FR3063674A1 - Dispositif d'application de pression mecanique, procede d'impregnation et procede de collage - Google Patents

Dispositif d'application de pression mecanique, procede d'impregnation et procede de collage Download PDF

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Abstract

Dispositif (100-1) pour l'application d'une pression mécanique sur au moins une pièce (1), le dispositif (100-1) comprenant - une première chambre (2-1) destinée à contenir ladite au moins une pièce (1), - une deuxième chambre (3-1) destinée à contenir un fluide de mise sous pression, - une membrane déformable (30-1) séparant la première chambre (2-1) de la deuxième chambre (3-1), - des moyens d'injection (5-1) du fluide dans la deuxième chambre (3-1), la membrane déformable (30-1) comprenant au moins une première portion (30b), une deuxième portion (30c) et une zone de transition (30e) définissant un coin (60-1) entre la première portion (30b) et la deuxième portion (30c), ce dispositif (100-1) étant caractérisé en ce que la membrane comprend une surépaisseur (70-1) présente sur le coin (60-1) de la zone de transition (30e).

Description

(57) Dispositif (100-1 ) pour l'application d'une pression mécanique sur au moins une pièce (1), le dispositif (100-1) comprenant
- une première chambre (2-1 ) destinée à contenir ladite au moins une pièce (1),
- une deuxième chambre (3-1) destinée à contenir un fluide de mise sous pression,
- une membrane déformable (30-1 ) séparant la première chambre (2-1) de la deuxième chambre (3-1),
- des moyens d'injection (5-1) du fluide dans la deuxième chambre (3-1), la membrane déformable (30-1) comprenant au moins une première portion (30b), une deuxième portion (30c) et une zone de transition (30e) définissant un coin (60-1 ) entre la première portion (30b) et la deuxième portion (30c), ce dispositif (100-1) étant caractérisé en ce que la membrane comprend une surépaisseur (70-1 ) présente sur le coin (601 ) de la zone de transition (30e).
Figure FR3063674A1_D0001
Figure FR3063674A1_D0002
Arrière-plan de l’invention
L'invention concerne un dispositif pour l'application d'une pression mécanique sur au moins une pièce, un procédé d'imprégnation d'une pièce formant texture fibreuse et un procédé de collage entre au moins deux pièces.
Dans la présente description, le terme « pièce » peut notamment désigner une pièce en matériau composite, une pièce métallique ou encore une pièce formant une texture fibreuse destinée à former un renfort fibreux d'un matériau composite.
On connaît une utilisation du procédé « poly-flex » pour la fabrication de matériaux composite. Une texture fibreuse est drapée sur un outillage comportant une surface ayant le profil désiré d'un produit final. La texture est couverte par une membrane imperméable déformable et de la résine est ensuite injectée entre la membrane et la texture. De l'autre côté de la membrane, une pression isostatique est exercée sur la membrane par un fluide lequel engendre une déformation de la face de la membrane située en regard de la texture. Ce fluide force la résine à pénétrer entre les fibres de la texture et maintient une pression durant la phase de la cuisson de la résine.
Une autre utilisation connue du procédé « poly-flex » a pour objet de coller une pluralité de pièces entre elles. A titre d'exemple, deux pièces sont assemblées dans une même chambre à l'aide d'une couche d'adhésif interposée entre elles. La chambre dans laquelle sont disposées ces pièces est délimitée entre un support et une membrane imperméable déformable. Un côté de la membrane fait ainsi face aux pièces assemblées. De l'autre côté de la membrane, une pression isostatique est exercée sur la membrane par un fluide lequel engendre une déformation de la face de la membrane située en regard des pièces assemblées. La membrane est alors configurée pour qu'après application du liquide sa face interne ait une forme complémentaire d'au moins une des pièces en regard, permettant ainsi le collage des pièces par la couche d'adhésif.
Néanmoins, les procédés décrits ci-dessus peuvent présenter certaines limites notamment pour des pièces à géométries complexes, par exemple pour des pièces comprenant des singularités telles des renfoncements, des rainures, des angles incurvés et plus généralement des coins.
A titre d'exemple, pour fabriquer est un carter annulaire en matériau composite, tel un carter de turbomachine aéronautique, la préforme fibreuse de ce carter présente typiquement une virole centrale dont la largeur s'étend selon une direction axiale entre deux brides annulaires, ces brides s'étendant selon une direction radiale vers l'extérieur de la virole centrale. Une telle préforme fibreuse présente alors entre chaque bride et la zone centrale une zone de transition, chacune de ces zones de transition formant ainsi un coin. Lors de la mise en œuvre du procédé « poly-flex » pour la fabrication d'un tel carter, particulièrement au cours de l'application de la pression isostatique sur la membrane, il se peut que la membrane exerce un effort plus faible sur les coins de la préforme fibreuse comparé à la pression qu'elle exerce sur le reste de la préforme, notamment sur la zone centrale et les brides. Les coins correspondent en effet à des zones de la préforme fibreuse qui sont plus difficilement atteignables par la membrane au cours de sa déformation. Ainsi, les coins de la préforme fibreuse peuvent donc être moins compactés par la membrane. Plus généralement, pour toute pièce comprenant des coins, il peut parfois être observé un taux volumique de fibre plus faible dans les zones de coins de cette pièce comparé à une valeur théorique. La pièce ainsi fabriquée peut éventuellement présenter de moins bonnes propriétés mécaniques dans ses zones de coins.
De même pour le collage d'une pluralité de pièces, au moins deux pièces assemblées entre elles peuvent présenter une singularité résultant de leur empilement, par exemple un renfoncement ou un coin en regard de la membrane déformable délimitant la chambre dans laquelle celles-ci sont positionnées. Cette zone de singularité peut être plus difficilement atteignable par la membrane au cours de sa déformation. Il se peut ainsi que lors de l'application de la pression isostatique du fluide sur la membrane, la membrane épouse moins la zone de singularité formée par l'assemblage des pièces. Il peut ainsi résulter que le collage des pièces assemblées présente une tenue mécanique plus faible dans la zone de coin formée par l'assemblage de ces pièces.
