WO2024252073A1 - Procede de traitement de surface d'un bouclier de protection pour un bord d'attaque d'une aube - Google Patents

Procede de traitement de surface d'un bouclier de protection pour un bord d'attaque d'une aube Download PDF

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Anthony GRUNENWALD
Pauline MIOSSEC
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Definitions

  • TITLE METHOD FOR TREATING THE SURFACE OF A PROTECTIVE SHIELD FOR A LEADING EDGE OF A BLADE
  • the invention relates to the field of surface treatment methods for steel protective shields for the leading edge of blades for aircraft turbomachines.
  • An aircraft turbomachine generally comprises from upstream to downstream a fan, a low-pressure compressor, a high-pressure compressor, a combustion chamber, a high-pressure turbine, a low-pressure turbine and a gas exhaust nozzle.
  • the rotor of the high-pressure compressor is connected to the rotor of the high-pressure turbine by a high-pressure shaft and the rotor of the low-pressure compressor is connected to the rotor of the low-pressure turbine by a low-pressure shaft.
  • the fan, compressors or turbines are equipped with blades regularly distributed on a hub.
  • a blade typically comprises a blade possibly connected to a fixing foot to connect the blade to the hub.
  • the blade has an aerodynamic shape comprising an intrados face and an extrados face, the faces being connected by a leading edge and a trailing edge.
  • blades made of composite material have been proposed.
  • the composite material is for example an organic matrix composite (OMC) typically comprising a polymer matrix chosen from epoxy resins for example and reinforcing fibers embedded in the matrix.
  • OMC organic matrix composite
  • the blades, and in particular the leading edge of the blades may be subjected to impacts and wear which significantly degrade the composite material of the blades.
  • the protective shield comprises an intrados fin and an extrados fin connected by a central nose.
  • the nose extends along the leading edge while the intrados fin extends on the intrados face of the blade and the extrados fin extends on the extrados face of the blade.
  • the protective shield is typically arranged on the leading edge by bonding.
  • the protective shield is made of titanium alloy which has good impact and wear properties. However, the use of titanium alloy is not entirely satisfactory.
  • a steel protective shield particularly stainless steel.
  • Steel has the advantage of being less expensive and having better conductivity properties than titanium alloy. This is particularly advantageous in the implementation of de-icing systems that require conductive materials.
  • a steel protective shield has the advantage of being easier to form than a titanium alloy protective shield.
  • such a steel protective shield includes a passive surface layer that tends to reduce the bonding performance of the protective shield to the leading edge of the blades.
  • the invention proposes a method of surface treatment of a protective shield for a leading edge of a blade for a aircraft turbomachine which is remarkable in that it comprises the following chronological stages:
  • adheresion layer is meant in the present invention any layer likely to promote adhesion between the protective shield and the leading edge of the blade.
  • the adhesion layer is, for example, a layer of glue.
  • the pickling is carried out in an electrolyte bath.
  • the pickling according to the invention is an electrochemical pickling. Thanks to such pickling, the bonding properties of the protective shield are improved.
  • electrochemical stripping can be carried out over a long period of time, in particular for more than three minutes, which ensures uniform stripping of the entire protective shield even when it is large. This ensures a surface treatment compatible with the given specifications.
  • the electrolyte bath includes nitric acid
  • the volume concentration of nitric acid is between 10% and 50%
  • the electrolyte bath is traversed by an electric current with a density of between 0.1 A/dm 2 and 10 A/dm 2 ,
  • step (c) is carried out for a period of more than 3 min, preferably a period of between 5 min and 20 min,
  • step (c) the volume concentration of nitric acid is 25% and the electric current density is 0.5 A/dm 2 and the duration of step (c) is 15min,
  • the temperature of the electrolyte bath is between 20°C and 100°C, preferably between 30°C and 70°C,
  • step (c) it includes, before step (c), the following step (a): degreasing the protective shield,
  • the protective shield is made of stainless steel, advantageously of the austenitic type such as the AISI321 alloy,
  • the stripping step is configured to attack the ferrite at the austenitic grain boundaries and the austenitic grains to create nano-pores in the austenitic grains
  • the protective shield has a roughness Rz of less than 4 pm
  • the protective shield has an elongated dihedral shape and comprises a first lateral fin and a second lateral fin connected to the first lateral fin by a central nose.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a blade for an aircraft turbomachine, comprising the following steps: - provide a blade having a leading edge and a trailing edge connected by an intrados face and an extrados face,
  • FIG. 1 is a schematic representation in axial section of a half-turbomachine of an aircraft
  • FIG. 2 is a schematic representation in perspective of a blade equipping the turbomachine of FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a protective shield fixed to the leading edge of the blade of FIG. 2
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a method according to an embodiment of the invention
  • FIG. 5 is a diagram of an electrolytic unit implemented in step (c) of the method according to the invention
  • FIG. 6a is a scanning electron microscopy image (x 1000) of a protective shield treated by the method of the invention
  • Figure 6b is another scanning electron microscopy image (x 1000) of a protective shield treated by the method of the invention
  • Figure 6c is an optical microscopy image of a part subjected to electrochemical etching under first conditions
  • Figure 6d is an optical microscopy image of a part subjected to electrochemical etching under second conditions.
