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FR3004669A1 - Procede de deformation par grenaillage pour l'assemblage de deux pieces de turbomachine - Google Patents

Procede de deformation par grenaillage pour l'assemblage de deux pieces de turbomachine Download PDF

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Abstract

L'objet principal de l'invention est un procédé de déformation d'au moins une pièce (1, 2) de turbomachine par grenaillage pour l'assemblage d'une première pièce (1) de turbomachine avec une deuxième pièce (2) de turbomachine, comportant les étapes consistant à définir au moins une zone (A) de ladite au moins une pièce (1, 2) destinée à être déformée, et à réaliser une opération de grenaillage (G) sur ladite au moins une zone (A) afin de déformer ladite au moins une pièce (1, 2) et permettre l'assemblage de la première pièce (1) et de la deuxième pièce (2).

Description

PROCEDE DE DEFORMATION PAR GRENAILLAGE POUR L'ASSEMBLAGE DE DEUX PIECES DE TURBOMACHINE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine des turbomachines, et plus particulièrement au domaine des procédés de déformation de pièces de turbomachine, permettant en particulier l'assemblage de pièces. L'invention s'applique à tout type de turbomachines terrestres ou aéronautiques, et notamment aux turbomachines d'aéronef telles que les turboréacteurs et les turbopropulseurs. L'invention concerne ainsi plus précisément un procédé de déformation d'au moins une pièce de turbomachine par grenaillage, ainsi qu'une turbomachine comportant une pièce déformée par la mise en oeuvre d'un tel procédé. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Dans le cadre de l'élaboration des pièces de turbomachine, notamment des pièces tournantes de turbomachine, la fabrication ou l'assemblage des pièces entre elles sont problématiques en termes de mise en oeuvre des procédés de fabrication ou d'assemblage, et de propriétés en fonctionnement des pièces du fait de sollicitations importantes, et ce notamment lorsque les pièces sont réalisées en des matériaux différents. En particulier, l'assemblage d'un bord d'attaque métallique sur une âme en matériau composite d'une pale d'une aube de turbomachine est une opération connue. La présence d'un bord d'attaque en un matériau métallique est rendue nécessaire par les conditions de fonctionnement de la pale, notamment du fait de phénomènes d'érosion. Toutefois, l'assemblage du bord d'attaque métallique sur l'âme en matériau composite reste une opération complexe à réaliser.
Classiquement, un tel assemblage est obtenu par collage, après préparation adéquate des surfaces des pièces à assembler ensemble. Une telle opération d'assemblage par collage n'est pas satisfaisante, car elle ne permet pas en particulier d'obtenir des propriétés mécaniques convenables et une solidarisation suffisante des pièces entre elles. En outre, pour l'amélioration des propriétés mécaniques des surfaces des pièces de turbomachine, par exemple pour l'amélioration de leur résistance à la fatigue et à la corrosion, on connaît l'utilisation du procédé de grenaillage. Le procédé de grenaillage de précontrainte notamment est un traitement mécanique destiné à améliorer les propriétés mécaniques d'une pièce métallique par durcissement superficiel. Il est fondé sur la transformation structurelle des matériaux. Le procédé classique consiste à mettre les pièces métalliques sous compression superficielle, par la projection de petites billes d'acier, de verre ou de céramique. Cette opération de microbillage crée une zone comprimée qui est le siège de contraintes internes de compression par lesquelles la résistance est augmentée. L'utilisation d'un procédé de grenaillage pour l'amélioration des propriétés mécaniques des pièces de turbomachine engendre plusieurs effets secondaires non souhaitables et pénalisants, et notamment la déformation des pièces induite par la mise en compression. De ce fait, le procédé de grenaillage est classiquement utilisé en cherchant à minimiser au maximum son effet indésirable de déformation des pièces. EXPOSÉ DE L'INVENTION Il existe ainsi un besoin pour proposer une solution alternative pour permettre la déformation de pièces de turbomachine, en particulier pour faciliter la fabrication ou l'assemblage de ces pièces.
