroi externe 2 de l’aube 1 avec précision dans le référentiel donné (le cas échéant après application d’une matrice de passage aux coordonnées obtenues pour les zones de référence lors du palpage).The entry point P1 can be determined conventionally in the given frame of reference, for example by feeling the outer face of the outer wall 2 of the blade 1 using a feeler. The feeling of reference zones, typically six in number, thus makes it possible to position the outer wall 2 of the blade 1 with precision in the given frame of reference (if necessary after application of a passage matrix to the coordinates obtained for the zones reference during probing).
Le point de sortie P2 est défini comme un point de la surface 5 de la cavité interne 3 dans laquelle est censé déboucher l’orifice d’évacuation 4 dont la position a été obtenue et recalée à l’étape S5. Afin de garantir que le perçage de la paroi externe 2 débouche dans la cavité interne 3, le point de sortie P2 est défini de sorte à correspondre au point de la surface 5 qui se trouve à la plus petite distance du point d’entrée P1. Cette détermination du point de sortie P2 permet en outre de rendre sa position relative répétable par rapport aux perturbateurs (c’est-à-dire les reliefs permettant de mieux refroidir l’aube) 1.The exit point P2 is defined as a point on the surface 5 of the internal cavity 3 into which the evacuation orifice 4 is supposed to emerge, the position of which was obtained and readjusted in step S5. In order to ensure that the drilling of the outer wall 2 opens into the internal cavity 3, the exit point P2 is defined so as to correspond to the point of the surface 5 which is at the smallest distance from the entry point P1. This determination of the exit point P2 also makes it possible to make its relative position repeatable in relation to the disturbers (i.e. the reliefs allowing better cooling of the blade) 1.
Les coordonnées du point de sortie P2 ainsi défini sont alors déterminées dans le référentiel donné.The coordinates of the exit point P2 thus defined are then determined in the given reference frame.
On comprendra que, lorsque le noyau formant la cavité 3 s’est déporté lors de la fabrication de l’aube 1 et que la position de surface 5 de la cavité 3 ne correspond pas à sa position théorique, le vecteur V de perçage obtenu suite à l’étape S3 est différent du vecteur V de perçage théorique passant par le point d’entrée P1.It will be understood that, when the core forming the cavity 3 has shifted during manufacture of the blade 1 and the surface position 5 of the cavity 3 does not correspond to its theoretical position, the drilling vector V obtained following in step S3 is different from the theoretical drilling vector V passing through the entry point P1.
Les coordonnées du point d’entrée P1 et du point de sortie P2 dans le référentiel donné sont alors entrées dans le programme de la machine de perçage. Le cas échéant, lorsque le référentiel donné ne correspond pas au référentiel de la machine, une matrice de passage est préalablement appliquée à ces coordonnées.The coordinates of the entry point P1 and the exit point P2 in the given frame of reference are then entered into the program of the drilling machine. If necessary, when the given frame of reference does not correspond to the frame of reference of the machine, a passage matrix is applied beforehand to these coordinates.
La paroi externe 2 de l’aube 1 peut alors être percée suivant le vecteur V de perçage ainsi déterminé afin de former un orifice d’évacuation 4 (étape S4). Par exemple, le perçage peut être réalisé de manière conventionnelle par électroérosion.The outer wall 2 of the blade 1 can then be pierced along the drilling vector V thus determined in order to form an evacuation orifice 4 (step S4). For example, the drilling can be done conventionally by electroerosion.
Le cas échéant, la machine de perçage peut être reliée à un serveur sur lequel un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code pour l’exécution du procédé S de perçage S a été mis à disposition. Le programme est de préférence spécifique à chaque aube 1. La machine peut alors charger le programme en début de séquence via une requête comprenant le numéro de série de l’aube 1.If necessary, the drilling machine can be linked to a server on which a computer program product comprising code instructions for the execution of the drilling process S S has been made available. The program is preferably specific to each blade 1. The machine can then load the program at the start of the sequence via a request including the serial number of blade 1.