  • FIG. 1 An aircraft turbomachine 1 is for example shown in figure 1.
  • the turbomachine 1 extends along a longitudinal axis A. It comprises from upstream to downstream in the direction of flow of the gases F along the longitudinal axis A, a fan 2, at least one compressor such as a low-pressure compressor 3 and a high-pressure compressor 4, a combustion chamber 5, at least one turbine 6 such as a high-pressure turbine and a low-pressure turbine, and a nozzle (not shown).
  • the rotor of the low pressure turbine is connected to the fan 2 and to the rotor of the low pressure compressor 3 by a low pressure shaft 7.
  • the rotor of the high pressure turbine is connected to the rotor of the high pressure compressor 4 by a high pressure shaft 8 arranged coaxially around the low pressure shaft 7.
  • the turbomachine 1 also optionally comprises a nacelle secured to a fan casing 9 surrounding the fan 2.
  • the turbomachine 1 further comprises a rectifier 10.
  • the rectifier 10 makes it possible to straighten the flow at the outlet of a rotor located upstream in order to provide maximum thrust at the outlet of the turbomachine 1.
  • the rectifier 10 is located downstream of the fan 2.
  • the rectifier 10 is for example arranged between the low-pressure compressor 3 and the high-pressure compressor 4 and inside the fan casing 9.
  • the blower 2 allows the suction of an air flow dividing into a primary flow F1 and a secondary flow F2.
  • the primary flow F1 passes through a primary vein of the turbomachine 1 while the secondary flow F2 is directed towards a secondary vein surrounding the primary vein.
  • the primary flow F1 is compressed within the low-pressure compressor 3 and then the high-pressure compressor 4.
  • the compressed air is then mixed with a fuel and burned within the combustion chamber 5.
  • the gases formed by the combustion pass through the high-pressure turbine and the low-pressure turbine.
  • the gases finally escape through the nozzle, the section of which allows the acceleration of these gases to generate propulsion.
  • the secondary flow F2 passes through the rectifier 10 which accelerates the circulation speed of the secondary flow F2 to generate propulsion.
  • the fan 2 and the rectifier 10 are equipped with a set of blades 11.
  • the blades 11 are movable or fixed in rotation about the longitudinal axis A.
  • the blades 11 of the fan 2 are movable in rotation about the longitudinal axis A while the blades of the rectifier 10, also called OGV (for “Outlet Guided Vanes” in English) are fixed in rotation about the longitudinal axis A.
  • the blades 11 extend radially relative to the longitudinal axis A.
  • each blade 11 comprises a blade 12 and a protective shield 14 according to the invention.
  • the blade 12 extends along an elongation axis X.
  • the elongation axis X of the blade 12 extends radially relative to the longitudinal axis A of the turbomachine 1 after mounting the blade 11 on the turbomachine 1.
  • the blade 12 has an aerodynamic profile.
  • the blade 12 thus comprises an extrados face 12e and an intrados face 12i connected by a leading edge 12a and a trailing edge 12b.
  • the blade 12 thus extends along a transverse axis Y between the leading edge 12a and the trailing edge 12b.
  • the transverse axis Y is perpendicular to the elongation axis X.
  • the blade 12 also extends longitudinally along the elongation axis X between a first end and a second end opposite the first end.
  • the blade 12 is made of composite material.
  • the composite material is for example an organic matrix composite (OMC).
  • OMC organic matrix composite
  • the composite material comprises a polymer matrix and a fibrous reinforcement embedded in the matrix.
  • the matrix is for example a thermoplastic or thermosetting polymer matrix.
  • the thermosetting material is for example an epoxy polymer.
  • the fibrous reinforcement comprises fibers which are for example carbon fibers or glass fibers. The fibers are organized for example in the form of a fibrous preform.
  • the blade 11 further comprises a root 13.
  • the root 13 is in particular connected to the second end of the blade 12. It is intended to be fixed to a hub (not shown) centered on the longitudinal axis A of the turbomachine 1.
  • the protective shield 14 is arranged on the blade 12.
  • the protective shield 14 advantageously extends over the leading edge 12a and even more advantageously along the entire length of the leading edge 12a.
  • the protective shield 14 has an elongated dihedral shape. It is intended to protect the leading edge 12a from external impacts and wear.
  • the protective shield 14 has a V-shaped or U-shaped cross section.
  • the protective shield 14 comprises a first lateral fin 14a and a second lateral fin 14b connected to the first lateral fin 14a by a central nose 14j.
  • the first and second lateral fins 14a, 14b define between them a cavity in which the leading edge 12a is arranged.
  • the first lateral fin 14a has a first free longitudinal end and the second lateral fin 14b has a second free longitudinal end which are opposite the central portion 14j.
