WO2021069815A1 - Procédé de rechargement d'une pale de turbomachine d'aéronef - Google Patents

Procédé de rechargement d'une pale de turbomachine d'aéronef Download PDF

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WO2021069815A1
WO2021069815A1 PCT/FR2020/051721 FR2020051721W WO2021069815A1 WO 2021069815 A1 WO2021069815 A1 WO 2021069815A1 FR 2020051721 W FR2020051721 W FR 2020051721W WO 2021069815 A1 WO2021069815 A1 WO 2021069815A1
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WO
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cleats
blade
cleat
reloading
leading
Prior art date
Application number
PCT/FR2020/051721
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English (en)
Inventor
Pascal Jean-Marc CHARPENTIER
Romain Jean-François Guerit
Original Assignee
Safran Aircraft Engines
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Publication date
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    • 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
    • F01D5/005—Repairing methods or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/006—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
    • B23P6/002—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
    • B23P6/007—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors using only additive methods, e.g. build-up welding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/34—Rotor-blade aggregates of unitary construction, e.g. formed of sheet laminae
    • 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
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/30—Manufacture with deposition of material
    • F05D2230/31—Layer deposition
    • 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
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/20—Rotors
    • F05D2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05D2240/307—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor related to the tip of a rotor blade

Definitions

  • the invention relates to the field of aircraft turbomachines, and in particular the repair of the tops of the blades of one-piece bladed discs (known by the acronym DAM) of an engine of the GE 90-115K type. More precisely, the object of the invention is to allow the implementation of the hardfacing of the blades within the framework of a new development based on a reconditioning technology by additive manufacturing (LMD, acronym of the English expression "Laser Metal Deposition ”).
  • LMD additive manufacturing
  • the technical background includes in particular the documents DE 42 37 052 A1, DE 10 2009 043136 A1 and DE 19547903 Cl.
  • a reloading of said tops is carried out by an additive manufacturing process by deposition and melting of powder, also known under the name of LMD-p process (acronym for the English expression "Laser Métal Déposition - powder”).
  • Linear reloading is a linear reloading, operated from the leading edge of a blade to the trailing edge of said blade.
  • Linear reloading necessarily includes a start and an end of the bead.
  • the zones at the start and end of the bead are deemed to be sensitive from a metallurgical health point of view, and can include defects of the type lack of connection, or collapse, which are not acceptable from a point of view technical and qualitative.
  • the main cause of the defects comes on the one hand from the geometry of each end of the blade, linked to the radius of the leading edge, and on the other hand, is linked to the thickness of each end of the blade (edge leading edge or trailing edge).
  • cleats are used.
  • cleats are martyr parts, that is to say sacrificial, affixed to a blade, usually by a welding process, in particular by tacking.
  • the grip of a cleat on the blade must be sufficient, for example by penetrated welding, to ensure its resistance during reloading, while avoiding risks of sticking, but must also be limited to a minimum so as not to affect metallurgically and dimensionally the final part.
  • One names Thermally Affected Zone a zone of the part in the finished state which is affected metallurgically; and Blade Deformation Zone, an area of the finished part that is dimensionally affected.
  • cleats also called scoring cleats, used heretofore are based on standard cleat geometries.
  • FIG. 1 represents a one-piece bladed disc 10 composed of a plurality of blades 12 on which are arranged cleats 14a, 14b according to the prior art.
  • the cleat 14b is disposed on the leading edge 11 of the blade 12, while the cleat 14a is disposed on the trailing edge 13 of the blade 12.
  • the protuberances 16b, 16a which surround the leading edge and the leading edge. leakage on the intrados and extrados make it possible to achieve the aiming of the cleat 14a, 14b on the blade 12.
  • the protuberance 16b surrounds the leading edge in the lower surface and extrados
  • the protuberance 16a surrounds the trailing edge in intrados and extrados of the blade 12.
  • the intrados of the blades 12 of the one-piece bladed disc 10 is shown in FIG. 1 and in the dotted box B, while the extrados of a blade 12 is shown in the box dotted C.
  • FIG. 2 represents a blade 12 of a one-piece bladed disc collapsed during a reloading carried out by an LMD-p process.
  • lines A show the collapse of the trailing edge of the blade 12.
  • cleats shown in Figures 3a, 3b, 5a, 5b, 7a, 7b, 9a and 9b illustrate standard geometries of cleats which are taped to blades.
  • Figures 3a and 3b show a blade 12, on which is fixed by pointing a cleat 24 with a protuberance 26 shortened with respect to the protrusions of Figure 1.
  • Figures 5a and 5b show a blade 12, on which is fixed by pointing a cleat 34 lightened compared to the cleats of Figure 1.
  • Figures 7a and 7b show a blade 12, on which is fixed by pointing a cleat 44 whose height is modified on the top 44 of the blade 12 relative to the cleats of Figure 1.
  • the dimension dl is substantially equal to 3.0 mm and the dimension d2 is substantially equal to 0.5 mm.
  • FIGS. 9a and 9b represent a blade 12, on which is fixed by pointing a cleat 54, the height of which is modified to release the top of the blade.
  • the object of the invention is to propose a solution making it possible to remedy at least some of these drawbacks.
  • the present invention proposes to review the method of fixing the cleats to the blades of a turbomachine, and in particular to the blades of a one-piece bladed disc.
  • the invention relates to a method for reloading an aircraft turbomachine blade, said blade comprising an intrados and an extrados connected together by a leading edge and a trailing edge, said blade further comprising a free end called the top, the method comprising a reloading of this top and comprising the steps of: fixing a first cleat on said leading edge, at the level of said top, and a second cleat on said edge of leakage, at said top, deposition of a reloading bead on said top, from said first cleat to said second cleat, and removal of said first and second cleats, said method being characterized in that said attachment of said first and second cleats second cleats is produced only by pinching said first and second cleats on said leading and trailing edges.