Claims (12)
S1 : effectuer une mesure volumique de l’aube (1) afin d’obtenir un modèle volumique dans un référentiel donné,
S2 : déterminer, à partir du modèle volumique de l’aube (1), la position d’une surface (5) de l’au moins une cavité interne (3) de l’aube (1) dans le référentiel donné,
S3 : déterminer un vecteur (V) de perçage de la paroi (2) de l’aube (1) dans le référentiel donné, ledit vecteur (V) de perçage reliant un point d’entrée (P1) sur une face externe de la paroi (2) de l’aube (1) et un point de sortie (P2) compris dans la surface (5) de l’au moins une cavité interne (3), et
S4 : percer la paroi (2) de l’aube (1) suivant le vecteur (V) de perçage ainsi déterminé afin de former un orifice d’évacuation (4).Method (S) for drilling at least one exhaust orifice (4) in a blade (1) of a turbine engine, said blade (1) comprising a wall (2) delimiting at least one internal cavity (3) of cooling, the method comprising the following steps:
S1: perform a volume measurement of the blade (1) in order to obtain a volume model in a given frame of reference,
S2: determining, from the volume model of the blade (1), the position of a surface (5) of at least one internal cavity (3) of the blade (1) in the given frame of reference,
S3: determining a drilling vector (V) of the wall (2) of the blade (1) in the given frame of reference, said drilling vector (V) connecting an entry point (P1) on an external face of the wall (2) of the blade (1) and an exit point (P2) included in the surface (5) of the at least one internal cavity (3), and
S4: pierce the wall (2) of the blade (1) along the drilling vector (V) thus determined in order to form an evacuation orifice (4).
- déterminer un point d’entrée (P1) du perçage sur la face externe de la paroi (2) de l’aube (1)
- déterminer le point de sortie (P2) du perçage, ledit point de sortie (P2) étant défini comme le point de la surface (5) de l’au moins une cavité interne (3) qui s’étend à la plus petite distance du point d’entrée (P1) du perçage,
- en déduire un vecteur (V) de perçage, ledit vecteur (V) de perçage reliant le point d’entrée (P1) au point de sortie (P2).Method (S) according to claim 1, wherein step S3 comprises the following substeps:
- determine an entry point (P1) of the hole on the outer face of the wall (2) of the blade (1)
- determining the exit point (P2) of the hole, said exit point (P2) being defined as the point on the surface (5) of the at least one internal cavity (3) which extends the shortest distance the entry point (P1) of the hole,
- deduce therefrom a drilling vector (V), said drilling vector (V) connecting the entry point (P1) to the exit point (P2).
- identifier une position de chaque canal (6) dans le référentiel donné,
- définir des zones excluant ces canaux (6) et
- segmenter les zones ainsi définies pour aligner la position de la surface (5) de chaque cavité interne (3) par rapport à une position théorique desdites surfaces (5).Method (S) according to claim 4, wherein step S5 comprises the following substeps:
- identify a position of each channel (6) in the given reference frame,
- define zones excluding these channels (6) and
- segmenting the areas thus defined to align the position of the surface (5) of each internal cavity (3) with respect to a theoretical position of said surfaces (5).
- définir une zone d’intérêt dans le modèle volumique et
- détecter la surface (5) de l’au moins une cavité (3) par traitement d’image.Method (S) according to one of Claims 1 to 5, in which step S2 comprises the following sub-steps:
- define an area of interest in the solid model and
- detecting the surface (5) of the at least one cavity (3) by image processing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1906981A FR3097786B1 (en) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | PROCESS FOR DRILLING A TURBOMACHINE BLADE AS A FUNCTION OF THE INTERNAL GEOMETRY OF THE BLADE AND ASSOCIATED BLADE |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1906981 | 2019-06-27 | ||
| FR1906981A FR3097786B1 (en) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | PROCESS FOR DRILLING A TURBOMACHINE BLADE AS A FUNCTION OF THE INTERNAL GEOMETRY OF THE BLADE AND ASSOCIATED BLADE |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3097786A1 true FR3097786A1 (en) | 2021-01-01 |
| FR3097786B1 FR3097786B1 (en) | 2021-06-04 |
Family
