FR3135487A1 - Aube pour une turbomachine comprenant une protection anti-usure - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une aube (8) pour une turbomachine (1) d’aéronef, l’aube (8) comprenant : - un corps comportant une pale (14) et un pied (15) relié à la pale (14) par une échasse (16), le corps étant en matériau composite comprenant une matrice et des fibres noyées dans la matrice, et - une protection anti-usure (17) agencée sur l’échasse (16) et/ou le pied (15) du corps, caractérisée en ce que la protection anti-usure (17) comprend un substrat métallique (19) agencé sur l’échasse (16) et/ou le pied (15), et un revêtement (20) anti-usure agencé sur le substrat métallique (19). Figure d’abrégé : Figure 3
Description
L’invention concerne le domaine des aubes pour les turbomachines d’aéronef. L’invention s’inscrit plus particulièrement dans le domaine des aubes comprenant un corps en matériau composite et une protection anti-usure.
L’invention concerne également le domaine de la fabrication et de la réparation de ces aubes.
Une turbomachine d’aéronef, telle qu’un turboréacteur, comprend typiquement, d’amont en aval dans le sens d’écoulement des gaz, une soufflante mobile en rotation autour d’un axe longitudinal, un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression et une turbine basse pression et une tuyère d’échappement des gaz.
La soufflante permet l’aspiration d’un flux d’air se divisant en un flux primaire et un flux secondaire. Le flux primaire traverse une veine primaire de la turbomachine tandis que le flux secondaire est dirigé vers une veine secondaire entourant la veine primaire.
Le flux primaire est comprimé au sein des compresseurs. L’air comprimé est ensuite mélangé à un carburant et brulé au sein de la chambre de combustion. La détente des gaz expulsés de la chambre de combustion traversent les turbines puis s’échappent au travers de la tuyère dont la section permet l’accélération de ces gaz pour générer de la propulsion.
Le rotor de la turbine basse pression est par exemple relié au rotor du compresseur basse pression par un arbre basse pression et le rotor de la turbine haute pression est relié au rotor du compresseur haute pression par un arbre haute pression. Par ailleurs, la soufflante comprend typiquement un disque de soufflante centré sur l’axe longitudinal et relié à l’arbre basse pression par l’intermédiaire par exemple d’un arbre de soufflante pour son entrainement en rotation. La soufflante comprend en outre des aubes montées régulièrement autour du disque de soufflante.
Les aubes comprennent typiquement un corps comportant une pale et un pied relié à la pale par une échasse. Le pied est logé dans une alvéole du disque afin de retenir l’aube sur le disque lorsque la turbomachine est en fonctionnement.
Le corps de l’aube est par ailleurs en matériau composite comprenant une matrice et des fibres noyées dans la matrice tandis que le disque est typiquement métallique. L’échasse et/ou le pied du corps en matériau composite sont ainsi en contact avec le disque qui est en matériau métallique. Ce contact génère des frottements conduisant à l’usure du corps, en particulier de l’échasse et/ou du pied pouvant provoquer des dommages irréversibles du matériau composite et impacter l’intégrité de l’aube.
Afin de limiter les dommages dans le corps de l’aube, le document WO-A1-2021/198 621 propose une aube comprenant un corps en matériau composite et comportant une pale et un pied relié à la pale par une échasse. L’aube comporte en outre une protection anti-usure pour prévenir du frottement, agencée sur l’échasse et/ou le pied du corps. Selon ce document, la protection anti-usure est une bande de tissu solidaire de l’échasse et/ou du pied.
Bien que permettant de réduire considérablement l’usure prématurée de l’aube par frottement, une telle solution ne procure pas entière satisfaction. En effet, il a été constaté que la durée de vie d’une telle bande de tissu est limitée. Il est donc nécessaire de remplacer et/ou restaurer la bande au cours de la durée de vie de l’aube. Le remplacement et/ou la restauration d’une telle bande n’est pas aisée puisque cela nécessite d’agir sur le corps de la pale en matériau composite. Typiquement, le remplacement et/ou la restauration nécessite un chauffage de l’aube à une température comprise entre 100°C et 160°C pendant une durée comprise entre une heure et quatre heures, réduisant la durée de vie de l’aube qui ne peut pas subir des cycles répétés de chauffage.