  • the present invention advantageously proposes to eliminate the pointing of the cleats.
  • the cleats are held by mechanical effect, and more precisely by pinching, on the blade.
  • This attachment mode advantageously makes it possible to avoid the generation of Thermally Affected Zones on the blades, while ensuring sufficient support.
  • the invention therefore makes it possible to eliminate the pointing of the cleats.
  • Using the same power for depositing the reloading bead makes it possible to prevent the trailing edge or the leading edge of the blade from collapsing, and excessive penetration, which are due to the change in power between the blade. start and end of the cord.
  • the turbomachine blade may be a blade of a one-piece bladed disc.
  • the first and second cleats and the reloading cord can be made of titanium filled with 6% aluminum and 4% vanadium (TA6V).
  • T6V vanadium
  • the use of such a material allows a high resistance of the cleats, while having a high ductility of the latter.
  • the method can also comprise, prior to the step of fixing the first and second cleats, a step consisting in a preheating, by means of a laser, of the first cleat.
  • the first and second cleats can have a predetermined stiffness (adjusted to each blade), to exert a force so as to maintain the gripping of the first and second cleats on the leading and trailing edges.
  • the area of each cleat which holds it on the blade has sufficient stiffness to provide a spring effect which holds said cleat on the blade by pinching.
  • the first and second cleats may each have a clearance extending from the top, respectively along the leading edge and the trailing edge.
  • the part of each cleat which clamps the blade is not in contact with the molten reloading zone, in particular thanks to the clearance, which makes it possible to avoid finding unmelted persons in the reloading zone.
  • the first and second cleats can be fixed on the leading and trailing edges with a clearance less than or equal to 0.05 mm.
  • the geometry of the first and second cleats matches the shape of the blade, in order to avoid a clearance between said cleats and the blade greater than 0.05 mm.
  • the length of the first and second cleats along the lower surface and / or the upper surface may be greater than or equal to 0.5 mm.
  • the first and second cleats thus have a sufficient length in the continuity of the blade, that is to say at the level of the leading and trailing edges, in order to ensure a correct start and end of the bead.
  • the height of the first and second cleats is sufficient for the cleats to have a good orientation along the leading edge and the trailing edge.
  • the height of the first and second cleats respectively along the leading edge and the trailing edge may be greater than or equal to 1 mm, more precisely greater than or equal to 8 mm, even more precisely greater than or equal to 10 mm .
  • the height difference between the first and second cleats may be greater than or equal to 0.1 mm.
  • the first and second cleats can each comprise first and second portions arranged facing one another, the first portion being arranged on the lower surface and the second portion being arranged on the upper surface.
  • the method can also comprise, before the step of fixing the first and second cleats, a step consisting in tightening the first and second portions of each cleat.
  • each cleat is thus fitted on a blade by tightening the first and second portions of each cleat, which makes it possible to optimize the effect of pinching of the cleats on the blade.
  • an operator when mounting the cleats on the blade, an operator can adjust the tightness of the first and second portions of the cleats with a tool, such as a pliers.
  • FIG. 1 already described, schematically represents a one-piece bladed disc, with tabs according to the prior art
  • FIG. 2 already described, represents an X-ray of a blade of the one-piece bladed disc of FIG. 1,
  • FIGS. 3a and 3b already described, very schematically represent respectively a side view and a top view of a blade of a one-piece bladed disc, with a cleat according to a first test of the prior art
  • FIG. 4 already described, represents an X-ray of a blade of the one-piece bladed disc of FIGS. 3a and 3b
  • FIG. 6 already described, represents an X-ray of a blade of the one-piece bladed disc of FIGS. 5a and 5b,
  • FIGS. 7a and 7b already described, very schematically represent respectively a side view and a top view of a blade of a one-piece bladed disc, with a cleat according to a third test of the prior art
  • FIG. 8 already described, represents an X-ray of a blade of the one-piece bladed disc of FIGS. 7a and 7b
  • FIGS. 9a and 9b already described, very schematically represent respectively a side view and a top view of a blade of a one-piece bladed disc, with a cleat according to a fourth test of the prior art,
  • FIG. 10 schematically represents a one-piece bladed disc, with cleats according to the invention
  • FIG. 11a-11b Figures 11a and 11b schematically show perspective views of a stopper of a trailing edge according to the invention
  • FIG. 12 figure 12 schematically shows a bottom view of the cleat of figures 11a and 11b
  • FIG. 13a-13b Figures 13a and 13b schematically show perspective views of a cleat of a leading edge according to the invention
  • Figure 14 shows schematically a side view of the cleat of Figures 13a and 13b.
  • the elements having the same functions in the different implementations have the same references in the figures.
  • FIG. 10 represents a one-piece bladed disc 100 of an aircraft turbomachine, comprising blades 102.
  • a one-piece bladed disc is a one-piece turbojet element, partly compressor or turbine, consisting of vanes and blades. a blade disc 101.
  • a one-piece bladed disc is generally produced by machining a homogeneous block of metal. Each blade has a blade root (not shown) and a blade 102.
  • a blade 102 comprises an intrados and an extrados connected together by a leading edge 106 and a trailing edge 104.
  • a blade 102 further comprises a free end called the apex 108.
  • the invention relates to a method for reloading a blade 102.
  • the method comprises a hardfacing of the top 108 of the blade 102, and also comprises a fixing of a first cleat 110 on the leading edge 106, at the level of the top 108, and a fixing of a second cleat 112 on the leading edge. the trailing edge 104, at the level of the top 108.
  • the fixing of the cleats 110, 112 is carried out only by pinching the cleats 110, 112 on the leading and trailing edges 106, 104.
  • the method comprises depositing a reloading bead on the top 108, from the first cleat 110 to the second cleat 112.
