FR3134337A1 - Pièce de révolution en matériau composite à capacité de rétention améliorée - Google Patents

Pièce de révolution en matériau composite à capacité de rétention améliorée Download PDF

Info

Publication number
FR3134337A1
FR3134337A1 FR2203153A FR2203153A FR3134337A1 FR 3134337 A1 FR3134337 A1 FR 3134337A1 FR 2203153 A FR2203153 A FR 2203153A FR 2203153 A FR2203153 A FR 2203153A FR 3134337 A1 FR3134337 A1 FR 3134337A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
fibrous
layer
fibers
fibrous structure
blank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2203153A
Other languages
English (en)
Inventor
Nicolas Pierre LANFANT
Dominique Marie Christian Coupe
Gurvan MOREAU
Enrico Giovanni Obert
Nicolas Horter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran SA
Original Assignee
Safran SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran SA filed Critical Safran SA
Priority to FR2203153A priority Critical patent/FR3134337A1/fr
Priority to PCT/FR2023/050499 priority patent/WO2023194692A1/fr
Publication of FR3134337A1 publication Critical patent/FR3134337A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • B29C70/081—Combinations of fibres of continuous or substantial length and short fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/24—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least three directions forming a three dimensional structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/32—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core on a rotating mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/44—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding
    • B29C70/446—Moulding structures having an axis of symmetry or at least one channel, e.g. tubular structures, frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/022—Non-woven fabric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/024—Woven fabric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/026—Knitted fabric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/20—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads
    • D03D15/242—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads inorganic, e.g. basalt
    • D03D15/267—Glass
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/20—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads
    • D03D15/242—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads inorganic, e.g. basalt
    • D03D15/275—Carbon fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/20—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads
    • D03D15/283—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads synthetic polymer-based, e.g. polyamide or polyester fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/50—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the properties of the yarns or threads
    • D03D15/573—Tensile strength
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D25/00—Woven fabrics not otherwise provided for
    • D03D25/005—Three-dimensional woven fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D41/00—Looms not otherwise provided for, e.g. for weaving chenille yarn; Details peculiar to these looms
    • D03D41/004—Looms for three-dimensional fabrics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/04—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position
    • F01D21/045—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position special arrangements in stators or in rotors dealing with breaking-off of part of rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/748—Machines or parts thereof not otherwise provided for
    • B29L2031/7504—Turbines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2603/00—Vanes, blades, propellers, rotors with blades
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2101/00—Inorganic fibres
    • D10B2101/02—Inorganic fibres based on oxides or oxide ceramics, e.g. silicates
    • D10B2101/06—Glass
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2101/00—Inorganic fibres
    • D10B2101/10—Inorganic fibres based on non-oxides other than metals
    • D10B2101/12—Carbon; Pitch
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2101/00—Inorganic fibres
    • D10B2101/10—Inorganic fibres based on non-oxides other than metals
    • D10B2101/14—Carbides; Nitrides; Silicides; Borides
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2331/00—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
    • D10B2331/02—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyamides
    • D10B2331/021—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyamides aromatic polyamides, e.g. aramides
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial
    • D10B2505/02—Reinforcing materials; Prepregs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/36—Application in turbines specially adapted for the fan of turbofan engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
    • F05D2300/6034—Orientation of fibres, weaving, ply angle

Abstract

Pièce de révolution en matériau composite à capacité de rétention améliorée Un procédé de fabrication d'une pièce de révolution en matériau composite (100) comprend :- la réalisation d’une préforme fibreuse sur un mandrin (200) ayant un profil correspondant à celui de la pièce à fabriquer, et - la densification de la préforme fibreuse par une matrice.La réalisation de la préforme fibreuse comprend la formation d’une ébauche fibreuse (140) sous forme de bande comprenant au moins une couche de fibres continues et au moins une couche de fibres discontinues, l’ébauche fibreuse étant mise en forme sur le mandrin, la couche de fibres continues de l’ébauche fibreuse s’étendant au moins sur un tour complet autour du mandrin (200). Figure pour l’abrégé : Fig. 7.