Objet et résumé de l'invention
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités.
A cet effet, l'invention propose un dispositif pour l'application d'une pression mécanique sur au moins une pièce, le dispositif comprenant
- une première chambre destinée à contenir ladite au moins une pièce,
- une deuxième chambre destinée à contenir un fluide de mise sous pression,
- une membrane déformable séparant la première chambre de la deuxième chambre,
- des moyens d'injection du fluide dans la deuxième chambre, la membrane déformable comprenant au moins une première portion, une deuxième portion et une zone de transition définissant un coin entre la première portion et la deuxième portion, la membrane comprenant en outre une surépaisseur présente sur le coin de la zone de transition.
Ce dispositif est particulièrement avantageux en ce qu'il permet d'appliquer via la membrane déformable une pression mécanique homogène sur une ou plusieurs pièces présentes dans la première chambre. Notamment, la surépaisseur formée sur la membrane a pour but de pouvoir venir en appui sur un coin correspondant d'une pièce présente dans la première chambre ou sur un coin formé par une pluralité de pièces présentes dans la première chambre. La surépaisseur permet en outre de former un coin de la membrane déformable. Ce coin est conçu de manière à présenter une forme complémentaire d'un coin propre à une pièce, ou formé par une pluralité de pièces. La création de la surépaisseur permet alors vis-à-vis de l'état de l'art d'augmenter la complémentarité entre la membrane déformable et une ou plusieurs pièces, assurant une meilleure répartition de la membrane sur celles-ci lors de leur mise en contact.
Ainsi, après introduction d'un fluide de compression dans la deuxième chambre, la membrane déformable vient appliquer une pression mécanique sur une ou plusieurs pièces présentes dans la première chambre, la surépaisseur permettant alors d'exercer une pression mécanique sur un coin propre à une pièce ou résultant de l'assemblage d'une pluralité de pièces. Le dispositif proposé permet donc vis-à-vis de l'état de l'art de pouvoir venir exercer une pression mécanique optimale sur toute singularité ou coin présents sur une pièce ou formés par l'assemblage d'une pluralité de pièces. Un tel dispositif peut notamment être employé pour exercer une pression mécanique permettant l'imprégnation en résine d'une texture fibreuse présente dans une chambre d'imprégnation. Avantageusement, pour l'imprégnation d'une texture fibreuse, le dispositif proposé permet d'exercer une pression homogène sur l'ensemble de la texture fibreuse, notamment lorsque celleci présente des zones de coins. On obtient ainsi un compactage homogène de la texture fibreuse et après densification de celle-ci une pièce présentant un taux volumique de fibre homogène et des propriétés mécaniques optimales. Le dispositif proposé peut aussi être utilisé pour le collage dans une même chambre d'une pluralité de pièces lorsque ce collage nécessite l'application d'une pression mécanique sur les pièces par une membrane déformable. Le dispositif permet alors d'appliquer une pression homogène sur l'ensemble de la surface de collage des pièces assemblées et permet ainsi d'obtenir un collage entre ces pièces présentant une tenue mécanique optimale.
Selon un autre aspect, pour ce dispositif, la surépaisseur est formée par un élément rapporté sur la membrane déformable.
Selon un autre aspect, pour ce dispositif, la surépaisseur est formée de manière monolithique avec la membrane déformable.
Selon un autre aspect, dans ce dispositif, la membrane déformable est imperméable.
Selon un autre aspect, dans ce dispositif, le fluide de mise sous pression est un fluide incompressible.
Selon un autre aspect, dans ce dispositif, la première chambre est délimitée par un support sur lequel ladite au moins une pièce est destinée à être positionnée et la membrane déformable est située autour de la première chambre.
L'invention propose également un procédé d'imprégnation d'une pièce formant texture fibreuse par une composition d'imprégnation mettant en œuvre un œuvre un dispositif tel que résumé ci-dessus, la texture fibreuse présentant au moins une première partie, une deuxième partie et une zone intermédiaire définissant un coin entre la première partie et la deuxième partie, et le procédé comprenant les étapes suivantes:
- positionnement de la texture fibreuse dans la première chambre, la texture fibreuse étant présente en regard de la membrane déformable,
- introduction d'une composition d'imprégnation dans la première chambre entre la texture fibreuse et la membrane déformable,
- introduction d'un fluide de mise sous pression dans la deuxième chambre afin d'appliquer via ladite membrane une pression sur la texture fibreuse de sorte à l'imprégner par la composition d'imprégnation, la surépaisseur de la membrane déformable étant en appui sur le coin de la texture fibreuse lors de l'application de la pression.
Selon un autre aspect, pour ce dispositif, la texture fibreuse constitue une préforme fibreuse et est destinée à former un renfort fibreux d'un carter de moteur aéronautique, notamment d'un carter de soufflante, ladite texture fibreuse étant maintenue en forme sur un support de manière à définir une virole centrale s'étendant en largeur selon une direction axiale entre une première bride annulaire et une deuxième bride annulaire, la première bride et la deuxième bride s'étendant dans une direction radiale vers l'extérieur de la virole centrale, une première zone intermédiaire définissant un premier coin entre la première bride et la virole centrale, une deuxième zone intermédiaire définissant un second coin entre la deuxième bride et la virole centrale, la membrane déformable étant située autour de la première chambre, la membrane déformable comprenant en outre une première portion centrale annulaire s'étendant selon une direction axiale entre une deuxième portion annulaire et une troisième portion annulaire, la deuxième portion et la troisième portion s'étendant dans une direction radiale vers l'extérieur de la première portion, une première zone de transition comprenant une surépaisseur et définissant un coin entre la première portion et la deuxième portion, une seconde zone de transition comprenant une surépaisseur et définissant un coin entre la première portion et la troisième portion, de sorte à ce que la surépaisseur de la première zone de transition et la surépaisseur de la seconde zone de transition viennent respectivement en appui sur le premier coin et le second coin de la texture fibreuse lors de l'application de la pression.