  • the deposition of the reloading bead can be achieved by additive manufacturing by powder deposition and melting.
  • the method comprises removing the tabs 110, 112.
  • the method may comprise, prior to the fixing of the cleats 110, 112, a preheating, in particular by means of a laser, of the cleat 110.
  • the preheating of the cleat 110 makes it possible to heat the cleat to avoid the effect of the hot cleat. and the cold blade.
  • the dotted box E shows the first stopper 110 pinched on the leading edge 106, at the level of the top 108; and box D shows the second cleat 112 pinched on the trailing edge 104, at the level of the top 108.
  • box D shows the intrados of each blade 102 of the one-piece bladed disc 100, while that in box E, the upper surface of a blade 102 is shown.
  • the cleats 110, 112 can be made of the same material as the material of the recharging cord.
  • the tabs 110, 112 and the reloading cord can be made of titanium filled with 6% aluminum and 4% vanadium (TÎ-6AI-4V).
  • the tabs 110, 112 are made of the same metal as the filler metal.
  • Each cleat 110, 112 has a predetermined stiffness, which is adjusted during the positioning of the cleat, to exert a force so as to maintain the pinching of this cleat on the leading or trailing edge 106, 104.
  • the zone of the cleat 110, 112 ensuring the maintenance thus has sufficient stiffness to ensure the spring effect which holds this cleat by pinching on the blade 102.
  • the cleats 110, 112 are fixed on the leading and trailing edge 106, 104 with a clearance less than or equal to 5/100 th .
  • the cleats 110, 112 are configured so as to prevent the play between the cleat and the blade 102 on which it is fixed from being greater than 5/100 th .
  • FIGS 13a, 13b and 14 show a cleat 110 intended to be fixed to a leading edge 106 of a blade 102; and Figures 11a, 11b and 12 show a cleat 112 intended to be fixed to a trailing edge 104 of a blade 102.
  • Each cleat 110, 112 comprises a first portion 114 and a second portion 116 arranged facing each other.
  • the portions 114, 116 are substantially plane and parallel to each other.
  • the first portion 114 is configured to be arranged on the lower surface of the blade 102, while the second portion 116 is configured to be arranged on the upper surface of the blade 102. Thus, each portion 114, 116 is arranged on one side. opposite of the blade 102.
  • the first and second portions 114, 116 are shaped to pinch the leading edge 106 or the trailing edge 104 of the blade 102.
  • Each cleat 110, 112 comprises a third portion 118a, 118b connecting together the first and second portions 114, 116.
  • the third portion comprises a first part 118a of polygonal shape, for example substantially parallelepiped, connected to a second part 118b of polygonal shape, for example substantially parallelepipedal.
  • the parts 118a, 118b are substantially orthogonal to each other.
  • the third portion 118b has a groove 120, extending substantially parallel to the leading or trailing edge 106, 104, between the first and second portions 114, 116.
  • the groove 120 is configured so that the leading or trailing edge leak 106, 104 is arranged in the latter. In other words, the leading or trailing edge 106, 104 is arranged in the groove 120, along the latter.
  • the groove 120 extends along the leading or trailing edge 106, 104, and in the continuity of the top 108.
  • the groove 120 forms an abutment of the leading edge 106 or of the trailing edge 104 of the blade 102.
  • the first and second portions 114, 116 are positioned respectively. on the intrados and extrados of the blade 102, while the groove 120 is positioned in the continuity of the blade 102, along the leading edge 106 or trailing edge 104.
  • the length Ll-0, Ll-1 of the cleats 110, 112 along the lower surface and the upper surface may be greater than or equal to 0.5 mm, in particular greater than or equal to to 5 mm.
  • the length L1-1 of Figure 11b may be 7.0 mm and the length L1-0 of Figure 13b may be 6.7 mm.
  • the length L2-0, L2-2 of the third portion 118b may be greater than or equal to 0.5 mm, in particular greater than or equal to 5 mm.
  • the length L2-2 in Figure 11b may be 6.35mm and the length L2-0 in Figure 13b may be 6.3mm.
  • the length L1-0, L1-1 of the first and second portions 114, 116 along the lower surface and the upper surface can be substantially equal to the length L2-0, L2-2 of the third portion 118b.
  • the height H1, H2 of the cleats 110, 112, and therefore of the third portion 118a, along the leading or trailing edge 106, 104 may be greater than or equal to 1 mm, in particular greater than or equal to 8 mm.
  • the height H2 of the cleat 112 of figure 11a may be equal to 10 mm
  • the height H1 of the cleat 110 of figure 13a may be equal to 11 mm.
  • the height of the cleats 110, 112 must be sufficient so that the latter have a good orientation respectively along the leading edge 106 and the trailing edge 104.
  • the height difference between the cleats 110, 112 may be greater or less. equal to 0.1 mm.
  • the thickness E of the tabs 110, 112, and therefore of the distance between the outer wall of the first portion 114 and the outer wall of the second portion 116, may be greater than or equal to 0.2 mm.
  • the thickness E of the stopper 110 may be different from the thickness E of the stopper 112.
  • the thickness E of the stopper 110 intended to be fixed on the leading edge 106 is equal to 1, 5 mm.
  • the thickness E of the stopper 112 intended to be fixed on the trailing edge 104 is equal to 1.15 mm.
  • the distance between the internal wall of the first portion 114 and the internal wall of the second portion 116 is substantially equal to the thickness of the blade 102, that is to say the dimension of the blade 102 between the intrados and the upper surface.
  • Each cleat 110, 112 has a clearance 124 extending from the top 108, and along the leading or trailing edge 106, 104.
  • the height Hd of the clearance 124 may be greater than or equal to 2 mm, in particular substantially equal to 4 mm.
