Influence des paramètres de fonctionnement sur les endommagements d’un alliage de titane en glissement sur un matériau sacrificiel

Operating parameters influence on the damage of a titanium alloy sliding on a sacrificial material

¹ Laboratoire LM&H, Département de génie mécanique, Université de Sidi Bel Abbès, Algérie
e-mail: jeffalal@yahoo.fr ; bounazef@yahoo.com
² Laboratoire LM&H, Département de génie civil, Université de Sidi Bel Abbès, Algérie
e-mail: addabed@yahoo.fr

Reçu : 2 Avril 2008
Accepté : 14 Décembre 2009

Résumé

L’utilisation des lames – labyrinthe placées au sommet des ailettes de turbines afin d’éviter les pertes des gaz de combustion qui s’échappent entre le rotor et l’enveloppe interne se fait de plus en plus rare car elles présentent des anomalies qui conduisent à des problèmes pendant le fonctionnement. Les lames se détruisent en s’aplatissant lorsqu’elles touchent l’enveloppe interne en engendrant un jeu radial important et laissent les gaz s’échapper diminuant le rendement et l’efficacité de la machine. Une nouvelle technique consiste à les remplacer par un matériau poreux protecteur d’ailettes (matériau sacrificiel) qui s’arrache en fins débris pendant la friction sans provoquer de dégâts sur les parties principales de la turbine. En frottant sur le dépôt, les ailettes peuvent subir deux phénomènes aussi néfastes l’un que l’autre. Il s’agit, soit de l’usure du sommet des ailettes, soit du transfert sur leur extrémité du matériau obtenu par le procédé de projection thermique par plasma (APS). Notre travail consiste, en fonction des paramètres qui entrent en action durant le fonctionnement de la turbine, de déterminer comment et quand les deux phénomènes apparaissent et quelle solution il faut adopter pour les minimiser. Pour cela, la modélisation du comportement de ce matériau par la méthode des plans d’expériences est adéquate. Les résultats trouvés sont d’une importance considérable pour l’industrie aéronautique et pétrolière ; ils sont présentés au travers de courbes, de graphes et de surfaces de réponses avec une explication approfondie des phénomènes.

Abstract

The use of air-tight plates (blades – labyrinth) situated on top of turbine blades to avoid combustion gases loss escaping between the rotor and the inner part of turbine is increasingly rare as having deficiencies causing problems during the operation. They destroy in flatten when they affect the internal envelope triggering off an important radial gap and therefore allow gases to escape reducing the efficiency and the output of the machine. A new technique is to replace them with a porous protective material (sacrificial material) that to tear out in fine debris by the blades during friction without causing damage to the main parts of the turbine. By rubbing on the coating, the blades can suffer two phenomena. It is either the blades summit wear, or material transfer on their top; it is obtained by Atmospheric Plasma spraying. Our work consists, with the parameters witch act in the turbine operation is to determine how and when the two phenomena appear and what solution must be adopted to minimise them? For that, the behaviour modelling of this material by the method of experiments designs is adequate. The found results are very important to the aero craft and petroleum industries. They are shown by curves, graphs and responses surfaces with a profound explanation of these phenomena.