L'invention propose également un procédé de collage entre au moins deux pièces, mettant en œuvre le dispositif résumé ci-dessus, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- assemblage d’au moins une première pièce sur une deuxième pièce, au moins une couche d'adhésif étant présente entre les deux pièces assemblées,
- placement des pièces dans la première chambre, la membrane déformable étant en regard des pièces assemblées, l'assemblage de ladite au moins première pièce sur la deuxième pièce formant au moins un coin adjacent à la première pièce et à la deuxième pièce, ledit au moins un coin étant défini par la superposition de ces pièces,
- introduction d'un fluide de mise sous pression dans la deuxième chambre afin d'imposer via ladite membrane une pression sur les pièces assemblées permettant leur collage par l'intermédiaire de la couche d'adhésif, la surépaisseur de la membrane déformable venant en appui sur le coin défini par la première pièce et la deuxième pièce lors de l'application de la pression.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 représente, de manière schématique et partielle, une vue en coupe d'une texture fibreuse placée dans un dispositif selon un mode de réalisation,
- la figure IA illustre une variante de membrane déformable présente dans le dispositif de la figure 1,
- la figure 2 représente, de manière schématique et partielle, l'assemblage selon la figure 1 après introduction d'une composition d'imprégnation,
- les figures 3A et 3B représentent, de manière schématique et partielle, l'assemblage selon la figure 2 respectivement pendant et après introduction d'un fluide de compression,
- la figure 4 représente, de manière schématique et partielle, une vue de deux pièces à coller placées dans un dispositif selon un mode de réalisation,
- la figure 5 représente, de manière schématique et partielle, l'assemblage selon la figure 4 après introduction d'un fluide de compression.
Description détaillée de modes de réalisation
La figure 1 illustre un premier mode de réalisation d'un dispositif
100-1 d'application de pression mécanique selon l'invention, destiné ici à l'imprégnation d'une pièce formant texture fibreuse 1 par une composition d'imprégnation. La texture fibreuse 1 est destinée à former un renfort fibreux d'un matériau composite notamment de type composite à matrice céramique (CMC) ou composite à matrice organique (CMO).
La texture fibreuse 1 est réalisée de façon connue par tissage au moyen d’un métier à tisser de type jacquard sur lequel on a disposé un faisceau de fils de chaînes et/ou torons en une pluralité de couches, les fils de chaînes étant liés par des fils de trame ou inversement. La texture fibreuse 1 peut être réalisée par empilement de strates ou plis obtenu par tissage bidimensionnel (2D). La texture fibreuse 1 peut également être réalisée directement en une seule pièce par tissage tridimensionnel (3D). Par « tissage bidimensionnel », on entend ici un mode de tissage classique par lequel chaque fil de trame passe d'un côté à l'autre de fils d'une seule couche de chaîne ou inversement.
Par « tissage tridimensionnel » ou « tissage 3D » ou encore « tissage multicouche », on entend ici un mode de tissage par lequel certains au moins des fils de trame lient des fils de chaîne sur plusieurs couches de fils de chaîne ou inversement suivant un tissage correspondant à une armure de tissage qui peut être notamment choisie parmi une des armures suivantes : interlock, multi-toile, multi-satin et multi-sergé.
Le dispositif 100-1 comprend une première chambre 2-1, formant ici une chambre d'imprégnation, destinée à contenir la texture fibreuse 1. La première chambre 2-1 est séparée par une membrane déformable 30-1 d'une deuxième chambre 3-1, ici une chambre de compaction, cette deuxième chambre 3-1 étant destinée à contenir un fluide de mise sous pression. Le dispositif 100-1 comprend en outre respectivement des moyens d'injection 4, 5-1 d'une composition d'imprégnation et de fluide de mise sous pression.
Dans l'exemple particulier illustré ici, la texture fibreuse 1 constitue une préforme fibreuse et est destinée à former un renfort fibreux de carter de moteur aéronautique, par exemple un carter de soufflante. Ainsi sur la figure 1, la texture fibreuse 1 et le dispositif 100-1 présentent une symétrie de révolution par rapport à un axe X-X.
Le dispositif 100-1 comporte un support 6 rigide sur lequel la texture fibreuse 1 est destinée à être positionnée. La première chambre 21 est ainsi délimitée par le support 6 et la membrane déformable 30-1 située autour de celle-ci. La première chambre 2-1 est, par ailleurs, délimitée par des parois latérales 6a et 6b du support 6, ces parois s'étendant ici dans une direction radiale par rapport à l'axe X-X. La membrane déformable 30-1 présente une face interne 30a située en regard de la texture fibreuse 1. La deuxième chambre 3-1, séparée de la première chambre 2-1 par la membrane déformable 30-1 peut quant à elle être délimitée par un couvercle 7.
La membrane déformable 30-1, notamment sa face interne 30a, peut être déformée en direction du support 6 lorsqu'une pression suffisante est exercée sur celle-ci. Afin de permettre cette déformation, la membrane peut comporter, notamment être constituée de, un matériau choisi parmi : les silicones renforcés ou non, les polymères thermoplastiques, par exemple le polyamide, le polytéréphtalate d'éthylène (PET), le téflon® (PTFE) ou le polyimide, et leurs mélanges, cette liste n'étant pas exhaustive. La membrane déformable 30-1 peut être imperméable ou perméable. Si la membrane déformable 30-1 est perméable, celle-ci est réalisée avec une faible porosité afin d'éviter tout transfert de fluide entre la première chambre 2-1 et la deuxième chambre 3-1.