  • the second cleat 112, and more precisely the third portion 118 of the second cleat 112, may include a second clearance 126, extending from an end of the third portion 118a opposite the top 108, along the trailing edge 104.
  • the method may also comprise, before fixing the cleats 110, 112, tightening the first and second portions 114, 116 of each cleat.
  • each cleat 110, 112 is adjusted to each blade 102 by tightening the first and second portions to optimize the pinch effect.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de rechargement d'une pale (102) de turbomachine d'aéronef, ladite pale comportant un intrados et un extrados reliés ensemble par un bord d'attaque (106) et un bord de fuite (104), ladite pale comportant en outre une extrémité libre appelée sommet (108), le procédé comprenant un rechargement de ce sommet et comprenant les étapes consistant en : - une fixation d'un premier taquet (110) sur ledit bord d'attaque, au niveau dudit sommet, et d'un second taquet (112) sur ledit bord de fuite, au niveau dudit sommet, - un dépôt d'un cordon de rechargement sur ledit sommet, depuis ledit premier taquet jusqu'audit second taquet, et - un retrait desdits premier et second taquets, ledit procédé étant caractérisé en ce que ladite fixation desdits premier et second taquets est réalisée uniquement par pincement desdits premier et second taquets sur lesdits bords d'attaque et de fuite.

Description

DESCRIPTION
PROCÉDÉ DE RECHARGEMENT D’UNE PALE DE TURBOMACHINE D’AÉRONEF
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne le domaine des turbomachines d'aéronef, et en particulier la réparation des sommets des pales de disques aubagés monoblocs (connus sous l'acronyme DAM) d'un moteur du type GE 90-115K. Plus précisément, l'invention a pour objet de permettre la mise en œuvre du rechargement des pales dans le cadre d'un nouveau développement sur la base d'une technologie de reconditionnement par fabrication additive (LMD, acronyme de l'expression anglaise « Laser Métal Déposition »).
TECHNIQUE ANTÉRIEURE
L'arrière-plan technique comprend notamment les documents DE 42 37 052 Al, DE 10 2009 043136 Al et DE 19547903 Cl.
De façon connue, pour la réparation des sommets de pales de disques aubagés monoblocs, un rechargement desdits sommet est réalisé par un procédé de fabrication additive par dépôt et fusion de poudre, également connu sous le nom de procédé LMD-p (acronyme de l'expression anglaise « Laser Métal Déposition - powder »).
Il s'agit d'un rechargement linéaire, opéré du bord d'attaque d'une pale au bord de fuite de ladite pale. Un rechargement linéaire inclut nécessairement un début et une fin de cordon.
Problématique à résoudre : Les zones de début et de fin de cordon sont réputées sensibles d'un point de vue santé métallurgique, et peuvent comporter des défauts du type manque de liaison, ou effondrement, qui ne sont pas acceptables d'un point de vue technique et qualitatif. La cause principale des défauts, provient d'une part de la géométrie de chaque extrémité de la pale, lié au rayon du bord d'attaque, et d'autre part, est liée à l'épaisseur de chaque extrémité de la pale (bord d'attaque ou bord de fuite).
Pour éviter de retrouver ces zones sensibles dans une pièce à l'état fini, des taquets sont utilisés.
Ces taquets sont des pièces martyres, c'est-à-dire sacrificielles, apposées sur une pale, usuellement par un procédé de soudage, notamment par pointage.
L'accroche d'un taquet sur la pale doit être suffisante, par exemple par soudure pénétrée, pour assurer sa tenue pendant de rechargement, tout en évitant des risques de collage, mais doit également être limitée au minimum afin de ne pas affecter métallurgiquement et dimensionnellement la pièce finale. On nomme Zone Affectée Thermiquement, une zone de la pièce à l'état fini qui est affectée métallurgiquement ; et Zone de Déformation de la pale, une zone de la pièce à l'état fini qui est affectée dimensionnellement.
Les taquets, également appelés taquets de pointage, utilisés jusqu'à présent sont inspirés des géométries de taquets standards.
La figure 1 représente un disque aubagé monobloc 10 composé d'une pluralité de pales 12 sur lesquelles sont agencés des taquets 14a, 14b selon l'art antérieur. Le taquet 14b est disposé sur le bord d'attaque 11 de la pale 12, tandis que le taquet 14a est disposé sur le bord de fuite 13 de la pale 12. Les excroissances 16b, 16a qui entourent le bord d'attaque et bord de fuite en intrados et extrados permettent de réaliser le pointage du taquet 14a, 14b sur la pale 12. En particulier, l'excroissance 16b entoure le bord d'attaque en intrados et extrados, tandis que l'excroissance 16a entoure le bord de fuite en intrados et extrados de la pale 12. L'intrados des pales 12 du disque aubagé monobloc 10 est représenté sur la figure 1 et dans l'encadré en pointillés B, tandis que l'extrados d'une pale 12 est représenté dans l'encadré en pointillés C.
Cependant, l'équilibre entre la pénétration du pointage pour assurer un bon maintien des taquets et la légèreté du pointage pour éviter des zones abattues, c'est-à-dire des Zones Affectées Thermiquement, sur une pale n'a pas encore été trouvé. En effet, lors des premiers rechargements, les taquets se sont systématiquement effondrés, ce qui a généré des indications radiographiques non acceptables.
Par exemple, la figure 2 représente une pale 12 d'un disque aubagé monobloc effondré lors d'un rechargement réalisé par un procédé LMD-p. Sur cette figure, les lignes A montrent l'effondrement du bord de fuite de la pale 12.
Plusieurs essais ont été réalisés afin d'éviter l'effondrement des pales des disques aubagés monoblocs lors d'un rechargement réalisé par un procédé LMD-p. Les essais ont tous été réalisés sur trois pales. Des radiographies ont été réalisées après chaque pointage, afin de mettre en évidence des éventuelles soufflures ou indications linéaires.