L'invention a pour but de remédier au moins partiellement aux besoins mentionnés ci-dessus et aux inconvénients relatifs aux réalisations de l'art antérieur. L'invention a ainsi pour objet, selon l'un de ses aspects, un procédé de déformation d'au moins une pièce de turbomachine par grenaillage pour l'assemblage d'une première pièce de turbomachine avec une deuxième pièce de turbomachine, comportant les étapes consistant à : - définir au moins une zone de ladite au moins une pièce destinée à être déformée, - réaliser une opération de grenaillage sur ladite au moins une zone afin de déformer ladite au moins une pièce et permettre l'assemblage de la première pièce et de la deuxième pièce. La déformation de la pièce de turbomachine peut ainsi avantageusement permettre l'assemblage de la pièce avec une autre pièce.
Grâce à l'invention, le procédé de grenaillage est avantageusement mis en oeuvre pour permettre la déformation d'au moins une pièce de turbomachine. La déformation subie par la pièce lors du grenaillage est ainsi souhaitée et mise à profit pour permettre son assemblage. Le procédé selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniques possibles. La déformation subie par la pièce lors du grenaillage peut permettre de modifier ses dimensions, telles que par exemple hauteur, épaisseur, diamètre. L'assemblage par grenaillage peut être utilisé seul pour assembler les première et deuxième pièces, ou bien encore en combinaison avec une ou plusieurs solutions connues d'assemblage selon l'art antérieur, par exemple par collage. Les première et deuxième pièces de turbomachine peuvent être réalisées dans des matériaux différents. La première pièce peut être disposée de part et d'autre de la deuxième pièce.
Alors, lors de l'assemblage, l'opération de grenaillage consiste en la génération d'un effort mécanique de pincement de la première pièce sur la deuxième pièce. La première pièce peut être en matériau métallique, étant notamment constituée par le bord d'attaque d'une pale d'une aube de turbomachine. La deuxième pièce peut être en matériau composite, étant notamment constituée par l'âme de la pale d'aube de turbomachine.
En outre, des moyens de protection de ladite au moins une pièce, notamment de la deuxième pièce, peuvent être placés sur la surface de celle-ci lors de l'opération de grenaillage. Les moyens de protection peuvent par exemple permettre d'éviter un risque d'endommagement d'une pièce en matériau composite.
Le procédé peut également comporter l'étape dans laquelle on détermine, préalablement à l'opération de grenaillage, les paramètres de l'opération de grenaillage en fonction de la déformation souhaitée, notamment en fonction de l'assemblage à réaliser entre les première et deuxième pièces de turbomachine. Un ou plusieurs outils de simulation d'opération de grenaillage peuvent par exemple être utilisés dans le procédé selon l'invention pour prévoir la déformation de la pièce et définir les paramètres de l'opération de grenaillage en conséquence. L'invention a également pour objet, selon un autre de ses aspects, une turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une pièce déformée par la mise en oeuvre du procédé tel que défini précédemment.
La turbomachine selon l'invention peut comporter l'une quelconque des caractéristiques précédemment énoncées, prises isolément ou selon toutes combinaisons techniquement possibles avec d'autres caractéristiques. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif de celle-ci, ainsi qu'a l'examen des figures, schématiques et partielles, du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente, schématiquement et en perspective, un exemple de deux pièces de turbomachine destinées à être déformées par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, et - les figures 2A, 2B et 2C représentent, en coupe, les deux pièces de turbomachine de la figure 1 respectivement au cours de trois étapes du procédé selon l'invention pour permettre leur assemblage. Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues.
De plus, les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. EXPOSÉ DÉTAILLÉ D'UN MODE DE RÉALISATION PARTICULIER On a représenté sur la figure 1, et les figures 2A, 2B et 2C, un exemple de deux pièces de turbomachine, destinées à être déformées par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dans cet exemple, le procédé selon l'invention est mis en oeuvre pour permettre l'assemblage d'une première pièce 1 de turbomachine avec une deuxième pièce 2 de turbomachine.