  • the longitudinal ends extend respectively on the intrados face 12i and the extrados face 12e of the blade 12.
  • Each lateral fin 14a, 14b has a first edge and a second edge opposite the first edge along the elongation axis X. The edges extend transversely relative to the longitudinal ends.
  • the thickness of the protective shield 14 is variable.
  • the thickness of the central nose 14j is greater than the thicknesses of the first and second lateral fins 14a, 14b.
  • the thickness of the first and second lateral fins 14a, 14b decreases in the direction of the trailing edge 12b of the blade 12.
  • the first and second lateral fins 14a, 14b are tapered in the direction of the trailing edge 12b of the blade 12.
  • the protective shield 14 is made of steel.
  • the steel is advantageously a stainless steel.
  • the stainless steel is advantageously of the austenitic type such as the AISI321 alloy.
  • the protective shield 14 comprises an adhesion layer (not shown) to optimize its attachment to the leading edge 12a.
  • the adhesion layer is for example a bonding primer, such as an epoxy resin.
  • the protective shield 14 is therefore fixed to the leading edge 12a by gluing.
  • a layer of glue 15 is arranged between the protective shield 14 and the blade 12.
  • the protective shield 14 is subjected to a surface treatment.
  • the surface treatment comprises the following chronological steps:
  • the baths are topped up with water up to 100% of their volume.
  • the protective shield 14 is immersed in the electrolyte bath 18.
  • the electrolyte bath 18 is an aqueous bath.
  • the electrolyte bath 18 comprises nitric acid.
  • the electrolyte bath 18 comprises nitric acid as the only acid.
  • the electrolyte bath 18 is free of hydrofluoric acid.
  • the nitric acid is for example in aqueous solution at a mass concentration of 68% in the solution and has a density of 1.41.
  • the volume concentration of the nitric acid in the electrolyte bath 18 or of the solution in the electrolyte bath 18 is between 10% and 50%.
  • the temperature of the electrolyte bath 18 is between 20°C and 100°C, preferably between 30°C and 70°C.
  • the electrolyte bath 18 is traversed by an electric current with a density of between 0.1 A/dm 2 and 10 A/dm 2 .
  • the protective shield 14 is electrochemically stripped in step (c) for a duration greater than 3 min, preferably a duration of between 5 min and 20 min.
  • Electrochemical stripping improves the bonding performance of the protective shield 14 and its mechanical properties.
  • Figures 6a and 6b are scanning electron microscope images at a magnification of 1000. The images show that the electrochemical stripping step results in the formation of nano pores 142 in the austenitic gains 140. The nano pores 142 promote the bonding of the protective shield 14 to the leading edge 12a. Also, a preferential attack of the ferrite is observed at the austenitic grain boundaries 140 forming a microporous surface 141 also favorable to the bonding of the protective shield 14.
  • the stripping step is configured to attack the ferrite at the austenitic grain boundaries and the austenitic grains 140 to create nano-pores 142 in the austenitic grains 140.
  • the duration of the electrochemical stripping step (c) is particularly advantageous since it allows immersion of the protective shield 14 for a sufficient time to obtain uniform stripping over the entire protective shield 14 despite its large dimensions.
  • the volume concentration of nitric acid (for example 68%) in the electrolyte bath 18 is 25%
  • the density of the electric current is 0.5 A/dm 2
  • the duration of step (c) is 15 min.
  • the protective shield 14 has a roughness Rz of less than 4 pm.
  • the rinsing steps (r) are advantageously carried out with demineralized water.
  • drying step (d) is carried out using compressed air.
  • drying step (d) is carried out in an oven.
  • step (e) of depositing the adhesion layer comprises a first sub-step of depositing the bonding primer and then a sub-step of polymerizing the bonding primer.
  • the polymerization sub-step is carried out for example at a temperature between 100°C and 200°C.
  • the method according to the invention can be implemented in a surface treatment installation (not shown) of the protective shield 14.
  • the installation comprises an electrolytic unit 16 comprising an electrolytic tank 17 shown for example in FIG. 5 and implemented in step (c).
  • the electrolytic tank 17 comprises the electrolyte bath 18.
  • the electrolytic unit 16 further comprises at least one cathode 19 arranged in the electrolyte bath 18 and an anode formed by the protective shield 14, also arranged in the electrolyte bath 18.
  • at least two cathodes 19 are arranged in the electrolyte bath 18.
  • the electrolytic unit 16 further comprises a generator 19 connected to the cathode and to the protective shield 14.
  • the generator 19 is advantageously a direct current generator.
  • the installation further comprises a drying unit implemented in step (d).
  • the drying unit comprises a compressed air projection device or according to a second example an oven.
  • the installation further comprises a unit for depositing the adhesion layer implemented in step (e).
  • the unit for depositing the adhesion layer comprises, for example, a device for applying the bonding primer such as a brush or a gun.