Description

Pièce de révolution en matériau composite à capacité de rétention améliorée
La présente invention se rapporte au domaine général de la fabrication de pièces de révolution exposées aux impacts et plus particulièrement, mais non exclusivement, les carters de soufflante de turbine à gaz pour moteurs aéronautiques.
Dans un moteur aéronautique à turbine à gaz, le carter de soufflante remplit plusieurs fonctions. Il définit la veine d'entrée d'air dans le moteur, supporte un matériau abradable en regard des sommets d'aubes de la soufflante, supporte une structure éventuelle d'absorption d'ondes sonores pour le traitement acoustique en entrée du moteur et incorpore ou supporte un bouclier de rétention. Le bouclier de rétention constitue un piège à débris retenant les débris, tels que des objets ingérés ou des fragments d'aubes endommagées, projetés par centrifugation, afin d'éviter qu'ils traversent le carter et atteignent d'autres parties de l'aéronef.
Précédemment réalisés en matériau métallique, les carters, comme le carter de soufflante, sont maintenant réalisés en matériau composite, c’est-à-dire à partir d’une préforme fibreuse densifiée par une matrice organique, ce qui permet de réaliser des pièces ayant une masse globale moins élevée que ces mêmes pièces lorsqu'elles sont réalisées en matériau métallique tout en présentant une résistance mécanique au moins équivalente sinon supérieure.
La fabrication d’un carter de soufflante en matériau composite à matrice organique est notamment décrite dans le document US 8 322 971. Dans le carter divulgué dans le document US 8 322 971, le bouclier de rétention est constitué par une portion de surépaisseur obtenue au niveau du renfort fibreux du carter qui présente une épaisseur évolutive. Le renfort fibreux est obtenu par enroulement d’une texture fibreuse tissée 3D qui présente une portion de surépaisseur apte à former un bouclier de rétention.
Cependant, afin d’être en mesure de contenir des débris projetés avec une très grande énergie comme dans le cas de la perte d’une aube, la portion de surépaisseur doit toujours présenter une dimension importante dans la direction radiale, ce qui augmente significativement la masse globale de la pièce en matériau composite.
Il est donc souhaitable de pouvoir disposer d’une solution pour disposer d’une pièce de révolution en matériau composite présentant une masse globale inférieure à celle des carters en matériau composite de l’art antérieur tout en ayant une capacité de rétention au moins équivalente sinon supérieure.
A cet effet, selon l'invention, il est proposé un procédé de fabrication d'une pièce de révolution en matériau composite comprenant :
- la réalisation d’une préforme fibreuse sur un mandrin ayant un profil correspondant à celui de la pièce à fabriquer, et
- la densification de la préforme fibreuse par une matrice,
caractérisé en ce que la réalisation de la préforme fibreuse comprend la formation d’une ébauche fibreuse sous forme de bande comprenant au moins une couche de fibres continues et au moins une couche de fibres discontinues, l’ébauche fibreuse étant mise en forme sur le mandrin, ladite au moins une couche de fibres continues de l’ébauche fibreuse s’étendant au moins sur un tour complet autour du mandrin.
Le procédé de l’invention permet ainsi d’obtenir une pièce en matériau composite ayant une capacité de rétention accrue grâce à la présence d’une ou plusieurs couches de fibres discontinues dans son renfort fibreux. La ou les couches de fibres discontinues sont en effet aptes à s’endommager pour dissiper l’énergie en cas d’impact avec un objet projeté tel qu’une aube dans le cas d’un carter de moteur aéronautique (FBO pour « Fan Blade Out »). La ou les couches de fibres continues assurent quant à elles la cohésion et la résistance mécaniques de la pièce.
Il est ainsi possible de fabriquer des pièces de révolution en matériau composite ayant une très bonne capacité de rétention sans nécessiter une augmentation d’épaisseur trop importante, les pièces présentant une masse globale inférieure à celle des pièces en matériau composite de l’art antérieur.
Selon un aspect du procédé de l’invention, la ou les couches de fibres discontinues sont une texture non tissée à fibres longues discontinues ou un mat de fibres aléatoires.
Selon un autre aspect du procédé de l’invention, la ou les couches de fibres continues sont choisies parmi au moins une des structures fibreuses suivantes : structure tissée tridimensionnelle, empilement de strates unidirectionnelles, empilement de strates tissées bidimensionnelles, tresse. L’ébauche fibreuse peut comprendre une seule couche de fibres continues correspondant à une structure fibreuse en forme de bande présentant un tissage tridimensionnel entre une pluralité de fils de chaîne et une pluralité de fils de trame. Dans ce cas, la réalisation de la préforme fibreuse comprend l’enroulement sur le mandrin de l’ébauche fibreuse sur un ou plusieurs tours. L’ébauche fibreuse peut comprendre une seule couche de fibres continues correspondant également à une structure fibreuse en forme de bande présentant un tissage tridimensionnel qui comporte dans le sens de la longueur une première partie dans laquelle les fils de chaîne sont liés par les fils de trame sur toute l’épaisseur de la structure fibreuse et une deuxième partie comprenant une zone de déliaison présente à une position intermédiaire dans l’épaisseur de la structure fibreuse et s’étendant dans la structure fibreuse suivant un plan parallèle à la surface de la structure fibreuse, la zone de déliaison séparant la structure fibreuse en des première et deuxième peaux, la couche de fibres discontinues étant disposée entre les première et deuxième peaux. Dans ce cas, la réalisation de la structure fibreuse comprend l’enroulement sur le mandrin de l’ébauche fibreuse sur un ou plusieurs tours.
L’invention a également pour objet une pièce de révolution en matériau composite comprenant un renfort fibreux, ledit renfort fibreux étant densifié par une matrice, caractérisée en ce que le renfort fibreux comprend dans le sens de l’épaisseur au moins une couche de fibres continues et au moins une couche de fibres discontinues.
