Aubes de réacteur pour l’industrie aéronautique
Aubes de turbine et de compresseur – Plus d’efficacité et de sécurité grâce à la finition OTEC
Les aubes de réacteur, telles que les aubes de compresseur ou de turbine sont au cœur du réacteur et donc essentielles à leur bon fonctionnement. Un réacteur à double flux, par exemple, est composé de plusieurs éléments. À l’avant se trouve le ventilateur, qui aspire l’air et le conduit vers le compresseur. Il est composé de plusieurs aubes de compresseur alignées et disposées par format décroissant dans une conduite de plus en plus étroite. Par un mouvement de rotation, l’air aspiré est comprimé au trentième de son volume. Dans ces conditions, la pression et la température du gaz augmentent. L’air comprimé et échauffé est conduit dans la chambre de combustion, dans laquelle le kérosène est injecté, mélangé à l’air comprimé et mis en combustion. L’énergie qui en résulte entraîne la turbine haute pression. Les aubes de turbine qui y sont montées entraînent à leur tour le compresseur. La turbine basse pression est elle aussi mise en mouvement avec cette énergie. La turbine basse pression est composée d’aubes plus longues et directement reliée au ventilateur. Elle assure ainsi la rotation de ce dernier. Le ventilateur n’aspire pas seulement l’air à l’intérieur, mais aussi le long du compresseur et de la turbine.
L’air froid qui est conduit le long de la partie intérieure génère la plus grande force pour la propulsion. Le processus à l’intérieur du réacteur a pour seule fonction de le maintenir en activité. Vingt pour cent de la propulsion sont réalisés par les gaz d’échappement et 80 % le sont par le ventilateur. Les aubes de turbine et de compresseur sont exposées à des températures et à des pressions élevées. Les procédés de fabrication et de traitement appliqués doivent donc satisfaire à de hautes exigences.
Les aubes de réacteur utilisées dans l’industrie aéronautique et spatiale sont composées le plus souvent de matériaux difficiles à usiner et présentent des tolérances très faibles qu’il convient de respecter impérativement pour assurer un flux d’air parfait et une résistance extrême à l’usure. Elles sont exposées à des températures pouvant aller jusqu’à 1 000 °C. La surface doit par conséquent, elle aussi, présenter la meilleure qualité possible et être parfaitement adaptée aux conditions régnant dans le réacteur. OTEC a mis au point un procédé spécial permettant d’améliorer l’efficacité et la sécurité des aubes de réacteur, mais aussi de produire moins de rebuts.
Le lissage du corps de l’aube (airfoil) a plusieurs effets positifs. Selon le résultat souhaité, la surface peut être lissée en quelques minutes pour atteindre des valeurs de Ra < 0,2 µm. Le rendement de l’aube s’en trouve amélioré. L’enlèvement de matière est régulier et très faible. La remise en état du bord d’attaque et du bord de fuite grâce à un rayonnage ciblé permet de réduire le taux de rebuts. En effet, le procédé de traitement en amont (par ex. le sablage) peut endommager le bord d’attaque et le bord de fuite. Grâce au procédé mis au point par OTEC, les arêtes des aubes peuvent être rayonnées sur une valeur de rayon prédéfinie et donc être remises en état. Le rayonnage est ciblé, avec un enlèvement de matière minimum.
L’ébavurage de l’emplanture améliore la sécurité puisqu’il empêche le blocage de l’aube dans le disque. Le traitement de surface n’augmente pas seulement la durée de vie des aubes, mais également leur efficacité. De plus, les composantes sont idéalement préparées pour une étape d’enduction en aval. Le procédé novateur de polissage à flux continu d’OTEC permet d’effectuer le lissage et le rayonnage des aubes de réacteur en une seule passe.
Ce procédé consiste à fixer les aubes dans la machine et à les plonger dans une cuve remplie de produits de traitement. Le traitement est assuré à la fois par la rotation de la cuve et par le mouvement de la pièce dans le flux de médias. Les aubes sont exposées sous différents angles en cadence, autrement dit l’angle d’exposition de la pièce change à brefs intervalles. Cela permet de cibler le traitement sur différentes zones de la pièce pour obtenir une surface lisse et un rayonnage à une cote prédéfinie sans que la forme de l’aube soit altérée. L’un des grands avantages du procédé OTEC réside dans les temps de traitement extrêmement courts par rapport aux procédés traditionnels. Selon la taille et l’état original de la pièce, le traitement de surface des aubes de réacteur peut durer entre 2 et 20 minutes.
Étant donné que les aubes sont fixées individuellement, il n’y a aucun risque d’endommager la surface des pièces. Toutes les étapes du traitement peuvent être effectuées dans une seule et même machine. La machine de polissage à flux continu SF-5 permet de traiter jusqu’à 5 aubes de réacteur en même temps, ce qui assure un haut niveau de productivité et de rentabilité. Les tests effectués à la sortie du traitement OTEC montrent des résultats positifs lors des essais de contrainte propre, de résistance à la fatigue et de mesure de fluorescence.
Les aubes de réacteur ne sont pas seulement utilisées dans l’industrie aéronautique et spatiale, mais aussi dans le secteur de la production d’énergie. Le traitement de surface des aubes dans les turbines de production d’énergie peut également être effectué dans les machines OTEC.