  • a method of manufacturing the blade 11 will now be described.
  • the method comprises the following steps:
  • Test specimens P1, P2 in austenitic stainless steel AISI321 were subjected to electrochemical pickling according to the invention in a bath under the conditions presented in Table 1.
  • Nitric acid is initially in aqueous solution at a mass concentration of 68% and has a density of 1.41.
  • Figures 6c and 6d are optical microscopy images at x100 magnification of specimens P1 and P2, respectively.
  • the optical microscope is the ZEISS microscope.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement de surface d'un bouclier de protection (14) en acier pour un bord d'attaque (12a) d'une aube (11) pour une turbomachine (1) d'aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes chronologiques suivantes : (c) décaper le bouclier de protection (14) dans un bain d'électrolytes (18), (e) déposer une couche d'adhésion sur le bouclier de protection (14).

Description

DESCRIPTION
TITRE : PROCEDE DE TRAITEMENT DE SURFACE D’UN BOUCLIER DE PROTECTION POUR UN BORD D’ATTAQUE D’UNE AUBE
Domaine technique de l'invention
L’invention concerne le domaine des procédés de traitement de surface des boucliers de protection en acier pour le bord d’attaque d’ aubes pour les turbomachines d’aéronef.
Arrière-plan technique
Une turbomachine d’aéronef comprend de manière générale d’amont en aval une soufflante, un compresseur basse pression, un compresseur haute pression, une chambre de combustion, une turbine haute pression, une turbine basse pression et une tuyère d’échappement des gaz. Le rotor du compresseur haute pression est relié au rotor de la turbine haute pression par un arbre haute pression et le rotor du compresseur basse pression est relié au rotor de la turbine basse pression par un arbre basse pression.
La soufflante, les compresseurs ou encore les turbines sont équipés d’aubes régulièrement réparties sur un moyeu. Une aube comprend typiquement une pale reliée éventuellement à un pied de fixation pour relier l’aube au moyeu. La pale présente une forme aérodynamique comprenant une face intrados et une face extrados, les faces étant reliées par un bord d’attaque et par un bord de fuite. Afin d’alléger le poids des aubes, notamment les aubes de soufflante, il a été proposé des pales en matériau composite. Le matériau composite est par exemple un composite à matrice organique (CMO) comprenant typiquement une matrice polymérique choisi parmi les résines époxy par exemple et des fibres de renfort noyées dans la matrice. Lors du vol de l’aéronef, les aubes, et notamment le bord d’attaque des aubes, peuvent être soumises à des chocs et à de l’usure qui dégradent fortement le matériau composite des aubes. Pour protéger les aubes, il a donc été proposé d’agencer un bouclier de protection sur le bord d’attaque des aubes. Le bouclier de protection comprend une ailette intrados et une ailette extrados reliées par un nez central. Le nez s’étend le long du bord d’attaque tandis que l’ailette intrados s’étend sur la face intrados de la pale et l’ailette extrados s’étend sur la face extrados de la pale. Le bouclier de protection est typiquement agencé sur le bord d’attaque par collage. Le bouclier de protection est réalisé en alliage de titane qui présente de bonnes propriétés aux chocs et à l’usure. Néanmoins, l’emploi de l’alliage de titane ne procure pas entière satisfaction.
Dans ce cadre, il a été proposé de remplacer le bouclier de protection en alliage de titane par un bouclier de protection en acier notamment en acier inoxydable. L’acier présente l’avantage d’être moins coûteux et de présenter de meilleures propriétés de conductivité que l’alliage de titane. Ceci est tout particulièrement avantageux dans la mise en œuvre de systèmes de dégivrage qui nécessitent des matériaux conducteurs. Par ailleurs, un bouclier de protection en acier présente l’avantage d’être plus facile à former qu’un bouclier de protection en alliage de titane. Toutefois, un tel bouclier de protection en acier comprend une couche passive en surface qui tend à diminuer les performances au collage du bouclier de protection sur le bord d’attaque des aubes.
Il existe donc un besoin de fournir un bouclier de protection pour un bord d’attaque d’une aube pour une turbomachine d’aéronef, dont les propriétés de collage sont améliorés, tout en préservant les propriétés mécaniques de ce bouclier de protection.
Résumé de l'invention
A cet effet, l’invention propose un procédé de traitement de surface d’un bouclier de protection pour un bord d’attaque d’une aube pour une turbomachine d’aéronef qui est remarquable en ce qu’il comprend les étapes chronologiques suivantes :
(c) décaper le bouclier de protection dans un bain d’électrolytes,
(e) déposer une couche d’adhésion sur le bouclier de protection.
Par « couche d’adhésion », il est entendu dans la présente invention toute couche de nature à favoriser l’adhésion entre le bouclier de protection et le bord d’attaque de l’aube.
La couche d’adhésion est par exemple une couche de colle.