La texture fibreuse 1 peut être drapée sur un outillage comportant une surface ayant le profil désiré du renfort fibreux final. La texture fibreuse 1 mise en forme constitue ainsi une préforme fibreuse. Dans l'exemple illustré, la texture fibreuse 1 est maintenue sur le support 6, de manière à définir une virole centrale la s'étendant en largeur selon l'axe X-X entre une première bride lb annulaire et une deuxième bride le annulaire. La première bride lb et la deuxième bride le s'étendent, par rapport à l'axe X-X, dans une direction radiale vers l'extérieur de la virole centrale la, une première zone intermédiaire ld définissant un premier coin 50-1 entre la première bride lb et la virole centrale la, une deuxième zone intermédiaire le définissant un second coin 50-2 entre la deuxième bride le et la virole centrale la.
Comme expliqué au cours de la partie introductive, toute singularité d'une pièce, par exemple une rainure, un renfoncement, un angle incurvé, et plus généralement tout coin est en pratique plus difficilement atteignable par la membrane au cours de sa déformation. Par exemple, le premier coin 50-1 et le second coin 50-2 de la texture fibreuse 1 peuvent être ici susceptibles d'être moins compactés par la membrane déformable 30-1 comparé à la virole centrale la.
Pour parer à ce risque, conformément à l'invention la membrane 30-1 déformable comprend une ou plusieurs surépaisseurs sur une ou plusieurs zones de coins prédéterminées de cette membrane. Chaque surépaisseur est réalisée avec la membrane déformable de manière à venir en appui sur un coin correspondant d'au moins une pièce, lors de l'application d'un fluide de mise sous pression sur la membrane déformable.
Ainsi, dans l'exemple illustré la membrane déformable 30-1 comprend une première portion 30b centrale annulaire s'étendant selon la direction axiale X-X entre une deuxième portion 30c annulaire et une troisième portion 30d annulaire, la deuxième portion 30c et la troisième portion 30d s'étendant dans une direction radiale vers l'extérieur de la première portion 30b. Une première zone de transition 30e comprend une surépaisseur 70-1 et définit un coin 60-1 entre la première portion 30b et la deuxième portion 30c. Une seconde zone de transition 30f comprend une surépaisseur 70-2 et définit un coin 60-2 entre la première portion 30b et la troisième portion 30d. Conformément à l'invention les surépaisseurs 70-1, 70-2 sont réalisées de sorte à venir respectivement en appui sur le premier coin 50-1 et le second coin 50-2 de la texture fibreuse 1 lors de l'application de la pression du fluide de mise sous pression sur la membrane déformable 30-1.
La figure 1 présente un médaillon d'agrandissement de la seconde zone de transition 30f. Comme il peut être vu sur cet agrandissement, une surépaisseur 70-2 est ici formée par un élément rapporté sur la membrane déformable 30-1. A des fins de clarté, on précise ici que pour tout élément rapporté sur la membrane déformable 30-1, on entend par « surépaisseur » 70-1, 70-2 l'association respective de l'épaisseur de l'élément rapporté avec tout ou partie d'épaisseur de la membrane déformable 30-1.
Dans le cas d'un élément rapporté, le matériau l'élément peut être choisi identique à celui de la membrane (ex : en silicone). En alternative le matériau de l'élément rapporté peut être réalisé dans un matériau distinct de celui de la membrane. Le matériau de l'élément rapporté est alors choisi de manière à présenter des propriétés d'élasticité proches de la membrane afin de pouvoir suivre les mouvements de déformation de celle-ci et est choisi de manière à présenter des bonnes propriétés d'adhésion à celle-ci.
L'élément rapporté est à titre d'exemple fabriqué indépendamment de la membrane déformable 30-1 puis collé sur celle-ci, ou assemblé thermiquement avec la membrane déformable 30-1 au cours d'une étape commune de cuisson, de manière à former la surépaisseur 70-2.
Dans un autre mode de réalisation illustré sur le médaillon de la Figure IA, une surépaisseur 70-3 est formée de manière monolithique avec la membrane déformable 30-1.
Par ailleurs, les surépaisseurs 70-1, 70-2, 70-3 sont réalisées de manière à ne pas marquer ou déformer la texture fibreuse 1 lorsque ces surépaisseurs viennent en appui sur les coins 50-1, 50-2 de la texture fibreuse 1. Pour ce faire, les surépaisseurs 70-1, 70-2, 70-3 de la membrane déformable 30-1 peuvent éventuellement présenter des bords amincis aux jonctions de la première portion 30b centrale avec les zones de transitions 30e, 30f ainsi qu'aux jonctions des deuxième et troisième portions 30c, 30d avec les zones de transitions 30e, 30f.
Les surépaisseurs 70-1, 70-2, 70-3 de la membrane déformable 301 sont ici réalisées pour répondre à l'exemple particulier d'une texture fibreuse 1 d'un carter comprenant deux zones de coins 50-1, 50-2. On réalise donc ici deux surépaisseurs 70-1, 70-2 destinées à venir en appui respectif de deux coins 50-1, 50-2 de la texture fibreuse 1. Ce nombre de surépaisseurs n'est cependant ici donné qu'à titre illustratif et est fonction de la pièce à fabriquer. On notera en outre que les termes « deuxième » portion 30c, « troisième » portion 30d, « première » zone de transition 30e et « seconde » zone de transition 30f de la membrane déformable 301 sont ici seulement employés à des fins descriptives. En effet, les « deuxième » ou « troisième » portions peuvent indifféremment se rapporter aux références numériques 30c, 30d. De même la « première » zone de transition ou « seconde » zone de transition peut indifféremment correspondre aux références numériques 30e, 30f.
