FR3143395A1 - Dispositif d’usinage et procédé de réparation d’une pièce annulaire - Google Patents

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Frédéric AMBLARD
Robin PANVERT
Lucas LEMAITRE
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Safran Nacelles SAS
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Safran Nacelles SAS
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Abstract

L’invention concerne un dispositif d’usinage (10) d’une pièce annulaire (100 ; 110), notamment de turbomachine, caractérisé en ce que le dispositif d’usinage comprend : un système de fixation (50) pour fixer le dispositif d’usinage à la pièce de manière amovible ;un outil d’usinage (20) pour usiner au moins une zone à usiner de la pièce ;un chariot de transport (30) de l’outil d’usinage ; etun rail (40) conformé pour guider en translation le chariot de transport le long de la zone à usiner de la pièce. Figure pour l'abrégé : Figure 3

Description

DISPOSITIF D’USINAGE ET PROCÉDÉ DE RÉPARATION D’UNE PIÈCE ANNULAIRE
Le domaine technique de l’invention est celui de la réparation des pièces de turbomachine d’aéronef.
La présente invention concerne un dispositif d’usinage d’une pièce annulaire, notamment de turbomachine et un procédé de réparation d’une telle pièce.
Les turbomachines comportent différentes pièces, qui après utilisation, peuvent présenter des zones endommagées ou usées par un phénomène de frottement ou d’érosion induit par l’ingestion de particules qui sont entraînées par un ou plusieurs flux d’air traversant la turbomachine ou lors d’impacts de corps étrangers. Ces pièces défectueuses, endommagées ou usées ont leurs profils modifiés dégradant alors les performances de la pièce et celles de la turbomachine. Dans le pire des cas, ces pièces peuvent se rompre ce qui peut générer des dégâts importants dans la turbomachine.
Fréquemment, dans le cadre de la réparation de pièces de turbomachines d’aéronef, se posent des problématiques d’accessibilité de ces pièces. Ces problématiques existent par exemple, pour la bride annulaire entre le moteur et l’inverseur d’une turbomachine, pour laquelle aucune solution de réparation n’est connue à ce jour. En cas d’usure excessive, cette bride annulaire est entièrement remplacée nécessitant un démontage de la turbomachine afin de démonter et remplacer la bride annulaire défectueuse.
Un aéronef est mû par plusieurs ensembles propulsifs suspendus chacun à une structure fixe de l'aéronef, par exemple sous une aile ou sur le fuselage de l'aéronef, par l'intermédiaire d'un pylône de suspension. La illustre un tel ensemble propulsif 1 comprenant de façon connue d'une part un turboréacteur 2 équipé d'une soufflante et d'un moteur, et d'autre part une nacelle 3 enveloppant le turboréacteur et abritant un inverseur de poussée.
La nacelle 3 présente généralement une structure tubulaire comprenant une section amont, ou une entrée d'air 4 en amont du turboréacteur 2, une section médiane 5 destinée à entourer la soufflante du turboréacteur, une section aval 6 abritant l'inverseur de poussée et destinée à entourer une chambre de combustion et les turbines du turboréacteur, embarquant les moyens d’inversion de poussée, et est généralement terminée par une tuyère d'éjection dont la sortie est située en aval du turboréacteur 2.
La section aval 6 présente généralement une structure externe comportant un capot externe 7, qui définit, avec une structure interne concentrique (non visible à la ), dite « Inner Fixed Structure » en anglais (IFS), la veine annulaire servant à canaliser le flux d'air froid. La structure interne définit une partie interne de la veine annulaire, et comporte généralement deux demi-coquilles reliées entre elles « à six heures » par l'intermédiaire d'un dispositif de verrouillage.
Les moyens d'inversion de poussée permettent, lors de l'atterrissage d'un avion, d'améliorer la capacité de freinage de celui-ci en redirigeant vers l'avant une fraction majoritaire de la poussée engendrée par le turboréacteur.
La structure fixe externe d'un inverseur de poussée comprend de façon connue notamment un cadre avant périphérique destiné à être monté sur un carter de soufflante du turboréacteur correspondant, un cadre arrière périphérique, et une pluralité de grilles de déviation de flux fixées entre les cadres avant et arrière et s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe géométrique longitudinal de l'inverseur de poussée. Les cadres avant et arrière sont disposés transversalement par rapport à l'axe géométrique longitudinal de l'inverseur de poussée.
