MASQUE DE SABLAGE

Domaine

L’invention porte sur le domaine des opérations de sablage de pièces aéronautiques et en particulier le sablage de bouts d’aubes de compresseur de turbomachine.

Art antérieur

Les aubes de compresseur sont formées d’une pale profilée qui guide le flux d’air dans la turbomachine. Selon sa position dans la turbomachine et sa fonction, cette pale est assemblée à une plateforme de fixation, à un moyeu, à une virole ou à des éléments fixes de carter. Cet assemblage nécessite le collage d’une virole sur l’extrémité libre des aubes qui nécessite une préparation de la surface à coller notamment par sablage.

Comme la pale est fabriquée avec des tolérances strictes pour guider le flux d’air avec précision, il convient de la protéger du sable afin de ne sabler que les bouts d’aubes.

La pratique usuelle vise à positionner un masque de sablage laissant apparaître les bouts d’aubes et recouvrant les parties à protéger. A cette fin, un profilé métallique d’environ 2 à 5 kg et mesurant environ 5 mètres est utilisé pour sabler plusieurs dizaines d’aubes en une seule opération. Le masque peut être un ruban qui est recourbé sur lui-même pour former un cerclage, afin de sabler des aubes déjà agencées en une rangée annulaire et dont une des extrémités respectives de chaque aube est fixée à un moyeu ou un carter, l’autre extrémité devant être sablée.

De par sa dimension et son poids, ce masque est dangereux à manipuler, à la fois pour l’opérateur et pour les pièces de la turbomachine qu’il risque de heurter et d’endommager lors de sa manipulation. Aussi, sa mise en place sous forme d’un cerclage crée un interstice entre les deux extrémités mises en vis-à-vis. Cet interstice peut être important et doit être recouvert d’un ruban adhésif ou d’un joint silicone avant l’opération de sablage afin de ne pas affecter les surfaces qu’il convient de ne pas sabler. Ce masque nécessite également d’être maintenu en place par des moyens extérieurs (une structure de maintien) lors de l’opération de sablage.

Résumé de l’invention L’invention vise à pallier au moins un des inconvénients de l’art antérieur, notamment en proposant un masque de sablage et un procédé d’utilisation correspondant, qui améliorent la sécurité des opérateurs et des matériels, et/ou qui ne nécessitent pas d’opération de recouvrement d’interstice avant le sablage.

L’invention a pour objet un procédé de sablage de bouts d’aubes comprenant : une étape de mise en place d’une pluralité de masques de sablage, chaque masque comprenant un corps présentant une rangée d’ajours, les masques étant positionnés de telle manière que chaque aube traverse un ajour d’un masque et chaque bout d’aube s’étende en saillie du masque respectif, les masques étant assemblés deux à deux préférentiellement sans jeu ; et une étape de sablage des bouts d’aubes en saillie des masques.

Un procédé de ce type permet l’utilisation de masques sans danger lors de leur de manipulation et limite les jeux entre les masques.

Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, les corps des masques sont faits de matière plastique et produits par impression 3D, puis éventuellement recouverts d’un revêtement à base de polyurée. L’utilisation du plastique permet de réduire le poids et facilite ainsi la manipulation et le stockage des masques. Un exemple de type de plastiques utilisables dans ce contexte est le PC-ABS (mélange de polycarbonate et d’acrylonitrile butadiène styrène). Le corps en plastique revêtu permet de maximiser la durabilité sans pénaliser le coût de fabrication du masque. Le revêtement est particulièrement résistant à l’abrasivité du sable. Le revêtement protège ainsi le corps du masque et au besoin le revêtement est rechargé/remplacé sans nécessiter le remplacement du masque (revêtement sacrificiel).

Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, l’étape de mise en place des masques est précédée d’une étape lors de laquelle les aubes sont agencées sensiblement radialement en une rangée annulaire, les masques décrivant, une fois assemblés, un cercle ou un arc de cercle de longueur curviligne préférentiellement comprise entre 3 et 8 mètres, plus préférentiellement voisine de 5 mètres.

Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, la mise en place des aubes en une rangée annulaire est effectuée par l’assemblage des aubes à un carter de compresseur, à une virole extérieure ou à une virole intérieure ; et après l’étape de sablage, une virole intérieure ou extérieure est assemblée aux bouts d’aube sablés. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, le procédé comprend en outre une étape de surveillance de la qualité des masques et en particulier l’épaisseur du revêtement, et une qualité insuffisante ou une épaisseur de revêtement inférieure à un seuil entraîne le rechargement du revêtement ou le remplacement du masque.

Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, une fois assemblés, les masques forment une structure autoportante. Il devient ainsi inutile de prévoir des maintiens extérieurs aux masques.

Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, l’étape de mise en place des masques comprend la mise en place de 3 à 10 masques, préférentiellement la mise en place de 4 ou de 6 masques. Il est entendu que le nombre de masques peut être choisi en fonction de leurs dimensions, du périmètre à balayer et/ou du nombre d’aubes à sabler.

Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, les masques sont positionnés de telle sorte que les bouts d’aube soient en saillie du masque d’une longueur comprise entre 5 et 15 mm, préférentiellement entre 7 et 13 mm.

L’invention porte également sur un masque de sablage pour un tel procédé, le masque comprenant un corps présentant une rangée d’ajours destinés à recevoir des portions respectives d’aubes de compresseur de turbomachine, le corps étant essentiellement formé de matière plastique produit par impression 3D et au moins partiellement recouvert d’un revêtement à base de polyurée. Ce revêtement sacrificiel est particulièrement résistant à l’abrasivité du sable. Le revêtement protège ainsi le corps du masque et au besoin le revêtement est rechargé/rem placé sans nécessiter le remplacement du masque.

Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, le masque se présente sous la forme principale d’un profilé et il est muni de pattes en saillie du profilé à chacune de ses extrémités, les pattes étant destinées à l’assemblage du masque à un autre masque identique. Une telle conception permet une fabrication plus aisée et un montage ne nécessitant pas d’outillage particulier.

Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, les extrémités du masque sont destinées à être assemblées aux extrémités respectives d’un ou de deux autres masques identiques sans jeu. L’absence de jeu permet de bien s’assurer qu’aucune surface à protéger n’est exposée au sable. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, le masque s’étend sur une longueur comprise entre 80 et 130 cm.

Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, le masque pèse entre 500 et 1000 grammes, préférentiellement entre 600 et 700 grammes. Ceci permet une manipulation et un stockage aisé.

Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, le masque présente une extrémité mâle et une extrémité femelle. Ces extrémités mâle/femelle peuvent ainsi former un détrompeur rendant l’assemblage des masques efficace et fiable.

Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, comprend une seconde rangée d’ajours. Ceci permet le sablage de plusieurs rangées d’aubes, notamment dans un compresseur comprenant deux rangées d’aubes statoriques ou deux rangées d’aubes rotoriques directement successives.

L’invention porte également sur un kit comprenant une pluralité de masques selon l’un des modes de réalisation exposé ci-dessus, le kit comprenant au moins deux masques ayant des longueurs distinctes.

Ce kit permet de recouvrir un ensemble d’aubes avec plus de flexibilité d’utilisation, le ou les petits masques pouvant être disposés aux endroits les plus sujets à l’usure (par exemple supportant le plus de contraintes mécaniques), afin de judicieusement anticiper le remplacement de petites pièces à moindre coût.

Brève description des dessins

La figure 1 illustre une vue schématique en coupe d’un compresseur de turbomachine ;

Les figures 2 et 3 illustrent une vue partielle d’un étage de compresseur en cours d’assemblage ;

La figure 4 décrit un masque de sablage selon l’invention.

Description détaillée des dessins

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. La direction axiale correspond à la direction le long de l’axe de rotation de la turbomachine. La direction radiale est perpendiculaire à l’axe de rotation. La direction tangentielle est perpendiculaire aux directions axiale et radiale. L’amont et l’aval sont en référence au sens d’écoulement principal du flux dans la turbomachine.

Les figures ne sont pas représentées à l’échelle. En particulier, les épaisseurs sont agrandies pour faciliter la lecture des figures.

La figure 1 représente de manière simplifiée un compresseur 4 de turbomachine. Il s’agit ici d’un compresseur basse-pression mais les enseignements de la présente demande peuvent également s’appliquer à un compresseur haute-pression ou à une turbine.

Le compresseur 4 comprend un rotor 12 qui tourne autour d’un axe 14 et qui est couplé à un fan 16. Le fan 16 génère un flux d’air qui se divise en un flux primaire 18 et un flux secondaire 20 au niveau du bec 22. Le compresseur 4 comprend plusieurs rangées d'aubes rotoriques 24 et plusieurs rangées d’aubes statoriques 26.

Le compresseur 4 comprend un carter 28. Le carter 28 peut présenter une forme généralement circulaire ou tubulaire. Il peut être composé de plusieurs segments angulaires ou être monobloc. Il peut être en matériau composite.

Les aubes 24, 26 s'étendent essentiellement radialement. Sur l’exemple illustré, les aubes 24 sont monoblocs avec un tambour 25 pour former le rotor 12. Alternativement, elles peuvent disposer d’une plateforme de fixation à un tambour ou être soudées/collées à une virole tournante. Le rotor 12 peut ainsi être fait de plusieurs roues mobiles, chacune portant une rangée annulaire d’aubes rotoriques 24.

L’extrémité radiale externe des aubes 24 vient en regard du carter 28. Sur l’exemple illustré, une couche de matériau abradable 30 est agencée au droit de l’extrémité radiale externe des aubes 24.