Comme expliqué ci-avant, la pièce en matériau composite de l’invention offre une très bonne capacité de rétention tout en ayant une épaisseur maîtrisée et, par conséquent, une masse globale réduite par rapport à celle des pièces en matériau composite de l’art antérieur.
Selon un aspect de la pièce de l’invention, la ou les couches de fibres discontinues sont une texture non tissée à fibres longues discontinues ou un mat de fibres aléatoires.
Selon un autre aspect de la pièce de l’invention, la ou les couches de fibres continues sont choisies parmi au moins une des structures fibreuses suivantes : structure tissée tridimensionnelle, empilement de strates unidirectionnelles, empilement de strates tissées bidimensionnelles, tresse. Le renfort fibreux peut comprendre une seule couche de fibres continues constituée d’une structure fibreuse en forme de bande présentant un tissage tridimensionnel ou multicouche comportant une première partie dans laquelle des fils de chaîne sont liés par des fils de trame sur toute l’épaisseur de la structure fibreuse et une deuxième partie comprenant une zone de déliaison présente à une position intermédiaire dans l’épaisseur de la structure fibreuse, la zone de déliaison séparant la structure fibreuse en des première et deuxième peaux, la couche de fibres discontinues étant présente entre les première et deuxième peaux.
Selon un autre aspect de la pièce de l’invention, celle-ci correspond à un carter comprenant une virole comportant une portion de surépaisseur formant une zone de rétention, la virole comportant en outre à ses extrémités axiales une bride.
La est une vue en perspective et en coupe partielle d’un moteur aéronautique équipé d’un carter de soufflante en matériau composite conformément à un mode de réalisation de l’invention,
La est une vue en coupe selon le plan II-II du carter de la ,
La est une vue schématique en perspective d’un métier à tisser montrant le tissage d’une texture fibreuse utilisée pour la formation du renfort fibreux du carter des figures 1 et 2,
La est une vue schématique en perspective d’une couche à fibres continues,
La est une vue schématique en perspective d’une couche à fibres discontinues,
La est une vue schématique en perspective d’une ébauche fibreuse formée avec les couches des figures 4 et 5 conformément à un mode de réalisation de l’invention,
La est une vue schématique en perspective montrant la mise en forme de l’ébauche fibreuse de la ,
La est une vue en coupe d’une préforme fibreuse obtenue à partir de l’ébauche fibreuse de la ,
La est une vue schématique montrant un outillage de densification de la préforme de la ,
La est une vue schématique en perspective montrant la formation d’une ébauche fibreuse conformément à un autre mode de réalisation de l’invention,
La est une vue en coupe d’un carter réalisé à partir de l’ébauche fibreuse de la .
L'invention s'applique d'une manière générale à toute pièce de révolution en matériau composite exposée à des impacts.
L'invention sera décrite ci-après dans le cadre de son application à un carter de soufflante de moteur aéronautique à turbine à gaz.
Un tel moteur, comme montré très schématiquement par la comprend, de l'amont vers l'aval dans le sens de l'écoulement de flux gazeux, une soufflante 1 disposée en entrée du moteur, un compresseur 2, une chambre de combustion 3, une turbine haute-pression 4 et une turbine basse pression 5.
Le moteur est logé à l'intérieur d'un carter comprenant plusieurs parties correspondant à différents éléments du moteur. Ainsi, la soufflante 1 est entourée par un carter de soufflante 100.
La montre un profil de carter de soufflante 100 en matériau composite tel qu'il peut être obtenu par un procédé selon l'invention. La surface interne 101 du carter définit la veine d'entrée d'air. Elle peut être munie d'une couche de revêtement abradable 102 au droit de la trajectoire des sommets d'aubes de la soufflante, une aube 13 étant partiellement montrée de façon très schématique. Le revêtement abradable est donc disposé sur une partie seulement de la longueur (en direction axiale) du carter. Un revêtement de traitement acoustique (non représenté) peut en outre être disposé sur la surface interne 101 notamment en amont du revêtement abradable 102.
Le carter 100 peut être muni de brides externes 104, 105 à ses extrémités amont et aval afin de permettre son montage et sa liaison avec d'autres éléments.
Le carter 100 est réalisé en matériau composite à renfort fibreux densifié par une matrice. Le renfort est en fibres par exemple de carbone, verre, aramide ou céramique et la matrice est en polymère, par exemple époxyde, bismaléimide ou polyimide, en carbone ou en céramique.
Dans l’exemple décrit ici, le renfort fibreux est formé par enroulement sur un mandrin d'une ébauche fibreuse, le mandrin ayant un profil correspondant à celui du carter à réaliser. Avantageusement, le renfort fibreux constitue une préforme fibreuse tubulaire complète du carter 100 formant une seule pièce avec des parties de renfort correspondant aux brides 104, 105.
Conformément à l’invention, l’ébauche fibreuse est constituée d’au moins une couche de fibres continues et d’au moins une couche fibres discontinues assemblées ensemble comme décrit ci-après. Dans l’exemple décrit ici, la couche de fibres continues est constituée par une structure fibreuse en forme de bande présentant un tissage tridimensionnel. Plus précisément et comme illustré sur la , une structure fibreuse 50 est réalisée de façon connue par tissage tridimensionnel au moyen d'un métier à tisser de type jacquard 10 sur lequel on a disposé un faisceau de fils de chaîne ou torons 20 en une pluralité de couches, les fils de chaîne étant liés par des fils ou torons de trame 30. Les fils utilisés pour le tissage de la structure fibreuse 50 sont par exemple des fils en fibres de carbone, par exemple des fibres HexTow® IM7, HexTow® AS4 ou HexTow® AS7, ou de céramique telle que du carbure de silicium, de verre, ou encore d’aramide. Le titre des fils est typiquement de 12k, 24k ou 48k. Différents types de fils peuvent être utilisés au sein d’une même préforme. La structure fibreuse est réalisée par tissage tridimensionnel. Par « tissage tridimensionnel » ou « tissage 3D », 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. Un exemple de tissage tridimensionnel est le tissage dit à armure « interlock ». Par tissage « interlock », on entend ici une armure de tissage dans laquelle chaque couche de fils de chaîne lie plusieurs couches de fils de trame avec tous les fils d'une même colonne de chaîne ayant le même mouvement dans le plan de l'armure.
Comme illustrée sur les figures 3 et 4, la structure fibreuse 50 présente une forme de bande qui s’étend en longueur dans une direction X correspondant à la direction de défilement des fils ou torons de chaîne 20 et en largeur ou transversalement dans une direction Y correspondant à la direction des fils ou torons de trame 30.
Comme illustré sur la , la structure fibreuse 50 présente une forme de bande ayant une épaisseur E50, par exemple de 5 mm, correspondant à un tissage 3D avec entre trois et cinq couches de chaîne tissés entre elles dans le plan et dans l’épaisseur de la bande à l’aide de fils de trame. La structure fibreuse 50 s’étendant sur une largeur l50définie en fonction de la largeur du carter à fabriquer, la largeur l50pouvant être par exemple de 2 m, et sur une longueur L50définie en fonction du diamètre du carter à fabriquer et du nombre de tours souhaité dans le renfort fibreux. A titre d’exemple, pour fabriquer un carter assimilé cylindrique de 4 m de diamètre en faisant 2 tours d’ébauche, la longueur de la structure fibreuse à tisser est de 25 m environ. La longueur peut être allongée afin d’éviter que le début et la fin de la structure fibreuse ne se retrouvent à la même position angulaire, ce qui pourrait créer une faiblesse dans la pièce.
Dans l’exemple décrit ici, la couche de fibres discontinues est constituée d’un mat de fibres. Par « mat de fibres », on entend une texture fibreuse correspondant à un agglomérat de fibres discontinues, les fibres étant généralement disposées de façon aléatoire ou en vrac de manière à obtenir un comportement isotrope dans le plan. Dans l’invention, la réalisation du mat de fibres peut être adaptée afin d’obtenir un mat avec des propriétés orthotropes permettant d’avoir des modules dans le plan au plus près des modules en sens chaîne et/ou en sens trame de la structure fibreuse tissée 3D qui peuvent être différents. Dans ce cas, le pourcentage de fibres dans le sens de la nappe et le sens transverse peut être influencé par la vitesse d’avance du système de convoyage. Plus l’avance est rapide plus les fibres sont orientées statistiquement dans le sens du rouleau. Il est aussi possible de définir des puits de chuts qui réorientent plus ou moins les fibres.
La illustre un mat de fibres 60 en forme de bande comprenant des fibres 61 réparties aléatoirement sur une épaisseur E60comprise de préférence entre 1 mm et 5 mm. Dans l’exemple décrit ici, le mat de fibre 60 présente une largeur l60équivalente à la largeur l50de la structure fibreuse 50 et une longueur L60inférieure à la longueur L50de la structure fibreuse 50 de manière à ce que seule la structure fibreuse 50 soit présente dans le dernier tour d’enroulement de l’ébauche fibreuse. Le mat de fibres 60 comporte de préférence le même type de fibres que la structure fibreuse 50. Le grammage du mat de fibres est typiquement compris entre 200 g/m2et 1000 g/m² même si des grammages supérieurs peuvent être utilisés.
Une ébauche fibreuse 140 est ensuite réalisée en disposant le mat de fibres 60 sur la structure fibreuse tissée 3D 50 comme illustré sur la . Une étape de couture des bords d’assemblage entre le mat de fibres 60 et la structure fibreuse 50 peut être également réalisée afin de les maintenir en position dans l’ébauche fibreuse 140. L’ébauche fibreuse 140 peut être compactée afin de réduire le foisonnement avant son enroulement.
Comme illustré sur la , une préforme fibreuse est alors formée par enroulement suivant un sens SRsur un mandrin 200 de l’ébauche fibreuse 140 avec la structure fibreuse 50 disposée contre le mandrin 200, le mandrin ayant un profil correspondant à celui du carter à réaliser. Le mandrin 200 présente une surface externe 201 dont le profil correspond à la surface interne du carter à réaliser. Par son enroulement sur le mandrin 200, l’ébauche fibreuse 140 épouse le profil de celui-ci. Le mandrin 200 comporte également deux flasques 220 et 230 pour former des parties de préforme fibreuse correspondant aux brides 104 et 105 du carter 100.
La montre une vue en coupe de la préforme fibreuse 300 obtenue après enroulement de l’ébauche fibreuse 140 en plusieurs couches sur le mandrin 200. Le nombre de tours ou spires est fonction de l'épaisseur désirée et de l'épaisseur de la texture fibreuse. Il est de préférence au moins égal à 2. Dans l’exemple décrit ici, la préforme 300 comprend suivant le sens de son épaisseur deux couches 51 et 52 de structure fibreuse 50 et deux couches 62 et 63 de mat de fibre 60, la couche 62 étant interposée entre les couches adjacentes 51 et 52 tandis que la couche 63 est présente sur la périphérie externe de la préforme 300. La préforme fibreuse 300 comprend également des parties d'extrémité 320, 330 correspondant aux brides 104, 105 du carter.
On procède ensuite à la densification de la préforme fibreuse 300 par une matrice.
La densification de la préforme fibreuse consiste à combler la porosité de la préforme, dans tout ou partie du volume de celle-ci, par le matériau constitutif de la matrice.
La matrice peut être obtenue de façon connue en soi suivant le procédé par voie liquide.
Le procédé par voie liquide consiste à imprégner la préforme par une composition liquide contenant un précurseur organique du matériau de la matrice. Le précurseur organique se présente habituellement sous forme d'un polymère, tel qu'une résine, éventuellement dilué dans un solvant. La préforme fibreuse est placée dans un moule pouvant être fermé de manière étanche avec un logement ayant la forme de la pièce finale moulée. Comme illustré sur la , la préforme fibreuse 300 est ici placée entre une pluralité de secteurs 240 formant contre-moule et le mandrin 200 formant support, ces éléments présentant respectivement la forme extérieure et la forme intérieure du carter à réaliser. Ensuite, on injecte le précurseur liquide de matrice, par exemple une résine, dans tout le logement pour imprégner toute la partie fibreuse de la préforme.