Aussi, de telles bandes étant directement fixées sur le corps de l’aube, elles doivent présenter une adhésion suffisante au corps de l’aube. La nature des bandes pouvant être mises en œuvre est donc limitée.
Par ailleurs, les bandes de tissu présentent un coût élevé, ce qui augmente le coût de fabrication d’une aube.
Par conséquent, il existe un besoin de fournir une aube comprenant un corps en matériau composite comprenant une matrice et des fibres noyées dans la matrice et une protection anti-usure fiable, facile d’entretien, qui peut être restaurée sans impact sur le corps de l’aube et qui soit peu coûteuse.
A cet effet, l’invention propose une aube pour une turbomachine d’aéronef, l’aube comprenant :
- un corps comportant une pale et un pied relié à la pale par une échasse, le corps étant en matériau composite comprenant une matrice et des fibres noyées dans la matrice, et
- une protection anti-usure agencée sur l’échasse et/ou le pied du corps.
L’aube est remarquable en ce que la protection anti-usure comprend un substrat métallique agencé sur l’échasse et/ou le pied, et un revêtement anti-usure agencé sur le substrat métallique.
L’aube selon l’invention est destinée à être montée sur un disque de soufflante qui est métallique.
La protection anti-usure permet de limiter l’usure du pied et/ou de l’échasse.
La protection anti-usure selon l’invention comprend une superposition de couches comprenant un substrat métallique agencé sur l’échasse et/ou le pied. Le substrat métallique est revêtu d’un revêtement anti-usure dont l’objectif est de réduire les coefficients de frottement entre les deux parties antagonistes et qui permet de protéger le pied et/ou l’échasse des frottements répétés avec le disque de soufflante.
L’application d’un revêtement est plus favorable sur un substrat métallique que sur une couche en matériau composite. En effet, le substrat métallique permet l’application du revêtement d’une quelconque nature sur l’échasse et/ou le pied. Ceci permet de multiplier les fonctionnalités du revêtement. Aussi, la présence du substrat métallique permet d’améliorer l’adhésion du revêtement anti-usure sur le corps en matériau composite. En effet, la nature du substrat peut être choisie de façon à améliorer l’adhésion du revêtement anti-usure sur le corps.
En outre, il est possible de réaliser le reconditionnement, la restauration de la protection anti-usure par simple retrait du revêtement sans avoir à agir sur le corps de l’aube ou le collage du substrat métallique.
Par ailleurs, en cas d’usure prématurée du revêtement et avant sa réparation, l’intégrité du corps de l’aube est assurée par la présence du substrat métallique.
Enfin, grâce à l’invention, il est possible de s’affranchir des bandes de tissu de l’art antérieur qui sont coûteuses.
L’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- le revêtement présente une épaisseur inférieure à 1 mm, par exemple comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm,
- le revêtement est en matériau métallique choisi parmi les alliages de cuivre et d’aluminium, les alliages de nickel et d’aluminium, et est par exemple un alliage CoCrAlYSi-hBN ou un alliage CuNiIn,
- le substrat métallique est en titane ou en alliage de titane,
- la protection anti-usure comprend en outre une couche de vernis de glissement agencée sur le revêtement, la couche de vernis comprenant par exemple des particules de disulfure de molybdène,
- la protection anti-usure a une forme allongée et s’étend d’une extrémité du pied et/ou de l’échasse située du côté d’un bord d’attaque de la pale, à une extrémité opposée du pied et/ou de l’échasse située du côté d’un bord de fuite de la pale,
- le substrat métallique est collé sur l’échasse et/ou le pied.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une aube selon l’une des caractéristiques précédentes, comprenant les étapes suivantes :
(100) fournir un corps en matériau composite comprenant une matrice et des fibres noyées dans la matrice, le corps comportant une pale reliée à un pied par une échasse,
(300) agencer un substrat métallique sur l’échasse et/ou le pied du corps, et
(500) déposer un revêtement anti-usure sur le substrat métallique.
Le procédé de fabrication peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- le revêtement est déposé par projection thermique et le substrat métallique est collé sur l’échasse et/ou le pied,
- lors de l’étape de projection thermique (500), la température du corps de l’aube est inférieure à la température de transition vitreuse du matériau de collage du substrat métallique.