Le cadre avant est lié au carter de soufflante par des moyens de fixation généralement de type couteau/gorge comprenant une bride sensiblement annulaire également appelée bride annulaire, réalisée en une ou plusieurs parties solidaire du cadre avant et venant coopérer avec une rainure en forme de J ou de V. L’ensemble de fixation, aussi bien que la bride annulaire qui présente une section en J (ou en V), sont couramment désignés sous le terme J-Ring.
Il a été observé de nombreux cas d’usure des brides annulaires de ce type dû à un phénomène de frottement entre les brides annulaires et les rainures correspondantes des moyens de fixations. Une usure trop importante de cette zone entraine des problématiques d’interface tels que du jeu, des vibrations…
Le remplacement de cette bride annulaire, généralement en aluminium, est une opération complexe et longue, et de ce fait coûteuse. En effet, cette opération nécessite le démontage de la nacelle et de nombreux éléments sur celle-ci, ainsi que son transport sur un site de réparation.
Ainsi, il serait bénéfique de trouver une alternative au remplacement de cette pièce permettant de réparer celle-ci sous aile, c’est-à-dire, lorsque la pièce est toujours installée sur la turbomachine, et permettant aussi de libérer l’aéronef rapidement.
Une méthode de réparation par projection dynamique (en anglais « cold spray »), appelée rechargement, peut être mise en œuvre avec une buse de projection par jet direct de poudre métallique à très haute vitesse permettant de combler les endommagements à la surface de pièces usées.
Toutefois, une telle méthode de réparation crée une surface déformée une fois le rechargement effectué.
La illustre une vue en coupe de la géométrie d’une bride annulaire de type « J-ring » 110 ainsi qu’une zone Z, à réparer, de cette bride annulaire 110. Il peut être observé que l’espace est restreint pour insérer un outil d’usinage. Ainsi, aujourd’hui il n’est pas de dispositif d’usinage pouvant être inséré dans cette architecture sans interférer avec d’autres composants avoisinant la bride annulaire 110. Autrement dit, la géométrie de la bride annulaire de type « J-Ring » 110 rend impossible l’utilisation d’un dispositif d’usinage conventionnel surtout lorsque la bride annulaire reste installé sur l’aéronef.
L’objectif de la présente invention est ainsi de proposer un dispositif d’usinage d’une pièce annulaire telle qu’une bride annulaire de type J-ring permettant de retrouver le profil d’origine de la pièce et de le contrôler tout en palliant à au moins certains de ces inconvénients.
À cet effet, l’invention concerne un dispositif d’usinage d’une pièce annulaire, notamment de turbomachine, caractérisé en ce que le dispositif d’usinage comprend :
- un système de fixation pour fixer le dispositif d’usinage à la pièce de manière amovible ;
- un outil d’usinage pour usiner au moins une zone à usiner de la pièce ;
- un chariot de transport de l’outil d’usinage ; et
- un rail conformé pour guider en translation le chariot de transport le long de la zone à usiner de la pièce.
L’invention offre ainsi une solution aux problèmes évoqués précédemment, permettant de surmonter les problèmes d’accessibilité et d’encombrement précités afin de réparer sous aile une pièce de turbomachine de type « J-Ring », ou tout autre type de pièce dont la géométrie ne permet pas d’utiliser un dispositif d’usinage conventionnel.
Grâce à l’invention, il est possible de positionner le dispositif d’usinage selon l’invention, de sorte que l’outil d’usinage accède aisément à la surface à réparer de la pièce malgré la géométrie de la pièce et l’accessibilité restreinte à cette zone à réparer. Le dispositif d’usinage selon l’invention permet ainsi de réparer la pièce annulaire, telle qu’une bride annulaire de turbomachine, en restaurant le profil et les caractéristiques d’origine de la pièce et ce, alors que la pièce reste installée sur la turbomachine, elle-même demeurant sous aile de l’aéronef. Il n’est donc plus nécessaire de démonter la turbomachine de l’aéronef permettant une libération plus rapide de l’appareil qu’actuellement. Le dispositif d’usinage selon l’invention permet également de réparer la bride annulaire sur un équipement déposé de la turbomachine, en atelier par exemple.
Un tel dispositif d’usinage selon l’invention présente l’avantage d’être aisément transportable sur le site de l’aéronef équipé d’une telle pièce annulaire à réparer. Il n’y a donc plus besoin de démonter et transporter la nacelle vers un atelier de réparation. Le dispositif d’usinage est ainsi rapidement utilisable. Dans le cas d’une réparation en atelier, il évite ainsi de transporter les équipements et permet ainsi l’opération dans n’importe quel atelier si besoin. Il présente l’avantage également d’être fixé directement sur la pièce à retoucher afin qu’elle retrouve son profil de surface d’origine et de manière simple.