La transformation du précurseur en matrice organique, à savoir sa polymérisation, est réalisée par traitement thermique, généralement par chauffage du moule, après élimination du solvant éventuel et réticulation du polymère, la préforme étant toujours maintenue dans le moule ayant une forme correspondant à celle de la pièce à réaliser. La matrice organique peut être notamment obtenue à partir de résines époxydes, telle que, par exemple, la résine époxyde à hautes performances vendue, ou de précurseurs liquides de matrices carbone ou céramique.
Dans le cas de la formation d'une matrice carbone ou céramique, le traitement thermique consiste à pyrolyser le précurseur organique pour transformer la matrice organique en une matrice carbone ou céramique selon le précurseur utilisé et les conditions de pyrolyse. A titre d'exemple, des précurseurs liquides de carbone peuvent être des résines à taux de coke relativement élevé, telles que des résines phénoliques, tandis que des précurseurs liquides de céramique, notamment de SiC, peuvent être des résines de type polycarbosilane (PCS) ou polytitanocarbosilane (PTCS) ou polysilazane (PSZ). Plusieurs cycles consécutifs, depuis l'imprégnation jusqu'au traitement thermique, peuvent être réalisés pour parvenir au degré de densification souhaité.
Selon un aspect de l'invention, la densification de la préforme fibreuse peut être réalisée par le procédé bien connu de moulage par transfert dit RTM ("Resin Transfert Moulding"). Conformément au procédé RTM, on place la préforme fibreuse dans un moule présentant la forme du carter à réaliser. Une résine thermodurcissable est injectée dans l'espace interne délimité entre le mandrin 200 et les contres-moules 240.
La résine utilisée peut être, par exemple, une résine époxyde. Les résines adaptées pour les procédés RTM sont bien connues. Elles présentent de préférence une faible viscosité pour faciliter leur injection dans les fibres. Le choix de la classe de température et/ou la nature chimique de la résine est déterminé en fonction des sollicitations thermomécaniques auxquelles doit être soumise la pièce. Une fois la résine injectée dans tout le renfort, on procède à sa polymérisation par traitement thermique conformément au procédé RTM.
Après l'injection et la polymérisation, la pièce est démoulée. Au final, la pièce est détourée pour enlever l'excès de résine et les chanfreins sont usinés pour obtenir le carter 100 illustré en figures 1 et 2. Le carter 100 en matériau composite comprend ainsi un renfort fibreux constitué dans le sens de son épaisseur de deux couches 51 et 52 de structure fibreuse 50 et deux couches 62 et 63 de mat de fibres 60, la couche 62 étant interposée entre les couches adjacentes 51 et 52 tandis que la couche 63 est présente sur la périphérie externe du carter 100. Le nombre de tours ou spires de couches de fibres continues (ici la structure fibreuse 50) est fonction de l'épaisseur désirée et de l'épaisseur de la couche. Il est de préférence au moins égal à 2. Le nombre de tours ou spires de couches de fibres discontinues (ici le mat de fibres 60) est fonction de la capacité de rétention désirée. Le carter 100 présente ainsi sur toute sa largeur une zone ou un bouclier de rétention capable de retenir des débris, particules ou objets ingérés en entrée du moteur, ou provenant de l'endommagement d'aubes de la soufflante, et projetés radialement par rotation de la soufflante, pour éviter qu'ils traversent le carter et endommagent d'autres parties de l'aéronef. La couche de fibres discontinues constituée ici par le mat de fibres 60 peut avoir une largeur inférieure à celle de la couche de fibres continues constituée ici par la structure fibreuse 50. Dans ce cas, la couche de fibres discontinues forme une surépaisseur dans le carter comme décrit ci-après correspondant à la zone ou bouclier de rétention du carter.
La illustre la formation d’une ébauche fibreuse 440 selon un autre mode de réalisation de l’invention. L’ébauche fibreuse 440 est formée par l’assemblage d’une couche de fibres continues avec une couche de fibres discontinues. Plus précisément et comme illustré sur la , une structure fibreuse 70 est réalisée de façon connue par tissage 3D avec par exemple des fils en fibres de carbone, par exemple des fibres HexTow® IM7, HexTow® AS4 ou HexTow® AS7, ou de céramique telle que du carbure de silicium, de verre, ou encore d’aramide. Le titre des fils est typiquement de 12k, 24k ou 48k. Différents types de fils peuvent être utilisés au sein d’une même préforme.
Comme illustrée sur la , la structure fibreuse 70 présente une forme de bande qui s’étend en longueur dans une direction X correspondant à la direction de défilement des fils ou torons de chaîne et en largeur ou transversalement dans une direction Y correspondant à la direction des fils ou torons de trame. La structure fibreuse 70 présente une forme de bande ayant une épaisseur E7 0, par exemple de 10 mm correspondant à un tissage 3D avec entre six et dix couches de chaîne tissés entre elles dans le plan et dans l’épaisseur de la bande à l’aide de fils de trame. La structure fibreuse 70 s’étendant sur une largeur l7 0définie en fonction de la largeur du carter à fabriquer, la largeur l7 0pouvant être par exemple de 2 m, et sur une longueur L7 0définie en fonction du diamètre du carter à fabriquer et du nombre de tours souhaité dans le renfort fibreux. A titre d’exemple, pour fabriquer un carter assimilé cylindrique de 4 m de diamètre en faisant 2 tours de préforme, la longueur de la structure fibreuse à tisser est de 25 m environ. La longueur peut être allongée afin d’éviter que le début et la fin de la structure fibreuse ne se retrouvent à la même position angulaire, ce qui pourrait créer une faiblesse dans la pièce.
L’ébauche fibreuse 440 comprend en outre une couche de fibres discontinues. Dans l’exemple décrit ici, la couche de fibres discontinues est constituée par une texture non tissée à fibres longues discontinues 80 (DLF). Les fibres longues discontinues présentent une longueur comprise entre 8 mm et 100 mm, par exemple 12,5, 25 ou 50 mm.