L’invention concerne également un procédé de réparation d’une aube selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, le procédé comprenant les étapes suivantes :
(100’) retirer le revêtement,
(200’) traiter mécaniquement le substrat métallique, et
(300’) déposer un revêtement anti-usure sain sur le substrat métallique.
Le procédé de réparation peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- à l’étape (100’), le revêtement est retiré par décapage au jet d’eau, et/ou
- à l’étape (300’), le revêtement anti-usure sain est déposé par projection thermique.
D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels :
la est une représentation schématique en coupe longitudinale d’une demi-turbomachine d’aéronef,
la est une vue en perspective d’une soufflante équipant la turbomachine de la , et comprenant une aube selon l’invention montée sur un disque,
la est une vue schématique de l’aube de la ,
la est une vue en coupe transversale du pied et/ou de l’échasse de l’aube de la ,
la est un schéma synoptique d’un procédé de fabrication d’une aube selon l’invention,
la est un schéma synoptique d’un procédé de réparation d’une aube selon l’invention,
la est une image au microscope optique d’une protection anti-usure selon l’invention déposée sur une couche composite.
Un exemple de turbomachine 1 d’aéronef selon l’invention est représenté sur la . La turbomachine 1 s’étend autour et le long d’un axe longitudinal X.
Dans la présente demande, les termes « axial », « axialement » sont définis par rapport à l’axe longitudinal X.
Les termes « amont » « aval » sont définis par rapport au sens de circulation des gaz dans la turbomachine 1 suivant l’axe longitudinal X.
Les termes « radial », « radialement », sont définis par rapport à un axe radial Z qui est perpendiculaire à l’axe longitudinal X de la turbomachine 1.
Les termes « interne », « intérieur », « externe », « extérieur », « extérieurement » sont définis par rapport à l’éloignement de l’axe longitudinal X le long de l’axe radial Z.
La turbomachine 1 comprend d’amont en aval, une soufflante 2, au moins un compresseur tel qu’un compresseur basse pression 3 et un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, au moins une turbine telle qu’une turbine haute pression 6 et une turbine basse pression 7, et une tuyère pour l’échappement des gaz.
La soufflante 2 permet l’aspiration d’un flux d’air F se divisant en un flux primaire F1 et un flux secondaire F2. Le flux primaire F1 traverse une veine primaire de la turbomachine 1 tandis que le flux secondaire F2 est dirigé vers une veine secondaire entourant la veine primaire.
Le flux primaire F1 est comprimé au sein du compresseur basse pression 3 puis du compresseur haute pression 4. L’air comprimé est ensuite mélangé à un carburant et brulé au sein de la chambre de combustion 5. Les gaz produits par la combustion traversent les turbines haute pression 6 et basse pression 7. Les gaz s’échappent enfin au travers de la tuyère dont la section permet l’accélération de ces gaz pour générer de la propulsion.
Le rotor de la turbine basse pression 7 est par exemple relié au rotor du compresseur basse pression 3 par un arbre basse pression. Le rotor de la turbine haute pression 6 est quant à lui relié au rotor du compresseur haute pression 4 par un arbre haute pression. L’arbre basse pression est agencé à l’intérieur de l’arbre haute pression de manière coaxiale et s’étend le long de l’axe longitudinal X.
La soufflante 2 est par exemple carénée. La turbomachine 1 comprend alors une nacelle 11 annulaire centrée sur l’axe longitudinal X entourant la soufflante 2. La nacelle 11 est par exemple portée par un carter de soufflante (non représenté).
La soufflante 2 est mobile en rotation autour de l’axe longitudinal X. Elle est entrainée en rotation par exemple par un arbre de soufflante qui est relié à l’arbre basse pression, par exemple par l’intermédiaire d’un réducteur de vitesse mécanique.
Comme mieux visible sur la , la soufflante 2 comprend des aubes 8 régulièrement réparties autour d’un disque 9 centré sur l’axe longitudinal X. Le disque 9 comprend un corps annulaire 12 présentant des alvéoles 13 ménagées dans le corps annulaire 12. Il y autant d’alvéoles 13 que d’aubes 8.