Le dispositif d’usinage selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres selon toute combinaison techniquement possible :
- le dispositif d’usinage comprend en outre un système de déplacement du chariot de transport sur le rail le long de la zone à usiner de la pièce ;
- le système de déplacement comporte un élément d’entrainement pour déplacer le chariot de transport sur le rail, de préférence un élément d’entrainement du type crémaillère ;
- le système de déplacement du chariot de transport sur le rail comporte un système d’avance manuel ou électrique ;
- le chariot de transport comporte un plateau s’étendant parallèlement au rail et au moins trois galets agencés sur le plateau, au moins deux des galets sont configurés pour coopérer avec une première piste de guidage du rail et au moins un des galets est configuré pour coopérer avec une seconde piste de guidage du rail, les deux pistes de guidage sont agencées chacune sur un bord intérieur circonférentiel du rail et un bord extérieur circonférentiel du rail ;
- le dispositif d’usinage comprend un outil de contrôle géométrique de la zone à usiner de la pièce et dans lequel le chariot de transport est configuré pour supporter l’outil de contrôle géométrique ;
- le système de fixation configuré pour fixer le dispositif d’usinage à la pièce comporte au moins une bride de fixation à la pièce, de préférence deux brides de fixation à la pièce agencées chacune à une extrémité du rail, pour maintenir le rail en position par rapport à la pièce ;
- le système de fixation comporte au moins un élément de fixation supplémentaire, de préférence deux éléments de fixation supplémentaires agencées chacun à une extrémité du rail, le ou les éléments de fixation supplémentaires sont configurés pour fixer le rail à un cadre supportant la pièce ;
- le chariot de transport comporte un système de positionnement de l’outil d’usinage par rapport à une zone à usiner de la pièce.
L’invention concerne également un procédé de réparation d’une bride annulaire de turbomachine, la bride annulaire présentant une zone endommagée, le procédé de réparation comprenant les étapes suivantes :
- une étape de rechargement de matière dans la zone endommagée de la bride annulaire pour former une zone rechargée de la bride annulaire;
- une étape d’usinage de la zone rechargée de la bride annulaire pour obtenir une zone réparée de la bride annulaire, cette étape étant mise en œuvre par un dispositif d’usinage selon l’invention et tel que décrit précédemment.
Le procédé d’usinage selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres selon toute combinaison techniquement possible :
- la bride annulaire est installée sur une turbomachine pendant la mise en œuvre du procédé de réparation ;
- le procédé comprend une étape de positionnement du dispositif d’usinage en vis-à-vis de la zone rechargée de la bride annulaire et une étape de fixation du rail au moins à la bride annulaire ;
- le procédé comprend une étape de déplacement du chariot de transport de l’outil d’usinage en regard de la zone rechargée de la bride annulaire ;
- le procédé comprend une étape de positionnement de l’outil d’usinage de manière à usiner la zone rechargée de la bride annulaire pour obtenir une zone réparée de la bride annulaire.
La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la , déjà décrite, est une vue schématique tridimensionnelle d’un ensemble propulsif comportant une pièce annulaire pouvant nécessité une réparation ;
- la , déjà décrite, est une vue de profil d’une bride annulaire comportant une zone endommagée nécessitant d’être réparée ;
- la représente schématiquement un dispositif d’usinage selon un exemple de réalisation de l’invention ;
- la représente une vue en perspective du dispositif d’usinage de la en position fonctionnelle ;
- la illustre une vue de profil et en coupe du dispositif d’usinage de la en position fonctionnelle ;
- la est une vue agrandie de la au niveau de l’outil d’usinage ;
- la est une vue de l’outil de coupe du dispositif d’usinage de la en position fonctionnelle de réparation d’une bride annulaire de type « J-Ring » ;
- la illustre l’extrémité d’une bride annulaire de type « J-Ring » dans son état initial avant usure ;
- la illustre l’extrémité de la bride annulaire de type « J-Ring » de la présentant une zone usée ;
- la illustre le résultat d’une étape de rechargement de la zone usée de l’extrémité de la bride annulaire de type « J-Ring » de la ; et
- la illustre le résultat d’une étape d’usinage mise en œuvre par le dispositif d’usinage selon l’invention de la zone rechargée de l’extrémité de la bride annulaire de type « J-Ring » de la .
Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différentes mises en œuvre ont les mêmes références dans les figures.
