L'invention porte sur un masque de protection pendant le traitement de surfaces (17, 18) d'aubes (10) de turbomachines comportant une étape de sablage et/ou de métallisation. Le masque, agencé pour résister aux effets du traitement de surface et pour pouvoir être posé sur la surface à protéger, constitue selon l'invention un outillage démontable et réutilisable.
L'emploi d'un tel outillage permet d'améliorer la qualité et la productivité des opérations de traitement.
L'invention concerne la protection de surfaces d'aubes de turbomachines en préalable à un traitement de surface partiel présentant un caractère abrasif ou simplement inapproprié aux surfaces à ne pas traiter. Elle concerne aussi l'application d'une protection de surface pour toute pièce mécanique devant être soumise à un traitement de surface similaire.
En référence à la figure 1, une aube 10 de turbomachine, ici de compresseur ou de soufflante de turboréacteur, se compose d'une pale 11 comportant une face intrados et une face extrados 19, d'une échasse 12 et d'un pied 13 s'emmanchant dans une alvéole axiale ménagée dans l'axe du disque central de la machine la supportant (non représentés). Une plate forme 14 sépare la pale 11 de l'échasse 12.
Le disque central porte ainsi un certain nombre d'aubes dont les pales sont toutes maintenues équidistantes les unes des autres notamment par des nageoires 15 situées sur une partie médiane de chaque face des pales et dont, pour deux nageoires adjacentes de deux pales voisines, les extrémités sont en contact.
Le traitement de surface de l'aube 10, généralement en titane ou en alliage de titane, comporte un premier traitement E1 de la surface par sablage pour en augmenter la rugosité, en préparation d'une deuxième étape E2 dite de métallisation avec dépôt par projection thermique. C'est le cas notamment de la projection au moyen d'une torche à plasma, soit d'un alliage de cuivre, par exemple Cu - Ni - In (cuivre - nickel - indium), dont la ductilité permet d'amortir les vibrations du moteur en fonctionnement au niveau des contacts des aubes avec le disque central, soit de carbure de tungstène, par exemple WC-Co (carbure de tungstène-cobalt) dont la dureté permet d'éviter l'usure occasionnée par les frottements entre les nageoires adjacentes.
La torche à plasma projette le revêtement d'alliage à grande vitesse et à température élevée (plus de 2 500°K) sur la surface à traiter pour y obtenir son accrochage.
Les étapes E1 sont très abrasives et les étapes E2 sont indésirables en dehors des surfaces à traiter. Elles nécessitent dans le cas du traitement des nageoires, d'interposer une protection entre les outils de sablage et/ou les torches à plasma et les faces 19 des aubes 10 de façon à soustraire ces dernières à leurs effets. Plus précisément, seules les surfaces 17 des extrémités de nageoires 15 destinées à être mises en contact avec celles 17 des autres nageoires des aubes voisines, sont soumises, lors de la fabrication, aux traitements de surface ci-dessus. En outre les deux faces 19 de la pale 11 présentent des surfaces en hélice, de géométrie très précise, qu'il faut protéger.
Dans le cas du traitement du pied, les seules surfaces 18 de contact, situées de part et d'autre 13 du pied de l'aube 10 sont à revêtir. Les autres zones 12 et 13 du pied doivent être protégées au moins durant le traitement E2.
Actuellement, pour cela, l'opérateur applique manuellement des rubans adhésifs ayant une résistance mécanique et thermique suffisante autour des surfaces à traiter.
Ces opérations manuelles sont longues et fastidieuses à cause de la complexité des formes des aubes, de la précision requise et du peu d'accessibilité des surfaces à protéger. Elles n'assurent pas une qualité de niveau constant puisqu'elles ne sont pas parfaitement répétitives et qu'une mauvaise adhésion des rubans adhésifs présente un risque de masquage voire de décollement du revêtement déposé. En outre lors de la métallisation, on constate que des particules atteignent la couche en formation après avoir rebondi sur la surface de protection. La qualité de l'accrochage ou de l'homogénéité de ces particules n'est alors pas suffisante, et les zones correspondantes sont moins résistantes aux sollicitations appliquées sur turbomachines.
Il existe donc un besoin pour améliorer la productivité et la qualité de ces opérations.