Les aubes 8 s’étendent radialement autour du disque 9. Les aubes 8 comprennent un corps comportant une pale 14 et un pied 15. La pale 14 est reliée au pied 15 par une échasse 16. Le corps est en matériau composite comprenant une matrice et des fibres de renfort noyées dans la matrice.
La matrice est par exemple une matrice organique. Par exemple, la matrice est en matériau polymérique choisi parmi les thermoplastiques par exemple un polypropylène, un polyéthylène, ou les thermodurcissables par exemple un polymère époxyde, phtalonitrile, polybismaléimide, polyimide.
Les fibres sont par exemple des fibres de carbone, des fibres de verre ou toute fibre convenant à la présente application.
La pale 14 présente une forme aérodynamique. Elle comprend ainsi une face intrados 14a et une face extrados 14b qui sont reliées par un bord d’attaque et un bord de fuite 14c. Préférentiellement, le bord d’attaque est revêtu d’un bouclier 14d métallique. Le bouclier 14d présente une forme générale de trièdre. Il présente une section transversale en forme de V ou de U. Le bouclier 14d comprend ainsi une première ailette s’étendant sur la face intrados 14a et une seconde ailette s’étendant sur la face extrados 14b. Les première et seconde ailettes sont reliées par une portion centrale recouvrant le bord d’attaque.
Le pied 15 présente une forme de tenon. Il est inséré dans l’alvéole 13 du disque 9. L’échasse 16 est agencée radialement entre le pied 15 et la pale 14.
Le corps de l’aube 8 est formé par moulage par transfert de résine (RTM pour « resin transfert molding » en langue anglaise). Alternativement, le corps de l’aube 8 est formé par drapage. Le bouclier 14d est par exemple fixé sur la pale 14 lors du moulage ou après le moulage de la pale 14.
L’aube 8 comprend en outre une protection anti-usure 17. La protection anti-usure 17 est agencée sur une surface du pied 15 et/ou de l’échasse 16.
La protection anti-usure 17 présente une forme allongée. Elle s’étend d’une extrémité du pied 15 et/ou de l’échasse 16 située du cotée du bord d’attaque de la pale 14 à une extrémité opposée du pied 15 et/ou de l’échasse 16 située du cotée du bord de fuite 14b.
La protection anti-usure 17 présente une épaisseur totale etcomprise entre 0,1 mm et 2 mm, préférentiellement entre 0,1 mm et 1 mm, par exemple entre 0,1 mm et 0,2 mm. Une telle épaisseur est particulièrement avantageuse car elle permet de protéger le pied 15 et l’échasse 16 d’une usure prématurée tout en permettant le montage du pied 15 dans l’alvéole 13 du disque 9. En effet, en dessous de cette épaisseur, la protection contre l’usure serait insuffisante et au-delà de cette épaisseur, le pied 15 ne pourrait plus s’insérer dans l’alvéole 13 sans redimensionnement de l’alvéole 13 voire du disque 9.
Comme illustré sur les figures 3 et 4, la protection anti-usure 17 est multicouches. Elle comprend de l’intérieur vers l’extérieur, l’intérieur étant situé du côté du pied 15 ou l’échasse 16, optionnellement une couche de colle 18, un substrat métallique 19 agencé sur le pied 15 et/ou l’échasse 16, et un revêtement 20 anti-usure applicable suivant différents procédés. Optionnellement, la protection anti-usure 17 comprend en outre une couche de vernis 21 de glissement agencée sur le revêtement 20. Selon cet exemple, la couche de vernis 21 est par exemple la couche la plus externe.
La couche de colle 18 est par exemple en matériau polymère. La température de transition vitreuse du polymère est par exemple comprise entre 100°C et 250°C, préférentiellement comprise entre 150°C et 200°C. Le matériau est par exemple choisi parmi les polymères époxydes. La couche de colle 18 présente une épaisseur par exemple comprise entre 20 µm et 400 µm, préférentiellement entre 70 µm et 350 µm.