Selon l’invention, le décapage est réalisé dans un bain d’électrolytes. En d’autres termes, le décapage selon l’invention est un décapage électrochimique. Grâce à un tel décapage, les propriétés de collage de le bouclier de protection sont améliorées.
En effet, le décapage électrochimique peut être réalisé sur une longue durée, notamment supérieure à trois minutes, ce qui permet d’assurer un décapage homogène de toute le bouclier de protection même lorsque celle-ci est de grandes dimensions. Ceci assure un traitement de surface compatible avec le cahier des charges donné.
Aussi, il a été constaté qu’un tel décapage électrochimique permet la formation de nano-pores dans les grains austénitiques de l’acier et la formation d’une surface micro poreuse par une attaque préférentielle de la ferrite aux joint de grains austénitiques de I’ acier qui sont favorables au collage. En effet, la combinaison d’une telle surface et de ces nano-pores permet d’augmenter la surface spécifique favorisant la performance au collage du bouclier de protection. Par conséquent, il a été démontré que, grâce à un décapage électrochimique, les performances au collage du bouclier de protection sont améliorées. Aussi, il a été mis en évidence que malgré cette attaque de la ferrite, les concentrations de contraintes dans le bouclier de protection sont limitées, préservant ainsi les propriétés mécaniques du bouclier de protection telles que la résistance en fatigue. L’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- le bain d’électrolytes comprend de l’acide nitrique,
- la concentration volumique d’acide nitrique est comprise entre 10% et 50%,
- le bain d’électrolytes est parcouru par un courant électrique d’une densité comprise entre 0.1 A/dm2 et 10 A/dm2,
- l’étape (c) est réalisée pendant une durée supérieure à 3 min, préférentiellement une durée comprise entre 5 min et 20 min,
- la concentration volumique d’acide nitrique est de 25% et la densité du courant électrique est de 0.5 A/dm2 et la durée de l’étape (c) est de 15min,
- la température du bain d’électrolytes est comprise entre 20°C et 100°C, préférentiellement entre 30°C et 70°C,
- il comprend, avant l’étape (c), l’étape suivante (a) : dégraisser le bouclier de protection,
- il comprend, entre les étapes (c) et (e), l’étape suivante (d) : sécher le bouclier de protection,
- le bouclier de protection est en acier inoxydable, avantageusement de type austénitique tel que l’alliage AISI321 ,
- l’étape de décapage est configurée pour attaquer la ferrite aux joints de grains austénitiques et les grains austénitiques pour créer des nano-pores dans les grains austénitiques,
- à l’issue de l’étape de décapage, le bouclier de protection présente une rugosité Rz inférieure à 4 pm,
- le bouclier de protection présente une forme allongée en forme de dièdre et comprend une première ailette latérale et une seconde ailette latérale reliée à la première ailette latérale par un nez central.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une aube pour une turbomachine d’aéronef, comprenant les étapes suivantes : - fournir une pale présentant un bord d’attaque et un bord de fuite reliés par une face intrados et une face extrados,
- fournir un bouclier de protection en acier,
- effectuer un traitement de surface du bouclier de protection selon l’une quelconque des caractéristiques ci-dessus,
- coller le bouclier de protection sur la pale, en particulier le bord d’attaque.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique en coupe axiale d’une demi- turbomachine d’aéronef ; la figure 2 est une représentation schématique en perspective d’une aube équipant la turbomachine de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en coupe transversale d’un bouclier de protection fixé au bord d’attaque de l’aube de la figure 2 ; la figure 4 est un schéma synoptique illustrant un procédé selon un mode de réalisation de l’invention ; la figure 5 est un schéma d’une unité électrolytique mise en œuvre dans l’étape (c) du procédé selon l’invention ; la figure 6a est une image à microscopie électronique à balayage (x 1000) d’un bouclier de protection traité par le procédé de l’invention ; la figure 6b est une autre image à microscopie électronique à balayage (x 1000) d’un bouclier de protection traité par le procédé de l’invention ; la figure 6c est une image à microscopie optique d’une pièce soumise à un décapage électrochimique selon des premières conditions ; la figure 6d est une image à microscopie optique d’une pièce soumise à un décapage électrochimique selon des secondes conditions.
Description détaillée de l'invention Une turbomachine 1 d’aéronef est par exemple représentée sur la figure 1 .
La turbomachine 1 s’étend selon un axe longitudinal A. Elle comprend d’amont en aval dans le sens d’écoulement des gaz F le long de l’axe longitudinal A, une soufflante 2, au moins un compresseur tel qu’un compresseur basse pression 3 et un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, au moins une turbine 6 telle qu’une turbine haute pression et une turbine basse pression, et une tuyère (non représentée).
Le rotor de la turbine basse pression est relié à la soufflante 2 et au rotor du compresseur basse pression 3 par un arbre basse pression 7. Le rotor de la turbine haute pression est quant à lui relié au rotor du compresseur haute pression 4 par un arbre haute pression 8 agencé coaxialement autour de l’arbre basse pression 7.