ID=68806864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1906981A Active FR3097786B1 (en) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | PROCESS FOR DRILLING A TURBOMACHINE BLADE AS A FUNCTION OF THE INTERNAL GEOMETRY OF THE BLADE AND ASSOCIATED BLADE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3097786B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3140291A1 (en) * | 2022-10-03 | 2024-04-05 | Safran | METHOD FOR MULTI-DRILLING BY ELECTROEROSION OF HOLES IN A WALL OF A ROOM |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060229759A1 (en) * | 2003-08-04 | 2006-10-12 | Alstom Technology Ltd | Parametric production of drilled cooling holes |
| CA2569566A1 (en) * | 2005-11-28 | 2007-05-28 | Snecma | Central cooling circuit for mobile turbine engine blade |
| US20080183325A1 (en) * | 2005-09-06 | 2008-07-31 | Josef Kriegmair | Process for producing holes |
| US20180099360A1 (en) * | 2016-10-06 | 2018-04-12 | Xiamen University | Method for producing drilled cooling holes in a gas turbine engine component |
| US20190162531A1 (en) * | 2017-11-29 | 2019-05-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Measurement system, machining system, measurement method, and computer-readable recording medium |
-
2019
- 2019-06-27 FR FR1906981A patent/FR3097786B1/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060229759A1 (en) * | 2003-08-04 | 2006-10-12 | Alstom Technology Ltd | Parametric production of drilled cooling holes |
| US20080183325A1 (en) * | 2005-09-06 | 2008-07-31 | Josef Kriegmair | Process for producing holes |
| CA2569566A1 (en) * | 2005-11-28 | 2007-05-28 | Snecma | Central cooling circuit for mobile turbine engine blade |
| US20180099360A1 (en) * | 2016-10-06 | 2018-04-12 | Xiamen University | Method for producing drilled cooling holes in a gas turbine engine component |
| US20190162531A1 (en) * | 2017-11-29 | 2019-05-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Measurement system, machining system, measurement method, and computer-readable recording medium |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3140291A1 (en) * | 2022-10-03 | 2024-04-05 | Safran | METHOD FOR MULTI-DRILLING BY ELECTROEROSION OF HOLES IN A WALL OF A ROOM |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3097786B1 (en) | 2021-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8208711B2 (en) | Method for automatic identification of defects in turbine engine blades | |
| EP2307157B1 (en) | Method of manufacturing a blading component | |
| EP0359660B1 (en) | Optical control of micro piercings in turbine blades | |
| CA2684954C (en) | Method for repairing workpieces such as turbomachine vanes of dam blades | |
| CA2576709C (en) | Manufacturing process for a turbine engine part that includes cooling air exhaust orifices | |
| CA2890452C (en) | Method and device for manufacturing turbine blades | |
| FR2974219A1 (en) | ANALYSIS OF THE DIGITAL IMAGE OF THE OUTER SURFACE OF A TIRE - TREATMENT OF MISCONCEPTION POINTS | |
| FR3097786A1 (en) | PROCESS FOR DRILLING A TURBOMACHINE BLADE AS A FUNCTION OF THE INTERNAL GEOMETRY OF THE BLADE AND ASSOCIATED BLADE | |
| FR3067955B1 (en) | METHOD FOR POSITIONING A HOLLOW PIECE | |
| FR3022811A1 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING CORE ASSEMBLY FOR MANUFACTURING A DAWN | |
| EP3408827B1 (en) | Method for monitoring a machine part | |
| EP3624967B1 (en) | Aircraft turbomachine vane and its method of fabrication using additive manufacturing | |
| EP3963282B1 (en) | Method for the dimensional inspection of a turbomachine component | |
| CA2838178A1 (en) | Adaptive machining method for smelted blades | |
| EP3496880A1 (en) | Method for positioning a core in a mould | |
| FR3141358A1 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING A BROOCH ELEMENT FOR BROOCHING A PART | |
| FR3143746A1 (en) | CREEP CONTROL OF AN AIRCRAFT TURBOMACHINE BLADE | |
| EP4366897A1 (en) | Method for additive manufacturing of turbomachinery parts | |
| WO2022074332A1 (en) | Method for determining a position of an insert in a wax pattern | |
| WO2022123174A1 (en) | Hybrid manufacturing process for producing a turbomachine component comprising an internal cooling circuit | |
| CA3136887A1 (en) | Method for treating an internal defect in a part | |
| FR3028781A1 (en) | AIRCRAFT TURBOMACHINE ROTOR PIECE COMPRISING A MACHINEABLE ANNULAR PROTUBERANCE PROVIDED WITH A DEHYLING ORIFICE AND METHOD OF PREPARING THE SAME | |
| FR3134412A1 (en) | MARKED TURBINE BLADE | |
| FR3131045A1 (en) | Method for acquiring and correcting a tomographic reconstruction of an industrial part | |
| US20180030991A1 (en) | Methods for repairing or restoring impeller seals of a centrifugal compressor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20210101 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |