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BE1031525B1 - ORBITAL FRICTION WELDING PROCESS OF BLADES ON A TURBOMACHINE ROTOR WITH OPTIMIZED PARAMETERS - Google Patents

ORBITAL FRICTION WELDING PROCESS OF BLADES ON A TURBOMACHINE ROTOR WITH OPTIMIZED PARAMETERS Download PDF

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Publication number
BE1031525B1
BE1031525B1 BE20235299A BE202305299A BE1031525B1 BE 1031525 B1 BE1031525 B1 BE 1031525B1 BE 20235299 A BE20235299 A BE 20235299A BE 202305299 A BE202305299 A BE 202305299A BE 1031525 B1 BE1031525 B1 BE 1031525B1
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
blade
section
transverse forces
eccentricity
junction
Prior art date
Application number
BE20235299A
Other languages
French (fr)
Other versions
BE1031525A1 (en
Inventor
Thomas Germain
Jeremy Jean-Claude Jacques Louis Escaffre
Louis Roux
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 BE20235299A priority Critical patent/BE1031525B1/en
Publication of BE1031525A1 publication Critical patent/BE1031525A1/en
Application granted granted Critical
Publication of BE1031525B1 publication Critical patent/BE1031525B1/en

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    • B23K2101/001Turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

L'invention propose un procédé de jonction d'une aube (4) à un moignon (6) sur un rotor (2) de turbomachine, par soudage par friction orbitale, comprenant les étapes suivantes : détermination de paramètres de soudage pour une section (11) donnée au niveau de la jonction (10), comprenant une excentricité, une fréquence et une pression; soudage par friction orbitale de l'aube au moignon avec les paramètres de soudage déterminés ; remarquable en ce que la détermination de paramètres de soudage comprend une détermination d'efforts transversaux à la jonction et une sélection de l'excentricité et de la fréquence de manière à limiter lesdits efforts transversaux, sur base d'une règle selon laquelle une diminution de la fréquence provoque une diminution desdits efforts transversaux et une augmentation de l'excentricité provoque une diminution desdits efforts transversaux et vice versa.The invention provides a method for joining a blade (4) to a stub (6) on a turbomachine rotor (2), by orbital friction welding, comprising the following steps: determining welding parameters for a given section (11) at the junction (10), comprising an eccentricity, a frequency and a pressure; orbital friction welding of the blade to the stub with the determined welding parameters; remarkable in that the determination of welding parameters comprises a determination of transverse forces at the junction and a selection of the eccentricity and the frequency so as to limit said transverse forces, on the basis of a rule according to which a decrease in the frequency causes a decrease in said transverse forces and an increase in the eccentricity causes a decrease in said transverse forces and vice versa.

Description

DescriptionDescription

PROCÉDÉ DE SOUDAGE PAR FRICTION ORBITALE D’AUBES SUR UNORBITAL FRICTION WELDING PROCESS OF BLADES ON A

ROTOR DE TURBOMACHINE AVEC DES PARAMÈTRES OPTIMISÉSTURBOMACHINE ROTOR WITH OPTIMIZED PARAMETERS

Domaine techniqueTechnical field

L'invention a trait à un procédé de soudage par friction d’aubes à un rotor de turbomachine, et plus particulièrement à un procédé de soudage par friction orbitale d'aubes à un disque rotorique de turbomachine, de manière à former un disque aubagé de turbomachine.The invention relates to a method of friction welding blades to a turbomachine rotor, and more particularly to a method of orbital friction welding blades to a turbomachine rotor disk, so as to form a turbomachine bladed disk.

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 envionnementales 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.

2 BE2023/52992 BE2023/5299

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 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 an orbital friction welding method 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 unePublished patent document EP 2 535 516 A1 discloses a method of orbital friction welding of blades to a turbomachine rotor, in which, once a

3 BE2023/5299 consommation matière est atteinte, 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.3 BE2023/5299 material consumption is reached, the orbital motion is stopped at a reference position, and a forging force is exerted on the blade against the rotor in order to form the weld.

Toutefois, le procédé de soudage de type orbital divulgué par le document présente une marge d'amélioration. En effet, celui-ci peut nécessiter une meilleure maîtrise des paramètres de soudure de manière à obtenir une jonction soudée entre l’aube et le rotor qui soit saine, au moyen d’un procédé de soudage robuste.However, the orbital welding process disclosed in the document has room for improvement. Indeed, it may require better control of the welding parameters in order to obtain a welded junction between the blade and the rotor that is sound, by means of a robust welding process.

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 permettant d’obtenir une soudure de l'aube au rotor, qui soit saine et exempte de défauts structurels.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 solution for obtaining a weld of the blade to the rotor, which is sound and free of structural defects.

Solution techniqueTechnical solution

La présente invention a pour objet un procédé de jonction d’une aube à un moignon sur un rotor de turbomachine, par soudage par friction orbitale, comprenant les étapes suivantes : détermination de paramètres de soudage pour une section donnée deThe present invention relates to a method of joining a blade to a stub on a turbomachine rotor, by orbital friction welding, comprising the following steps: determining welding parameters for a given section of

Taube et du Moignon au niveau de la jonction, comprenant une excentricité, une fréquence et une pression ; soudage par friction orbitale de l'aube au moignon avec les paramètres de soudage déterminés ; remarquable en ce que la détermination de paramètres de soudage comprend une détermination d'efforts transversaux à la jonction et une sélection de l’excentricité et de la fréquence de manière à limiter lesdits efforts transversaux, sur base d'une règle selon laquelle une diminution de la fréquence provoque une diminution desdits efforts transversaux et une augmentation de l’'excentricité provoque une diminution desdits efforts transversaux et vice versa.Blade and stump at the junction, comprising an eccentricity, a frequency and a pressure; orbital friction welding of the blade to the stump with the determined welding parameters; remarkable in that the determination of welding parameters comprises a determination of transverse forces at the junction and a selection of the eccentricity and the frequency so as to limit said transverse forces, based on a rule according to which a decrease in the frequency causes a decrease in said transverse forces and an increase in the eccentricity causes a decrease in said transverse forces and vice versa.

Avantageusement, la pression correspond à une pression appliquée lors d'un mouvement orbital de la soudure à friction orbitale.Advantageously, the pressure corresponds to a pressure applied during an orbital movement of the orbital friction weld.

4 BE2023/52994 BE2023/5299

Selon un mode avantageux de l'invention, la détermination des efforts transversaux est basée sur l’excentricité, la fréquence, la pression de forgeage et la section de l'aube et du moignon au niveau de la jonction.According to an advantageous embodiment of the invention, the determination of the transverse forces is based on the eccentricity, the frequency, the forging pressure and the section of the blade and the stump at the junction.

Selon un mode avantageux de l'invention, la détermination des efforts transversaux est faite au moyen d'une modélisation desdits efforts transversaux en fonction de l’excentricité, la fréquence, la pression et la section de l’aube et du moignon au niveau de la jonction, ladite modélisation comprenant une simulation numérique. Préférentiellement, la pression correspond à la pression appliquée lors du mouvement orbital.According to an advantageous embodiment of the invention, the determination of the transverse forces is made by means of a modeling of said transverse forces as a function of the eccentricity, the frequency, the pressure and the section of the blade and the stump at the junction, said modeling comprising a numerical simulation. Preferably, the pressure corresponds to the pressure applied during the orbital movement.

Selon un mode avantageux de l'invention, la modélisation étant basée sur des résultats expérimentaux de jonction par soudage par friction orbitale.According to an advantageous embodiment of the invention, the modeling is based on experimental results of orbital friction welding junction.

Selon un mode avantageux de l'invention, la détermination des efforts transversaux est en fonction d’un paramètre géométrique z de la section de l’aube et du moignon au niveau de la jonction, où z est une moyenne des rayons moyens Zi balayant ladite section en tout point / de la périphérie de ladite section.According to an advantageous embodiment of the invention, the determination of the transverse forces is based on a geometric parameter z of the section of the blade and the stump at the junction, where z is an average of the mean radii Zi sweeping said section at any point / of the periphery of said section.

Selon un mode avantageux de l'invention, la détermination des efforts transversaux est en fonction d’une vitesse de consommation de matière lors du soudage par friction orbitale.According to an advantageous embodiment of the invention, the determination of the transverse forces is based on a material consumption rate during orbital friction welding.

Selon un mode avantageux de l'invention, la vitesse de consommation de matière est déterminée en fonction de lexcentricité, la fréquence, la pression et du paramètre géométrique z.According to an advantageous embodiment of the invention, the material consumption rate is determined as a function of the eccentricity, the frequency, the pressure and the geometric parameter z.

Selon un mode avantageux de l'invention, la vitesse de consommation de matière est mesurée lors d'une soudure à friction orbitale de paramétrage.According to an advantageous embodiment of the invention, the material consumption rate is measured during a parameterization orbital friction welding.

Selon un mode avantageux de l'invention, la pression utilisée lors de la soudure à friction orbitale de paramétrage correspond à une pression appliquée lors du mouvement orbital du soudage par friction orbitale de l'aube au moignon avec les paramètres de soudage déterminés.According to an advantageous embodiment of the invention, the pressure used during the parameterization orbital friction welding corresponds to a pressure applied during the orbital movement of the orbital friction welding of the blade to the stump with the determined welding parameters.

Selon un mode avantageux de l'invention, la soudure à friction orbitale de paramétrage comprend une évaluation de la qualité de la jonction soudée.According to an advantageous embodiment of the invention, the parameterization orbital friction welding comprises an evaluation of the quality of the welded joint.

Selon un mode avantageux de l'invention, le soudage par friction orbitale de l'aube au moignon avec les paramètres de soudage déterminés comprend une mesure d'une excentricité réelle et/ou des efforts transversaux réels au moyen d'une acquisition de données. 5 Selon un mode avantageux de l'invention, la section de l’aube et du moignon au niveau de la jonction est comprise entre 200 mm? et 7000 mm.According to an advantageous embodiment of the invention, orbital friction welding of the blade to the stump with the determined welding parameters comprises a measurement of an actual eccentricity and/or actual transverse forces by means of data acquisition. 5 According to an advantageous embodiment of the invention, the section of the blade and the stump at the junction is between 200 mm? and 7000 mm.

Selon un mode avantageux de l'invention, la section de l’aube et du moignon au niveau de la jonction est comprise entre 2000 mm? et 3000 mm°.According to an advantageous embodiment of the invention, the section of the blade and the stump at the junction is between 2000 mm? and 3000 mm°.

Selon un mode avantageux de l'invention, la fréquence comprend une vitesse de rotation de l'aube autour d’un axe de la jonction.According to an advantageous embodiment of the invention, the frequency comprises a speed of rotation of the blade around an axis of the junction.

Les mesures de l'invention sont avantageuses en ce que la détermination des paramètres de soudage comprenant la détermination d'efforts transversaux à la jonction, permet de minimiser efficacement lesdits efforts transversaux tout en optimisant l’excentricité et la fréquence, afin d’obtenir une excentricité réelle mesurée au niveau de la section soudée qui soit plus proche de l’excentricité pilotée, ie. consigne d'entrée définie par le procédé pour assurer le soudage orbital.The measures of the invention are advantageous in that the determination of the welding parameters including the determination of transverse forces at the junction, makes it possible to effectively minimize said transverse forces while optimizing the eccentricity and the frequency, in order to obtain an actual eccentricity measured at the welded section which is closer to the controlled eccentricity, i.e. input setpoint defined by the method to ensure orbital welding.

Les paramètres de soudage optimaux déterminés par le procédé permettent, préalablement à la fabrication du disque aubagé, d'assurer une optimisation de la forme et de la dimension de la section de jonction, ce qui permet l’obtention d'un malaxage de matière homogène lors du soudage de façon à améliorer la santé matière au niveau de la jonction soudée.The optimum welding parameters determined by the process allow, prior to the manufacture of the bladed disc, to ensure an optimization of the shape and dimension of the junction section, which allows the obtaining of a homogeneous material mixing during welding so as to improve the material health at the welded junction.

Ainsi, le disque aubagé obtenu par soudage orbital des aubes aux moignons suivant le procédé de l'invention, comprend avantageusement des jonctions exemptes de tout défaut et ayant globalement une qualité structurelle et dimensionnelle améliorée.Thus, the bladed disc obtained by orbital welding of the blades to the stubs according to the method of the invention, advantageously comprises junctions free from any defect and having overall improved structural and dimensional quality.

L'invention est également avantageuse car elle permet d'optimiser la forme des aubes soudées et donc de réduire la masse du disque aubagé, résultant en une réduction des coûts liés à la fabrication, et en une réduction de la masse totale de la turbomachine, ce qui se traduit en une réduction des émissions de gaz à effet de serre.The invention is also advantageous because it makes it possible to optimize the shape of the welded blades and therefore to reduce the mass of the bladed disk, resulting in a reduction in manufacturing costs, and in a reduction in the total mass of the turbomachine, which translates into a reduction in greenhouse gas emissions.

6 BE2023/52996 BE2023/5299

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 représente de manière schématique une vue en perspective, lors du soudage par friction orbitale, d'une aube à un moignon d’un rotor de turbomachine ;Figure 1 schematically represents a perspective view, during orbital friction welding, of a blade to a stub of a turbomachine rotor;

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 zs 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 zs 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 axe de rotation. L’amont et l'aval sont en référence au sens d'écoulement principal du flux dans la turbomachine.The axial direction corresponds to 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 représente de manière schématique une vue en perspective, lors du soudage par friction orbitale, d’une aube 4 à un moignon 6 d’un rotor 2 de turbomachine.Figure 1 schematically represents a perspective view, during orbital friction welding, of a blade 4 to a stub 6 of a turbomachine rotor 2.

Le rotor 2 correspond à un disque rotorique 2 comprenant une rangée annulaire de moignons 6 s'étendant radialement extérieurement depuis une surface externe 8 du rotor 2.The rotor 2 corresponds to a rotor disk 2 comprising an annular row of stubs 6 extending radially outwardly from an external surface 8 of the rotor 2.

La présente invention propose un procédé de jonction des aubes 4 aux moignons 6 de manière à permettre la fabrication d'un disque aubagé pour turbomachine.The present invention proposes a method of joining the blades 4 to the stubs 6 so as to allow the manufacture of a bladed disk for a turbomachine.

7 BE2023/52997 BE2023/5299

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’alllage 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.

L'aube 4 est soudée au moignon 6 au moyen d'une section de jonction 11 correspondant à une interface de contact lors du soudage orbital. À cet égard, l'aube 4 est déplacée de manière circulaire autour d'un axe A par un mouvement d'oscillation orbital 14, l'axe À s'étend radialement depuis un centre de la section de jonction 11 du moignon 6. Préférentiellement, chacun de l'aube 4 et du moignon 6 comprend la section de jonction 11 de façon identique.The blade 4 is welded to the stub 6 by means of a joining section 11 corresponding to a contact interface during orbital welding. In this regard, the blade 4 is moved circularly about an axis A by an orbital oscillation movement 14, the axis A extending radially from a center of the joining section 11 of the stub 6. Preferably, each of the blade 4 and the stub 6 comprises the joining section 11 identically.

De préférence, le mouvement d'oscillation orbital 14 est uniforme et présente une excentricité correspondant à un écart tangentiel (coplanaire à la section 11) entre un centre de la section de jonction 11 de l'aube 4 et l'axe A.Preferably, the orbital oscillation movement 14 is uniform and has an eccentricity corresponding to a tangential deviation (coplanar to the section 11) between a center of the junction section 11 of the blade 4 and the axis A.

8 BE2023/52998 BE2023/5299

Préalablement au soudage par friction orbitale au moyen du mouvement d'oscillation orbital 14, 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 deux sections de jonction S, formant ainsi une bavure, communément désignée par: « flash », qui sera ensuite éliminée, de préférence, par usinage, afin d'arriver à la section finale (correspondant au profil aérodynamique 4.1 de l'aube 4) pour former le disque aubagé.Prior to orbital friction welding by means of the orbital oscillation movement 14, 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 two junction sections S, thus forming a burr, commonly referred to as: "flash", which will then be removed, preferably, by machining, in order to arrive at the final section (corresponding to the aerodynamic profile 4.1 of the blade 4) to form the bladed disk.

L'aube 4 peut comprendre une extrémité inférieure 4.4 pourvue d'un renfort 4.5 qui sera usiné postérieurement à l'opération de soudage conjointement avec un volume 6.1 de renfort du moignon 6 sur le disque 2.The blade 4 may comprise a lower end 4.4 provided with a reinforcement 4.5 which will be machined after the welding operation together with a volume 6.1 of reinforcement of the stump 6 on the disk 2.

Préférentiellement, la section de jonction 11 de chacun des aube 4 et moignon 6, comprend une surface totale supérieure ou égale à 500 mm° et inférieure ou égale à 7000 mm”, et plus préférentiellement comprise entre environ 2000 mm? et 3000 mm? (le terme « environ » correspondant ici à +10% de la valeur nominale).Preferably, the junction section 11 of each of the blades 4 and stub 6 comprises a total surface area greater than or equal to 500 mm° and less than or equal to 7000 mm”, and more preferably between approximately 2000 mm? and 3000 mm? (the term “approximately” corresponding here to +10% of the nominal value).

Dans cette configuration, [outillage réalisant la soudure orbitale est davantage sollicité mécaniquement.In this configuration, [the tooling performing the orbital welding is subjected to greater mechanical stress.

Les inventeurs ont pu déterminer un écart entre l'excentricité réelle mesurée lors d'un soudage orbital de grandes sections, et l’excentricité pilotée, i.e. consigne donnée à la machine pour assurer ledit soudage orbital. Un tel écart est synonyme d’une déformation indésirable de l’aube 4 et du moignon 6 qui est due à un mauvais malaxage de la matière du moignon avec celle de l'aube au droit de la section de jonction, causé essentiellement par des efforts transversaux élevés.The inventors were able to determine a difference between the actual eccentricity measured during orbital welding of large sections, and the controlled eccentricity, i.e. the instruction given to the machine to ensure said orbital welding. Such a difference is synonymous with an undesirable deformation of the blade 4 and the stump 6 which is due to poor mixing of the material of the stump with that of the blade at the right of the junction section, caused essentially by high transverse forces.

Le procédé de jonction des aubes 4 aux moignons 6 de la présente invention permet de minimiser les efforts transversaux. À cet égard, ledit procédé comprend une étape de détermination des paramètres de soudage suivants :The method of joining the blades 4 to the stubs 6 of the present invention makes it possible to minimize the transverse forces. In this regard, said method comprises a step of determining the following welding parameters:

Vexcentricité ; la fréquence (comprenant la vitesse d'oscillation du mouvement orbital); et la pression appliquée pendant la phase de consommation axiale maximale pendant le mouvement orbital, ces paramètres correspondent à des consignes pouvant piloter la soudure orbitale.Eccentricity; frequency (including the oscillation speed of the orbital motion); and the pressure applied during the maximum axial consumption phase during the orbital motion, these parameters correspond to instructions that can control the orbital welding.

9 BE2023/52999 BE2023/5299

La figure 2 illustre de manière schématique la section 11 au niveau de la jonction 10 entre l'aube 4 et le moignon 6 visibles à la figure 1.Figure 2 schematically illustrates section 11 at the junction 10 between blade 4 and stub 6 visible in Figure 1.

La section 11 illustrée correspond à une modélisation initiale de la section de jonction 11, cette dernière étant modélisée à partir d’un profil aérodynamique 4.1 de l'aube 4, préférentiellement, avec un élargissement de section au moyen d'une surépaisseur e correspondant, plus préférentiellement, à l’excentricité e du mouvement d'oscillation orbital.The illustrated section 11 corresponds to an initial modeling of the junction section 11, the latter being modeled from an aerodynamic profile 4.1 of the blade 4, preferably, with a section widening by means of an excess thickness e corresponding, more preferably, to the eccentricity e of the orbital oscillation movement.

Préférentiellement, la surépaisseur e est homogène et omnidirectionnelle suivant toute la périphérie du profil 4.1, cependant, ladite surépaisseur e peut varier autour du profil et/ou être plus élevée par endroits, notamment au droit du bord d'attaque 4.2 et/ou du bord de fuite 4.3 du profil 4.1. L’élargissement de la section 11 par la surépaisseur e peut être effectué manuellement au moyen d’un logiciel de modélisation, ou de manière automatisée par un algorithme informatique spécifique.Preferably, the excess thickness e is homogeneous and omnidirectional along the entire periphery of the profile 4.1, however, said excess thickness e may vary around the profile and/or be higher in places, in particular at the leading edge 4.2 and/or the trailing edge 4.3 of the profile 4.1. The widening of the section 11 by the excess thickness e may be carried out manually using modeling software, or in an automated manner by a specific computer algorithm.

Lors du soudage, le flash risque d'entraîner la recirculation de matière à l'intérieur des régions de la section de contact 11 les plus étroites et risque de créer des évidements dans la jonction soudée, ce qui nuit à la qualité de la soudure. De manière avantageuse, l'élargissement de la section 11 au moyen de l’excentricité e 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 le malaxage de la matière lors de 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). 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.During welding, the flash may cause material recirculation within the narrowest regions of the contact section 11 and may create recesses in the welded joint, which is detrimental to the quality of the weld. Advantageously, the widening of the section 11 by means of the eccentricity e 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 the mixing of the material during welding, precisely in the final section 4.1 of the blade 4. Indeed, if an excess thickness e is added 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). 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.

Préférentiellement, la détermination des paramètres de soudage comprend, selon un premier mode de réalisation de l'invention, la réalisation d'une première soudure de paramétrage, utilisant la section modélisée 11, ladite soudure peut, par exemple, être opérée au moyen d'éprouvettes d'essai qui seront soudéesPreferably, the determination of the welding parameters comprises, according to a first embodiment of the invention, the production of a first parameter weld, using the modeled section 11, said weld can, for example, be carried out by means of test specimens which will be welded

10 BE2023/5299 avec le même outillage que celui utilisé pour souder le disque aubagé. A cet égard, un choix initial et/ou préliminaire de l’excentricité e, la fréquence et de la pression est réalisé.10 BE2023/5299 with the same tooling as that used to weld the bladed disc. In this regard, an initial and/or preliminary choice of the eccentricity e, the frequency and the pressure is made.

La soudure de paramétrage permet de déterminer pour la section modélisée 11, au moyen d'une mesure par une acquisition de données directement sur la machine pendant la soudure, les efforts transversaux et/ou l’excentricité réelle, et permet plus préférentiellement de déterminer une vitesse de consommation de matière VCA (pouvant être exprimée en mm/s) présentée au niveau de l'interface de contact entre les deux sections 11.The parameterization weld makes it possible to determine for the modeled section 11, by means of a measurement by data acquisition directly on the machine during welding, the transverse forces and/or the actual eccentricity, and more preferably makes it possible to determine a material consumption rate VCA (which can be expressed in mm/s) presented at the level of the contact interface between the two sections 11.

Les inventeurs ont observé que la diminution de l'excentricité et l'augmentation de la fréquence d’oscillation permet de diminuer les efforts transversaux, et cela suivant une hypothèse (sans être limitée par une théorie particulière) selon laquelle : lors du soudage orbital, et lorsque toutes choses étant égales par ailleurs, plus la fréquence de rotation de l'outillage de soudage est élevée, plus les efforts transversaux à la jonction seront importants, et que, toutes choses étant égales par ailleurs, plus l'excentricité est importante, moins les efforts transversaux à la jonction seront importants. En d'autres termes, l'excentricité et la fréquence ont un effet inverse sur les efforts transversaux à la jonction lors du soudage par friction orbitale.The inventors observed that decreasing the eccentricity and increasing the oscillation frequency makes it possible to reduce the transverse forces, and this according to a hypothesis (without being limited by a particular theory) according to which: during orbital welding, and when all things being equal, the higher the rotation frequency of the welding tool, the greater the transverse forces at the joint will be, and that, all things being equal, the greater the eccentricity, the less the transverse forces at the joint will be. In other words, eccentricity and frequency have an inverse effect on the transverse forces at the joint during orbital friction welding.

En effet, cet effet inverse est présent lorsque la vitesse de friction est constante, il s'agit de la vitesse tangentielle v du Mouvement orbital, défini selon l’équation : v=2.n.e.fIndeed, this inverse effect is present when the friction speed is constant, it is the tangential speed v of the orbital movement, defined according to the equation: v=2.n.e.f

Dans laquelle f correspond à la fréquence d'oscillation ; e correspond à la valeur de l'excentrique.Where f corresponds to the oscillation frequency; e corresponds to the value of the eccentric.

Ainsi, à une vitesse v et à une surface à souder inchangées, si on diminue e en augmentant f pour garder le produit e.f= cte, on augmente les efforts transverses.Thus, at an unchanged speed v and surface to be welded, if we reduce e by increasing f to keep the product e.f = cte, we increase the transverse forces.

A l'inverse, si on augmente e en diminuant f, tout en gardant le produit e.f = cte, on fait baisser les efforts transverses.Conversely, if we increase e by decreasing f, while keeping the product e.f = cte, we reduce the transverse forces.

A la suite de la soudure de paramétrage, lexcentricité est augmentée, préférentiellement suivant un intervalle compris entre 5% et 50% en plus de la valeur initiale de ladite excentricité, et la fréquence est diminuéeFollowing the parameter welding, the eccentricity is increased, preferably by an interval of between 5% and 50% more than the initial value of said eccentricity, and the frequency is decreased.

11 BE2023/5299 préférentiellement inversement à l’excentricité (une diminution comprise entre 5% et 50% en moins par rapport à la fréquence initiale), et la pression appliquée pendant le soudage demeure constante.11 BE2023/5299 preferentially inversely to the eccentricity (a decrease of between 5% and 50% less compared to the initial frequency), and the pressure applied during welding remains constant.

Dans cette configuration, l'augmentation de l’excentricité implique avantageusement la modification de la modélisation de la section 11, en appliquant une nouvelle surépaisseur égale à la nouvelle valeur de l’excentricité augmentée.In this configuration, the increase in eccentricity advantageously involves modifying the modeling of section 11, by applying a new excess thickness equal to the new value of the increased eccentricity.

Une ou plusieurs soudures de paramétrages peuvent être réalisées, en modifiant à chaque fois, l'excentricité, la forme de la section 11 et la fréquence, jusqu’à atteindre une valeur d'efforts transversaux réelle mesurée qui soit inférieure d'un certain pourcentage (prédéfini selon le besoin) par rapport à la valeur des efforts transversaux mesurée lors de la première soudure de paramétrage.One or more parameter welds can be made, each time modifying the eccentricity, the shape of the section 11 and the frequency, until reaching a real measured transverse force value which is lower by a certain percentage (predefined according to the need) compared to the transverse force value measured during the first parameter weld.

Préférentiellement, les paramètres de soudage sont retenus (pour être utilisés lors du soudage de l'aube au moignon) pour toute diminution des efforts transversaux comprise entre 1% et 30%.Preferably, the welding parameters are retained (to be used when welding the blade to the stump) for any reduction in transverse forces between 1% and 30%.

Une diminution des efforts transversaux de plus de 30% s'accompagne d'une augmentation élevée de l’excentricité, et donc de la surépaisseur de la section de jonction.A decrease in transverse forces of more than 30% is accompanied by a high increase in eccentricity, and therefore in the excess thickness of the junction section.

De manière avantageuse, la vitesse VCA reste inchangée suivant les différentes soudures de paramétrage.Advantageously, the VCA speed remains unchanged following the different parameter welds.

Une évaluation de la qualité de la ou des jonction(s) obtenue(s) par la ou les soudure(s) de paramétrage(s) peut être réalisée, par exemple, au moyen d’une coupes micrographiques des jonctions.An assessment of the quality of the junction(s) obtained by the parameterization weld(s) can be carried out, for example, by means of a micrographic section of the junctions.

Les soudures de paramétrages permettent d’estimer les efforts transversaux dès la modélisation de la section de jonction.The parameter welds make it possible to estimate the transverse forces from the modeling of the junction section.

Selon un deuxième mode de réalisation, et afin d'améliorer davantage la précision de la détermination des paramètres de soudage, les efforts transversaux sont, de préférence, déterminés en fonction d’un paramètre géométrique z de la section de jonction 11.According to a second embodiment, and in order to further improve the precision of the determination of the welding parameters, the transverse forces are preferably determined as a function of a geometric parameter z of the junction section 11.

19 BE2023/529919 BE2023/5299

En effet, la première section modélisée 11 comprenant l'excentricité initiale e comprend, en outre, selon le deuxième mode de réalisation, la mesure du paramètre géométrique z qui correspond à une moyenne des rayons moyens Zi balayant ladite section 11 en tout point i de sa périphérie 11.Indeed, the first modeled section 11 comprising the initial eccentricity e further comprises, according to the second embodiment, the measurement of the geometric parameter z which corresponds to an average of the mean radii Zi sweeping said section 11 at any point i of its periphery 11.

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 sa 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 /. À cet égard, la détermination du paramètre géométrique z comprend la détermination du rayon moyen z; pour la pluralité des points i sur la totalité de la périphérie 11.1.Zia Extending entirely in the section 11 from a point / to its 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 /. In this regard, the determination of the geometric parameter z comprises the determination of the mean radius z; for the plurality of points i on the entire periphery 11.1.

Avantageusement, l'évolution des rayons moyens z; 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 z; 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 expelled in the flash along the contour of the blade. It is representative of the homogeneity of ejection of contaminants from the weld.

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 À 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.

Préférentiellement, la détermination du paramètre géométrique z est une démarche automatisée au moyen d’un algorithme informatique. A 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, an algorithm of the “ray tracing” type can be adapted.

Les figures 3 et 4 illustrent un exemple de projection de rayons ZAa et Ze, 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 Ze, 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 — scanning said section 11 from a point A of the periphery 11.1.

13 BE2023/529913 BE2023/5299

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,a projetés peut dépendre de langle 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 projected rays Za,a may depend on the chosen angle a, the latter allows to establish the precision of determination of the mean radius za. For this purpose, the angle a may 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 Ze, sont projetés depuis le point B sur une portion de la périphérie 11.1 visible audit point B. Le rayon moyen ze correspond à la moyenne des toutes les projections Z8,a.Similarly to point A, the rays Ze, are projected from point B onto a portion of the periphery 11.1 visible at said point B. The mean radius ze corresponds to the average of all the projections Z8,a.

Le paramètre géométrique z est donc la moyenne de tous les rayons moyens Zi (incluant les rayons moyens zaet ze,) des points i 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 ze) of the points i 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 soudage et/ou la vitesse VCA avec les efforts transversaux.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 welding parameters and/or the VCA speed with the transverse forces.

En effet, les surfaces de la section 11 comprenant les rayons projetés Zia à partir de chaque point i peuvent être assimilées à la surface de malaxage de la matière pendant le soudage orbital (sans être limité par une théorie particulière). De plus, le paramètre z est pertinent car permet de prendre en compte davantage laIndeed, the surfaces of section 11 comprising the projected rays Zia from each point i can be assimilated to the mixing surface of the material during orbital welding (without being limited by a particular theory). In addition, the parameter z is relevant because it allows to take into account more the

14 BE2023/5299 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.14 BE2023/5299 camber of the specific shape of the periphery 11.1, better than the area of said section 11 or the chord of its profile.

Après chaque soudure de paramétrage et/ou modification de la surépaisseur e de la section 11 modélisée, le nouveau paramètre géométrique z correspondant sera recalculé. En effet, une modification de l’excentricité e implique la modification du paramètre z.After each parameterization weld and/or modification of the excess thickness e of the modeled section 11, the corresponding new geometric parameter z will be recalculated. Indeed, a modification of the eccentricity e implies the modification of the parameter z.

Similairement au premier mode de réalisation, une ou plusieurs soudures de paramétrages peuvent être réalisées, en modifiant à chaque fois, l’'excentricité, la forme de la section 11 et la fréquence, jusqu’à atteindre une valeur d'efforts transversaux réelle mesurée qui soit inférieure d’au moins 1% par rapport à la première soudure de paramétrage. De manière à retenir les paramètres de soudage assurant une diminution des efforts transversaux comprise entre 1% et 30%.Similar to the first embodiment, one or more parameter welds can be made, by modifying each time the eccentricity, the shape of the section 11 and the frequency, until reaching a measured actual transverse force value which is at least 1% lower than the first parameter weld. So as to retain the welding parameters ensuring a reduction in transverse forces of between 1% and 30%.