Dans la description et dans les revendications, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport à la circulation du flux d'air à l'intérieur de l'ensemble propulsif formé par la nacelle et le turboréacteur, c'est-à-dire de la gauche vers la droite en référence à la . De même, on utilisera à titre non limitatif les expressions « interne » ou « intérieur » et « externe » ou « extérieur » en référence à l'éloignement radial par rapport à l'axe longitudinal de la nacelle, l'expression « interne » définissant une zone radialement plus proche de l'axe longitudinal de la nacelle, par opposition à l'expression « externe ». Par ailleurs, dans la description et les revendications, pour clarifier la description et les revendications, on adoptera à titre non limitatif la terminologie axial, radial et transversal en référence au trièdre A, R, T indiqué aux figures.
On se réfère à la qui illustre un dispositif d’usinage selon un mode de réalisation de l’invention ainsi qu’aux figures 4 à 7 représentant des vues du dispositif de la en position fonctionnelle, c’est-à-dire agencé de manière à pouvoir usiner une pièce annulaire 100, notamment de turbomachine.
En effet, comme indiqué précédemment, une telle turbomachine comporte des pièces annulaires pouvant nécessiter une réparation de zones endommagées difficilement accessibles.
Notamment, un inverseur de poussée comporte des moyens de fixation du cadre avant à la turbomachine comprenant une bride annulaire de type J-ring, en raison de sa forme en J ou en V.
Ainsi, dans l’exemple illustré sur les figures 4 à 7, la pièce annulaire 100 est une bride annulaire 110 de type J-Ring de l’ inverseur de poussée.
Une telle bride annulaire 110 est également illustrée sur la et comporte à une extrémité 112 repliée ou incurvée en forme de J ou de V, une surface sujette à l’usure au cours de son utilisation. Ainsi, la surface peut présenter une zone endommagée telle qu’illustrée sur la .
Le dispositif d’usinage selon l’invention est adapté pour réparer des pièces composées d’un alliage d’aluminium, de titane ou autres matériaux métalliques.
La représente schématiquement un exemple d’un dispositif d’usinage 10 d’une pièce annulaire selon l’invention. La pièce annulaire présente une symétrie de révolution autour d’un axe de révolution.
Un tel dispositif d’usinage 10 comporte :
- un outil d’usinage 20 pour usiner au moins une zone à usiner de la pièce ;
- un chariot de transport 30 de l’outil d’usinage 20 ; et
- un rail 40 conformé pour guider en translation le chariot de transport 30 le long de la zone à usiner de la pièce.
L’outil d’usinage 20 est un outil de type perceuse, détoureuse pneumatique ou électrique, fraise ou disque abrasif choisi en fonction de la zone à usiner de la pièce.
Le dispositif d’usinage 10 comprend un système de fixation 50 pour fixer le dispositif d’usinage à la pièce, dans le cas présent à la bride annulaire110, de manière amovible.
Avantageusement, le système de fixation 50 comporte au moins une bride 52 de fixation à la pièce 100 pour maintenir le rail en position par rapport à la pièce selon une direction dite axiale A parallèle à l’axe de révolution de la pièce annulaire. Dans l’exemple illustré sur les figures 3 et 4, une telle bride de fixation 52 comporte une platine sensiblement plane et s’étendant dans un plan sensiblement perpendiculaire au rail 40 du dispositif d’usinage. La platine est fixée d’une part à la pièce à usiner et d’autre part au rail 40 par des moyens de fixation tels que par exemple des systèmes vis/écrou.
De préférence, le système de fixation 50 comporte deux brides 52 de fixation à la pièce agencées chacune à une extrémité du rail 40.
Avantageusement, le système de fixation 50 comporte au moins un élément de fixation supplémentaire 54 pour fixer le rail à un cadre 120 supportant la pièce. Dans le cas, de la bride annulaire 110, l’élément de fixation 54 supplémentaire permet de fixer le système de positionnement au cadre supportant la bride annulaire 110 et de garantir ainsi son positionnement selon une direction dite radiale R perpendiculaire à l’axe de révolution de la pièce annulaire. A cet effet, l’élément de fixation supplémentaire 54, dans l’exemple illustré sur les figures 3 et 4, comporte deux bras s’étendant perpendiculairement l’un par rapport à l’autre :
- un premier bras s’étendant radialement vers l’extérieur à partir d’une première extrémité fixée au rail 40, et notamment à un bord extérieur 44 du rail 40, et comprenant une deuxième extrémité opposée à la première extrémité, et
- un deuxième bras, s’étendant perpendiculairement au premier bras et comprenant une première extrémité liée à la deuxième extrémité du premier bras et une deuxième extrémité opposée à la première extrémité du deuxième bras et comprenant des moyens de fixation au cadre 120, par exemple un système du type vis/écrou.