Ainsi, plus généralement, on réalise une surépaisseur (ex ; une des surépaisseur 70-1 ou 70-2) avec une membrane déformable pour toute pièce comprenant au moins une première partie (ex : la virole centrale la), une deuxième partie (ex : une des brides lb ou le) et une zone intermédiaire (ex: la zone intermédiaire ld ou le) définissant un coin (ex : un des coins 50-1 ou 50-2) entre la première partie et la deuxième partie. Dans un autre exemple, non-illustré, la première partie, la deuxième partie et la zone intermédiaire définissant un coin peuvent être constitutifs d'une rainure formée dans une pièce mécanique. On réalise alors une membrane déformable formée d'au moins une première portion (ex : la première portion 30b centrale), d'une deuxième portion (ex : une des portions 30c ou 30d) et d'une zone de transition (ex : une des zone de transition 30e ou 30f) comprenant une surépaisseur et définissant un coin entre la première portion et la deuxième portion, de manière à ce que la surépaisseur de cette membrane vienne en appui sur le coin de la pièce lors de la déformation de la membrane. On pourrait rapporter un élément sur la zone de transition entre la première portion et la deuxième portion d'une membrane déjà formée, par exemple iso-épaisseur, ou directement former, par exemple par moulage, une membrane monolithique avec sa surépaisseur. Ainsi, chaque surépaisseur permet de former un coin de la membrane déformable. Ce coin est conçu de manière à présenter une forme complémentaire d'un coin propre à une pièce, ou formé par une pluralité de pièces. La création de la surépaisseur permet alors vis-à-vis de l'état de l'art d'augmenter la complémentarité entre la membrane déformable et une ou plusieurs pièces, assurant une meilleure répartition de la membrane sur celles-ci lors de leur mise en contact.
La figure 2 illustre le dispositif 100-1 de la figure 1 après introduction d'une composition d'imprégnation 8 sous la forme d'une résine organique dans la première chambre 2-1.
La résine est, comme illustré, introduite dans le volume libre de la première chambre 2-1 à l'aide des moyens d'injection 4. Dans l'exemple illustré, la résine a été injectée après placement de la texture fibreuse 1 sur le support 6 entre la texture fibreuse 1 et la membrane déformable 30-1. Dans une variante non représentée, la composition d'imprégnation 8 peut être présente entre la texture fibreuse 1 et le support 6. Ainsi, la composition d'imprégnation 8 peut, dans une variante non représentée, avoir été introduite dans la première chambre 2-1 avant le placement de la texture fibreuse 1 par-dessus. Une fois la résine injectée, celle-ci peut se superposer à la texture fibreuse 1 sur sensiblement la totalité de la longueur ce celle-ci.
Une fois la résine présente dans la première chambre 2-1, un fluide 9-1 de mise sous pression, par exemple un fluide incompressible tel de l'huile, est introduit dans la deuxième chambre 3-1 par les moyens d'injection 5-1 de fluide. L'assemblage obtenu pendant et après l'introduction du fluide 9-1 dans la deuxième chambre 3-1 est respectivement représenté sur les figures 3A et 3B. Le fluide 9-1 est appliqué sur la membrane déformable 30-1 du côté opposé à la première chambre 2-1. En d'autres termes, une fois le fluide 9-1 appliqué sur la membrane déformable 30-1, la membrane déformable 30-1 est présente entre la première chambre 2-1 et le fluide 9-1. Dans l'exemple illustré, le fluide 9-1 est appliqué sur la membrane déformable 30-1 une fois l'injection de la résine 20 dans la première chambre 2-1 terminée.
Le fluide 9-1 appliqué exerce une pression sur la membrane déformable 30-1. La pression isostatique du fluide 9-1 force la composition d'imprégnation 8, ici une résine organique, à travers la texture fibreuse 1, déforme la membrane déformable 30-1 vers le support 6 en poussant celle-ci en direction de la texture fibreuse 1. La déformation de la membrane déformable 30-1 pendant l'application du fluide 9-1 engendre une réduction du volume de la première chambre 2-1, comme il peut être vu sur la figure 3A. En parallèle, le front d'imprégnation de la résine dans la texture fibreuse 1 progresse dans l'épaisseur de la texture du fait de la pression exercée par la membrane déformable 30-1. Sur la Figure 3A, la texture fibreuse 1 est représentée avant la fin de son imprégnation par la composition d'imprégnation 8. La composition d'imprégnation 8 occupe alors un volume progressivement réduit dans la première chambre 2-1 entre la membrane déformable 30-1 et la texture fibreuse 1. A ce moment, la membrane déformable 30-1 n'est pas encore en contact avec la texture fibreuse 1.
Sur la Figure 3B, l'application du fluide 9-1 déforme la membrane déformable 30-1 jusqu'à ce que celle-ci vienne au contact de la texture fibreuse 1. La texture fibreuse 1 est alors complètement imprégnée par la résine. Avantageusement et conformément à l'invention les coins 60-1, 60-2 comprenant les surépaisseurs 70-1, 70-2 de la membrane déformable 30-1 viennent alors en appui respectivement contre le premier coin 50-1 et le second coin 50-2 de la texture fibreuse 1. La membrane déformable 30-1 exerce ainsi un effort réparti sur l'ensemble des zones de la texture fibreuse 1, assurant une compaction optimale des fibres sur l'ensemble de la texture fibreuse 1. On obtient ainsi un taux volumique de fibre optimal sur l'ensemble de la texture fibreuse 1, notamment dans les zones de coins 50-1, 50-2 de celle-ci. Le renfort fibreux obtenu à partir de cette texture Fibreuse 1 présentera ainsi des propriétés mécaniques optimales.
Une fois la texture fibreuse 1 complètement imprégnée par la résine, de manière connue la résine peut par la suite subir une étape de cuisson au cours de laquelle la pression isostatique du fluide 9-1 se propage dans la texture fibreuse 1 imprégnée par la résine. La pression exercée par le fluide 9-1 est maintenue jusqu'à la réticulation de la résine. On obtient ainsi un matériau composite, formant ici un carter, comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice. Le dispositif 100-1 peut comporter un organe de chauffage (non représenté) permettant de réaliser le traitement thermique permettant de transformer la résine en matrice de densification.