Le substrat métallique 19 est préférentiellement collé au pied 15 et/ou à l’échasse 16 par la couche de colle 18. La couche de colle 18 est donc agencée entre le substrat métallique 19 et le pied 15 et/ou l’échasse 16. Le substrat métallique 19 présente une épaisseur inférieure à 1 mm, préférentiellement comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm, et encore plus préférentiellement entre 0,1 mm et 0,2 mm. Le substrat métallique 19 est par exemple en titane ou en alliage de titane tel que l’alliage de titane TA6V.
Le substrat métallique 19 est agencé entre la couche de colle 18 et le revêtement 20. Le revêtement 20 est avantageusement en matériau métallique. Le matériau métallique est par exemple choisi parmi les alliages de cuivre et d’aluminium (CuAl), les alliages de nickel et d’aluminium (NiAl) et est par exemple un alliage CoCrAlYSi-hBN ou un alliage CuNiIn. Le revêtement 20 présente une épaisseur inférieure à 1 mm, préférentiellement comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm, entre 0,1 mm et 0,2 mm, et encore plus préférentiellement entre 0,13 mm et 0,19 mm. Le revêtement 20 est avantageusement déposé par projection thermique, tel qu’un dépôt par projection plasma.
La couche de vernis 21 présente une épaisseur par exemple comprise entre 5 µm et 40 µm, préférentiellement entre 10 µm et 40 µm. La couche de vernis 21 comprend par exemple une matrice organique et des particules lubrifiantes réparties dans la matrice. La matrice organique est par exemple choisie parmi les polymères thermodurcissables tels que les polymères époxydes. Les particules lubrifiantes sont par exemple des particules de disulfure de molybdène (MoS2), de graphite ou encore de polytétrafluoroéthylène (PTFE). De manière préférée, la couche de vernis 21 comprend une matrice en polymère époxyde et des particules de disulfure de molybdène réparties dans la matrice. .
La protection anti-usure 17 permet de limiter l’usure de l’aube 8 provoquée par les frottements entre le disque 9 métallique et le corps de l’aube 8 en composite. La couche de vernis 21 permet de réduire encore les frottements entre le corps de l’aube 8 et le disque 9 en contribuant à abaisser le coefficient de frottement au niveau de la zone de contact.
Le substrat métallique 19 permet l’application du revêtement 20 sans impacter l’intégrité du corps de l’aube 8. Typiquement, lorsque le substrat métallique 19 est en titane ou en alliage de titane et lorsque le revêtement 20 est réalisé par projection thermique, la conductivité thermique du titane est suffisamment faible pour limiter les transferts de chaleur vers le corps de l’aube 8 durant l’application du revêtement 20 par exemple par projection thermique. Il améliore également l’adhésion du revêtement sur le corps de l’aube 8. Par ailleurs, grâce au substrat métallique 19, il est également possible de déposer un revêtement d’une quelconque nature. En effet, le revêtement 20 peut présenter des propriétés de conduction thermique pour favoriser le dégivrage par exemple, tribologiques et/ou anti-érosion. Aussi, en cas de dégradation de la protection anti-usure 17, il suffit de retirer le revêtement 20 dégradé. Le substrat métallique 19 permet donc le remplacement du revêtement 20 sans action directe sur le corps de l’aube 8.
Un procédé de fabrication de l’aube 8 va maintenant être décrit en référence à la .
Le procédé comprend une première étape de fourniture 100 du corps de l’aube 8. Selon un premier exemple, la fourniture 100 est réalisée par moulage par transfert de résine. Selon cet exemple, l’étape de fourniture comprend une première sous étape de fourniture d’une préforme fibreuse puis une sous étape d’injection d’une résine pour la densification de la préforme fibreuse. L’injection est par exemple réalisée dans un moule.
Selon un second exemple, la fourniture 100 est réalisée par drapage.
Le procédé peut comprendre une étape optionnelle de fixation du bouclier 14d.
Selon un premier exemple, la fixation du bouclier 14d est réalisée pendant l’étape 100 lorsque le corps est réalisé par moulage. Par exemple, le bouclier 14d peut être agencé dans le moule avant la sous-étape d’injection de résine. Puis la sous-étape d’injection est réalisée permettant la densification de la préforme et la fixation simultanée du bouclier 14d.
Alternativement, le bouclier 14d peut être fixé sur le corps après l’étape 100. Une couche de colle est par exemple appliquée sur le bord d’attaque puis le bouclier 14d fixé sur le corps.