Les taquets représentés sur les figures 3a, 3b, 5a, 5b, 7a, 7b, 9a et 9b illustrent des géométries standard de taquets qui sont fixés par pointage sur des pales.
11 a été proposé de raccourcir les excroissances des taquets, afin d'éviter l'effondrement de celles-ci. Les figures 3a et 3b représentent une pale 12, sur laquelle est fixé par pointage un taquet 24 avec une excroissance 26 raccourcie par rapport aux excroissances de la figure 1.
Toutefois, comme représenté sur la figure 4 qui représente une radiographie de la pale
12 des figures 3a et 3b, avec des tels taquets 24, des soufflures, ainsi qu'une indication linéaire, sont observés sur les radiographies.
Afin de supprimer le manque de liaison, il a été proposé d'augmenter la puissance sur le début et la fin du cordon pour la première passe (du bord d'attaque vers le bord de fuite sur une longueur de 15 mm). Toutefois, ceci a entraîné une pénétration plus importante au niveau du bord d'attaque et du bord de fuite de la pale 12.
11 a également été proposé d'alléger le taquet, tout en gardant la même géométrie. Les figures 5a et 5b représentent une pale 12, sur laquelle est fixé par pointage un taquet 34 allégé par rapport aux taquets de la figure 1.
Toutefois, comme représenté sur la figure 6 qui représente une radiographie de la pale
12 des figures 5a et 5b, avec des tels taquets 34, des soufflures, ainsi qu'une trop forte pénétration, sont observés sur les radiographies. 11 a également été proposé de modifier la hauteur du taquet, afin de dégager le sommet de pale au maximum, et de garder un contact sur le bord d'attaque de la pale. Les figures 7a et 7b représentent une pale 12, sur laquelle est fixé par pointage un taquet 44 dont la hauteur est modifiée sur le sommet 44 de la pale 12 par rapport aux taquets de la figure 1. Sur la figure 7a, la dimension dl est sensiblement égale à 3,0 mm et la dimension d2 est sensiblement égale à 0,5 mm.
Toutefois, comme représenté sur la figure 8 qui représente une radiographie de la pale
12 des figures 7a et 7b, avec des tels taquets 44, des indications linéaires, des problèmes de liaison, ainsi que des soufflures avec des effondrements sur le bord d'attaque et le bord de fuite de la pale dus au changement de puissance pour éviter le manque de liaison linéaire, sont observés sur les radiographies.
11 a également été proposé de dégager le sommet de la pale pour éviter les manques de liaisons. Les figures 9a et 9b représentent une pale 12, sur laquelle est fixé par pointage un taquet 54 dont la hauteur est modifiée pour dégager le sommet de la pale
12 par rapport aux taquets de la figure 1.
Toutefois, avec des tels taquets 54, des soufflures, des indications linéaires et une trop forte pénétration sont systématiquement observés sur des radiographies. Ces inconvénients sont dus au pointage des taquets 54 sur la pale 12.
L'invention a pour objectif de proposer une solution permettant de remédier à au moins certains de ces inconvénients.
En particulier, la présente invention propose de revoir le mode de fixation des taquets sur les pales de turbomachine, et notamment sur les pales d'un disque aubagé monobloc.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
À cet effet, l'invention concerne un procédé de rechargement d'une pale de turbomachine d'aéronef, ladite pale comportant un intrados et un extrados reliés ensemble par un bord d'attaque et un bord de fuite, ladite pale comportant en outre une extrémité libre appelée sommet, le procédé comprenant un rechargement de ce sommet et comprenant les étapes consistant en : une fixation d'un premier taquet sur ledit bord d'attaque, au niveau dudit sommet, et d'un second taquet sur ledit bord de fuite, au niveau dudit sommet, un dépôt d'un cordon de rechargement sur ledit sommet, depuis ledit premier taquet jusqu'audit second taquet, et un retrait desdits premier et second taquets, ledit procédé étant caractérisé en ce que ladite fixation desdits premier et second taquets est réalisée uniquement par pincement desdits premier et second taquets sur lesdits bords d'attaque et de fuite.
Ainsi, la présente invention propose avantageusement de supprimer le pointage des taquets. Selon l'invention, les taquets sont maintenus par effet mécanique, et plus précisément par pincement, sur la pale. Ce mode d'accroche permet avantageusement d'éviter la génération de Zones Affectées Thermiquement sur les pales, tout en assurant un maintien suffisant. L'invention permet donc de supprimer le pointage des taquets. L'utilisation d'une même puissance pour le dépôt du cordon de rechargement permet d'éviter un effondrement du bord de fuite ou du bord d'attaque de la pale, et une pénétration trop importante, qui sont dus au changement de puissance entre le début et la fin de cordon.
Selon l'invention, la pale de turbomachine peut être une pale d'un disque aubagé monobloc.
Selon l'invention, l'étape de dépôt dudit cordon de rechargement peut être réalisée par fabrication additive par dépôt et fusion de poudre. Selon l'invention, les premier et second taquets peuvent être réalisés dans le même matériau que le matériau du cordon de rechargement.
En particulier, les premier et second taquets et le cordon de rechargement peuvent être réalisés en titane chargé de 6% d'aluminium et de 4% de vanadium (TA6V). Avantageusement, l'utilisation d'un tel matériau permet une résistance élevée des taquets, tout en ayant une ductilité élevée de ces derniers.
Selon l'invention, le procédé peut également comprendre, préalablement à l'étape de fixation des premier et second taquets, une étape consistant en une préchauffe, au moyen d'un laser, du premier taquet.
Selon l'invention, les premier et second taquets peuvent avoir une raideur prédéterminée (ajustée à chaque pale), pour exercer un effort de manière à maintenir le pincement des premier et second taquets sur les bords d'attaque et de fuite. Avantageusement, la zone de chaque taquet qui assure le maintien sur la pale a une raideur suffisante pour assurer un effet ressort qui maintien par pincement ledit taquet sur la pale.