La figure 4 illustre un autre mode de réalisation d'un dispositif 1002 d'application de pression mécanique selon l'invention, destiné ici à permettre le collage d'au moins deux pièces. Le dispositif 100-2 comprend une première chambre 2-2 destinée à contenir une pluralité de pièces à coller entre elles. La première chambre 2-2 est séparée par une membrane déformable 30-2 d'une deuxième chambre 3-2, ici une chambre de compaction, cette deuxième chambre 3-2 étant destinée à contenir un fluide de mise sous pression. Le dispositif 100-2 comprend en outre des moyens d'injection 5-2 d'un fluide de mise sous pression.
Dans l'exemple illustré sur la figure 4, deux pièces 10, 11 sont présentes dans la première chambre 2-2.
Une première pièce 10 est située en regard d'une partie de la face interne 30g de la membrane déformable 30-2 délimitant la première chambre 2-2. Au moins une couche d'adhésif 31 est présente entre la première pièce 10 et une deuxième pièce 11 et est en contact avec cellesci. La première pièce 10 est présente entre la couche d'adhésif 31 et une partie de la membrane déformable 30-2. Une partie de la deuxième pièce 11, sur laquelle la couche d'adhésif 31 et la première pièce 10 ne sont pas présentes, est située en regard d'une partie de la face interne 30g de la membrane déformable 30-2. La face interne 30g de la membrane déformable 30-2 est située du côté de première chambre 2-2. La première chambre 2-2 peut en outre être délimitée par un joint d'étanchéité 32. La membrane déformable 30-2 est située entre la première chambre 2-2 et la deuxième chambre 3-2, la deuxième chambre 3-2 pouvant être délimitée par un support 33.
La membrane déformable 30-2, notamment sa face interne 30g, peut être déformée en direction des pièces 10, 11 assemblées dans la première chambre 2-2 lorsqu'une pression suffisante est exercée sur celle-ci. Afin de permettre cette déformation, la membrane déformable 302 peut comporter, notamment être constituée d'un des matériaux précédemment proposé pour la réalisation de la membrane déformable 30-1. La membrane déformable 30-2 peut être imperméable ou perméable. Si la membrane déformable 30-2 est perméable, celle-ci est réalisée avec une faible porosité afin d'éviter tout transfert de fluide entre la première chambre 2-2 et la deuxième chambre 3-2.
Dans l'exemple illustré, seule une partie de la deuxième pièce 11 sur laquelle la première pièce 10 est destinée à être collée est présente dans première chambre 2-2. La deuxième pièce 11 est par exemple une aube de turbomachine et la première pièce 10 est un élément destiné à constituer une fois collé un bord d'attaque. L'aube de turbomachine peut, par exemple, être en matériau composite et comporter un renfort fibreux en carbone et densifié par une matrice époxyde. L'élément destiné à constituer un bord d'attaque peut être en matériau métallique.
On ne sort pas du cadre de la présente invention lorsque les pièces à coller sont, par exemple, chacune en matériau composite et comportent chacune un renfort fibreux en carbone et densifié par une matrice époxyde. Les pièces à coller peuvent encore comporter un ou plusieurs matériaux sandwich de type nid d'abeilles ou mousse. On peut encore réaliser dans le cadre des procédés selon l'invention un collage entre une pluralité de pièces, chacune étant en matériau métallique ou bien encore, par exemple, en verre, en bois ou en céramique.
Dans un autre exemple non-illustré, la première pièce 10 et la deuxième pièce 11 peuvent dans leur intégralité être présentes dans la première chambre 2-2.
Comme il peut être vu sur la figure 4, la première pièce 10 est assemblée sur une partie de la deuxième pièce 11. La superposition de la première pièce 10 avec la deuxième pièce 11 définit ainsi deux coins 50-3, 50-4 adjacents à ces pièces 10,11. Comme expliqué précédemment, toute singularité propre à au moins une pièce, ou dans cet exemple toute singularité définie entre au moins deux pièces 10, 11 est en pratique plus difficilement atteignable par la membrane déformable 30-2 lorsque celle-ci est déformée sous la pression d'un fluide de compression. Dans l'exemple illustré, les coins 50-3, 50-4 résultants de la superposition de la première pièce 10 sur une partie de la deuxième pièce 11 sont susceptibles d'être moins compactés par la membrane déformable 30-2 comparé aux autres surfaces des pièces 10, 11 en regard de la face interne 30g de la membrane déformable 30-2.
Pour parer à ce risque et conformément à l'invention, la membrane déformable 30-2 comprend une ou plusieurs surépaisseurs réalisées sur une ou plusieurs zones de transitions de cette membrane. Chaque surépaisseur est réalisée sur la membrane de manière à venir en appui sur un coin correspondant formé par une ou plusieurs pièces.
Dans l'exemple illustré, la membrane comprend deux surépaisseurs 70-4, 70-5 destinées à venir en appui respectif sur les coins 50-3, 50-4 définis entre les pièces 10,11, ces surépaisseurs venant en appui lors de l'application d'un fluide de mise sous pression sur la membrane déformable 30-2. La membrane déformable 30-2 comprend ici une première portion 30h, une deuxième portion 30i et une troisième portion 30j. La première portion 30h est séparée respectivement de la deuxième portion 30i et de la troisième portion 30j par des zones de transition 30k, 30I. La zone de transition 30k définit un coin 60-3 entre la première portion 30h et la deuxième portion 30i. La zone de transition 30I définit un coin 60-4 entre la première portion 30h et la troisième portion 30j.
Conformément à l'invention, les surépaisseurs 70-4, 70-5 sont formées dans les zones de transitions 30k, 30I, de sorte à ce que ces surépaisseurs 70-4, 70-5 viennent en appui sur les coins 50-3, 50-4 définis entre les pièces 10,11 lors de la déformation de la membrane déformable 30-2.
