Publié le 16.04.2024

C’est juste comme ça que va la vie : vous avez une tâche super importante et personne n’en a conscience. Le meilleur exemple : les alésages de refroidissement dans les aubes de turbine. Très peu de gens savent même qu’ils existent. Sans parler de leur utilité. Et pourtant, ce sont précisément ces alésages de refroidissement qui non seulement améliorent l’efficacité, mais aussi sauvent des vies dans l’industrie aéronautique.

Inspection automatisée des alésages de refroidissement dans les aubes de turbine

Remettons les choses au clair : les alésages de refroidissement dans les aubes de turbine sont d’une importance capitale. Ce ne sont peut-être que des petits trous, mais ils accomplissent une mission essentielle. Le fait est que les compresseurs actuels atteignent des températures de sortie bien plus élevées que ce que le matériau de l’aube pourrait supporter. Le matériau de l’aube doit donc être protégé. Et c’est précisément ce que font ces petits trous : ils assurent un film de refroidissement (film cooling) appliqué aux surfaces extérieures des aubes de turbine.

Cooling holes on a turbine blade — Alésages de refroidissement sur une aube de turbine

How to inspect Cooling Holes on a Turbine Blade areo-engine — Contrôle des alésages de refroidissement sur une aube de turbine de moteur aéronautique

Le contrôle qualité des alésages de refroidissement vous semble mystérieux ?

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Pourquoi les compresseurs fonctionnent-ils si chaudement au premier plan ?

Les températures très élevées dans le compresseur d’un avion permettent d’une part une meilleure efficacité et d’autre part une consommation de carburant plus faible. Ce qui semble bien, n’est-ce pas ? Cependant, sans les alésages de refroidissement qui assurent leur mission, le matériau fondrait. Donc, les alésages de refroidissement sont nécessaires pour éviter la défaillance de la turbine et garantir la sécurité pendant le vol. Au passage, les aubes de turbine munies d’alésages de refroidissement ne sont pas seulement utilisées en aéronautique. Le secteur de l’énergie utilise également ces petits trous qui protègent les aubes contre la surchauffe.

Un système de distribution sophistiqué au lieu de « on‐perce juste un trou ! »

Il est clair que ces trous accomplissent une tâche importante en protégeant les turbines contre les dommages dus à la surchauffe. Cela mène également à la conclusion que les positions correctes, les formes et la distribution ne doivent pas être laissées au hasard. Les alésages de refroidissement constituent un vrai défi pour l’assurance qualité pour les raisons suivantes :

Ils sont de très petit diamètre.
Leur angle d’inclinaison varie souvent fortement et ils sont généralement percés en oblique.
Ils sont très densément distribués sur les aubes de turbine.
Ils peuvent avoir des formes irrégulières selon les procédés de production.
L’aube de turbine elle-même est fortement courbée.

Diverses formes d’alésages de refroidissement dans les moteurs aéronautiques

Toutes les alésages de refroidissement ne sont pas identiques. On peut les classer selon leurs formes :

Alésage diffuseur (diffuser hole)
Trou rond (round hole)
Trou conique (conical hole)
Long alésage (long hole)

different shapes of cooling holes in turbine blades — Différentes formes d’alésages de refroidissement et les tâches de mesure associées

Quelles tâches d’inspection doivent être réalisées sur ces alésages ?

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En fonction de la forme de l’alésage de refroidissement, il faut vérifier la position, le diamètre, la géométrie de l’entonnoir (les surfaces d’entrée), ou la longueur minimale du cylindre. C’est tout un défi pour la technologie de mesure. En effet, très peu de systèmes sont adaptés. Les méthodes purement tactiles échouent non seulement à cause des petits diamètres ou de l’inclinaison du trou, mais aussi à cause de la courbure de l’aube elle-même.

Alors : comment garantir la qualité de ces alésages de refroidissement ?

Bruker Alicona propose une solution claire pour obtenir tous les paramètres des alésages de refroidissement. Un seul dispositif — l’µCMM — combine deux technologies de mesure pour obtenir les données 3D souhaitées. Voici comment cela fonctionne : la « Vertical Focus Probing » est utilisée pour mesurer la partie cylindrique de l’alésage. La surface, c’est-à-dire la partie conique de l’alésage, est la tâche de la « Focus Variation Avancée ». En utilisant une lentille à très grande distance de travail, l’utilisateur n’a aucune restriction d’accessibilité.

Solution intelligente pour des alésages de refroidissement complexes

Donc tout ce dont vous avez besoin pour effectuer un contrôle qualité sûr et reproductible sur vos alésages de refroidissement, c’est le « Cooling Hole Package » de Bruker Alicona, qui se compose des éléments suivants :

µCMM (matériel)
MetMaX (logiciel)
Add-on « Cooling Hole » (fonction logicielle spécifiquement pour l’application alésage de refroidissement)

Ce package permet non seulement d’inspecter les alésages de refroidissement, mais également d’automatiser cette application complexe. Le processus se déroule comme suit : d’abord, l’alésage de refroidissement est aligné de façon à ce qu’il soit parfaitement centré dans le mode Vue Live. Ensuite, la mesure a lieu. Et enfin, les paramètres pertinents sont analysés. Cela semble être une solution assez simple pour ces petits sauveurs de vie.