Selon l'invention, les premier et second taquets peuvent chacun présenter un dégagement s'étendant depuis le sommet, respectivement le long du bord d'attaque et du bord de fuite.
Avantageusement, la partie de chaque taquet qui pince la pale n'est pas en contact avec la zone fondue de rechargement, notamment grâce au dégagement, ce qui permet d'éviter de retrouver des infondus dans la zone de rechargement.
Selon l'invention, les premier et second taquets peuvent être fixés sur les bords d'attaque et de fuite avec un jeu inférieur ou égal à 0,05 mm.
Ainsi, la géométrie des premier et second taquets épouse la forme de la pale, afin d'éviter un jeu entre lesdits taquets et la pale supérieur à 0,05 mm. Selon l'invention, la longueur des premier et second taquets le long de l'intrados et/ou de l'extrados peut être supérieure ou égale à 0,5 mm.
Avantageusement, les premier et deuxième taquets ont ainsi une longueur suffisante dans la continuité de la pale, c'est-à-dire au niveau des bords d'attaque et de fuite, afin d'assurer un début et une fin de cordon corrects.
La hauteur des premier et second taquets est suffisante pour que les taquets aient une bonne orientation le long du bord d'attaque et du bord de fuite. Par exemple, la hauteur des premier et second taquets respectivement le long du bord d'attaque et du bord de fuite peut être supérieure ou égale à 1 mm, plus précisément supérieure ou égale à 8 mm, encore plus précisément supérieure ou égale à 10 mm.
La différence de hauteur entre les premier et second taquets peut être supérieure ou égale à 0,1 mm.
Selon l'invention, les premier et deuxième taquets peuvent chacun comprendre des première et deuxième portions agencées en regard l'une de l'autre, la première portion étant agencée sur l'intrados et la deuxième portion étant agencée sur l'extrados. Dans ce cas, le procédé peut également comprendre, avant l'étape de fixation des premier et second taquets, une étape consistant en un serrage des première et deuxième portions de chaque taquet. Avantageusement, chaque taquet est ainsi ajusté sur une pale en resserrant les première et deuxième portions de chaque taquet, ce qui permet d'optimiser l'effet de pincée des taquets sur la pale.
En particulier, lors du montage des taquets sur la pale, un opérateur peut ajuster le serrage des première et deuxième portions des taquets avec un outil, tel qu'une pince.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
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 :
[Fig. 1] la figure 1, déjà décrite, représente schématiquement un disque aubagé monobloc, avec des taquets selon l'art antérieur, [Fig. 2] la figure 2, déjà décrite, représente une radiographie d'une pale du disque aubagé monobloc de la figure 1,
[Fig. 3a-3b] les figures 3a et 3b, déjà décrites, représentent très schématiquement respectivement une vue de côté et une vue de dessus d'une pale d'un disque aubagé monobloc, avec un taquet selon un premier essai de l'art antérieur, [Fig. 4] la figure 4, déjà décrite, représente une radiographie d'une pale du disque aubagé monobloc des figures 3a et 3b,
[Fig. 5a-5b] les figures 5a et 5b, déjà décrites, représentent très schématiquement respectivement une vue de côté et une vue de dessus d'une pale d'un disque aubagé monobloc, avec un taquet selon un deuxième essai de l'art antérieur, [Fig. 6] la figure 6, déjà décrite, représente une radiographie d'une pale du disque aubagé monobloc des figures 5a et 5b,
[Fig. 7a-7b] les figures 7a et 7b, déjà décrites, représentent très schématiquement respectivement une vue de côté et une vue de dessus d'une pale d'un disque aubagé monobloc, avec un taquet selon un troisième essai de l'art antérieur, [Fig. 8] la figure 8, déjà décrite, représente une radiographie d'une pale du disque aubagé monobloc des figures 7a et 7b,
[Fig. 9a-9b] les figures 9a et 9b, déjà décrites, représentent très schématiquement respectivement une vue de côté et une vue de dessus d'une pale d'un disque aubagé monobloc, avec un taquet selon un quatrième essai de l'art antérieur, [Fig. 10] la figure 10 représente schématiquement un disque aubagé monobloc, avec des taquets selon l'invention,
[Fig. lla-llb] les figures lia et 11b représentent schématiquement des vues en perspective d'un taquet d'un bord de fuite selon l'invention,
[Fig. 12] la figure 12 représente schématiquement une vue de dessous du taquet des figures lia et 11b, [Fig. 13a-13b] les figures 13a et 13b représentent schématiquement des vues en perspective d'un taquet d'un bord d'attaque selon l'invention, et [Fig. 14] la figure 14 représente schématiquement une vue de côté du taquet des figures 13a et 13b. Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différentes mises en œuvre ont les mêmes références dans les figures.
DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION La figure 10 représente un disque aubagé monobloc 100 d'une turbomachine d'aéronef, comportant des pales 102. Un disque aubagé monobloc est un élément monobloc de turboréacteur, en partie compresseur ou turbine, constitué d'aubes et d'un disque d'aubes 101. Un disque aubagé monobloc est généralement réalisé par usinage d'un bloc homogène de métal. Chaque aube comporte un pied d'aube (non représenté) et une pale 102.
Une pale 102 comporte un intrados et un extrados reliés ensemble par un bord d'attaque 106 et un bord de fuite 104. Une pale 102 comporte en outre une extrémité libre appelée sommet 108. L'invention concerne un procédé de rechargement d'une pale 102. Le procédé comprend un rechargement du sommet 108 de la pale 102, et comprend également une fixation d'un premier taquet 110 sur le bord d'attaque 106, au niveau du sommet 108, et une fixation d'un second taquet 112 sur le bord de fuite 104, au niveau du sommet 108. En particulier, la fixation des taquets 110, 112 est réalisée uniquement par pincement des taquets 110, 112 sur les bords d'attaque et de fuite 106, 104.