Une fois encore chaque surépaisseur 70-4, 70-5 peut être formée de manière monolithique, comme illustré sur les figures 4 et 5, ou résulter de l'association d'un élément rapporté avec la membrane déformable 302. Dans le cas d'un élément rapporté, le matériau de l'élément peut être choisi identique à celui de la membrane déformable 30-2 ou être réalisé via un matériau distinct présentant des propriétés d'élasticité proches.
En outre, les surépaisseurs 70-4, 70-5 sont réalisées de manière à ne pas marquer ou déformer la première pièce 10 et la deuxième pièce 11. Pour ce faire, les surépaisseurs 70-4, 70-5 peuvent à titre d'exemple présenter des bords amincis aux jonctions de la première portion 30h avec les zones de transitions 30k, 301 et aux jonctions respectives des deuxième et troisième portions 30i, 30j avec les zones de transition 30k, 301.
Les surépaisseurs 70-4, 70-5 de la membrane déformable 30-2 sont ici réalisées pour répondre à l'exemple particulier du collage de deux pièces 10, 11 formant deux coins 50-3, 50-4. On réalise donc ici deux surépaisseurs 70-4, 70-5 destinées à venir en appui respectif des deux coins 50-3, 50-4 définis entre les pièces 10, 11. Ce nombre de surépaisseurs et de coins n'est cependant ici donné qu'à titre illustratif.
Plus généralement, une surépaisseur est réalisée sur la membrane déformable 30-2 pour tout coin résultant de l'assemblage ou de la superposition d'au moins deux pièces. La membrane déformable 30-2 est alors réalisée de manière à être constituée d'au moins une première portion, d'une deuxième portion et d'une zone de transition comprenant une surépaisseur et définissant un coin entre la première portion et la deuxième portion. La surépaisseur est réalisée de sorte à venir en appui sur le coin formé par l'assemblage desdites au moins deux pièces au cours de la déformation de la membrane.
La figure 5 illustre le dispositif 100-2 de la figure 1 après introduction par les moyens d'injection 5-2 d'un fluide 9-2 de mise sous pression, par exemple un fluide incompressible tel de l'huile, dans la deuxième chambre 3-2. Le fluide 9-2 a été introduit dans la deuxième chambre 3-2 par l'intermédiaire d'un orifice d'entrée 33a du fluide. Un orifice de sortie 33b du fluide 9-2 de mise sous pression peut, par ailleurs, être présent afin d'évacuer le fluide 9-2 une fois le procédé de collage terminé. Les orifices d'entrée 33a et de sortie 33b du fluide peuvent, comme représenté, être ménagés dans le support 33.
Le fluide 9-2 appliqué exerce une pression sur la membrane déformable 30-2. La pression isostatique du fluide 9-2 déforme alors la membrane déformable 30-2 en poussant celle-ci contre la première pièce 10 et la deuxième pièce 11. La déformation de la membrane déformable 30-2 suite à l'application du fluide 9-2 engendre une réduction du volume de la première chambre 2-2. Notamment, la forme de la face interne 30g de la membrane déformable 30-2 est modifiée, après introduction du fluide 9-2 de mise sous pression dans la deuxième chambre 3-2, de manière à prendre en partie la même forme que l'assemblage formé par les pièces 10,11.
Le fluide 9-2 applique ainsi une pression mécanique sur les pièces 10, 11 au travers de la membrane déformable 30-2. Plus précisément, le fluide 9-2 impose une pression hydrostatique aux pièces 10,11 et à la couche d'adhésif 31 assemblés, et notamment une pression sur l'intégralité de la couche d'adhésif 31. Autrement dit, le fluide 9-2 par l'intermédiaire de la membrane déformable 9-2 applique une pression sur l'intégralité de la surface sur laquelle s'étend la couche d'adhésif 31.
Notamment, les surépaisseurs 70-4, 70-5 de la membrane 30-2 viennent avantageusement en appui respectivement contre les coins 50-3, 50-4 formés par l'assemblage des pièces 10,11. La membrane déformable 30-2 exerce ainsi un effort sur l'ensemble des zones de l'assemblage des pièces 10, 11. On obtient ainsi un collage optimal sur l'ensemble de l'assemblage formées par les pièces 10, 11, notamment dans les zones de coins 50-3, 50-4. Le collage de l'assemblage ainsi obtenu présente une tenue mécanique optimale, ce collage étant réalisé de manière homogène.
De manière connue, le pouvoir adhésif de la couche d'adhésif 31 peut être augmenté par chauffage du fait de la réticulation de l'adhésif.
Dans ce cas, le dispositif 100-2 peut comporter un organe de chauffage 40 constitué, par exemple, d'une pluralité de résistances chauffantes. L'organe de chauffage 40 peut, par exemple, être présent dans le support 33 comme illustré. Lorsqu'une étape de chauffage est réalisée, celle-ci peut être menée alors que les pièces 10, 11 sont soumises à la pression appliquée par le fluide 9-2. Dans des variantes non illustrées, l'organe de chauffage peut être présent dans la deuxième chambre 3-2 et/ou dans la membrane déformable 30-2 et/ou sur la membrane déformable 30-2 et/ou dans la première chambre 2-2. En variante encore, le dispositif 100-2 ne comporte pas d'organe de chauffage et le chauffage de la couche d'adhésif 31 est effectué par un organe de chauffage extérieur au dispositif 100-2.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif (100-1 ; 100-2) pour l'application d'une pression mécanique sur au moins une pièce (1 ; 10, 11), le dispositif (100-1 ; 100-2) comprenant
    - une première chambre (2-1 ; 2-2) destinée à contenir ladite au moins une pièce (1 ; 10,11),
    - une deuxième chambre (3-1 ; 3-2) destinée à contenir un fluide (9-1 ; 9-2) de mise sous pression,
    - une membrane déformable (30-1 ; 30-2) séparant la première chambre (2-1 ; 2-2) de la deuxième chambre (3-1 ; 3-2),
    - des moyens d'injection (5-1 ; 5-2) du fluide (9-1 ; 9-2) dans la deuxième chambre (3-1 ; 3-2), la membrane déformable (30-1 ; 30-2) comprenant au moins une première portion (30b ; 30h), une deuxième portion (30c ; 30i) et une zone de transition (30e ; 30k) définissant un coin (60-1 ; 60-3) entre la première portion (30b ; 30h) et la deuxième portion (30c ; 30i), ce dispositif (100-1 ; 100-2) étant caractérisé en ce que la membrane comprend une surépaisseur (70-1 ; 70-4) présente sur le coin (60-1 ; 603) de la zone de transition (30e ; 30k).