Les aubes statoriques 26 peuvent être fixées à une virole interne 32 et au carter 28. L’invention va être détaillée pour des aubes statoriques 26 mais il est entendu que les enseignements décrits pour les extrémités (ou bouts) internes des aubes statoriques 26 peuvent également s’appliquer à leurs extrémités externes ou aux aubes rotoriques.

La figure 2 illustre une vue partielle d’un étage de compresseur lors d’une étape intermédiaire de l’assemblage du compresseur, dans laquelle les aubes 26 sont fixées à leur extrémité externe 26.1 au carter 28. Elles peuvent par exemple avoir été insérées au travers de lumières 28.1 du carter 28.

L’extrémité interne 26.2 est libre. Elle est prête à être sablée avant soudage ou collage à la virole (32 sur la figure 1 ), par exemple sur une longueur radiale « H » qui peut être comprise entre 5 et 15 mm, préférentiellement entre 7 et 13 mm.

Encore une fois, l’invention ne se limite pas au sablage des extrémités internes des aubes statoriques mais à n’importe quelle extrémité (interne ou externe) de tout type d’aube (statorique, rotorique, de compresseur, de turbine ou de soufflante).

La figure 3 montre l’étape suivante d’assemblage lors de laquelle un masque de sablage 40 conventionnel a été positionné aux extrémités internes 26.2 des aubes. Le masque 40 est ici représenté avec un profilé de section en U. Il est en acier et d’une longueur d’environ 5 mètres, d’une extrémité 41 à l’autre 42. Des ajours 43 sont agencés pour permettre le passage d’une portion de chaque aube. Le masque 40 est souple et peut être recourbé sur lui-même pour former un cerclage.

La figure 3 montre ainsi les deux extrémités 41 et 42 du masque, qui sont distantes l’une de l’autre d’un jeu « j » de quelques millimètres. Il est difficile d’obtenir un jeu nul et un chevauchement des extrémités n’est pas souhaitable : des bouts d’aubes seraient obstrués et resteraient non sablés, ou alors des difficultés pour glisser les aubes dans les ajours du masque apparaîtraient. Ce jeu doit être comblé pour éviter d’abîmer des surfaces dont on ne désire pas qu’elles soient sablées.

La figure 4 montre un masque 50 selon l’invention. Celui-ci peut se distinguer du masque connu de l’art antérieur par au moins l’une des propriétés suivantes : sa géométrie, son facteur d’échelle, son matériau constitutif, son poids, ses propriétés physiques ou de surface, son revêtement.

Dans l’exemple illustré, le masque 50 de l’invention comprend un corps 52 qui s’étend d’une extrémité 54 à une autre 56. Les extrémités 54, 56 sont de conceptions distinctes et peuvent être qualifiées de mâle et femelle. Elles visent à l’assemblage sans jeu de deux masques identiques. Par « identique » on décrit ici par abus de langage des masques qui sont aptes à être assemblés l’un à l’autre, sans que cela les limite en termes de longueur, de nombre d’ajours ou de constitution.

Le corps 52 peut avoir la forme d’un profilé notamment concave sous forme d’une gouttière. Il est percé d’une (ou plusieurs) rangée(s) d’ajours 58 destinés à être traversés par les aubes. Les ajours 58 ont une forme voisine du profil des aubes (intrados et extrados).

Le masque 50 peut être équipé à ses extrémités 54, 56 de pattes 60, 62 en saillie du profilé. Les pattes 62 d’une extrémité 56 sont adaptées pour être assemblées aux pattes 60’ de l’autre extrémité 54’ d’un autre masque (et vice versa). Par exemple, des éléments de visserie traversant des trous oblongs dans chacune des pattes peuvent être prévus.

Plusieurs masques 50 sont ainsi aboutés deux à deux pour réaliser un cerclage protégeant l’ensemble des aubes d’une rangée annulaire d’aubes.

Dans l’exemple illustré, les pattes 60 sont plus rapprochées l’une de l’autre que les pattes 62. L’extrémité 56 peut ainsi être considérée comme une extrémité femelle.

Il va sans dire que de nombreuses variations sont possibles pour la position, l’orientation ou la taille de chacune des pattes. D’autres moyens d’assemblage sont également possibles, notamment des languettes d’enclipsage, des moyens d’assemblage rapides (goupille, baïonnette, etc.).

La géométrie des extrémités 54, 56 est telle que lorsque les masques sont en position, aucun jeu n’apparaît et le sable de traverse pas d’interstice entre les masques.

Le masque 50 est au moins partiellement recouvert d’un revêtement à base de polyurée. Le dépôt du revêtement peut être fait en une ou plusieurs couches, par exemple appliquées par projection au pistolet. Le revêtement est au moins prévu sur les surfaces exposées au sablage. L’épaisseur du revêtement peut être comprise entre 0.1 et 4 mm, préférentiellement entre 0.5 et 3mm, et en particulier environ 2 mm.

Le masque 50 peut être suffisamment flexible pour être manipulé à la main avec facilité par des opérateurs lorsqu’ils insèrent les aubes dans les ajours.