Selon le deuxième mode de réalisation, les soudures de paramétrages permettent d'établir, par corrélation, une modélisation des efforts transversaux permettant de les déterminer à l’aide de l'équation suivante :According to the second embodiment, the parameter welds make it possible to establish, by correlation, a modeling of the transverse forces allowing them to be determined using the following equation:

Fr=k.z2. PD. 8. Pat +jFr=k.z2. PD. 8. Pat +j

Dans laquelle j, k , a, b, c et d sont des constantes dépendants de la machine et des outillages ; z correspond au paramètre géométrique z calculé (peut également être remplacé par la valeur de la section) ; f correspond à la fréquence d'oscillation ; e correspond à l’excentrique ; et P2 correspond à la pression exercée sur la jonction lors du mouvement orbital du soudage orbital de l'aube avec le moignon, la pression P2 résulte d'un effort d'initiation d’une phase de consommation de matière, il s'agit de la phase dans laquelle la force transverse est la plus grande.In which j, k, a, b, c and d are constants dependent on the machine and the tools; z corresponds to the calculated geometric parameter z (can also be replaced by the value of the section); f corresponds to the oscillation frequency; e corresponds to the eccentric; and P2 corresponds to the pressure exerted on the junction during the orbital movement of the orbital welding of the blade with the stump, the pressure P2 results from an initiation effort of a material consumption phase, this is the phase in which the transverse force is the greatest.

Préférentiellement, la pression P:2 utilisée lors des essais expérimentaux est également utilisée, de manière inchangée, lors du soudage de l'aube au moignon.Preferably, the pressure P:2 used during the experimental tests is also used, unchanged, when welding the blade to the stump.

De manière avantageuse, l'équation établie de manière empirique selon le deuxième mode de réalisation permet d'estimer précisément les effortsAdvantageously, the equation established empirically according to the second embodiment makes it possible to precisely estimate the efforts

15 BE2023/5299 transversaux dès la modélisation du disque aubagé, et préalablement à sa fabrication.15 BE2023/5299 transverse from the modeling of the bladed disc, and prior to its manufacture.

Alternativement, la détermination des efforts transversaux est en fonction de la vitesse de consommation de matière VCA, cette dernière correspondant à une estimation analytique pouvant être déterminée en fonction des paramètres de soudure (excentricité, fréquence et pression appliquée) et du paramètre géométrique z de la section. Une corrélation entre ces différents paramètres et la vitesse VCA est avantageusement réalisée lors des soudures de paramétrages, notamment suite à la corrélation entre la vitesse VCA réelle mesurée et lesdits paramètres, de manière à déterminer une relation entre les efforts transversaux et la vitesse VCA lors du soudage de l'aube avec le moignon.Alternatively, the determination of the transverse forces is based on the material consumption rate VCA, the latter corresponding to an analytical estimate that can be determined based on the welding parameters (eccentricity, frequency and applied pressure) and the geometric parameter z of the section. A correlation between these different parameters and the VCA speed is advantageously carried out during parameterization welds, in particular following the correlation between the actual measured VCA speed and said parameters, so as to determine a relationship between the transverse forces and the VCA speed when welding the blade with the stump.

A cet effet, ladite relation permet d'établir qu’une augmentation de l’excentricité implique une modification du paramètre géométrique z et de la vitesse VCA, suivie d’une diminution des efforts transversaux.To this end, the said relationship allows us to establish that an increase in eccentricity implies a modification of the geometric parameter z and of the VCA speed, followed by a decrease in transverse forces.

Le soudage par friction orbitale de l'aube au moignon avec les paramètres de soudage déterminés par le procédé, comprend avantageusement une mesure de l'excentricité réelle et des efforts transversaux réels par une mesure au niveau de la section de l'aube et du moignon lors du soudage, au moyen d'une acquisition de données. Cela permet de surveiller et de valider la soudure.Orbital friction welding of the blade to the stump with the welding parameters determined by the process, advantageously includes a measurement of the actual eccentricity and the actual transverse forces by a measurement at the blade and stump section during welding, by means of data acquisition. This allows the weld to be monitored and validated.

De façon avantageuse, le procédé de jonction de l'aube au moignon selon l'invention permet de définir les paramètres de soudage optimaux afin de minimiser efficacement les efforts transversaux et d'améliorer la santé matière au niveau de la jonction soudée, et cela préalablement à la fabrication du disque aubagé, de manière à permettre d'assurer une optimisation de la forme et de la dimension de la section de jonction.Advantageously, the method of joining the blade to the stump according to the invention makes it possible to define the optimal welding parameters in order to effectively minimize the transverse forces and to improve the material health at the welded junction, and this prior to the manufacture of the bladed disk, so as to make it possible to ensure optimization of the shape and dimension of the junction section.

Ainsi, le disque aubagé obtenu par soudage orbital des aubes aux moignons suivant le procédé, comprend avantageusement des jonctions ayant une qualité structurelle et dimensionnelle améliorée.Thus, the bladed disc obtained by orbital welding of the blades to the stubs according to the process, advantageously includes junctions having an improved structural and dimensional quality.