Le procédé comprend en outre une étape d’agencement 300 du substrat métallique 19 sur le pied 15 et/ou l’échasse 16. Cette étape est par exemple réalisée par collage du substrat métallique 19 sur le pied 15 et/ou l’échasse 16.
Selon un premier exemple, l’étape de collage de l’étape 300 est réalisée pendant l’étape de fourniture 100. Par exemple, le substrat métallique 19 peut être agencé dans le moule avant la sous-étape d’injection. Puis, la résine est injectée permettant la densification de la préforme et la fixation simultanée du substrat métallique 19.
Alternativement, l’étape de collage de l’étape 300 est réalisée après l’étape 100. Selon cet exemple, la couche de colle 18 est d’abord appliquée sur l’échasse 16 et/ou le pied 15 puis le substrat métallique 19 est collé.
Optionnellement, avant l’étape de collage 300, le procédé peut comprendre une étape de traitement 200 du substrat métallique 19. Le traitement est préférentiellement chimique. Le substrat métallique 19 est par exemple soumis à un traitement chimique dans un bain alcalin tel que le BONDERITE C-AK 5578-GL de la société HENKEL. Ceci permet d’améliorer le collage du substrat métallique 19 sur le corps de l’aube 8. Un primaire de collage peut également être appliqué sur le substrat métallique 19 en complément ou en alternative du traitement chimique. Le primaire de collage est par exemple le EC3918 de la société 3M. Ceci permet d’améliorer encore le collage du substrat métallique 19 sur le corps de l’aube 8.
Avantageusement, le procédé comprend après l’étape de collage 300, une étape de traitement mécanique 400 du substrat métallique 19. Le traitement mécanique est par exemple un sablage. Durant le sablage, un abrasif est projeté sur le substrat métallique 19. L’abrasif comprend par exemple des particules présentant une granulométrie comprise entre 50 µm et 500 µm, préférentiellement comprise entre 100 µm et 300 µm. Les particules sont par exemple du corindon blanc de la série F70 ou F46.
Le procédé comprend en outre une étape de dépôt 500 du revêtement 20 sur le substrat métallique 19.
Selon un premier exemple, l’étape de dépôt 500 est réalisée après l’étape de collage 300 et l’étape optionnelle de traitement mécanique 400. Selon cet exemple, préférentiellement, l’étape de dépôt 500 est réalisée par projection thermique. Le procédé de projection thermique est par exemple une projection plasma. Durant la projection thermique du revêtement 20, la température du corps de l’aube 8 est maintenue inférieure à la température de transition vitreuse de la matrice. Préférentiellement, la température du corps de l’aube 8 est maintenue inférieure à 120°C, et encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 75°C. Ceci permet de préserver l’intégrité de l’aube 8 durant le dépôt du revêtement 20.
Selon un second exemple, l’étape de dépôt 500 est réalisée avant l’étape de collage 300. Selon cet exemple, le dépôt est réalisé par dépôt physique en phase vapeur (PVD pour « physical vapour deposition » en langue anglaise).
Optionnellement, notamment lorsque le dépôt du revêtement 20 est réalisé projection thermique, le procédé comprend après l’étape de dépôt 500, une étape d’application 600 du vernis de glissement.
Le procédé selon l’invention est entièrement automatisable.
Un procédé de réparation de l’aube 8 va maintenant être décrit en référence à la . Le procédé de réparation comprend les étapes suivantes :
- retrait 100’ du revêtement 20,
- traitement mécanique 200’ du substrat métallique 19, et
- dépôt d’un revêtement anti-usure sain 300’ sur le substrat métallique 19.
L’étape de retrait 100’ peut être réalisée par décapage au jet d’eau.
L’étape de traitement mécanique 200’ peut être réalisée par sablage.
L’étape de dépôt du revêtement anti-usure sain 300’ peut être réalisée par projection thermique.
Le procédé de réparation selon l’invention met donc en œuvre des étapes qui sont réalisées sans aucun impact sur le corps de l’aube 8. En particulier, aucune étape de traitement thermique de l’aube 8 n’est requise. Par conséquent, le procédé de réparation peut être renouvelé un grand nombre de fois.
