De nouveaux progrès dans la simulation du disque moteur du turboréacteur
La production implique plusieurs étapes par lesquelles les matériaux bruts passent pour être transformés dans le produit final. Dans le cadre du projet INTFOP (Integrating forging and process simulation for turbine disks), les scientifiques ont développé un logiciel de simulation de chaîne de conception pour les disques de turbine basse pression des moteurs de turboréacteur. La technologie du moteur d'avion a trouvé sa voie dans le marché régional grâce à des réductions importantes de consommation de carburant et de bruit par rapport aux moteurs de turboréacteurs traditionnels. Les scientifiques ont cherché à garantir une chaîne de conception intéressante pour optimiser les disques du rotor en lien avec leurs propriétés mécaniques. Avec le nouvel outil développé, les scientifiques ont établi une méthodologie pour la modélisation des chaînes de conception inter-sociétés qui manquait jusqu'à présent. Le but des fabricants de moteur lors de la conception du disque du rotor est de répondre aux exigences relatives à l'intégrité structurelle, à la durée de vie et au poids. Les méthodes de conception reposent donc sur la prévision des propriétés de matériel telles que la limite d'élasticité, la fatigue de cycle basse/haute et le fluage. Ces propriétés sont liées à la microstructure du disque du rotor résultant du traitement thermique et du forgeage. Les scientifiques ont réussi à développer une approche de modélisation computationnelle pour prédire ces propriétés fonctionnelles et leur variabilité. Un processus thermos-mécanique de pointe a également été développé avec succès pour référence et disques de démonstration. Les scientifiques ont réalisé des analyses par éléments finis étendues du traitement thermomécanique pour mieux comprendre leur impact sur la microstructure et les propriétés mécaniques des disques. En outre, ils ont conçu différents plans de processus pour étudier, par exemple, l'effet du réchauffement sur les propriétés mécaniques. Une autre réalisation a été le développement d'une interface adéquate pour permettre la collaboration sur des résultats de simulation. Cela comprenait la définition des formats de données ainsi que le développement et l'évaluation de méthodes et d'outils de post-traitement des données adéquats. Les scientifiques ont conçu deux rotors de disque de démonstration et réalisé 136 tests de traction à chaud, 17 tests d'usure à faible cycle et 16 tests de fluage. Les résultats ont montré une corrélation entre les valeurs réelles et expérimentales, confirmant l'implémentation réussie des simulations intégrées de conception des processus et du forgeage. Les résultats du projet ont pu trouver une utilisation dans la simulation de la conception du processus des pièces du moteur en alliage 718 comme les disques. Les pièces optimisées en fonction de leurs propriétés mécaniques et de leur poids devraient donner de futurs moteurs d'avion plus efficaces et dégageant moins d'émissions.
Mots‑clés
Turboréacteur, avion, forgeage, disques du rotor, conception du processus, propriétés mécaniques, modélisation