Le deuxième bras peut être avantageusement liés par une liaison glissière d’axe radial au premier bras facilitant la fixation du dispositif d’usinage au cadre 120 notamment par l’adaptation de l’élément de fixation supplémentaire aux dimensions du cadre. A cet effet, le premier bras peut également être mobile le long du rail.
De préférence, le système de fixation comporte deux éléments de fixation supplémentaires 54 agencés chacun à une extrémité du rail 40 et tels que décrits précédemment.
Par exemple, le ou les brides de fixation 52 et le ou les éléments de fixation supplémentaires 54 sont fixés par serrage respectivement sur la pièce annulaire et sur le cadre.
Le rail 40 a une forme circulaire ou d’arc de cercle de rayon sensiblement égal à celui de la pièce annulaire afin de pouvoir être juxtaposé à celle-ci. Ainsi, une fois le dispositif d’usinage est installé et fixé à la pièce annulaire, le centre géométrique de l’arc de cercle formant le rail 40 appartient à l’axe de révolution de la pièce annulaire.
Le rail 40 s’étend sur une portion angulaire d’angles compris entre 60° et 180°. De préférence, le rail 40 s’étend sur un secteur angulaire de 60° permettant de couvrir par exemple une moitié de la pièce annulaire en déplaçant le rail uniquement trois fois. Une telle dimension du rail permet avantageusement de le transporter aisément afin de pouvoir être utilisé sur le lieu de positionnement de l’équipement et ce n’importe où dans la monde.
Le rail 40 s’étend entre une première extrémité 41 et une deuxième extrémité 42 opposée à la première extrémité 41.
Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 3 à 7, le rail 40 s’étend radialement entre un bord intérieur circonférentiel 43 et le bord extérieur circonférentiel 44. Les bords intérieur 43 et extérieur 44 du rail définissent un plan principal perpendiculaire à l’axe de révolution de la pièce annulaire quand le dispositif d’usinage est installé et fixé à la pièce annulaire. On définit un axe principal du rail, un axe perpendiculaire au plan principal du rail et passant par son centre géométrique. Ainsi, quand le dispositif d’usinage est installé et fixé à la pièce annulaire, l’axe principal du rail et l’axe de révolution de la pièce annulaire à usiner sont confondus.
Le chariot de transport 30 comporte un plateau 32 ou support configuré pour supporter l’outil d’usinage 20.
Avantageusement, le chariot de transport 30 comporte un système de positionnement 33 supporté par le plateau 32, Le système de positionnement 33 est configuré pour positionner avec une grande précision dans trois directions perpendiculaires les unes des autres l’outil d’usinage 20 par rapport à la zone à usiner de la pièce. Le système de positionnement 33 comporte des moyens de réglages, tels que des vis micrométriques, et des moyens de verrouillage en position de l’outil d’usinage 20 par rapport à la zone à usiner.
Dans le mode réalisation illustré, lorsque le chariot de transport est agencé sur le rail 40, le plateau 32 s’étend dans un plan parallèle au plan principal du rail, c’est-à-dire dans un plan transverse à l’axe principal du rail.
Le plateau 32 et l’outil d’usinage 20 sont agencés de part et d’autre du rail, en particulier du plan principal du rail lorsque le chariot de transport est agencé sur le rail 40 de manière à ce que l’outil d’usinage 20 est accès à la surface à usiner de la pièce annulaire lorsque le dispositif d’usinage est installé et fixé à la pièce annulaire.
Le chariot de transport 30 est mobile sur le rail 40. Ainsi, le dispositif d’usinage 10 comprend avantageusement un système de déplacement 60 du chariot de transport 30 sur le rail 40 le long de la zone à usiner de la pièce.
De manière avantageuse, le système de déplacement 60 comporte un élément d’entrainement 62 pour déplacer le chariot de transport 30 sur le rail 40.
Dans l’exemple de réalisation du dispositif d’usinage 10 illustré sur les figures 3 à 7, l’élément d’entrainement 62 est par exemple un élément d’entrainement du type crémaillère.
Ainsi, dans l’exemple illustré, l’élément d’entrainement 62 comporte une barre dentée agencée sur le rail 40 et une roue dentée 66 agencée sur le plateau 32 du chariot de transport 30 et configurée pour coopérer avec la barre dentée du rail en engrenant avec les dents de la barre dentée. La roue dentée 66 s’étend parallèlement au plateau 30.