Une éprouvette a été réalisée pour évaluer la tenue du corps composite durant le procédé de fabrication, l’intégrité de l’aube et l’adhésion de protection anti-usure sur le corps.
L’éprouvette présente une couche en matériau composite d’une épaisseur de 4 mm et un substrat métallique en alliage de titane TA6V d’une épaisseur de 0,4 mm collé par un film adhésif en époxy sur la couche en matériau composite. Un revêtement en alliage de nickel d’aluminium (NiAl) d’une épaisseur de 140 µm a été projeté sur le substrat métallique.
Exemple 1 : tenue du corps
Des indicateurs de température ont été placés sur l’éprouvette. La température de la couche composite est maintenue à une température inférieure à 75°C.
Exemple 2 : intégrité de l’aube
Une observation au microscope optique de l’éprouvette a été réalisée et est présentée sur la . Les résultats montrent qu’aucune décohésion de la protection anti-usure n’a eu lieu entre les couches de la protection anti-usure et entre la couche composite et la protection anti-usure. Aucune dégradation de la couche composite n’est observée.
Exemple 3 : adhésion
Un essai d’arrachement par plot a été réalisé sur l’éprouvette. La contrainte à la rupture est de 33 MPa avec une rupture entre la couche de colle et le substrat métallique. Le revêtement présente donc une bonne adhésion sur le substrat métallique.
Claims (12)
- Aube (8) pour une turbomachine (1) d’aéronef, l’aube (8) comprenant :
- un corps comportant une pale (14) et un pied (15) relié à la pale (14) par une échasse (16), le corps étant en matériau composite comprenant une matrice et des fibres noyées dans la matrice, et
- une protection anti-usure (17) agencée sur l’échasse (16) et/ou le pied (15) du corps, caractérisée en ce que la protection anti-usure (17) comprend un substrat métallique (19) agencé sur l’échasse (16) et/ou le pied (15), et un revêtement (20) anti-usure agencé sur le substrat métallique (19). - Aube selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le revêtement (20) présente une épaisseur inférieure à 1 mm, par exemple comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm.
- Aube selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le revêtement (20) est en matériau métallique choisi parmi les alliages de cuivre et d’aluminium, les alliages de nickel et d’aluminium, et est par exemple un alliage CoCrAlYSi-hBN ou un alliage CuNiIn.
- Aube selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le substrat métallique (19) est en titane ou en alliage de titane.
- Aube selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la protection anti-usure (17) comprend en outre une couche de vernis (21) de glissement agencée sur le revêtement (20), la couche de vernis (21) comprenant par exemple des particules de disulfure de molybdène.
- Aube selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la protection anti-usure (17) a une forme allongée et s’étend d’une extrémité du pied (15) et/ou de l’échasse (16) située du côté d’un bord d’attaque de la pale (14), à une extrémité opposée du pied (15) et/ou de l’échasse (16) située du côté d’un bord de fuite (14c) de la pale (14).
- Aube selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le substrat métallique (19) est collé sur l’échasse (16) et/ou le pied (15).
- Procédé de fabrication d’une aube (8) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
(100) fournir un corps en matériau composite comprenant une matrice et des fibres noyées dans la matrice, le corps comportant une pale (14) reliée à un pied (15) par une échasse (16),
(300) agencer un substrat métallique (19) sur l’échasse (16) et/ou le pied (15) du corps, et
(500) déposer un revêtement (20) anti-usure sur le substrat métallique (19). - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le revêtement (20) est déposé par projection thermique et le substrat métallique (19) est collé sur l’échasse (16) et/ou le pied (15).
- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, lors de l’étape de projection thermique (500), la température du corps de l’aube (8) est inférieure à la température de transition vitreuse du matériau de collage du substrat métallique (19).
- Procédé de réparation d’une aube (8) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
(100’) retirer le revêtement (20),
(200’) traiter mécaniquement le substrat métallique (19), et
(300’) déposer un revêtement anti-usure sain sur le substrat métallique (19). - Procédé de réparation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que :
- à l’étape (100’), le revêtement (20) est retiré par décapage au jet d’eau, et/ou
- à l’étape (300’), le revêtement anti-usure sain est déposé par projection thermique.
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