La figure 1 représente, en perspective et de façon non assemblée, la première pièce 1 et la deuxième pièce 2. Les première 1 et deuxième 2 pièces de turbomachine sont, par exemple, destinées à constituer une pale d'une aube de turbomachine. En particulier, la première pièce 1 constitue le bord d'attaque métallique de la pale, et la deuxième pièce 2 constitue l'âme en matériau composite CM0 de la pale. Les figures 2A, 2B et 2C illustrent successivement les étapes d'assemblage de la première pièce 1 et de la deuxième pièce 2, lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Sur la figure 2A, deux zones A sont définies sur lesquelles des opérations de grenaillage G seront réalisées pour permettre la déformation d'au moins le bord d'attaque 1, destiné à être assemblé sur l'âme 2, selon la flèche F1. Sur la figure 2B, des opérations de grenaillage G sont effectuées sur les zones A, préalablement définies sur le bord d'attaque 1, afin de permettre l'assemblage du bord d'attaque 1 sur l'âme 2.
En outre, des moyens de protection 3, placés par exemple au niveau des jonctions entre le bord d'attaque 1 et l'âme 2, sont utilisés afin d'éviter tout risque d'endommagement de l'âme 2 en matériau composite.
La figure 2C représente la déformation obtenue d'au moins le bord d'attaque 1 sur l'âme 2, après assemblage des deux pièces selon le procédé de l'invention, avec un serrage mécanique résultant selon les flèches F2. Dans l'exemple décrit ci-dessus, les opérations de grenaillage G consistent en la génération d'un effort mécanique de pincement du bord d'attaque 1 en matériau métallique sur l'âme 2 en matériau composite, qui est lui-même induit par la mise en compression des flancs du bord d'attaque 1. Avec un tel procédé de mise en compression de la surface du bord d'attaque 1, on génère également implicitement un point bénéfique qui est de limiter l'initiation et la propagation de crique.
Pour garantir l'assemblage des deux pièces 1 et 2 entre elles, la géométrie, voire l'état de surface de l'une ou des deux pièces, peuvent être adaptés pour permettre un meilleur comportement des pièces, lors de l'assemblage par serrage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. Diverses modifications peuvent y être apportées par l'homme du métier.
L'expression « comportant un » doit être comprise comme étant synonyme de « comportant au moins un », sauf si le contraire est spécifié.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de déformation d'au moins une pièce (1,
  2. 2) de turbomachine par grenaillage pour l'assemblage d'une première pièce (1) de turbomachine avec une deuxième pièce (2) de turbomachine, comportant les étapes consistant à : - définir au moins une zone (A) de ladite au moins une pièce (1, 2) destinée à être déformée, - réaliser une opération de grenaillage (G) sur ladite au moins une zone (A) afin de déformer ladite au moins une pièce (1, 2) et permettre l'assemblage de la première pièce (1) et de la deuxième pièce (2). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première (1) et deuxième (2) pièces de turbomachine sont réalisées dans des matériaux différents.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la première pièce (1) est disposée de part et d'autre de la deuxième pièce (2).
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, lors de l'assemblage, l'opération de grenaillage (G) consiste en la génération d'un effort mécanique de pincement de la première pièce (1) sur la deuxième pièce (2).
  5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première pièce (1) est en matériau métallique, étant notamment constituée par le bord d'attaque d'une pale d'une aube de turbomachine, et en ce que la deuxième pièce (2) est en matériau composite, étant notamment constituée par l'âme de la pale d'aube de turbomachine.
  6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens de protection (3) de ladite au moins une pièce,notamment de la deuxième pièce (2), sont placés sur la surface de celle-ci lors de l'opération de grenaillage (G).
  7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape dans laquelle on détermine, préalablement à l'opération de grenaillage (G), les paramètres de l'opération de grenaillage (G) en fonction de la déformation souhaitée, notamment en fonction de l'assemblage à réaliser entre les première (1) et deuxième (2) pièces de turbomachine.
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs outils de simulation d'opération de grenaillage sont utilisés pour prévoir la déformation de ladite au moins une pièce (1, 2) et définir les paramètres de l'opération de grenaillage (G).
  9. 9. Turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une pièce (1, 2) déformée par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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