De préférence, le système de déplacement 60, notamment la roue dentée de l’élément d’entrainement, et l’outil d’usinage 20 sont agencés de part et d’autre du rail 40. Plus précisément, l’outil d’usinage 20 est agencé de manière à être plus proche de l’axe principal du rail que le système de déplacement afin de minimiser la taille du dispositif d’usinage et garantir à l’outil d’usinage l’accès à la zone à usiner et afin d’équilibrer les masses des différents éléments du dispositif d’usinage et garantir ainsi un déplacement optimum.
Le système de déplacement 60 du chariot de transport sur le rail comporte un système d’avance sur le rail 40. Dans l’exemple illustré, le système d’avance est manuel et comporte une manivelle 68 configurée pour entrainer en rotation la roue dentée 66 de l’élément d’entrainement.
Alternativement, le système d’avance peut être électrique et comporter un moteur électrique configuré pour entrainer en rotation la roue dentée 66 de l’élément d’entrainement.
Avantageusement, le chariot de transport 30 comporte au moins trois galets agencés sur le plateau 32. Les galets, de référence générale 34, sont chacun mobile en rotation autour d’un axe de rotation perpendiculaire au plateau 32. Au moins deux des galets sont configurés pour coopérer avec une piste de guidage 45 du rail et au moins un des galets est configuré pour coopérer avec une autre piste de guidage 46 du rail. Les deux pistes de guidage 45, 46 sont agencées chacune sur le bord intérieur 43 et le bord extérieur 44 du rail.
Dans l’exemple illustré sur les figures, quatre galets notés 34A, 34B, 34C, 34D sont supportés par le plateau du chariot de transport. Les galets 34A et 34B sont agencés de manière radialement extérieur par rapport au rail 40 tandis que les galets 34C et 34D sont agencés de manière radialement intérieur par rapport au rail 40. En d’autres termes le rail 40 est agencé entre la paire de galets 34A, 34B radialement extérieurs et la paire de galets radialement intérieurs.
La représente une vue de profil et en coupe du dispositif d’usinage en position fonctionnelle dans le plan de coupe passant par les axes de rotation des galets 34B et 34D.
Dans l’exemple illustré, chaque galet comporte une rainure 35 adaptée pour recevoir une des pistes de guidage 45, 46 du rail comme cela est davantage visible sur la vue en coupe illustrée sur la . Dans l’exemple illustré, la rainure a une section en forme de V et les pistes de guidage 45, 46 ont une forme complémentaire, ici en triangle. Toutefois, d’autres formes pour la rainure et par conséquent pour la forme complémentaire de la piste de guidage.
De même, en variante, chaque piste de guidage peut comporter une rainure et chaque galet peut présenter à son extrémité circonférentielle une protubérance de forme complémentaire à celle de la rainure.
Avantageusement, le dispositif d’usinage 10 peut comporter un outil de contrôle géométrique (non représenté) configuré pour contrôler le profil géométrique de la surface à usiner/usinée de la zone à usiner de la pièce. Dans ce cas, le chariot de transport 30 est configuré pour supporter ledit outil de contrôle géométrique.
L’outil de contrôle géométrique est par exemple un micromètre mécanique ou électronique avec éventuellement un système d’enregistrement de la position de la zone à usiner et le profil de la surface avant et après usinage.
On décrit à présent un procédé de réparation d’une bride annulaire de turbomachine, par exemple de type « J-Ring ». La bride annulaire 110 comporte à une extrémité 112 repliée ou incurvée en forme de J ou de V, une surface S sujette à l’usure au cours de son utilisation. La bride annulaire avant usage est illustrée sur la et présente un profil de surface initial noté ‘Si’.
Après utilisation, la bride annulaire présente des zones usagées/endommagées telle qu’illustrée en avec une perte de matière par rapport au profil d’origine. Une telle zone endommagée Z présente un profil de surface noté ‘Su’ et doit être réparée.
Le procédé de réparation comporte une étape de rechargement de matière dans la zone endommagée de la bride annulaire pour former une zone rechargée Zr de la bague adaptatrice avec un gain de matière par rapport à la zone endommagée de la .
Au cours de cette étape de rechargement, la zone endommagée Z est revêtue de poudre métallique par un dispositif de projection dynamique adapté pour réaliser le rechargement de la zone.