Ensuite, le procédé comprend un dépôt d'un cordon de rechargement sur le sommet 108, depuis le premier taquet 110 jusqu'au second taquet 112. Le dépôt du cordon de rechargement peut être réalisé par fabrication additive par dépôt et fusion de poudre. Puis, le procédé comprend un retrait des taquets 110, 112. Le procédé peut comprendre, préalablement à la fixation des taquets 110, 112, une préchauffe, notamment au moyen d'un laser, du taquet 110. La préchauffe du taquet 110 permet de mettre en température le taquet pour éviter l'effet du taquet chaud et de la pale froide.
Sur la figure 10, l'encadré en pointillés E montre le premier taquet 110 pincé sur le bord d'attaque 106, au niveau du sommet 108 ; et l'encadré D montre le second taquet 112 pincé sur le bord de fuite 104, au niveau du sommet 108. Sur cette figure et dans l'encadré D, l'intrados de chaque pale 102 du disque aubagé monobloc 100 est représenté, tandis que dans l'encadré E, l'extrados d'une pale 102 est représenté.
Les taquets 110, 112 peuvent être réalisés dans le même matériau que le matériau du cordon de rechargement. Par exemple, les taquets 110, 112 et le cordon de rechargement peuvent être réalisés en titane chargé de 6% d'aluminium et de 4% de vanadium (TÎ-6AI-4V). Ainsi, les taquets 110, 112 sont réalisés dans le même métal que le métal d'apport.
Chaque taquet 110, 112 a une raideur prédéterminée, qui est ajustée lors de la mise en place du taquet, pour exercer un effort de manière à maintenir le pincement de ce taquet sur le bord d'attaque ou de fuite 106, 104.
La zone du taquet 110, 112 assurant le maintien a ainsi une raideur suffisante afin d'assurer l'effet ressort qui maintien par pincement ce taquet sur la pale 102.
Les taquets 110, 112 sont fixés sur le bord d'attaque et de fuite 106, 104 avec un jeu inférieur ou égal à 5/100ème. Autrement dit, les taquets 110, 112 sont configurés de sorte à éviter que le jeu entre le taquet et la pale 102 sur laquelle il est fixé soit supérieur à 5/100ème.
Les figures 13a, 13b et 14 représentent un taquet 110 destiné à être fixé sur un bord d'attaque 106 d'une pale 102 ; et les figures lia, 11b et 12 représentent un taquet 112 destiné à être fixé sur un bord de fuite 104 d'une pale 102. Chaque taquet 110, 112 comporte une première portion 114 et une deuxième portion 116 agencées en regard l'une de l'autre. Les portions 114, 116 sont sensiblement planes et parallèles entre elles.
La première portion 114 est configurée pour être agencée sur l'intrados de la pale 102, tandis que la deuxième portion 116 est configurée pour être agencée sur l'extrados de la pale 102. Ainsi, chaque portion 114, 116 est agencée sur une face opposée de la pale 102. Les première et deuxième portions 114, 116 sont conformées pour pincer le bord d'attaque 106 ou le bord de fuite 104 de la pale 102.
Chaque taquet 110, 112 comporte une troisième portion 118a, 118b reliant ensemble les première et deuxième portions 114, 116. La troisième portion comprend une première partie 118a de forme polygonale, par exemple sensiblement parallélépipédique, reliée à une deuxième partie 118b de forme polygonale, par exemple sensiblement parallélépipédique. Les parties 118a, 118b sont sensiblement orthogonales entre elles. La troisième portion 118b comporte une rainure 120, s'étendant sensiblement parallèlement au bord d'attaque ou de fuite 106, 104, entre les première et deuxième portions 114, 116. La rainure 120 est configurée pour que le bord d'attaque ou de fuite 106, 104 soit agencé dans cette dernière. Autrement dit, le bord d'attaque ou de fuite 106, 104 est agencé dans la rainure 120, le long de cette dernière. La rainure 120 s'étend le long du bord d'attaque ou de fuite 106, 104, et dans la continuité du sommet 108.
La rainure 120 forme une butée du bord d'attaque 106 ou du bord de fuite 104 de la pale 102. En effet, lorsque le taquet 110, 112 est fixé sur la pale 102, les première et deuxième portions 114, 116 sont positionnées respectivement sur l'intrados et l'extrados de la pale 102, tandis que la rainure 120 est positionnée dans la continuité de la pale 102, le long du bord d'attaque 106 ou de fuite 104.
La longueur Ll-0, Ll-1 des taquets 110, 112 le long de l'intrados et de l'extrados, c'est- à-dire la longueur des première et deuxième portions 114, 116 le long de l'intrados et de l'extrados, peut être supérieure ou égale à 0,5 mm, notamment supérieure ou égale à 5 mm. Par exemple, la longueur Ll-1 de la figure 11b peut être égale à 7,0 mm et la longueur Ll-0 de la figure 13b peut être égale à 6,7 mm.
La longueur L2-0, L2-2 de la troisième portion 118b peut être supérieure ou égale à 0,5 mm, notamment supérieure ou égale à 5 mm. Par exemple, la longueur L2-2 de la figure 11b peut être égale à 6,35 mm et la longueur L2-0 de la figure 13b peut être égale à 6,3 mm.
Une telle longueur dans la continuité de la pale 102, à partir du bord d'attaque 106 ou du bord de fuite 104, permet d'assurer le bon début et la bonne fin de cordon.
Ainsi, la longueur Ll-0, Ll-1 des première et deuxième portions 114, 116 le long de l'intrados et de l'extrados peut être sensiblement égale à la longueur L2-0, L2-2 de la troisième portion 118b.