Dans l’exemple décrit ici, la texture non tissée à fibres longues discontinues 80 présente des dimensions inférieures à la structure fibreuse 70 de manière à former une portion de surépaisseur dans le carter final comme décrit ci-après. Ainsi, la texture 80 présente une forme de bande ayant une largeur l80inférieure à la largeur l70de la structure fibreuse 70 et une longueur L80correspondant inférieure ou égale à la moitié de la longueur L70de la structure fibreuse 70 de manière à ce que seule la structure fibreuse 70 soit présente dans le premier ou le dernier tour d’enroulement de l’ébauche fibreuse suivant la disposition d’enroulement de l’ébauche sur le mandrin. La texture 80 présente une épaisseur E8 0comprise de préférence entre 1 mm et 5 mm. La texture 80 comporte de préférence le même type de fibres que la structure fibreuse 70. La texture fibreuse 80 est de préférence compactée avant son insertion dans la structure 70. La structure fibreuse 70 peut être elle aussi compactée afin de faciliter l’insertion de la texture 80.
L’ébauche fibreuse 440 diffère en outre de l’ébauche fibreuse 140 décrite précédemment en ce que la texture non tissée à fibres longues discontinues 80 est insérée dans une portion déliée de la structure fibreuse 70. Plus précisément, la structure fibreuse 70 comprend une première partie 75 comportant une zone interne de déliaison 71 et une deuxième partie 76 sans déliaison. La première partie 75 peut par exemple avoir une longueur de 12 m tandis que la deuxième partie peut avoir une longueur de 13 m. Dans ce cas, la texture non tissée à fibres longues discontinues 80 présente une longueur inférieure ou égale à 12 m. La zone de déliaison 71 forme localement dans la structure fibreuse 70 des première et deuxième peaux superposées 73 et 74 et séparées l’une de l’autre suivant un plan parallèle à la surface de la structure fibreuse 70 de manière à délimiter entre elles un logement interne 72. De façon connue, la zone de déliaison 71 est obtenue en définissant un plan parallèle à la surface de la structure fibreuse 70 et localisé typiquement à la moitié de l’épaisseur E70de la structure 70 qui n’est pas traversé par de fils de trame. Plus précisément, dans l’exemple décrit ici, les fils de trame présents dans la première peau 73 ne s’étendent pas dans les couches de fils de chaîne de la deuxième peau 74 tandis que les fils de trame présents dans la deuxième peau 74 ne s’étendent pas dans les couches de fils de chaîne de la première peau 73 afin de former la zone de déliaison 71. Les peaux 73 et 74 comporte chacune par exemple trois à cinq couches de chaîne tissés entre elles dans le plan et dans l’épaisseur de la bande à l’aide de fils de trame. Les peaux peuvent bien entendu comporter un nombre de couches de chaîne différent.
Toujours dans l’exemple décrit ici, la zone de déliaison ne s’étend pas jusqu’aux bords latéraux de la structure fibreuse formant ainsi un logement en forme de « chaussette ». La zone de déliaison peut toutefois s’étendre jusqu’aux bords latéraux de la structure fibreuse séparant ainsi la structure fibreuse en deux peaux sur toute la largeur de celle-ci.
L’ébauche fibreuse 440 est formée par insertion de la texture non tissée à fibres longues discontinues 80 dans le logement 72 de la structure fibreuse 70 comme illustrée sur la .
Une préforme fibreuse est alors formée par enroulement sur un mandrin de l’ébauche fibreuse 440 comme pour l’ébauche fibreuse 140 de la .
L’enroulement sur le mandrin peut débuter avec la première partie 75 ou la deuxième partie 76 de la structure fibreuse 70 en fonction de l’ordre d’empilement que l’on souhaite obtenir dans le sens de l’épaisseur (à savoir première peau 73, texture 80, deuxième peau 74 et deuxième partie 76 ou deuxième partie 76, première peau 73, texture 80 et deuxième peau 74). Dans l’exemple décrit ici, c’est la première partie 75 de la structure fibreuse 70 qui est enroulée en premier sur le mandrin.
On procède ensuite à la densification de la préforme fibreuse par une matrice suivant les conditions déjà décrite précédemment pour la préforme fibreuse 300.
Après l'injection et la polymérisation, la pièce est démoulée. Au final, la pièce est détourée pour enlever l'excès de résine et les chanfreins sont usinés pour obtenir un carter 600 illustré sur la . La surface interne 601 du carter définit la veine d'entrée d'air. Elle peut être munie d'une couche de revêtement abradable et/ou d’un revêtement de traitement acoustique (non représentés sur la ). Le carter 600 est ici de brides externes 604, 605 à ses extrémités amont et aval afin de permettre son montage et sa liaison avec d'autres éléments.
Le carter 600 en matériau composite comprend ainsi un renfort fibreux constitué, entre sa périphérie interne et sa périphérie externe, de la première peau 73 de la première partie 75 de la structure fibreuse 70, de la texture non tissée à fibres longues discontinues 80, de la deuxième peau 74 de la première partie 75 de la structure fibreuse 70 et de la deuxième partie 76 de la structure fibreuse 70. Le nombre de tours ou spires de couches de fibres continues (ici la structure fibreuse 70) est fonction de l'épaisseur désirée et de l'épaisseur de la couche. Il est de préférence au moins égal à 2. Le nombre de tours ou spires de couches de fibres discontinues (ici la texture non tissée à fibres longues discontinues 80) est fonction de la capacité de rétention désirée.
Dans l’exemple décrit ici, le carter 600 comporte en outre une portion de surépaisseur 610 formée par l’insertion de la texture non tissée à fibres longues discontinues 80 dans la structure fibreuse 70. Cette portion de surépaisseur forme une zone ou un bouclier de rétention capable de retenir des débris, particules ou objets ingérés en entrée du moteur, ou provenant de l'endommagement d'aubes de la soufflante, et projetés radialement par rotation de la soufflante, pour éviter qu'ils traversent le carter et endommagent d'autres parties de l'aéronef.
La présence d’une couche de fibres discontinues sur toute la largeur de la pièce (carter 100) ou sur une partie de la largeur de la pièce (carter 600) permet de conférer à la pièce une très bonne capacité de rétention.
Dans les exemples décrit précédemment, la couche de fibres continues est une bande présentant un tissage 3D. La couche de fibres continues peut être également un empilement de strates unidirectionnelles, un empilement de strates tissées bidimensionnelles, ou encore une tresse.
La couche de fibres discontinues peut être notamment une texture non tissée à fibres longues discontinues ou un mat de fibres aléatoires.