Avantageusement, cette étape peut être réalisée sans dépose de la bride annulaire, c’est-à-dire alors que la bride annulaire est installée sur la turbomachine grâce à un dispositif de projection dynamique par gaz tel que décrit dans la demande de brevet FR 2 209 900. Il n’y a donc pas de démontage à effectuer permettant un gain de temps considérable.
La illustre le résultat de cette étape. La zone endommagée présentant un profil de surface ‘Su’ ( ) a été rechargée pour former une zone rechargée Zr présentant un profil de surface noté ‘Sr’.
Afin de retrouver le profil de surface initial ‘Si’, la zone rechargée est usinée au cours d’une étape d’usinage mise en œuvre par un dispositif d’usinage selon l’invention et tel que décrit précédemment. A cet effet, le dispositif d’usinage est fixé à la pièce en vis-à-vis de la zone à usiner grâce au moyen de fixation 50 du dispositif et l’outil d’usinage 20 est déplacé sur le rail par translation afin de le placer en regard de la zone afin de l’usiner.
Le résultat de cette étape est représenté schématiquement sur la . La zone rechargée Zr présentant un profil de surface ‘Sr’ ( ) a été usinée pour retrouver le profil d’origine ‘Si’ de la ’.
Avantageusement, cette étape peut également être réalisée sans dépose de la bride annulaire, c’est-à-dire alors que la bride annulaire est installée sur la turbomachine. Il n’y a donc pas de démontage à effectuer permettant un gain de temps considérable.
La position du chariot de transport 30 et/ou celle de l’outil d’usinage 20 sont modifiées autant de fois que nécessaire afin de réparer toutes les zones endommagées de la bride annulaire accessibles par l’outil dans cette position du dispositif d’usinage par rapport à la bride annulaire .
Le dispositif d’usinage est ensuite à nouveau déplacé et fixé en vis-à-vis d’une autre portion de la bride annulaire comportant des zones rechargées à usiner afin de couvrir cette autre portion de la bride annulaire accessible par l’outil d’usinage.
Notamment, le dispositif d’usinage est positionné et le rail du dispositif d’usinage est fixé du rail au moins à la bride annulaire et de préférence également au cadre supportant la bride annulaire .
Dans le cas où le dispositif d’usinage comprend au moins une bride de fixation 52 à la pièce 100, de préférence deux, pour maintenir le rail en position par rapport à la pièce selon la direction axiale A parallèle à l’axe de révolution de la pièce annulaire, l’étape d’usinage comporte avantageusement une étape de positionnement du dispositif d’usinage en vis-à-vis de la zone rechargée de la bride annulaire suivie d’une étape de fixation du rail à la bride. Notamment, le rail 40 est fixé à la bride annulaire 110 via au moins une platine. La ou les platines sont fixées d’une part à la pièce à usiner 110 et d’autre part à au moins une des extrémités du rail 40, de préférence à chaque extrémité du rail 40, par des moyens de fixation tels que des systèmes vis/écrou.
De plus, dans le cas où le dispositif d’usinage comprend également au moins un élément de fixation supplémentaire 54 pour fixer le rail 40 à un cadre 120 supportant la pièce, l’étape d’usinage comporte également avantageusement une étape de fixation du rail 40 à un tel cadre 120 afin de garantir son positionnement selon la direction radiale R perpendiculaire à l’axe de révolution de la pièce annulaire.
Selon le mode de réalisation du dispositif d’usinage dans lequel ce dernier comporte un système de déplacement 60 du chariot de transport sur le rail, l’étape d’usinage comprend, après l’étape de fixation du dispositif d’usinage à la pièce à usiner et le cas échéant également au cadre supportant la pièce, une étape de déplacement du chariot de transport 30 de l’outil d’usinage 20 par le système de déplacement afin de le positionner en regard de la zone rechargée de la bride annulaire 110. Sa position est alors avantageusement verrouillée sur le rail par un moyen de verrouillage du chariot de transport.
Avantageusement, le chariot de transport est entrainer dans son déplacement par l’élément d’entrainement 62 du système de déplacement 60 par exemple par un système du type crémaillère/roue dentée.
Dans le cas où le système de déplacement 60 comporte en outre avantageusement un système d’avance sur le rail 40, le chariot de transport 30 peut être aisément déplacé le long du rail manuellement via la manivelle 68 liée à la roue dentée ou de manière électrique grâce à un moteur pour manœuvrer ladite roue dentée 66.
