Mécanismes d'endommagements des matériaux abradables pour turbines : expertises, simulations
Institution:
Ecully, Ecole centrale de LyonDisciplines:
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Le rendement des moteurs aéronautiques dépend en grande partie du contrôle des flux gazeux entre les parties fixes et les parties mobiles de la turbine. Un jeu minimal est assuré grâce aux matériaux abradables placés sur le stator. Ils sont conçus pour se dégrader et protéger les aubes de turbine en cas de contact accidentel avec le logement. Le frottement pale / abradable constitue un système tribologique complexe dont de nombreux paramètres sont inconnus. Il se produit, dans le cas particulier de la turbine haute pression, dans des conditions particulièrement sévères (vitesse en bout de pale atteignant 500m/s, températures dépassant les 1000 c, environnement gazeux agressif). Des expertises de pièces réelles permettent d'identifier les mécanismes d'usure mis en jeu lors du contact (coupe, déformation plastique, transfert adhésif). Elles sont complétées par des expertises d'essais de bancs d'abradabilité industriels qui mettent en évidence l'importance de certains paramètres. Nous proposons une démarche simplifiée basée sur la reproduction des endommagements rencontrés dans les cas réels par des essais de laboratoire simples et bien contrôlés. Les essais de micropercussion et de fretting fournissent des sollicitations purement mécaniques et permettent de reproduire certaines transformations microstructurales rencontrées lors des expertises. L'effet de la température est étudié grâce à trois tests. Le laser permet d'isoler les structures de recristallisation après fusion. Les essais effectués sur le tribomètre hef generent de hautes températures de contact et reproduisent les principaux mécanismes de dégradation rencontrés dans les cas réels. Enfin, les propriétés mécaniques des deux antagonistes sont comparées par thermocompression. Cet éventail d'essais simples permet d'expliquer le comportement des systèmes abradables métalliques base mcraiy à haute température et pourra être développé pour l'étude de nouveaux systèmes abradables.