Claims (14)

16 BE2023/5299 Revendications16 BE2023/5299 Claims 1. Procédé de jonction d’une aube (4) à un moignon (6) sur un rotor (2) de turbomachine, par soudage par friction orbitale, comprenant les étapes suivantes : détermination de paramètres de soudage pour une section (11) donnée de l'aube (4) et du moignon (6) au niveau de la jonction (10), comprenant une excentricité, une fréquence et une pression ; soudage par friction orbitale de l'aube (4) au moignon (6) avec les paramètres de soudage déterminés ; caractérisé en ce que la détermination de paramètres de soudage comprend une détermination d'efforts transversaux à la jonction (10) et une sélection de l’excentricité et de la fréquence de manière à limiter lesdits efforts transversaux, sur base d’une règle selon laquelle une diminution de la fréquence provoque une diminution desdits efforts transversaux et une augmentation de l’excentricité provoque une diminution desdits efforts transversaux et vice versa.1. A method of joining a blade (4) to a stub (6) on a turbomachine rotor (2), by orbital friction welding, comprising the following steps: determining welding parameters for a given section (11) of the blade (4) and the stub (6) at the junction (10), comprising an eccentricity, a frequency and a pressure; orbital friction welding of the blade (4) to the stub (6) with the determined welding parameters; characterized in that the determination of welding parameters comprises a determination of transverse forces at the junction (10) and a selection of the eccentricity and the frequency so as to limit said transverse forces, on the basis of a rule according to which a decrease in the frequency causes a decrease in said transverse forces and an increase in the eccentricity causes a decrease in said transverse forces and vice versa. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la détermination des efforts transversaux est basée sur lexcentricité, la fréquence, la pression et la section (11) de l’aube (4) et du moignon (6) au niveau de la jonction (10).2. Method according to claim 1, in which the determination of the transverse forces is based on the eccentricity, the frequency, the pressure and the section (11) of the blade (4) and the stub (6) at the junction (10). 3. Procédé selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel la détermination des efforts transversaux est faite au moyen d’une modélisation desdits efforts transversaux en fonction de l’excentricité, la fréquence, la pression et la section (11) de l'aube (4) et du moignon (6) au niveau de la jonction (10), ladite modélisation comprenant une simulation numérique.3. Method according to one of claims 1 and 2, in which the determination of the transverse forces is made by means of a modeling of said transverse forces as a function of the eccentricity, the frequency, the pressure and the section (11) of the blade (4) and the stump (6) at the junction (10), said modeling comprising a numerical simulation. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la modélisation étant basée sur des résultats expérimentaux de jonction par soudage par friction orbitale.4. The method of claim 3, wherein the modeling is based on experimental results of orbital friction welding joining. 5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la détermination des efforts transversaux est en fonction d’un paramètre géométrique z de la section (1) de l'aube (4) et du moignon (6) au niveau de la jonction (10), où z est5. Method according to one of claims 1 to 4, in which the determination of the transverse forces is based on a geometric parameter z of the section (1) of the blade (4) and of the stump (6) at the junction (10), where z is 17 BE2023/5299 une moyenne des rayons moyens z; balayant ladite section (11) en tout point / de la périphérie de ladite section (11).17 BE2023/5299 an average of the mean radii z; scanning said section (11) at any point / of the periphery of said section (11). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la détermination des efforts transversaux est en fonction d’une vitesse de consommation de matière lors du soudage par friction orbitale.6. Method according to one of claims 1 to 5, in which the determination of the transverse forces is based on a material consumption rate during orbital friction welding. 7. Procédé selon l’une des revendications 5 et 6, dans lequel la vitesse de consommation de matière est déterminée en fonction de l’excentricité, la fréquence, la pression et du paramètre géométrique Z.7. Method according to one of claims 5 and 6, in which the material consumption rate is determined as a function of the eccentricity, the frequency, the pressure and the geometric parameter Z. 8. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la vitesse de consommation de matière est mesurée lors d’une soudure à friction orbitale de paramétrage.8. The method of claim 6, wherein the material consumption rate is measured during a setup orbital friction weld. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la pression utilisée lors de la soudure à friction orbitale de paramétrage correspond à une pression appliquée lors du mouvement orbital du soudage par friction orbitale de l'aube (4) au moignon (6) avec les paramètres de soudage déterminés.9. A method according to claim 8, wherein the pressure used during the parameterization orbital friction welding corresponds to a pressure applied during the orbital movement of the orbital friction welding of the blade (4) to the stump (6) with the determined welding parameters. 10. Procédé selon l’une des revendications 8 et 9, dans lequel la soudure à friction orbitale de paramétrage comprend une évaluation de la qualité de la jonction soudée.10. Method according to one of claims 8 and 9, in which the parameterization orbital friction welding comprises an evaluation of the quality of the welded joint. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le soudage par friction orbitale de l'aube au moignon avec les paramètres de soudage déterminés comprend une mesure d’une excentricité réelle et/ou des efforts transversaux réels au moyen d'une acquisition de données.11. Method according to one of claims 1 to 10, in which the orbital friction welding of the blade to the stump with the determined welding parameters comprises a measurement of an actual eccentricity and/or actual transverse forces by means of data acquisition. 12. Procédé selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel la section (11) de l’aube (4) et du moignon (6) au niveau de la jonction (10) est comprise entre 500 mm? et 7000 mm°.12. Method according to one of claims 1 to 11, in which the section (11) of the blade (4) and the stub (6) at the junction (10) is between 500 mm? and 7000 mm°. 13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel la section (11) de l'aube (4) et du moignon (6) au niveau de la jonction (10) est comprise entre 2000 mm? et 3000 mm.13. Method according to one of claims 1 to 11, in which the section (11) of the blade (4) and the stub (6) at the junction (10) is between 2000 mm? and 3000 mm. 18 BE2023/529918 BE2023/5299 14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel la fréquence comprend une vitesse de rotation de l'aube (4) autour d'un axe (A) de la jonction (10).14. Method according to one of claims 1 to 13, in which the frequency comprises a rotation speed of the blade (4) around an axis (A) of the junction (10).
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