Claims (10)

  1. Procédé de fabrication d'une pièce de révolution en matériau composite (100) comprenant :
    - la réalisation d’une préforme fibreuse (300) sur un mandrin (200) ayant un profil correspondant à celui de la pièce à fabriquer, et
    - la densification de la préforme fibreuse (300) par une matrice,
    caractérisé en ce que la réalisation de la préforme fibreuse comprend la formation d’une ébauche fibreuse (140) sous forme de bande comprenant au moins une couche de fibres continues et au moins une couche de fibres discontinues, l’ébauche fibreuse étant mise en forme sur le mandrin, ladite au moins une couche de fibres continues de l’ébauche fibreuse s’étendant au moins sur un tour complet autour du mandrin (200).
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une couche de fibres discontinues est une texture non tissée à fibres longues discontinues (80) ou un mat de fibres aléatoires (60).
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite au moins une couche de fibres continue est choisie parmi au moins une des structures fibreuses suivantes : structure tissée tridimensionnelle, empilement de strates unidirectionnelles, empilement de strates tissées bidimensionnelles, tresse.
  4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l’ébauche fibreuse (140) comprend une couche de fibres continues correspondant à une structure fibreuse en forme de bande (50) présentant un tissage tridimensionnel entre une pluralité de fils de chaîne (20) et une pluralité de fils de trame (30) et dans lequel la réalisation de la préforme fibreuse comprend l’enroulement sur le mandrin de l’ébauche fibreuse sur un ou plusieurs tours.
  5. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l’ébauche fibreuse comprend une couche de fibres continues correspondant à une structure fibreuse en forme de bande (70) présentant un tissage tridimensionnel comportant dans le sens de la longueur une première partie (76) dans laquelle les fils de chaîne sont liés par les fils de trame sur toute l’épaisseur de la structure fibreuse et une deuxième partie (75) comprenant une zone de déliaison (71) présente à une position intermédiaire dans l’épaisseur de la structure fibreuse et s’étendant dans la structure fibreuse suivant un plan parallèle à la surface de la structure fibreuse, la zone de déliaison (71) séparant la structure fibreuse en des première et deuxième peaux (73, 74), une couche de fibres discontinues étant disposée entre les première et deuxième peaux, et dans lequel la réalisation de la structure fibreuse comprend l’enroulement sur le mandrin de l’ébauche fibreuse sur un ou plusieurs tours.
  6. Pièce de révolution en matériau composite (100) comprenant un renfort fibreux, ledit renfort fibreux étant densifié par une matrice, caractérisée en ce que le renfort fibreux comprend dans le sens de l’épaisseur au moins une couche de fibres continues et au moins une couche de fibres discontinues.
  7. Pièce selon la revendication 6, dans laquelle ladite au moins une couche de fibres discontinues est une texture non tissée à fibres longues discontinues (80) ou un mat de fibres aléatoires (60).
  8. Pièce selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle ladite au moins une couche de fibres continue est choisie parmi au moins une des structures fibreuses suivantes : structure tissée tridimensionnelle, empilement de strates unidirectionnelles, empilement de strates tissées bidimensionnelles, tresse.
  9. Pièce selon la revendication 8, dans laquelle le renfort fibreux comprend une couche de fibres continues correspondant à une structure fibreuse en forme de bande (70) présentant un tissage tridimensionnel ou multicouche comportant une première partie (76) dans laquelle des fils de chaîne sont liés par des fils de trame sur toute l’épaisseur de la structure fibreuse et une deuxième partie (75) comprenant une zone de déliaison (71) présente à une position intermédiaire dans l’épaisseur de la structure fibreuse, la zone de déliaison (71) séparant la structure fibreuse en des première et deuxième peaux (73, 74), la couche de fibres discontinues étant présente entre les première et deuxième peaux.
  10. Pièce selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, la pièce correspondant à un carter (600) comprenant une virole comportant une portion de surépaisseur (610) formant une zone de rétention, la virole comportant en outre à ses extrémités axiales une bride (604, 605).
FR2203153A 2022-04-06 2022-04-06 Pièce de révolution en matériau composite à capacité de rétention améliorée Pending FR3134337A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2203153A FR3134337A1 (fr) 2022-04-06 2022-04-06 Pièce de révolution en matériau composite à capacité de rétention améliorée
PCT/FR2023/050499 WO2023194692A1 (fr) 2022-04-06 2023-04-06 Pièce de révolution en matériau composite a capacité de rétention améliorée