Par ailleurs les opérateurs sur ces opérations sont soumis à des tensions nerveuses dues notamment à l'attention soutenue nécessaire pour leur exécution ; ils sont aussi exposés à des risques de troubles musculo - squelettiques (TMS) consécutifs à la réalisation d'actions répétitives.
Pour remédier à tous ces inconvénients, la demanderesse propose un masque de protection pour le traitement de surfaces d'aubes de turbomachines agencé pour résister aux effets du traitement de surface et pour pouvoir être posé sur la surface à protéger, caractérisé par le fait qu'il constitue un outillage démontable et réutilisable.
Le traitement de surface comprend une étape de sablage et/ou une étape de métallisation.
Par outillage, on désigne une pièce ou un ensemble de pièces au moins en partie rigides dont la forme et les matériaux sont adaptés au masquage des parties de surfaces à protéger. Les matériaux de l'outillage sont aussi en capacité de résister à l'environnement opératoire des opérations E1 et E2. Grâce à l'outillage de l'invention, on supprime toute opération d'application manuelle de ruban adhésif, et le masquage est parfaitement répétitif.
De préférence, l'étape E2 entraînant une élévation de température, le masque de protection est disposé pour résister aux effets thermiques du traitement de surface, ici un dépôt plasma.
De préférence encore, l'étape E2 nécessitant un traitement mécanique préalable, le masque de protection de l'étape E1 est d'un matériau résistant à l'action abrasive d'un sablage.
Avantageusement, le masque de protection est en acier inoxydable ou en matériau silicone ou en matériau polymère.
Eventuellement, le masque peut servir à la fois pour le sablage et pour le dépôt plasma.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un masque de protection pour une application de l'invention et du dessin annexé dans lequel :
Dans la mesure où la torche à plasma T est placée préférentiellement perpendiculairement à la surface à traiter, les parois de la fenêtre sont aussi perpendiculaires à cette surface. La fenêtre permet le passage des particules de métal en fusion pendant l'opération de métallisation avec la torche à plasma. Cette disposition présente l'avantage que les particules de métal en fusion issues de la torche à plasma qui ne sont pas dirigées dans l'axe de la fenêtre se déposent sur le masque dans la zone bordant la fenêtre sans être réfléchies vers l'intérieur. Ces particules ne viennent donc pas perturber la couche en formation par rebond. Après application d'une couche d'épaisseur voulue, on retire le masque. Le revêtement a exactement la forme définie par celle de la fenêtre ; il n'est pas nécessaire de procéder à une opération de retouche.
On remet en service le masque pour le traitement d'autres aubes si la zone métallisée en bordure de la fenêtre n'est pas trop épaisse. Le masque peut être ainsi utilisé plusieurs fois avant de nécessiter une remise en forme par "démétallisation" de la zone bordant la fenêtre. Une telle opération de restauration du masque est avantageusement effectuée par usinage chimique selon les techniques connues de l'homme du métier.
Si une opération préalable de préparation de la surface est nécessaire, on utilise le même masque pour protéger les surfaces qui ne doivent pas recevoir le sablage.
On a représenté sur la figure 2 un mode de réalisation de l'invention correspondant au traitement des nageoires de l'aube. Un masque 239 de protection comportant deux demi-coques 233, épouse la forme des nageoires selon une cheminée 234 et des faces 19 voisines de celles-ci. Ces formes sont directement déduites du plan de l'aube 10. Les deux demi-coques 233 sont assemblées entre elles sur la surface à protéger par le moyen de quatre pinces 236, par exemple des lames de ressort en inox s'incrustant dans des trous (non visibles sur la figure) ménagés à cet effet dans le masque 239.
Le masque dans ce cas est en matériau silicone. Ce matériau est à la fois résistant au traitement mécanique de sablage et au traitement thermique de métallisation.
Les deux demi-coques 233 laissent apparaître les surfaces des extrémités de nageoires 17 à traiter au travers de lumières 235 de façon à ce que ces extrémités restent suffisamment dégagées du masque d'une certaine hauteur « E ».
Le masque 239 sert à la fois pour le sablage et pour le dépôt plasma, il est encore réutilisé un certain nombre de fois.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés. Elle englobe toutes les variantes à la disposition de l'homme du métier.