La turbomachine 1 comprend en outre optionnellement une nacelle solidaire d’un carter de soufflante 9 entourant la soufflante 2.
La turbomachine 1 comprend par ailleurs un redresseur 10. Le redresseur 10 permet de redresser le flux à la sortie d’un rotor situé en amont afin de fournir une poussée maximale à la sortie de la turbomachine 1 . Sur l’exemple particulier de la figure 1 , le redresseur 10 est situé en aval de la soufflante 2. Le redresseur 10 est par exemple agencé entre le compresseur basse pression 3 et le compresseur haute pression 4 et à l’intérieur du carter de soufflante 9.
La soufflante 2 permet l’aspiration d’un flux d’air se divisant en un flux primaire F1 et un flux secondaire F2. Le flux primaire F1 traverse une veine primaire de la turbomachine 1 tandis que le flux secondaire F2 est dirigé vers une veine secondaire entourant la veine primaire.
Le flux primaire F1 est comprimé au sein du compresseur basse pression 3 puis du compresseur haute pression 4. L’air comprimé est ensuite mélangé à un carburant et brûlé au sein de la chambre de combustion 5. Les gaz formés par la combustion traversent la turbine haute pression et la turbine basse pression. Les gaz s’échappent enfin au travers de la tuyère dont la section permet l’accélération de ces gaz pour générer de la propulsion. Le flux secondaire F2 traverse le redresseur 10 qui accélère la vitesse de circulation du flux secondaire F2 pour générer de la propulsion.
La soufflante 2, et le redresseur 10 sont équipés d’un ensemble d’aubes 11 . Les aubes 11 sont mobiles ou fixes en rotation autour de l’axe longitudinal A. Les aubes 11 de la soufflante 2 sont mobiles en rotation autour de l’axe longitudinal A tandis que les aubes du redresseur 10, également appelées OGV (pour « Outlet Guided Vanes » en langue anglaise) sont fixes en rotation autour de l’axe longitudinal A. Les aubes 11 s’étendent radialement par rapport à l’axe longitudinal A. Comme mieux visible sur la figure 2, chaque aube 11 comprend une pale 12 et un bouclier de protection 14 selon l’invention.
La pale 12 s’étend selon un axe d’allongement X. L’axe d’allongement X de la pale 12 s’étend radialement par rapport à l’axe longitudinal A de la turbomachine 1 après montage de l’aube 11 sur la turbomachine 1. La pale 12 présente un profil aérodynamique. La pale 12 comprend ainsi une face extrados 12e et une face intrados 12i reliées par un bord d’attaque 12a et un bord de fuite 12b. La pale 12 s’étend ainsi selon un axe transversal Y entre le bord d’attaque 12a et le bord de fuite 12b. L’axe transversal Y est perpendiculaire à l’axe d’allongement X. La pale 12 s’étend par ailleurs longitudinalement selon l’axe d’allongement X entre une première extrémité et une seconde extrémité opposée à la première extrémité.
La pale 12 est en matériau composite. Le matériau composite est par exemple un composite à matrice organique (CMO). Le matériau composite comprend une matrice polymérique et un renfort fibreux noyé dans la matrice. La matrice est par exemple une matrice polymérique thermoplastique ou thermodurcissable. Le matériau thermodurcissable est par exemple un polymère époxy. Le renfort fibreux comprend des fibres qui sont par exemple des fibres de carbone ou des fibres de verre. Les fibres sont organisées par exemple sous la forme d’une préforme fibreuse. L’aube 11 comprend en outre un pied 13. Le pied 13 est notamment relié à la seconde extrémité de la pale 12. Il est destiné à être fixé à un moyeu (non représenté) centré sur l’axe longitudinal A de la turbomachine 1 .
Le bouclier de protection 14 est agencé sur la pale 12. Le bouclier de protection 14 s’étend avantageusement sur le bord d’attaque 12a et encore plus avantageusement tout le long du bord d’attaque 12a. Le bouclier de protection 14 présente une forme allongée en forme de dièdre. Il est destiné à protéger le bord d’attaque 12a des chocs extérieurs et de l’usure. Comme mieux visible sur la figure 3, le bouclier de protection 14 présente une section transversale en forme de V ou de U. Le bouclier de protection 14 comprend une première ailette latérale 14a et une seconde ailette latérale 14b reliée à la première ailette latérale 14a par un nez central 14j. Les première et seconde ailettes latérales 14a, 14b définissent entre elles une cavité dans laquelle le bord d’attaque 12a est agencé. La première ailette latérale 14a présente une première extrémité longitudinale libre et la seconde ailette latérale 14b présente une seconde extrémité longitudinale libre qui sont opposées à la portion centrale 14j. Les extrémités longitudinales s’étendent respectivement sur la face intrados 12i et la face extrados 12e de la pale 12. Chaque ailette latérale 14a, 14b présente un premier bord et un second bord opposé au premier bord selon l’axe d’allongement X. Les bords s’étendent transversalement par rapport aux extrémités longitudinales. Avantageusement, l’épaisseur du bouclier de protection 14 est variable. Par exemple, l’épaisseur du nez central 14j est supérieure aux épaisseurs des première et seconde ailettes latérales 14a, 14b. Avantageusement, l’épaisseur des première et seconde ailettes latérales 14a, 14b est décroissante en direction du bord de fuite 12b de la pale 12. Les première et seconde ailettes latérales 14a, 14b sont effilées en direction du bord de fuite 12b de la pale 12.
