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BE1031524A1 - METHOD FOR MODELING A BLADE JUNCTION TO A TURBOMACHINE ROTOR STUMP BY ORBITAL WELDING - Google Patents

METHOD FOR MODELING A BLADE JUNCTION TO A TURBOMACHINE ROTOR STUMP BY ORBITAL WELDING Download PDF

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Publication number
BE1031524A1
BE1031524A1 BE20235298A BE202305298A BE1031524A1 BE 1031524 A1 BE1031524 A1 BE 1031524A1 BE 20235298 A BE20235298 A BE 20235298A BE 202305298 A BE202305298 A BE 202305298A BE 1031524 A1 BE1031524 A1 BE 1031524A1
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
junction
maximum thickness
section
blade
material consumption
Prior art date
Application number
BE20235298A
Other languages
French (fr)
Other versions
BE1031524B1 (en
Inventor
Johann Pancrace
Jeremy Jean-Claude Jacques Louis Escaffre
Yann Jean-Pierre Lefaux
Original Assignee
Safran Aero Boosters
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aero Boosters filed Critical Safran Aero Boosters
Priority to BE20235298A priority Critical patent/BE1031524B1/en
Priority to PCT/EP2024/060674 priority patent/WO2024218277A1/en
Publication of BE1031524A1 publication Critical patent/BE1031524A1/en
Application granted granted Critical
Publication of BE1031524B1 publication Critical patent/BE1031524B1/en

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/006Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/1205Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using translation movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3061Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers by welding, brazing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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Abstract

L'invention propose un procédé de modélisation d'une jonction (10) d'aube (4) à un moignon (6) sur un rotor (2) de turbomachine, par soudure à friction orbitale, comprenant l'étape suivante : détermination d'une vitesse de consommation de matière VCA en fonction des paramètres de soudure par friction orbitale suivants : excentricité, fréquence et pression, et d'un paramètre géométrique z de la section de l'aube et du moignon au niveau de la jonction ; remarquable en ce que le procédé comprend, en outre, l'étape suivante : détermination d'une épaisseur maximale emax de la jonction en fonction de la vitesse de consommation de matière VCA déterminée, le paramètre géométrique z étant une moyenne des rayons moyens zi balayant la section au niveau de la jonction en tout point i de la périphérie de ladite section.The invention proposes a method for modeling a junction (10) of a blade (4) to a stub (6) on a rotor (2) of a turbomachine, by orbital friction welding, comprising the following step: determining a material consumption rate VCA as a function of the following orbital friction welding parameters: eccentricity, frequency and pressure, and a geometric parameter z of the section of the blade and the stub at the junction; remarkable in that the method further comprises the following step: determining a maximum thickness emax of the junction as a function of the determined material consumption rate VCA, the geometric parameter z being an average of the mean radii zi sweeping the section at the junction at any point i of the periphery of said section.

Description

DescriptionDescription

PROCÉDÉ DE MODÉLISATION D’UNE JONCTION D’AUBE À UN MOIGNONMETHOD FOR MODELING A BLADE JUNCTION TO A STUMP

DE ROTOR DE TURBOMACHINE PAR SOUDAGE ORBITALTURBOMACHINE ROTOR BY ORBITAL WELDING

Domaine techniqueTechnical field

L'invention a trait à un procédé de modélisation d’une jonction d’aube à un rotor de turbomachine, et plus particulièrement à un procédé de de modélisation d’une jonction obtenue par soudage par friction orbitale d’aube à un moignon sur un rotor de turbomachine.The invention relates to a method for modeling a blade junction to a turbomachine rotor, and more particularly to a method for modeling a junction obtained by orbital friction welding of a blade to a stub on a turbomachine rotor.

Art antérieurPrior art

Le changement climatique est une préoccupation majeure pour de nombreux organes législatifs et de régulation à travers le monde. En effet, diverses restrictions sur les émissions de carbone ont été, sont ou seront adoptées par divers états. En particulier, une norme ambitieuse s'applique à la fois aux nouveaux types d'avions mais aussi à ceux en circulation nécessitant de devoir mettre en œuvre des solutions technologiques afin de les rendre conformes aux réglementations en vigueur. L'aviation civile se mobilise depuis maintenant plusieurs années pour apporter une contribution à la lutte contre le changement climatique.Climate change is a major concern for many legislative and regulatory bodies around the world. Indeed, various restrictions on carbon emissions have been, are being or will be adopted by various states. In particular, an ambitious standard applies both to new types of aircraft but also to those in circulation requiring the implementation of technological solutions in order to make them compliant with current regulations. Civil aviation has been mobilizing for several years now to make a contribution to the fight against climate change.

Les efforts de recherche technologique ont déjà permis d’améliorer de manière très significative les performances environnementales des avions. La Déposante prend en considération les facteurs impactant dans toutes les phases de conception et de développement pour obtenir des composants et des produits aéronautiques moins énergivores, plus respectueux de l’environnement et dont l'intégration et l’utilisation dans l'aviation civile ont des conséquences environnementales modérées dans un but d'amélioration de l'efficacité énergétique des avions.Technological research efforts have already made it possible to significantly improve the environmental performance of aircraft. The Applicant takes into consideration the impact factors in all phases of design and development to obtain less energy-intensive, more environmentally friendly aeronautical components and products whose integration and use in civil aviation have moderate environmental consequences with the aim of improving the energy efficiency of aircraft.

Par voie de conséquence, la Déposante travaille en permanence à la réduction de son incidence climatique négative par l'emploi de méthodes et l'exploitation de procédés de développement et de fabrication vertueux et minimisant les émissions de gaz à effet de serre au minimum possible pour réduire de l'empreinte environnementale de son activité.Consequently, the Applicant is constantly working to reduce its negative climate impact by using methods and operating virtuous development and manufacturing processes and minimizing greenhouse gas emissions to the minimum possible in order to reduce the environmental footprint of its activity.

Ces travaux de recherche et de développement soutenus portent à la fois sur les nouvelles générations de moteurs d'avions, lallègement des appareils, notamment par les matériaux employés et les équipements embarqués allégés, le développement de l'emploi des technologies électriques pour assurer la propulsion, et, indispensables compléments aux progrès technologiques, les biocarburants aéronautiques.This sustained research and development work covers new generations of aircraft engines, the weight reduction of aircraft, particularly through the materials used and the lighter on-board equipment, the development of the use of electrical technologies to provide propulsion, and, as an essential complement to technological progress, aeronautical biofuels.

A cet effet, l'invention est le résultat des recherches technologiques visant à améliorer de manière très significative les performances des avions et, en ce sens, contribue à la réduction de l'impact environnemental des avions.To this end, the invention is the result of technological research aimed at significantly improving the performance of aircraft and, in this sense, contributes to reducing the environmental impact of aircraft.

Dans ce contexte, l'invention vise un procédé de modélisation et de soudage par friction orbitale pour la réalisation d’un disque aubagé (communément désigné par : « blisk ») ou un tambour aubagé (communément désigné par « blum ») de compresseur de turbomachine.In this context, the invention relates to a method of modeling and orbital friction welding for producing a bladed disk (commonly referred to as: "blisk") or a bladed drum (commonly referred to as "blum") for a turbomachine compressor.

Le soudage par friction orbitale est un procédé de soudage dans lequel les pièces à assembler sont mises en contact sous effort et soudées par une mise en mouvement circulaire généralement définit par un excentrique, et accompagné d'une vitesse tangentielle uniforme, de manière à générer un frottement et un échauffement homogène au niveau d’une jonction de soudure entre les deux pièces.Orbital friction welding is a welding process in which the parts to be assembled are brought into contact under stress and welded by a circular motion generally defined by an eccentric, and accompanied by a uniform tangential speed, so as to generate friction and homogeneous heating at a weld junction between the two parts.

Il est par ailleurs connu d’avoir recours au soudage par friction linéaire, il s'agit d'un procédé de soudage dans lequel la chaleur nécessaire est créée par un mouvement de va-et-vient des interfaces à souder. Cependant, le soudage par friction orbital présente plusieurs avantages par rapport à la friction linéaire, par exemple, le mouvement relatif entre les deux interfaces est continu grâce au mouvement de friction circulaire, ce qui apporte une meilleure homogénéité thermique. Contrairement au mouvement linéaire pour lequel la vitesse relative des deux pièces devient nulle à chaque demi-période d'oscillation. De plus, le temps de cycle d’un soudage orbital est considérablement inférieur à celui du soudage par friction linéaire (respectivement environ 2 minutes comparé à environ 5 minutes).It is also known to use linear friction welding, this is a welding process in which the necessary heat is created by a back and forth movement of the interfaces to be welded. However, orbital friction welding has several advantages over linear friction, for example, the relative movement between the two interfaces is continuous thanks to the circular friction movement, which provides better thermal homogeneity. Unlike linear movement for which the relative speed of the two parts becomes zero at each half-oscillation period. In addition, the cycle time of orbital welding is considerably lower than that of linear friction welding (respectively approximately 2 minutes compared to approximately 5 minutes).

Le document de brevet publié EP 2 535 516 A1 divulgue un procédé de soudage par friction orbitale d’aubes à un rotor de turbomachine dans lequel, une fois une consommation matière est atteinte dans une zone de soudage entre l'aube et le disque, le mouvement orbital est stoppé à une position de référence, et un effort de forgeage est exercé sur l'aube contre le rotor afin de former la soudure.Published patent document EP 2 535 516 A1 discloses a method of orbital friction welding of blades to a turbomachine rotor in which, once a material consumption is reached in a welding zone between the blade and the disk, the orbital movement is stopped at a reference position, and a forging force is exerted on the blade against the rotor in order to form the weld.

Après la soudure, un usinage évolutif s'adaptant à la surface externe de l'aube est ensuite réalisé afin d'enlever la matière de l'interface qui aura été repoussée vers l'extérieur lors de la soudure (communément désignée par : « flash »), de manière à éviter tout ressaut lié à l’usinage.After welding, progressive machining adapting to the external surface of the blade is then carried out in order to remove the material from the interface which will have been pushed outwards during welding (commonly referred to as: "flash"), so as to avoid any projection linked to machining.

Toutefois, l’'usinage après la soudure peut révéler une jonction de soudure de l'aube avec le disque rotorique qui risque de présenter des défauts structurels et/ou des défauts de santé matière.However, post-weld machining may reveal a weld junction of the blade with the rotor disc which may present structural defects and/or material health defects.

Résumé de l'inventionSummary of the invention

Problème techniqueTechnical problem

L'invention a pour objectif de résoudre au moins un des problèmes posés par l’art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer une solution simple et économique permettant de maîtriser la qualité structurelle et dimensionnelle de la soudure entre l’aube et le disque aubagé.The invention aims to solve at least one of the problems posed by the prior art. More specifically, the invention aims to propose a simple and economical solution for controlling the structural and dimensional quality of the weld between the blade and the bladed disk.

Solution techniqueTechnical solution

L'invention est le résultat des recherches technologiques visant à améliorer de manière très significative les performances des avions et, en ce sens, contribue à la réduction de l'impact environnemental des avions. Pour cela, la présente invention a pour objet un procédé de modélisation d’une jonction d'aube à un moignon sur un rotor de turbomachine, par soudure à friction orbitale, comprenant l'étape suivante : détermination d'une vitesse de consommation de matière VCA en fonction des paramètres de soudure par friction orbitale suivants : excentricité, fréquence et pression, et d'un paramètre géométrique z de la section de l'aube et du moignon au niveau de la jonction ; remarquable en ce que le procédé comprend, en outre, l'étape suivante : détermination d’une épaisseur maximale emax de la jonction en fonction de la vitesse de consommation de matière VCA déterminée, le paramètre géométrique z étant une moyenne des rayons moyens z; balayant la section de l'aube et du moignon au niveau de la jonction en tout point / de la périphérie de ladite section.The invention is the result of technological research aimed at very significantly improving the performance of aircraft and, in this sense, contributes to reducing the environmental impact of aircraft. For this purpose, the subject of the present invention is a method for modeling a blade-to-stub junction on a turbomachine rotor, by orbital friction welding, comprising the following step: determining a material consumption rate VCA as a function of the following orbital friction welding parameters: eccentricity, frequency and pressure, and a geometric parameter z of the section of the blade and the stub at the junction; remarkable in that the method further comprises the following step: determining a maximum thickness emax of the junction as a function of the determined material consumption rate VCA, the geometric parameter z being an average of the average radii z; scanning the section of the blade and the stub at the junction at any point/periphery of said section.

Avantageusement, la pression comprend une pression de forgeage et/ou une pression appliquée lors d'un mouvement orbital de la soudure à friction orbitale.Advantageously, the pressure comprises a forging pressure and/or a pressure applied during an orbital movement of the orbital friction weld.

Selon un mode avantageux de l'invention, l'épaisseur maximale emax déterminée et la vitesse de consommation de matière VCA déterminée sont d'autant plus grandes que le paramètre géométrique z est petit et vice versa.According to an advantageous embodiment of the invention, the maximum thickness emax determined and the material consumption rate VCA determined are all the greater as the geometric parameter z is small and vice versa.

Selon un mode avantageux de l'invention, les rayons moyens zi balayant la section de l'aube et du moignon au niveau de la jonction en tout point i de la périphérie de ladite section sont strictement contenu dans ladite section.According to an advantageous embodiment of the invention, the mean radii zi sweeping the section of the blade and the stump at the junction at any point i of the periphery of said section are strictly contained in said section.

Selon un mode avantageux de l'invention, les rayons moyens Z; balayant la section de l'aube et du moignon au niveau de la jonction en tout point i de la périphérie de ladite section balayent totalement ladite section.According to an advantageous embodiment of the invention, the mean radii Z; scanning the section of the blade and the stump at the junction at any point i of the periphery of said section completely scan said section.

Selon un mode avantageux de l'invention, l'épaisseur maximale emax déterminée et la vitesse de consommation de matière VCA déterminée sont d'autant plus petites que l’excentricité diminue et vice versa.According to an advantageous embodiment of the invention, the maximum thickness emax determined and the material consumption rate VCA determined are all the smaller as the eccentricity decreases and vice versa.

Selon un mode avantageux de l'invention, l'épaisseur maximale @max déterminée et la vitesse de consommation de matière VCA déterminée sont d'autant plus petites que la fréquence diminue et vice versa.According to an advantageous embodiment of the invention, the maximum thickness @max determined and the material consumption rate VCA determined are all the smaller as the frequency decreases and vice versa.

Selon un mode avantageux de l'invention, la détermination de l'épaisseur maximale @max et de la vitesse de consommation de matière VCA est basée sur des données expérimentales de soudure à friction orbitale, où pour chaque opération de soudure la vitesse de consommation de matière VCA est mesurée et corrélée avec l'excentricité, la fréquence, la pression et le paramètre géométrique z.According to an advantageous embodiment of the invention, the determination of the maximum thickness @max and the material consumption rate VCA is based on experimental orbital friction welding data, where for each welding operation the material consumption rate VCA is measured and correlated with the eccentricity, the frequency, the pressure and the geometric parameter z.

Selon un mode avantageux de l'invention, les corrélations des données expérimentales sont faites de manière à fournir un modèle de détermination de la vitesse de consommation de matière VCA et éventuellement de l'épaisseur maximale emax.According to an advantageous embodiment of the invention, the correlations of the experimental data are made so as to provide a model for determining the rate of consumption of material VCA and possibly the maximum thickness emax.

Selon un mode avantageux de l'invention, le modèle de détermination de la vitesse de consommation de matière VCA et éventuellement de l'épaisseur maximale emax implique l’utilisation d'intelligence artificielle.According to an advantageous embodiment of the invention, the model for determining the material consumption rate VCA and possibly the maximum thickness emax involves the use of artificial intelligence.

L'invention a également trait à un procédé de soudage par friction orbitale d'une 5 aube à un moignon sur un rotor de turbomachine pour former une jonction, comprenant l’étape suivante : détermination d’une vitesse de consommation de matière VCA ; caractérisé en ce que le procédé comprend, en outre, l'étape suivante : détermination d’une épaisseur maximale E€max de la jonction en fonction de la vitesse de consommation de matière VCA déterminée et en fonction d'un paramètre géométrique z correspondant à une moyenne des rayons moyens Zi balayant la section de l’aube et du moignon au niveau de la jonction en tout point i de la périphérie de ladite section.The invention also relates to a method of orbital friction welding of a blade to a stub on a turbomachine rotor to form a junction, comprising the following step: determining a material consumption rate VCA; characterized in that the method further comprises the following step: determining a maximum thickness E€max of the junction as a function of the determined material consumption rate VCA and as a function of a geometric parameter z corresponding to an average of the mean radii Zi scanning the section of the blade and the stub at the junction at any point i of the periphery of said section.

Avantageusement, détermination de la d'une vitesse de consommation de matière VCA correspond à une mesure sur la machine et/ou l'outillage exécutant le soudage orbital. Préférentiellement, la détermination de l'épaisseur maximaleAdvantageously, determination of a material consumption rate VCA corresponds to a measurement on the machine and/or the tooling performing the orbital welding. Preferably, the determination of the maximum thickness

Emax de la jonction est aussi en fonction des paramètres de soudure par friction orbitale suivants : excentricité, fréquence et pression de forgeage, lesdits paramètres étant déterminés par mesure sur la machine et/ou l’outillage exécutant le soudage orbital.Emax of the joint is also a function of the following orbital friction welding parameters: eccentricity, frequency and forging pressure, said parameters being determined by measurement on the machine and/or tooling performing the orbital welding.

Selon un mode avantageux de l'invention, le procédé de soudage comprenant, en outre, une étape de comparaison de l'épaisseur maximale emax déterminée avec un intervalle de valeurs de l'épaisseur maximale @max prédéfini lors d’un procédé modélisation de la jonction d'aube au moignon, ledit procédé de modélisation étant selon l'invention.According to an advantageous embodiment of the invention, the welding method further comprising a step of comparing the maximum thickness emax determined with an interval of values of the maximum thickness @max predefined during a modeling method of the blade junction to the stump, said modeling method being according to the invention.

L'invention a également trait à un procédé de dimensionnement d'une aube et d'un moignon correspondant sur un rotor de turbomachine, destinés à être joints par soudure à friction orbitale, en fonction d’une épaisseur maximale emax de la jonction prédéterminée, remarquable en ce que le procédé de dimensionnement comprend une itération de détermination de l'épaisseur maximale @max de la jonction suivant différentes dimensions de la jonction, suivant un procédé de modélisation selon l'invention.The invention also relates to a method for dimensioning a blade and a corresponding stub on a turbomachine rotor, intended to be joined by orbital friction welding, according to a maximum thickness emax of the predetermined junction, remarkable in that the dimensioning method comprises an iteration of determining the maximum thickness @max of the junction according to different dimensions of the junction, according to a modeling method according to the invention.

Selon un mode avantageux de l'invention, l’itération de détermination de l'épaisseur maximale emax de la jonction suivant différentes dimensions de la jonction est réalisée alors que l'excentricité, la fréquence et la pression restent constantes. Préférentiellement, la pression comprend la pression appliquée pendant le mouvement orbital et la pression de forgeage.According to an advantageous embodiment of the invention, the iteration of determining the maximum thickness emax of the junction according to different dimensions of the junction is carried out while the eccentricity, the frequency and the pressure remain constant. Preferably, the pressure comprises the pressure applied during the orbital movement and the forging pressure.

Selon un mode avantageux de l'invention, les différentes dimensions de la jonction, dans l'itération de détermination de l'épaisseur maximale emax de la jonction, sont sélectionnées de manière à correspondre à différentes valeurs du paramètre géométrique z.According to an advantageous embodiment of the invention, the different dimensions of the junction, in the iteration of determining the maximum thickness emax of the junction, are selected so as to correspond to different values of the geometric parameter z.

Selon un mode avantageux de l'invention, l'itération de détermination de l'épaisseur maximale Emax de la jonction suivant différentes dimensions de la jonction est arrêtée lorsque l'épaisseur maximale emax déterminée correspond à l'épaisseur maximale @max de la jonction prédéterminée avec une tolérance donnée.According to an advantageous embodiment of the invention, the iteration of determining the maximum thickness Emax of the junction according to different dimensions of the junction is stopped when the maximum thickness emax determined corresponds to the maximum thickness @max of the junction predetermined with a given tolerance.

Les mesures de l'invention sont particulièrement avantageuses en ce que la détermination de la vitesse de consommation de matière VCA, notamment en fonction du paramètre géométrique z de la section de jonction, permet d'assurer une estimation efficace et précise de l'épaisseur maximale emax de ladite jonction.The measures of the invention are particularly advantageous in that the determination of the material consumption rate VCA, in particular as a function of the geometric parameter z of the junction section, makes it possible to ensure an efficient and precise estimation of the maximum thickness emax of said junction.

La modélisation de la jonction par détermination de son épaisseur maximale emax, permet, dès la conception, de définir un dimensionnement optimal des étendues radiales des aubes et des moignons de manière à garantir une position radiale optimale d'un plan de soudure de la jonction avant le soudage orbital. De plus, la section de contact présentée entre les aubes et les moignons est également dimensionnée au moyen d'un procédé robuste de manière à assurer une homogénéité du malaxage de la matière et ainsi obtenir une jonction soudée saine et exempte de défauts.The modeling of the junction by determining its maximum thickness emax, allows, from the design stage, to define an optimal dimensioning of the radial extents of the blades and the stubs so as to guarantee an optimal radial position of a welding plane of the junction before orbital welding. In addition, the contact section presented between the blades and the stubs is also dimensioned by means of a robust process so as to ensure homogeneity of the mixing of the material and thus obtain a healthy welded junction free of defects.

Il est entendu que chaque détail d'un mode de réalisation ci-dessous peut être combiné à chaque autre détail des autres modes de réalisation.It is understood that each detail of an embodiment below can be combined with each other detail of the other embodiments.

Brève description des dessinsBrief description of the drawings

La figure 1 illustre schématiquement une vue latérale d’une aube jointe à un moignon s'étendant radialement depuis un rotor de turbomachine, présentant une jonction soudée par friction orbitale comprenant une épaisseur maximaleFigure 1 schematically illustrates a side view of a blade joined to a stub extending radially from a turbomachine rotor, having an orbital friction welded junction comprising a maximum thickness

Emax déterminée par un procédé de modélisation de la jonction selon l'invention ;Emax determined by a junction modeling method according to the invention;

La figure 2 illustre de manière schématique une section de l’aube et/ou du moignon au niveau de la jonction visible à la figure 1 ;Figure 2 schematically illustrates a section of the blade and/or stump at the junction visible in Figure 1;

La figure 3 illustre la section de jonction de la figure 2 lors d'une détermination d'un rayon moyen Za balayant ladite section à partir d’un point A de la périphérie de ladite section ;Figure 3 illustrates the junction section of Figure 2 when determining a mean radius Za sweeping said section from a point A on the periphery of said section;

La figure 4 illustre la section de jonction de la figure 2 lors d'une détermination d'un rayon moyen za balayant ladite section à partir d’un point B de sa périphérie.Figure 4 illustrates the junction section of Figure 2 when determining a mean radius za sweeping said section from a point B on its periphery.

Description détaillée des modes de réalisationDetailed description of the embodiments

Dans la description qui va suivre, les termes « interne » et « externe » renvoient à un positionnement par rapport à l’axe de rotation d’une turbomachine axiale.In the following description, the terms “internal” and “external” refer to a positioning relative to the axis of rotation of an axial turbomachine.

La direction axiale correspond à la direction le long de l'axe de rotation de la turbomachine, les longueurs étant mesurées axialement. Les largeurs sont mesurées selon la circonférence. La direction radiale est perpendiculaire à l'axe de rotation. L’amont et l'aval sont en référence au sens d'écoulement principal du flux dans la turbomachine.The axial direction is the direction along the axis of rotation of the turbomachine, with lengths measured axially. Widths are measured circumferentially. The radial direction is perpendicular to the axis of rotation. Upstream and downstream refer to the main flow direction of the flow in the turbomachine.

Les dimensions des figures ne sont pas à l’échelle et en particulier les épaisseurs ou les dimensions radiales sont exagérées pour faciliter la lecture des figures.The dimensions of the figures are not to scale and in particular the thicknesses or radial dimensions are exaggerated to facilitate reading of the figures.

La figure 1 illustre schématiquement une vue latérale d’une aube 4 jointe à un moignon 6 s'étendant radialement depuis une surface externe 8 d’un rotor 2 de turbomachine, présentant une jonction 10 soudée par friction orbitale comprenant une épaisseur maximale @max déterminée par un procédé de modélisation de la jonction selon l'invention.Figure 1 schematically illustrates a side view of a blade 4 joined to a stub 6 extending radially from an external surface 8 of a turbomachine rotor 2, having a junction 10 welded by orbital friction comprising a maximum thickness @max determined by a method of modeling the junction according to the invention.

Il peut être observé que la jonction 10 présente une forme en diabolo ou en papillon, avec une extrémité périphérique plus large (suivant la direction radiale) que sa partie centrale intérieure, cela est dû à une concentration de l'excédent de la matière déplacée lors du soudage orbital. À cet effet, l'épaisseur maximaleIt can be observed that the junction 10 has a diabolo or butterfly shape, with a wider peripheral end (in the radial direction) than its inner central part, this is due to a concentration of the excess material displaced during orbital welding. For this purpose, the maximum thickness

Emax Se Mesure à l'extrémité périphérique de la jonction 10.Emax Se Measured at the peripheral end of junction 10.

La présente invention propose un procédé de modélisation et un procédé de dimensionnement des aubes 4 et des moignons 6 de manière à permettre la fabrication d’un disque aubagé pour turbomachine.The present invention proposes a modeling method and a method of dimensioning the blades 4 and the stubs 6 so as to allow the manufacture of a bladed disk for a turbomachine.

Préférentiellement, le disque aubagé est une roue mobile destinée à être disposée en amont d’un bec de séparation de flux d'air dans une turbomachine.Preferably, the bladed disc is a mobile wheel intended to be arranged upstream of an air flow separation nozzle in a turbomachine.

A cet effet, la surface externe 8 correspond à une surface de guidage d'air d'une veine de fluide le long de la turbomachine. Alternativement, le disque aubagé peut correspondre à un rotor de type tambour appartenant à un compresseur haute-pression ou basse-pression.For this purpose, the external surface 8 corresponds to an air guiding surface of a fluid stream along the turbomachine. Alternatively, the bladed disk may correspond to a drum-type rotor belonging to a high-pressure or low-pressure compressor.

De préférence, le disque aubagé est un disque dit : « bi-matériaux » comprenant deux alliages de titane différents. Par exemple, les aubes 4 peuvent être fabriquées à partir d'un alliage Ta6v, et le disque rotorique 2 à partir d’un des alliages suivants : Ti17, Ti575, Ti1023.Preferably, the bladed disk is a so-called “bi-material” disk comprising two different titanium alloys. For example, the blades 4 can be made from a Ta6v alloy, and the rotor disk 2 from one of the following alloys: Ti17, Ti575, Ti1023.

De manière avantageuse, le mélange des deux alliages de titane différents (Ta6v et Ti17) présente une usinabilité plus aisée, et permet d’atteindre un gain en masse par rapport à une solution basée, par exemple, uniquement sur un alliage en Ti17, cela est notamment dû à une densité du Ta6v qui est légèrement plus faible que celle du Ti17.Advantageously, the mixture of the two different titanium alloys (Ta6v and Ti17) presents easier machinability, and makes it possible to achieve a gain in mass compared to a solution based, for example, solely on a Ti17 alloy, this is notably due to a density of Ta6v which is slightly lower than that of Ti17.

En effet, l’alliage Ti17 a été préférentiellement choisi pour la partie disque pour ces bonnes caractéristiques en fatigue HCF (acronyme anglais de : « High CycleIn fact, the Ti17 alloy was preferentially chosen for the disc part for its good HCF fatigue characteristics (English acronym for: “High Cycle

Fatigue ») et LFC («Low Cycle Fatigue »). Un disque en Ti17 affichera également une plus grande marge en vitesse d’éclatement qu’un disque en Ta6v.Fatigue”) and LFC (“Low Cycle Fatigue”). A Ti17 disc will also show a greater margin in burst speed than a Ta6v disc.

Pour les aubes, l'alliage Ta6v a été choisi car permet de procurer aux aubes une élongation à rupture plus élevée (meilleure tenue aux impacts), et un meilleur comportement en propagation de fissures qui se traduit par une meilleure durabilité aux impacts basse énergie.For the blades, the Ta6v alloy was chosen because it provides the blades with a higher elongation at break (better impact resistance), and better crack propagation behavior which results in better durability to low energy impacts.

On peut voir à la figure 1 que la jonction 10 comprend un plan de soudure 10.1 illustré dans une position centrale par rapport à l'épaisseur maximale emax de ladite jonction 10.It can be seen in Figure 1 that the junction 10 comprises a weld plane 10.1 illustrated in a central position relative to the maximum thickness emax of said junction 10.

Avantageusement, la détermination de l'emax permet de maîtriser la position radiale h du plan de soudure 10.1 depuis la surface externe 8 du rotor 2, ainsi que de dimensionner l'étendue radiale de l'aube 4 et du moignon 6, préalablement à la fabrication du disque aubagé.Advantageously, the determination of the emax makes it possible to control the radial position h of the weld plane 10.1 from the external surface 8 of the rotor 2, as well as to size the radial extent of the blade 4 and the stub 6, prior to the manufacture of the bladed disk.

A cet égard, le procédé de modélisation de la jonction 10 comprend une étape de détermination de l'épaisseur maximale emax en fonction d'une vitesse de consommation de matière VCA (pouvant être exprimée en mm/s) qui est présentée au niveau de l'interface de contact entre l’aube 4 et le moignon 6 lors du soudage à friction orbitale.In this regard, the method of modeling the junction 10 comprises a step of determining the maximum thickness emax as a function of a material consumption rate VCA (which can be expressed in mm/s) which is presented at the contact interface between the blade 4 and the stub 6 during orbital friction welding.

Le procédé de l'invention permet de déterminer la vitesse de consommation de matière VCA de manière analytique par une estimation en fonction d’un paramètre géométrique z de la section de l'aube 4 et du moignon 6 au niveau de la jonction 10, et également en fonction des paramètres de la soudure à friction orbitale suivants : excentricité (correspondant à l'excentrique e du mouvement d'oscillation orbital lors de la soudure) ; fréquence (vitesse d’oscillation) ; et la pression appliquée pendant la phase de consommation axiale maximale pendant le mouvement orbital. Avantageusement, les paramètres de la soudure peuvent être prédéfinis comme étant des consignes d’entrée sur une machine de soudure préalablement à l'exécution de ladite soudure.The method of the invention makes it possible to determine the rate of material consumption VCA analytically by an estimation as a function of a geometric parameter z of the section of the blade 4 and the stub 6 at the junction 10, and also as a function of the following orbital friction welding parameters: eccentricity (corresponding to the eccentric e of the orbital oscillation movement during welding); frequency (oscillation speed); and the pressure applied during the maximum axial consumption phase during the orbital movement. Advantageously, the welding parameters can be predefined as input instructions on a welding machine prior to the execution of said welding.

De préférence, l'estimation analytique de la vitesse de consommation de matièrePreferably, the analytical estimation of the material consumption rate

VCA est basée sur des données expérimentales de soudure à friction orbitale, par exemple au moyen d'éprouvettes d'essai utilisant les mêmes paramètres de soudure orbitale, où pour chaque opération de soudure la vitesse VCA réelle est mesurée et corrélée avec l’excentricité, la fréquence, la pression de forgeage et le paramètre géométrique z. Préférentiellement, au moyen d’une intelligence artificielle. Ainsi, un modèle de détermination de la vitesse VCA peut être défini.VCA is based on experimental orbital friction welding data, for example by means of test specimens using the same orbital welding parameters, where for each welding operation the actual VCA speed is measured and correlated with the eccentricity, frequency, forging pressure and the geometric parameter z. Preferably by means of artificial intelligence. Thus, a model for determining the VCA speed can be defined.

Il a été établi que l'épaisseur maximale @max et la vitesse de consommation de matière VCA déterminées sont d'autant plus grandes que le paramètre géométrique z est petit et que lexcentricité et/ou la fréquence augmente(nt) et vice versa.It has been established that the maximum thickness @max and the determined material consumption rate VCA are all the greater as the geometric parameter z is small and the eccentricity and/or frequency increases and vice versa.

De façon avantageuse, l'épaisseur maximale Eemax déterminée au moyen du procédé de modélisation de l'invention permet, préalablement au soudage orbital, de maîtriser la position radiale h du plan de soudure 10.1, et ainsi que de dimensionner l'étendue radiale de chacun de l'aube 4 et du moignon 6.Advantageously, the maximum thickness Eemax determined by means of the modeling method of the invention makes it possible, prior to orbital welding, to control the radial position h of the welding plane 10.1, and thus to size the radial extent of each of the blade 4 and the stub 6.

La figure 2 illustre de manière schématique la section 11 de l'aube 4 et/ou du moignon 6 au niveau de la jonction de soudure 10 visible à la figure 1.Figure 2 schematically illustrates the section 11 of the blade 4 and/or the stub 6 at the weld junction 10 visible in Figure 1.

Préférentiellement, la section 11 est identique pour l'aube 4 et pour le moignon 6 du rotor 2.Preferably, section 11 is identical for blade 4 and for stub 6 of rotor 2.

La section 11 est modélisée à partir d’un profil aérodynamique 4.1 de l’aube 4, préférentiellement, ce dernier comprend un élargissement de section au moyen d'une surépaisseur e correspondant, plus préférentiellement, à l’'excentrique e du mouvement d'oscillation orbital lors de la soudure. Toutefois, la surépaisseur e nest pas forcément constante autour du profil 4.1, celle-ci peut présenter des variations autour dudit profil 4.1.Section 11 is modeled from an aerodynamic profile 4.1 of the blade 4, preferably, the latter includes a section widening by means of an excess thickness e corresponding, more preferably, to the eccentric e of the orbital oscillation movement during welding. However, the excess thickness e is not necessarily constant around the profile 4.1, it may present variations around said profile 4.1.

Il est à noter que préalablement à la soudure par friction orbitale, un volume de matière sacrificiel (s'étendant essentiellement radialement) est prévu sur chacun des aubes 4 et des moignons 6 à assembler. Ce volume sacrificiel est amené à être extrudé en dehors de l'interface de contact entre les sections 11, formant ainsi une bavure, communément désignée par: «flash », qui sera ensuite éliminée, pour atteindre le profil 4.1 de l’aube. Toutefois, une éjection du flash non homogène le long du pourtour de la section à souder risque d'entraîner la recirculation de matière locale à l'intérieur de la section à souder et peut empêcher une éjection complète des contaminants créés aux premiers instants de la soudure et risque de créer des évidements dans la jonction soudée, ce qui nuit à la qualité de la soudure.It should be noted that prior to orbital friction welding, a sacrificial volume of material (extending essentially radially) is provided on each of the blades 4 and the stubs 6 to be assembled. This sacrificial volume is caused to be extruded outside the contact interface between the sections 11, thus forming a burr, commonly referred to as: "flash", which will then be eliminated, to reach the profile 4.1 of the blade. However, a non-homogeneous ejection of the flash along the periphery of the section to be welded risks causing the recirculation of local material inside the section to be welded and can prevent complete ejection of the contaminants created at the first moments of the weld and risks creating recesses in the welded joint, which is detrimental to the quality of the weld.

De manière avantageuse, l'élargissement la section de contact permet d'éviter la recirculation de la matière (potentiellement nocive car elle empêche l'évacuation des impuretés) vers des régions plus étroites de la section du profil final aérodynamique 4.1 de l'aube et ainsi permettre d’assurer une homogénéité thermique pendant la soudure, précisément dans la section finale 4.1 de l’aube 4, En effet, si on ajoute une surépaisseur e à minima égale à la valeur de l'excentrique, cela signifie que les points de la surface aérodynamique finale 4.1 sont toujours en contact pendant la soudure (entre le moignon et l'aube).Advantageously, the widening of the contact section makes it possible to avoid the recirculation of the material (potentially harmful because it prevents the evacuation of impurities) towards narrower regions of the section of the final aerodynamic profile 4.1 of the blade and thus to ensure thermal homogeneity during welding, precisely in the final section 4.1 of the blade 4. Indeed, if we add an excess thickness e at least equal to the value of the eccentric, this means that the points of the final aerodynamic surface 4.1 are always in contact during welding (between the stump and the blade).

Contrairement aux points dans cette surépaisseur e qui, par le mouvement orbital, ne sont en contact avec la surface opposée que pendant une partie de l'orbite.Unlike the points in this excess thickness e which, by the orbital movement, are in contact with the opposite surface only during part of the orbit.

Ainsi, pendant le soudage, au droit de la section 11, les vitesses VCA locales — résultantes sont plus homogènes, ce qui permet de préserver davantage le profil 4.1 de l'aube et d'obtenir une jonction plus résistante.Thus, during welding, at section 11, the resulting local VCA speeds are more homogeneous, which allows the blade profile 4.1 to be preserved more and a more resistant joint to be obtained.

La section modélisée 11 permet de déterminer le paramètre géométrique z. En effet, z est une moyenne des rayons moyens zi balayant la section 11 en tout point ide sa périphérie 11.1.The modeled section 11 makes it possible to determine the geometric parameter z. Indeed, z is an average of the mean radii zi sweeping the section 11 at any point on its periphery 11.1.

Chacun des rayons moyens z; correspond à une longueur moyenne Zi de rayonsEach of the mean rays z; corresponds to an average length Zi of rays

Zia S’étendant totalement dans la section 11 depuis un point / à la périphérie 11.1 et balayant ladite section 11. Préférentiellement, les rayons Zia correspondent à des projections du point / sur toute une portion de la périphérie 11.1 qui est en regard avec ledit point /.Zia Extending entirely in section 11 from a point / to the periphery 11.1 and sweeping said section 11. Preferably, the Zia rays correspond to projections of the point / onto an entire portion of the periphery 11.1 which is opposite said point /.

Avantageusement, l'évolution des rayons moyens zi sur le pourtour de la section 11 à souder représente physiquement l'homogénéité de la longueur à cisailler durant la rotation (mouvement orbital lors du soudage) et donc l'homogénéité du débit matière expulsée dans le flash le long du contour de l’aube. Il est représentatif de l'homogénéité d'éjection de contaminants de la soudure.Advantageously, the evolution of the mean radii zi on the periphery of the section 11 to be welded physically represents the homogeneity of the length to be sheared during rotation (orbital movement during welding) and therefore the homogeneity of the material flow rate expelled in the flash along the contour of the blade. It is representative of the homogeneity of ejection of contaminants from the weld.

A cet égard, la détermination du paramètre géométrique z comprend la détermination du rayon moyen z; pour la pluralité des points / sur la totalité de la périphérie 11.1.In this regard, the determination of the geometric parameter z includes the determination of the mean radius z; for the plurality of points / over the entire periphery 11.1.

Préférentiellement, la détermination du paramètre géométrique z est une démarche automatisée au moyen d’un algorithme informatique. À cet égard, un algorithme de type : « lancer de rayon » peut être adapté.Preferably, the determination of the geometric parameter z is an automated process using a computer algorithm. In this regard, a “ray tracing” type algorithm can be adapted.

Les figures 3 et 4 illustrent un exemple de projection de rayons ZAa Et ZB,a, respectivement, à partir des points À et B de la périphérie 11.1.Figures 3 and 4 illustrate an example of projection of rays ZAa and ZB,a, respectively, from points A and B of the periphery 11.1.

La figure 3 illustre la section 11 lors d’une détermination d’un rayon moyen za balayant ladite section 11 à partir d’un point A de la périphérie 11.1.Figure 3 illustrates section 11 when determining a mean radius za sweeping said section 11 from a point A of the periphery 11.1.

On peut voir qu’à partir du point A, une pluralité des rayons Za, sont projetés sur une portion de la périphérie 11.1 visible depuis ledit point A. Dans cette configuration, les rayons zac peuvent être compris entre deux rayons Zaa tangents à la périphérie 11.1.It can be seen that from point A, a plurality of rays Za are projected onto a portion of the periphery 11.1 visible from said point A. In this configuration, the rays zac can be included between two rays Zaa tangent to the periphery 11.1.

Le nombre de rayons Za, projetés peut dépendre de l'angle a choisit, ce dernier permet d'établir la précision de détermination du rayon moyen za. À cet effet, l'angle a peut être compris entre 0,001° et 10°.The number of rays Za, projected can depend on the angle a chosen, the latter allows to establish the precision of determination of the average radius za. For this purpose, the angle a can be between 0.001° and 10°.

Le rayon moyen Za correspond ainsi à la moyenne des toutes les projections ZA, a.The mean radius Za thus corresponds to the average of all the projections ZA, a.

La figure 4 illustre la section 11 lors d’une détermination d’un rayon moyen ze balayant ladite section 11 à partir d'un point B de la périphérie 11.1.Figure 4 illustrates section 11 when determining a mean radius ze sweeping said section 11 from a point B of the periphery 11.1.

Préférentiellement, l'angle a est identique pour toutes les projections des rayonsPreferably, the angle a is identical for all projections of the rays

Zia pour la pluralité des points / de la périphérie 11.1. De préférence, le nombre de points / de la périphérie 11.1 à partir desquels les rayons seront projetés, est d'environ 2000 points, ce nombre pouvant varier selon la précision de calcul désirée.Zia for the plurality of points / of the periphery 11.1. Preferably, the number of points / of the periphery 11.1 from which the rays will be projected, is approximately 2000 points, this number being able to vary according to the desired calculation precision.

Similairement au point A, les rayons Zes, sont projetés depuis le point B sur une portion de la périphérie 11.1 visible audit point B. Le rayon moyen Zs correspond àla moyenne des toutes les projections Zsa.Similarly to point A, the rays Zes are projected from point B onto a portion of the periphery 11.1 visible at said point B. The mean radius Zs corresponds to the average of all the projections Zsa.

Le paramètre géométrique z est donc la moyenne de tous les rayons moyens Zi (incluant les rayons moyens zaet Zs,) des points / de la totalité de la périphérie 11.1.The geometric parameter z is therefore the average of all the mean radii Zi (including the mean radii za and Zs) of the points / of the entire periphery 11.1.

Le paramètre géométrique z correspond à une dimension géométrique pouvant être exprimée en mm. De manière avantageuse, ce paramètre z est la dimension optimale qui permet au mieux de distinguer la forme géométrique de la section 11 et permet ainsi d'assurer une corrélation précise entre les paramètres de la soudure et la vitesse VCA. En effet, les surfaces de la section 11 comprenant les rayons projetés Zia à partir de chaque point / peuvent être assimilés à la surface de malaxage de la matière pendant la soudure à friction orbitale (sans être limité par une théorie particulière).The geometric parameter z corresponds to a geometric dimension that can be expressed in mm. Advantageously, this parameter z is the optimal dimension that best distinguishes the geometric shape of the section 11 and thus ensures a precise correlation between the weld parameters and the VCA speed. Indeed, the surfaces of the section 11 comprising the projected rays Zia from each point / can be assimilated to the mixing surface of the material during orbital friction welding (without being limited by a particular theory).

Le paramètre géométrique z permet de bien prendre en compte les spécificités du soudage par friction orbitale dans le procédé de fabrication. En effet, l'effort de friction fourni lors du soudage tourne de façon cyclique, ce qui implique qu'un point de soudure à l'extrémité de la section 11 (e.g. point A ou B) voit une fraction de la section 11 de l'aube entre les deux rayons projetés extrêmes (ZA a OU ZB,a), ces derniers peuvent donc être assimilés à des longueurs équivalentes de matière à cisailler.The geometric parameter z allows to take into account the specificities of orbital friction welding in the manufacturing process. Indeed, the friction force provided during welding rotates cyclically, which implies that a weld point at the end of section 11 (e.g. point A or B) sees a fraction of section 11 of the blade between the two extreme projected radii (ZA a OR ZB,a), the latter can therefore be assimilated to equivalent lengths of material to be sheared.

De plus, le paramètre z est pertinent car permet de prendre en compte davantage la cambrure de la forme spécifique de la périphérie 11.1, de façon meilleure que l'aire de ladite section 11 ou la corde de son profil.Moreover, the parameter z is relevant because it allows to take into account more the camber of the specific shape of the periphery 11.1, in a better way than the area of said section 11 or the chord of its profile.

Afin d'optimiser davantage les dimensions de l'aube et des moignons du rotor, le procédé de dimensionnement de la présente invention permet d'agir, de façon itérative sur la forme de la section 11 de manière à atteindre une épaisseur maximale emax prédéfinie, pendant que les paramètres de la soudure à friction orbitale à partir desquels la vitesse VCA est prédéterminée restent constants.In order to further optimize the dimensions of the blade and the rotor stubs, the dimensioning method of the present invention makes it possible to act iteratively on the shape of the section 11 so as to reach a predefined maximum thickness emax, while the parameters of the orbital friction welding from which the VCA speed is predetermined remain constant.

Préférentiellement, la forme de la section 11 est modifiée en agissant sur la surépaisseur. Par exemple, en référence à la figure 2, la surépaisseur e peut être conservée, et une deuxième surépaisseur peut venir élargir davantage les régions les plus étroites de la section 11, ie. élargissement au niveau des extrémités 11.2, 11.3. La modification de la section 11 peut être effectuée manuellement au moyen d'un logiciel de modélisation, ou de manière automatisée par un algorithme informatique spécifique.Preferably, the shape of the section 11 is modified by acting on the excess thickness. For example, with reference to FIG. 2, the excess thickness e can be retained, and a second excess thickness can further widen the narrowest regions of the section 11, i.e. widening at the ends 11.2, 11.3. The modification of the section 11 can be carried out manually by means of modeling software, or in an automated manner by a specific computer algorithm.

La modification de la section 11 entraîne un changement de la valeur du paramètre géométrique z, ce qui influence la vitesse VCA déterminée ainsi que l’Emax. Dans cette configuration, pour chaque nouvelle section de jonction établie, l'épaisseur maximale @max est déterminée, et cela de manière itérative jusqu’à ce que ladite @max déterminée corresponde à l’emax prédéfinie initialement, avec une tolérance de +5%.The modification of section 11 causes a change in the value of the geometric parameter z, which influences the determined VCA speed as well as the Emax. In this configuration, for each new junction section established, the maximum thickness @max is determined, and this iteratively until said determined @max corresponds to the initially predefined emax, with a tolerance of +5%.

La dernière section de jonction modélisée avant l'arrêt de l'itération est celle qui sera utilisée pour le soudage orbital de l'aube au disque, ladite section sera suffisamment élargie par rapport au profil de l'aube pour garantir un malaxage de matière et une vitesse VCA qui soient constants lors du soudage, permettant ainsi d'obtenir une jonction soudée présentant une meilleure qualité structurelle et dépourvue d'évidements et de contaminants.The last joint section modeled before stopping the iteration is the one that will be used for orbital welding of the blade to the disk, said section will be widened enough with respect to the blade profile to ensure constant material mixing and VCA speed during welding, thus obtaining a welded joint with better structural quality and free of recesses and contaminants.

De façon avantageuse, le procédé de dimensionnement de l'invention permet donc de définir à la fois, une position radiale optimale du plan de soudure, ainsi qu'une section de jonction idéale. Cela préalablement à la fabrication du disque aubagé, de manière à permettre une anticipation des contraintes pouvant être exercées sur la jonction suite à des éventuels impacts de débris sur les aubes.Advantageously, the dimensioning method of the invention therefore makes it possible to define both an optimal radial position of the weld plane and an ideal junction section. This is done prior to the manufacture of the bladed disk, so as to allow anticipation of the stresses that may be exerted on the junction following possible impacts of debris on the blades.

Ainsi, le disque aubagé obtenu par soudage orbital des aubes aux moignons dimensionnés par le procédé, comprend des jonctions positionnées radialement de façon optimale, chacune desdites jonctions comprenant avantageusement une qualité structurelle et dimensionnelle améliorée.Thus, the bladed disc obtained by orbital welding of the blades to the stubs sized by the process, comprises junctions positioned radially in an optimal manner, each of said junctions advantageously comprising an improved structural and dimensional quality.

De manière avantageuse, le procédé de soudage de l'invention permet lors de la fabrication du disque aubagé de turbomachine, d'estimer l'épaisseur maximale €max pour chaque soudure orbitale réalisée entre l'aube et le moignon, à partir du paramètre géométrique z, et par une mesure du la vitesse VCA et de la pression de forgeage directement sur la machine de soudure utilisée.Advantageously, the welding method of the invention makes it possible, during the manufacture of the turbomachine bladed disk, to estimate the maximum thickness €max for each orbital weld made between the blade and the stub, from the geometric parameter z, and by measuring the VCA speed and the forging pressure directly on the welding machine used.

Le paramètre géométrique z peut être celui utilisé lors de la modélisation de la section à souder, ou mesuré sur l’aube et/ou sur le moignon avant l’opération de soudage, par exemple, au moyen d’une mesure par reconnaissance d'image.The geometric parameter z can be the one used when modeling the section to be welded, or measured on the blade and/or on the stump before the welding operation, for example, by means of an image recognition measurement.

Avantageusement, le procédé de soudage de l'invention permet de valider la valeur de l'épaisseur maximale Emax estimée lors de chaque soudure sans nécessiter une inspection physique de la pièce (e.g. par réalisation de découpes et micrographes) assurant ainsi une efficacité et un gain de temps considérable lors de la fabrication du disque aubagé.Advantageously, the welding method of the invention makes it possible to validate the value of the maximum thickness Emax estimated during each weld without requiring a physical inspection of the part (e.g. by making cuts and micrographs), thus ensuring efficiency and considerable time savings during the manufacture of the bladed disc.

Préférentiellement, la validation comprend une comparaison de l'épaisseur maximale Emax estimée avec des valeurs d’épaisseurs comprises entre des bornes limites prédéterminées à l'avance, par exemple, lors de la modélisation de la jonction. Avantageusement, ces bornes limites permettent de respecter certains critères de conception (e.g. seuil critique N1/N2 de propagation de fissures, intervalle de tolérance impliquant des variabilités paramétrique et/ou de hauteur et/ou d'inclinaison de la jonction, etc.).Preferably, the validation includes a comparison of the estimated maximum thickness Emax with thickness values between predetermined limit boundaries, for example, when modeling the junction. Advantageously, these limit boundaries make it possible to comply with certain design criteria (e.g. critical threshold N1/N2 for crack propagation, tolerance interval involving parametric and/or height and/or inclination variabilities of the junction, etc.).

Alternativement, la comparaison de l’emax déterminée (par mesure de la VCA et du paramètre z) lors du soudage orbital peut être réalisée avec l’emax Calculée lors de la modélisation, ce qui permet de quantifier l'influence des paramètres de soudages réels (mesurés sur la machine) sur l'épaisseur de la jonction modélisée et ainsi valider les soudures lors de la fabrication du disque aubagé sans nécessiter une réalisation de découpes destructives du disque aubagé.Alternatively, the comparison of the emax determined (by measuring the VCA and the z parameter) during orbital welding can be carried out with the emax calculated during modeling, which makes it possible to quantify the influence of the real welding parameters (measured on the machine) on the thickness of the modeled junction and thus validate the welds during the manufacture of the bladed disc without requiring destructive cutting of the bladed disc.

Claims (15)

RevendicationsClaims 1. Procédé de modélisation d’une jonction (10) d’aube (4) à un moignon (6) sur un rotor (2) de turbomachine, par soudure à friction orbitale, comprenant l'étape suivante : détermination d’une vitesse de consommation de matière BOR en fonction des paramètres de soudure par friction orbitale suivants : excentricité, fréquence et pression, et d'un paramètre géométrique z de la section (11) de l'aube (4) et du moignon (6) au niveau de la jonction (10) ; caractérisé en ce que le procédé comprend, en outre, l'étape suivante : détermination d’une épaisseur maximale emax de la jonction (10) en fonction de la vitesse de consommation de matière VCA déterminée, le paramètre géométrique z étant une moyenne des rayons moyens z; balayant la section (11) de l'aube (4) et du moignon (6) au niveau de la jonction (10) en tout point / de la périphérie (11.1) de ladite section (11).1. Method for modeling a junction (10) of a blade (4) to a stub (6) on a rotor (2) of a turbomachine, by orbital friction welding, comprising the following step: determining a material consumption rate BOR as a function of the following orbital friction welding parameters: eccentricity, frequency and pressure, and a geometric parameter z of the section (11) of the blade (4) and the stub (6) at the junction (10); characterized in that the method further comprises the following step: determining a maximum thickness emax of the junction (10) as a function of the determined material consumption rate VCA, the geometric parameter z being an average of the mean radii z; scanning the section (11) of the blade (4) and the stub (6) at the junction (10) at any point / of the periphery (11.1) of said section (11). 2. Procédé de modélisation selon la revendication 1, dans lequel l'épaisseur maximale @max déterminée et la vitesse de consommation de matière VCA déterminée sont d'autant plus grandes que le paramètre géométrique z est petit et vice versa.2. Modeling method according to claim 1, in which the determined maximum thickness @max and the determined material consumption rate VCA are all the greater as the geometric parameter z is small and vice versa. 3. Procédé de modélisation selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel les rayons moyens z; balayant la section (11) de l'aube (4) et du moignon (6) au niveau de la jonction (10) en tout point / de la périphérie (11.1) de ladite section (11) sont strictement contenu dans ladite section (11). 3. Modeling method according to one of claims 1 and 2, in which the mean radii z; scanning the section (11) of the blade (4) and the stump (6) at the junction (10) at any point / of the periphery (11.1) of said section (11) are strictly contained in said section (11). 4, Procédé de modélisation selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel les rayons moyens z; balayant la section (11) de l’aube (4) et du moignon (6) au niveau de la jonction (10) en tout point i de la périphérie (11.1) de ladite section (11) balayent totalement ladite section (11).4. Modeling method according to one of claims 1 to 3, in which the mean rays z; scanning the section (11) of the blade (4) and the stub (6) at the junction (10) at any point i of the periphery (11.1) of said section (11) completely scan said section (11). 5. Procédé de modélisation selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l'épaisseur maximale emax déterminée et la vitesse de consommation de matière VCA déterminée sont d'autant plus petites que l’excentricité diminue et vice versa.5. Modeling method according to one of claims 1 to 4, in which the determined maximum thickness emax and the determined material consumption rate VCA are all the smaller as the eccentricity decreases and vice versa. 6. Procédé de modélisation selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'épaisseur maximale @max déterminée et la vitesse de consommation de matière VCA déterminée sont d'autant plus petites que la fréquence diminue et vice versa.6. Modeling method according to one of claims 1 to 5, in which the determined maximum thickness @max and the determined material consumption rate VCA are all the smaller as the frequency decreases and vice versa. 7. Procédé de modélisation selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la détermination de l’épaisseur maximale emax et de la vitesse de consommation de matière VCA est basée sur des données expérimentales de soudure à friction orbitale, où pour chaque opération de soudure la vitesse de consommation de matière VCA est mesurée et corrélée avec l’excentricité, la fréquence, la pression et le paramètre géométrique z.7. Modeling method according to one of claims 1 to 6, in which the determination of the maximum thickness emax and the material consumption rate VCA is based on experimental orbital friction welding data, where for each welding operation the material consumption rate VCA is measured and correlated with the eccentricity, the frequency, the pressure and the geometric parameter z. 8. Procédé de modélisation selon la revendication 7, dans lequel les corrélations des données expérimentales sont faites de manière à fournir un modèle de détermination de la vitesse de consommation de matière VCA et éventuellement de l'épaisseur maximale Gmax.8. Modeling method according to claim 7, in which the correlations of the experimental data are made so as to provide a model for determining the rate of material consumption VCA and possibly the maximum thickness Gmax. 9. Procédé de modélisation selon la revendication 8, dans lequel le modèle de détermination de la vitesse de consommation de matière VCA et éventuellement de l'épaisseur maximale emax implique l’utilisation d’intelligence artificielle.9. Modeling method according to claim 8, in which the model for determining the material consumption rate VCA and possibly the maximum thickness emax involves the use of artificial intelligence. 10. Procédé de soudage par friction orbitale d’une aube (4) à un moignon (6) sur un rotor (2) de turbomachine pour former une jonction (10), comprenant l'étape suivante : détermination d’une vitesse de consommation de matière VCA ; caractérisé en ce que le procédé comprend, en outre, l'étape suivante : détermination d'une épaisseur maximale Emax de la jonction (10) en fonction de la vitesse de consommation de matière VCA déterminée et en fonction d'un paramètre géométrique z correspondant à une moyenne des rayons moyens zi balayant la section (11) de l'aube (4) et du moignon (6) au niveau de la jonction (10) en tout point / de la périphérie (11.1) de ladite section (11).10. Method for orbital friction welding of a blade (4) to a stub (6) on a turbomachine rotor (2) to form a junction (10), comprising the following step: determining a material consumption rate VCA; characterized in that the method further comprises the following step: determining a maximum thickness Emax of the junction (10) as a function of the determined material consumption rate VCA and as a function of a geometric parameter z corresponding to an average of the mean radii zi sweeping the section (11) of the blade (4) and the stub (6) at the junction (10) at any point/of the periphery (11.1) of said section (11). 11. Procédé de soudage selon la revendication 10, comprenant, en outre, une étape de comparaison de l'épaisseur maximale emax déterminée avec un intervalle de valeurs de l'épaisseur maximale emax prédéfini lors d'un procédé modélisation de la jonction (10) d’aube (4) au moignon (6), ledit procédé de modélisation étant selon l’une des revendications 1 à 9.11. Welding method according to claim 10, further comprising a step of comparing the maximum thickness emax determined with a range of values of the maximum thickness emax predefined during a modeling method of the junction (10) of the blade (4) to the stump (6), said modeling method being according to one of claims 1 to 9. 12. Procédé de dimensionnement d’une aube (4) et d’un moignon (6) correspondant sur un rotor (2) de turbomachine, destinés à être joints par soudure à friction orbitale, en fonction d’une épaisseur maximale emax de la jonction (10) prédéterminée, caractérisé en ce que le procédé de dimensionnement comprend une itération de détermination de l'épaisseur maximale Emax de la jonction (10) suivant différentes dimensions de la jonction (10), suivant un procédé de modélisation selon l’une des revendications 1 à 9.12. Method for dimensioning a blade (4) and a corresponding stub (6) on a turbomachine rotor (2), intended to be joined by orbital friction welding, according to a predetermined maximum thickness emax of the junction (10), characterized in that the dimensioning method comprises an iteration of determining the maximum thickness Emax of the junction (10) according to different dimensions of the junction (10), according to a modeling method according to one of claims 1 to 9. 13. Procédé de dimensionnement selon la revendication 12, dans lequel Vitération de détermination de l'épaisseur maximale @max de la jonction (10) suivant différentes dimensions de la jonction (10) est réalisée alors que l'excentricité, la fréquence et la pression restent constantes.13. Sizing method according to claim 12, wherein the determination of the maximum thickness @max of the junction (10) according to different dimensions of the junction (10) is carried out while the eccentricity, the frequency and the pressure remain constant. 14. Procédé de dimensionnement selon l’une des revendications 12 et 13, dans lequel les différentes dimensions de la jonction (10), dans l'itération de détermination de l'épaisseur maximale emax de la jonction (10), sont sélectionnées de manière à correspondre à différentes valeurs du paramètre géométrique Z.14. Dimensioning method according to one of claims 12 and 13, in which the different dimensions of the junction (10), in the iteration of determining the maximum thickness emax of the junction (10), are selected so as to correspond to different values of the geometric parameter Z. 15. Procédé de dimensionnement selon l'une des revendications 12 à 14, dans lequel l'itération de détermination de l'épaisseur maximale emax de la jonction (10) suivant différentes dimensions de la jonction (10) est arrêtée lorsque l'épaisseur maximale emax déterminée correspond à l'épaisseur maximale @max de la jonction (10) prédéterminée avec une tolérance donnée.15. Sizing method according to one of claims 12 to 14, in which the iteration of determining the maximum thickness emax of the junction (10) according to different dimensions of the junction (10) is stopped when the maximum thickness emax determined corresponds to the maximum thickness @max of the junction (10) predetermined with a given tolerance.
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