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2203153A FR3134337A1 (fr) 2022-04-06 2022-04-06 Pièce de révolution en matériau composite à capacité de rétention améliorée
FR2203153 2022-04-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3134337A1 true FR3134337A1 (fr) 2023-10-13

Family

ID=81928033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2203153A Pending FR3134337A1 (fr) 2022-04-06 2022-04-06 Pièce de révolution en matériau composite à capacité de rétention améliorée

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3134337A1 (fr)
WO (1) WO2023194692A1 (fr)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090095523A1 (en) * 2007-10-16 2009-04-16 Honeywell International Inc. Housings for electronic components
US20100243135A1 (en) * 2007-08-06 2010-09-30 Pepper Lanny R Non-compliant medical balloon
US8322971B2 (en) 2007-02-23 2012-12-04 Snecma Method of manufacturing a gas turbine casing out of composite material, and a casing as obtained thereby
FR3045456A1 (fr) * 2015-12-22 2017-06-23 Snecma Carter allege en materiau composite et son procede de fabrication
US11015462B2 (en) * 2018-05-22 2021-05-25 Safran Aircraft Engines Blade body and a blade made of composite material having fiber reinforcement made up both of three-dimensional weaving and also of short fibers, and method of fabrication
US20210404346A1 (en) * 2018-07-13 2021-12-30 Rolls-Royce Plc Fan track liner

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8322971B2 (en) 2007-02-23 2012-12-04 Snecma Method of manufacturing a gas turbine casing out of composite material, and a casing as obtained thereby
US20100243135A1 (en) * 2007-08-06 2010-09-30 Pepper Lanny R Non-compliant medical balloon
US20090095523A1 (en) * 2007-10-16 2009-04-16 Honeywell International Inc. Housings for electronic components
FR3045456A1 (fr) * 2015-12-22 2017-06-23 Snecma Carter allege en materiau composite et son procede de fabrication
US11015462B2 (en) * 2018-05-22 2021-05-25 Safran Aircraft Engines Blade body and a blade made of composite material having fiber reinforcement made up both of three-dimensional weaving and also of short fibers, and method of fabrication
US20210404346A1 (en) * 2018-07-13 2021-12-30 Rolls-Royce Plc Fan track liner

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023194692A1 (fr) 2023-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3393764B1 (fr) Carter allégé en matériau composite et son procédé de fabrication
EP3183111B1 (fr) Carter en materiau composite a matrice organique et son procede de fabrication
EP1961923B1 (fr) Procédé de fabrication d'un carter de turbine à gaz en matériau composite et carter ainsi obtenu.
FR3074088A1 (fr) Carter en materiau composite renforce et son procede de fabrication
EP3676431B1 (fr) Texture fibreuse tissee pour la formation d'une preforme de carter
EP3827119B1 (fr) Texture fibreuse pour carter en matériau composite à résistance à l'impact améliorée
FR3045448A1 (fr) Carter allege en materiau composite et son procede de fabrication
EP3453847B1 (fr) Carter en matériau composite à géométrie raidissante
EP3990263A1 (fr) Piece de revolution en materiau composite ayant une resistance au delaminage amelioree
EP3930991A1 (fr) Reparation ou reprise de fabrication d' une piece en materiau composite
FR3045456A1 (fr) Carter allege en materiau composite et son procede de fabrication
FR3059044A1 (fr) Carter de soufflante de turbomachine aeronautique
EP3827118B1 (fr) Texture fibreuse pour carter en matériau composite à résistance au cisaillement ameliorée
EP3847006B1 (fr) Carter en materiau composite avec raidisseur integre
FR3134337A1 (fr) Pièce de révolution en matériau composite à capacité de rétention améliorée
EP3917762B1 (fr) Carter en matériau composite avec variation locale d'épaisseur
EP4172392A1 (fr) Texture fibreuse pour carter en materiau composite avec torons de chaine hybrides

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20231013

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3