Le bouclier de protection 14 est en acier. L’acier est avantageusement un acier inoxydable. L’acier inoxydable est avantageusement de type austénitique tel que l’alliage AISI321 . Le bouclier de protection 14 comprend une couche d’adhésion (non représentée) pour optimiser sa fixation sur le bord d’attaque 12a. La couche d’adhésion est par exemple un primaire de collage, tel qu’une résine époxy.
Le bouclier de protection 14 est donc fixé au bord d’attaque 12a par collage. Une couche de colle 15 est agencée entre le bouclier de protection 14 et la pale 12.
Afin d’assurer les performances au collage du bouclier de protection 14, le bouclier de protection 14 est soumis à un traitement de surface.
Selon l’invention et en référence à la figure 4, le traitement de surface comprend les étapes chronologiques suivantes :
(a) optionnellement, dégraisser le bouclier de protection 14,
(r) optionnellement, rincer le bouclier de protection 14,
(b) optionnellement, pré décaper le bouclier de protection 14,
(r) optionnellement, rincer le bouclier de protection 14,
(c) décaper le bouclier de protection dans un bain d’électrolytes 18,
(r) optionnellement, rincer le bouclier de protection 14 ,
(d) optionnellement, sécher le bouclier de protection 14, et
(e) déposer la couche d’adhésion sur le bouclier de protection 14.
Dans la suite de la description, lorsque cela s’applique, les bains sont complétés par de l’eau jusqu’à 100% de leur volume.
Avantageusement, dans l’étape (c), le bouclier de protection 14 est immergé dans le bain d’électrolytes 18. Le bain d’électrolytes 18 est un bain aqueux. Le bain d’électrolytes 18 comprend de l’acide nitrique. Préférentiellement, le bain d’électrolytes 18 comprend l’acide nitrique comme seul acide. Préférentiellement, le bain d’électrolytes 18 est exempt d’acide fluorhydrique. Avantageusement, l’acide nitrique est par exemple en solution aqueuse à une concentration massique de 68% dans la solution et présente une densité de 1.41. La concentration volumique de l’acide nitrique dans le bain d’électrolytes 18 ou de la solution dans le bain d’électrolytes 18 est comprise entre 10% et 50%. Avantageusement, la température du bain d’électrolytes 18 est comprise entre 20°C et 100°C, préférentiellement entre 30°C et 70°C. Avantageusement, le bain d’électrolytes 18 est parcouru par un courant électrique d’une densité comprise entre 0.1 A/dm2 et 10 A/dm2. Avantageusement, le bouclier de protection 14 est décapé électrochimiquement dans l’étape (c) pendant une durée supérieure à 3 min, préférentiellement une durée comprise entre 5 min et 20 min.
Le décapage électrochimique permet d’améliorer les performances aux collage du bouclier de protection 14 et ses propriétés mécaniques. En effet, les figures 6a et 6b sont des images au microscope électronique à balayage selon un grossissement de 1000. Les images montrent que l’étape de décapage électrochimique résulte en la formation de nano pores 142 dans les gains austénitiques 140. Les nano pores 142 favorisent le collage du bouclier de protection 14 au bord d’attaque 12a. Aussi, on observe une attaque préférentielle de la ferrite aux joints de grains austénitiques 140 formant une surface micro poreuse 141 également favorable au collage du bouclier de protection 14.
Préférentiellement, l’étape de décapage est configurée pour attaquer la ferrite aux joints de grains austénitiques et les grains austénitiques 140 pour créer des nano-pores 142 dans les grains austénitiques 140.
Par ailleurs, la durée de l’étape (c) de décapage électrochimique est particulièrement avantageuse puisqu’elle permet une immersion du bouclier de protection 14 durant un temps suffisant pour obtenir un décapage homogène sur tout le bouclier de protection 14 malgré ses grandes dimensions.
De manière particulièrement préférée, la concentration volumique d’acide nitrique (par exemple à 68%) dans le bain d’électrolytes 18 est de 25%, la densité du courant électrique est de 0.5 A/dm2 et la durée de l’étape (c) est de 15min.
Ces conditions préférées de l’étape (c) de décapage électrochimique permettent de limiter les concentrations de contraintes et d’atteindre des concentrations de contraintes similaires à celles générées par les imperfections de surface du bouclier de protection 14 telles que des sillons d’usinage, des fissures. Ceci permet d’améliorer la résistance en fatigue du bouclier de protection 14.