  2. 2. Dispositif (100-1 ; 100-2) selon la revendication 1, dans lequel la surépaisseur (70-1 ; 70-4) est formée par un élément rapporté sur la membrane déformable (30-1 ; 30-2).
  3. 3. Dispositif (100-1 ; 100-2) selon la revendication 1, dans lequel la surépaisseur (70-1 ; 70-4) est formée de manière monolithique avec la membrane déformable (30-1 ; 30-2).
  4. 4. Dispositif (100-1 ; 100-2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la membrane déformable (301 ; 30-2) est imperméable.
  5. 5. Dispositif (100-1 ; 100-2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le fluide (9-1 ; 9-2) de mise sous pression est un fluide incompressible.
  6. 6. Dispositif (100-1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la première chambre (2-1) est délimitée par un support (6) sur lequel ladite au moins une pièce (1) est destinée à être positionnée et dans lequel la membrane déformable (301) est située autour de la première chambre (2-1).
  7. 7. Procédé d’imprégnation d’une pièce formant texture fibreuse (1) par une composition d’imprégnation (8) mettant en œuvre un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, la texture fibreuse (1) présentant au moins une première partie (la), une deuxième partie (lb) et une zone intermédiaire (ld) définissant un coin (50-1) entre la première partie (la) et la deuxième partie (lb), et le procédé comprenant les étapes suivantes:
    - positionnement de la texture fibreuse (1) dans la première chambre (2-1), la texture fibreuse (1) étant présente en regard de la membrane déformable (30-1),
    - introduction d'une composition d'imprégnation (8) dans la première chambre (2-1) entre la texture fibreuse (1) et la membrane déformable (30-1),
    - introduction d'un fluide (9-1) de mise sous pression dans la deuxième chambre (3-1) afin d'appliquer via ladite membrane une pression sur la texture fibreuse (1) de sorte à l'imprégner par la composition d'imprégnation (8), la surépaisseur (70-1) de la membrane déformable (30-1) étant en appui sur le coin (50-1) de la texture fibreuse (1) lors de l'application de la pression.
  8. 8. Procédé d'imprégnation selon la revendication 7, dans lequel la texture fibreuse (1) constitue une préforme fibreuse destinée à former un renfort fibreux d'un carter de moteur aéronautique, ladite texture fibreuse (1) étant maintenue en forme sur un support (6) de manière à définir une virole centrale (la) s'étendant en largeur selon une direction axiale entre une première bride (lb) annulaire et une deuxième bride (le) annulaire, la première bride (lb) et la deuxième bride (le) s'étendant dans une direction radiale vers l'extérieur de la virole centrale (la), une première zone intermédiaire (ld) définissant un premier coin (50-1) entre la première bride (lb) et la virole centrale (la), une deuxième zone intermédiaire (le) définissant un second coin (50-2) entre la deuxième bride (le) et la virole centrale (la), la membrane déformable (30-1) étant située autour de la première chambre (2-1), la membrane comprenant en outre une première portion (30b) centrale annulaire s'étendant selon une direction axiale entre une deuxième portion (30c) annulaire et une troisième portion (30d) annulaire, la deuxième portion (30c) et la troisième portion (30d) s'étendant dans une direction radiale vers l'extérieur de la première portion (30b), une première zone de transition (30e) comprenant une surépaisseur (70-1) et définissant un coin (601) entre la première portion (30b) et la deuxième portion (30c), une seconde zone de transition (30f) comprenant une surépaisseur (70-2) et définissant un coin (60-2) entre la première portion (30b) et la troisième portion (30d), de sorte à ce que la surépaisseur (70-1) de la première zone de transition (30e) et la surépaisseur (70-2) de la seconde zone de transition (30f) viennent respectivement en appui sur le premier coin (501) et le second coin (50-2) de la texture fibreuse (1) lors de l'application de la pression.
  9. 9. Procédé de collage entre au moins deux pièces (10, 11) mettant en œuvre un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, le procédé comprenant les étapes suivantes :
    - assemblage d'au moins une premièret pièce (10) sur une deuxième pièce (11), au moins une couche d'adhésif (31) étant présente entre les deux pièces (10, 11) assemblées,
    - placement des pièces (10, 11) dans la première chambre (22), la membrane déformable étant en regard des pièces (10, 11) assemblées, l'assemblage de ladite au moins première pièce (10) sur la deuxième pièce (11) formant au moins un
    5 coin (50-3) adjacent à la première pièce (10) et à la deuxième pièce (11), ledit au moins un coin (50-3) étant défini par la superposition de ces pièces (10,11),
    - introduction d'un fluide (9-2) de mise sous pression dans la deuxième chambre (3-2) afin d'imposer via ladite membrane
  10. 10 une pression sur les pièces (10, 11) assemblées permettant leur collage par l'intermédiaire de la couche d'adhésif (31), la surépaisseur (70-4) de la membrane déformable (30-2) venant en appui sur le coin (50-3) défini par la première pièce (10) et la deuxième pièce (11) lors de l'application de
  11. 15 la pression.
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