La hauteur Hl, H2 des taquets 110, 112, et donc de la troisième portion 118a, le long du bord d'attaque ou de fuite 106, 104, peut être supérieure ou égale à 1 mm, notamment supérieure ou égale à 8 mm. Par exemple, la hauteur H2 du taquet 112 de la figure lia peut être égale à 10 mm, et la hauteur Hl du taquet 110 de la figure 13a peut être égale à 11 mm. En particulier, hauteur des taquets 110, 112 doit être suffisante pour que ces derniers aient une bonne orientation respectivement le long du bord d'attaque 106 et du bord de fuite 104. La différence de hauteur entre les taquets 110, 112 peut être supérieure ou égale à 0,1 mm.
L'épaisseur E des taquets 110, 112, et donc de la distance entre la paroi externe de la première portion 114 et la paroi externe de la deuxième portion 116, peut être supérieure ou égale à 0,2 mm. L'épaisseur E du taquet 110 peut être différente de l'épaisseur E du taquet 112. Par exemple, sur la figure 11b, l'épaisseur E du taquet 110 destiné à être fixé sur le bord d'attaque 106 est égale à 1,5 mm. Sur la figure 13, l'épaisseur E du taquet 112 destiné à être fixé sur le bord de fuite 104 est égale à 1,15 mm.
La distance entre la paroi interne de la première portion 114 et la paroi interne de la deuxième portion 116 est sensiblement égale à l'épaisseur de la pale 102, c'est-à-dire à la dimension de la pale 102 entre l'intrados et l'extrados. Chaque taquet 110, 112 comporte un dégagement 124 s'étendant depuis le sommet 108, et le long du bord d'attaque ou de fuite 106, 104. Ainsi, la partie du taquet 110, 112 qui vient serrer la pale 102 n'est pas en contact avec la zone fondue du rechargement. Ceci permet d'éviter de retrouver des infondus dans le rechargement. La hauteur Hd du dégagement 124 peut être supérieure ou égale à 2 mm, notamment sensiblement égale à 4 mm.
Le deuxième taquet 112, et plus précisément la troisième portion 118 du deuxième taquet 112, peut comprendre un deuxième dégagement 126, s'étendant depuis une extrémité de la troisième portion 118a opposée au sommet 108, le long du bord de fuite 104.
Le procédé peut également comprendre, avant la fixation des taquets 110, 112, un serrage des première et deuxième portions 114, 116 de chaque taquet. Ainsi, chaque taquet 110, 112 est ajusté à chaque pale 102 en resserrant les première et deuxième portions pour optimiser l'effet pincée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de rechargement d'une pale (102) de turbomachine d'aéronef, ladite pale (102) comportant un intrados et un extrados reliés ensemble par un bord d'attaque (106) et un bord de fuite (104), ladite pale (102) comportant en outre une extrémité libre appelée sommet (108), le procédé comprenant un rechargement de ce sommet (108) et comprenant les étapes consistant en : une fixation d'un premier taquet (110) sur ledit bord d'attaque (106), au niveau dudit sommet (108), et d'un second taquet (112) sur ledit bord de fuite (104), au niveau dudit sommet (108), un dépôt d'un cordon de rechargement sur ledit sommet (108), depuis ledit premier taquet (110) jusqu'audit second taquet (112), et un retrait desdits premier et second taquets (110, 112), ledit procédé étant caractérisé en ce que ladite fixation desdits premier et second taquets (110, 112) est réalisée uniquement par pincement desdits premier et second taquets (110, 112) sur lesdits bords d'attaque et de fuite (104, 106).
2. Procédé de rechargement selon la revendication précédente, dans lequel l'étape de dépôt dudit cordon de rechargement est réalisée par fabrication additive par dépôt et fusion de poudre.
3. Procédé de rechargement selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits premier et second taquets (110, 112) sont réalisés dans le même matériau que le matériau dudit cordon de rechargement.
4. Procédé de rechargement selon la revendication précédente, dans lequel lesdits premier et second taquets (110, 112) et ledit cordon de rechargement sont réalisés en titane chargé de 6% d'aluminium et de 4% de vanadium.
5. Procédé de rechargement selon l'une des revendications précédentes, comprenant également, préalablement à l'étape de fixation desdits premier et second taquets (110, 112), une étape consistant en une préchauffe, au moyen d'un laser, dudit premier taquet (110).
6. Procédé de rechargement selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits premier et second taquets (110, 112) ont une raideur prédéterminée pour exercer un effort de manière à maintenir le pincement desdits premier et second taquets (110, 112) sur lesdits bords d'attaque et de fuite (106, 104).
7. Procédé de rechargement selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits premier et second taquets (110, 112) présentent chacun un dégagement (124) s'étendant depuis ledit sommet (108), respectivement le long dudit bord d'attaque (106) et dudit bord de fuite (104).
8. Procédé de rechargement selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits premier et second taquets (110, 112) sont fixés sur lesdits bords d'attaque et de fuite (106, 104) avec un jeu inférieur ou égal à 0,05 mm.
9. Procédé de rechargement selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la longueur desdits premier et second taquets (110, 112) le long dudit intrados et/ou dudit extrados est supérieure ou égale à 0,5 mm.
10. Procédé de rechargement selon l'une des revendications précédentes, lesdits premier et deuxième taquets (110, 112) comprenant chacun des première et deuxième portions (114, 116) agencées en regard l'une de l'autre, ladite première portion (114) étant agencée sur ledit intrados et ladite deuxième portion (116) étant agencée sur ledit extrados, le procédé comprenant également, après l'étape de fixation desdits premier et second taquets (110, 112), une étape consistant en un serrage desdites première et deuxième portions (114, 116) de chaque taquet (110, 112).
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