Préférentiellement, à l’issue de l’étape de décapage, le bouclier de protection 14 présente une rugosité Rz inférieure à 4 pm.
Les étapes (r) de rinçage sont avantageusement réalisées à l’eau déminéralisée.
Selon un premier exemple de réalisation, l’étape (d) de séchage est réalisée à l’air comprimé.
Selon un autre exemple de réalisation, l’étape (d) de séchage est réalisée en étuve.
Selon un premier exemple de réalisation, l'étape (e) de dépôt de la couche d’adhésion comprend une première sous-étape de dépôt du primaire de collage puis une sous-étape de polymérisation du primaire de collage. La sous-étape de polymérisation est réalisée par exemple à une température comprise entre 100°C et 200°C.
Le procédé selon l’invention peut être mis en œuvre dans une installation (non représentée) de traitement de surface de le bouclier de protection 14. L’installation comprend une unité électrolytique 16 comprenant une cuve électrolytique 17 représentée par exemple sur la figure 5 et mise en œuvre dans l’étape (c). La cuve électrolytique 17 comprend le bain d’électrolytes 18. L’unité électrolytique 16 comprend en outre au moins une cathode 19 agencée dans le bain d’électrolytes 18 et une anode formée par le bouclier de protection 14, également agencée dans le bain d’électrolytes 18. Avantageusement, au moins deux cathodes 19 sont agencées dans le bain d’électrolytes 18. L’unité électrolytique 16 comprend en outre un générateur 19 relié à la cathode et au bouclier de protection 14. Le générateur 19 est avantageusement un générateur de courant électrique continu.
Optionnellement, l’installation comprend en outre une unité de séchage mise en œuvre dans l’étape (d). Selon un premier exemple, l’unité de séchage comprend un dispositif de projection d’air comprimé ou selon un second exemple une étuve. L’installation comprend en outre une unité de dépôt de la couche d’adhésion mise en œuvre dans l’étape (e). L’unité de dépôt de la couche d’adhésion comprend par exemple un dispositif d’application du primaire de collage tel qu’un pinceau ou un pistolet.
Un procédé de fabrication de l’aube 11 va maintenant être décrit. Le procédé comprend les étapes suivantes :
- fournir la pale 12,
- fournir le bouclier de protection 14 en acier,
- effectuer le traitement de surface du bouclier de protection 14 tel que décrit ci-dessus,
- coller le bouclier de protection 14 sur le bord d’attaque 12a.
EXEMPLE
Exemple 1 : analyse microscope
Des éprouvettes P1 , P2 en acier inoxydable austénitique AISI321 ont été soumises à un décapage électrochimique selon l’invention dans un bain dans les conditions présentées dans le tableau 1 .
L’acide nitrique est initialement en solution aqueuse selon une concentration massique de 68% et présente une densité de 1 .41 .
Les figures 6c et 6d sont des images à microscopie optique selon un grossissement x100 respectivement des éprouvettes P1 et P2. Le microscope optique est le microscope ZEISS.
On constate que la profondeur D de l’attaque intra granulaire de l’acier est de 4 pm sur l’éprouvette P1 et est seulement de 2 pm sur l’éprouvette P2.
On conclut donc que les conditions de décapage électrochimique de l’éprouvette P2 permettent de diminuer la profondeur de l’attaque inter granulaire diminuant ainsi les concentrations de contraintes dans l’acier. La résistance à la fatigue de le bouclier de protection est donc améliorée dans ces conditions.
[Tableau 1] conditions de l’étape de décapage électrochimique
Figure imgf000014_0001

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement de surface d’un bouclier de protection (14) en acier pour un bord d’attaque (12a) d’une aube (11 ) pour une turbomachine (1) d’aéronef, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes chronologiques suivantes :
(c) décaper le bouclier de protection (14) dans un bain d’électrolytes (18), (e) déposer une couche d’adhésion sur le bouclier de protection (14).
2. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bain d’électrolytes (18) comprend de l’acide nitrique.
3. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la concentration volumique d’acide nitrique est comprise entre 10% et 50%.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bain d’électrolytes (18) est parcouru par un courant électrique d’une densité comprise entre 0.1 A/dm2 et 10 A/dm2.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape (c) est réalisée pendant une durée supérieure à 3 min, préférentiellement une durée comprise entre 5 min et 20 min.
6. Procédé selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la concentration volumique d’acide nitrique est de 25% et que la densité du courant électrique est de 0.5 A/dm2 et que la durée de l’étape (c) est de 15min.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température du bain d’électrolytes (18) est comprise entre 20°C et 100°C, préférentiellement entre 30°C et 70°C.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en qu’il comprend, avant l’étape (c), l’étape suivante : (a) dégraisser le bouclier de protection (14).
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend, entre les étapes (c) et (e), l’étape suivante :
(d) sécher le bouclier de protection (14).
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bouclier de protection (14) est en acier inoxydable, avantageusement de type austénitique tel que l’alliage AISI321.
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