En outre, l’outil d’usinage 20 peut être avantageusement positionné précisément de manière à usiner la zone rechargée de la bride annulaire pour obtenir une zone réparée de la bride annulaire grâce à l’outil de contrôle géométrique de la zone à usiner décrit précédemment dans le cas où le chariot de transport 30 en est équipé. Sa position est de préférence verrouillée avant de débuter l’usinage de la zone grâce à un système de verrouillage de la position de l’outil d’usinage de l’outil de contrôle géométrique.
On note que les exemples illustrés sur les figures ne sont en rien limitatifs, le procédé de réparation précédemment décrit pour une bride annulaire peut être adapté à tout autre composant dont la forme et l’agencement dans une turbomachine ne permet pas l’usinage sous aile c’est-à-dire lorsque la pièce reste installée sur la turbomachine.
Le dispositif d’usinage est adapté pour usiner tout type de pièces annulaires en alliage d’aluminium, de titane ou d’autres matériaux métalliques.
Un tel dispositif d’usinage selon l’invention présente l’avantage d’être aisément transportable sur le site de l’équipement d’une telle pièce annulaire à réparer. Il n’y a donc plus besoin de démonter et transporter la nacelle vers un atelier de réparation. Le dispositif d’usinage est ainsi rapidement utilisable. Il présente l’avantage également d’être fixé directement sur la pièce à retoucher afin qu’elle retrouve son profil de surface d’origine et de manière simple.

Claims (10)

  1. Dispositif d’usinage (10) d’une pièce annulaire (100 ; 110), notamment de turbomachine, caractérisé en ce que le dispositif d’usinage comprend :
    - un système de fixation (50) pour fixer le dispositif d’usinage à la pièce de manière amovible ;
    - un outil d’usinage (20) pour usiner au moins une zone à usiner de la pièce ;
    - un chariot de transport (30) de l’outil d’usinage ; et
    - un rail (40) conformé pour guider en translation le chariot de transport le long de la zone à usiner de la pièce.
  2. Dispositif d’usinage selon la revendication 1, comprenant en outre un système de déplacement (60) du chariot de transport (30) sur le rail (40) le long de la zone à usiner de la pièce.
  3. Dispositif d’usinage selon la revendication 2, dans lequel le système de déplacement (60) comporte un élément d’entrainement (62) pour déplacer le chariot de transport (30) sur le rail (40), de préférence un élément d’entrainement du type crémaillère.
  4. Dispositif d’usinage selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le système de déplacement (60) du chariot de transport sur le rail comporte un système d’avance manuel ou électrique.
  5. Dispositif d’usinage selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le chariot de transport (30) comporte un plateau (32) s’étendant parallèlement au rail (40) et au moins trois galets (34a, 34b, 34c, 34d) agencés sur le plateau, au moins deux des galets sont configurés pour coopérer avec une première piste de guidage (45) du rail et au moins un des galets est configuré pour coopérer avec une seconde piste de guidage (46) du rail, les deux pistes de guidage sont agencées chacune sur un bord intérieur (43) circonférentiel du rail et un bord extérieur (44) circonférentiel du rail.
  6. Dispositif d’usinage selon l’une des revendications précédentes, comprenant un outil de contrôle géométrique de la zone à usiner de la pièce et dans lequel le chariot de transport (30) est configuré pour supporter l’outil de contrôle géométrique.
  7. Dispositif d’usinage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système de fixation (50) configuré pour fixer le dispositif d’usinage à la pièce comporte au moins une bride (52) de fixation à la pièce, de préférence deux brides de fixation à la pièce agencées chacune à une extrémité du rail (40), pour maintenir le rail en position par rapport à la pièce.
  8. Dispositif d’usinage selon la revendication précédente, dans lequel le système de fixation (50) comporte au moins un élément de fixation supplémentaire (54), de préférence deux éléments de fixation supplémentaires (54) agencées chacun à une extrémité du rail (40), le ou les éléments de fixation supplémentaires sont configurés pour fixer le rail à un cadre supportant la pièce.
  9. Dispositif d’usinage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le chariot de transport (30) comporte un système de positionnement (33) de l’outil d’usinage (20) par rapport à une zone à usiner de la pièce.
  10. Procédé de réparation d’une bride annulaire de turbomachine, la bride annulaire présentant une zone endommagée, le procédé de réparation comprenant les étapes suivantes :
    - une étape de rechargement de matière dans la zone endommagée de la bride annulaire pour former une zone rechargée de la bride annulaire;
    - une étape d’usinage de la zone rechargée de la bride annulaire pour obtenir une zone réparée de la bride annulaire, cette étape étant mise en œuvre par un dispositif d’usinage selon l’une des revendications précédentes.
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