BR112014014540B1 - estrutura de fibra para reforçar uma peça de material compósito, peça de material compósito, turbopropulsor, aeronave e método de fabricação de um estrutura de fibra - Google Patents

Abstract

ESTRUTURA DE REFORÇO FIBROSO PARA PEÇA DE MATERIAL COMPÓSITO QUE TEM UMA PORÇÃO DE ESPESSURA REDUZIDA. A invenção se refere a uma estrutura de fibra (200) para reforçar uma peça de material compósito tecida como uma peça única por meio de tecelagem de múltiplas camadas entre uma primeira pluralidade de camadas de fios (C1 - C10 ) e uma segunda pluralidade de camadas de fios (T1 -T10). A estrutura de fibra inclui uma porção (204) que tem uma espessura decrescente e tem uma pluralidade de porções de retrocesso de fios de continuidade superficial (210, 211, 212) na dita porção, em que cada porção tem fios (FC3 ; FC8 ; FC4 ) de uma camada de fios (C3 , C8; C4 ) da primeira pluralidade de camadas de fios (C1; C10 ) da primeira pluralidade de camadas de fios subjacente à camada de fios da primeira pluralidade de camadas de fios e várias porções de retrocesso de fios de descontinuidade superficial situada sobre a superfície da estrutura, que são interrompidos. Cada fio interrompido (FC1; FC10) é substituído, na superfície da estrutura, por um fio (FC2; FC9) de uma camada de fios (C2; C9) subjacente à primeira pluralidade de camadas de fios. Os fios das camadas da segunda pluralidade de camadas de fios (T1-T1(...).

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se à produção de peças a partir de material compósito, e mais particularmente à produção de estruturas de reforço de fibra para tais peças.

[0002] Um campo particular de aplicação da invenção consiste em produzir peças de material compósito estrutural, isto é, peças que têm uma estrutura de reforço de fibra que é densificada por uma matriz. Os materiais compósitos possibilitam a fabricação de peças que apresentam um peso total menor que o das mesmas peças quando produzidas a partir de metal.

[0003] No contexto da produção de estruturas de fibra por tecelagem de múltiplas camadas a fim de produzir o reforço de fibra para uma peça de material compósito, tal como uma pá para um aeromotor, é necessário, durante a tecelagem da estrutura, retirar os fios tanto na direção de urdidura quanto na direção de trama a fim de igualar as reduções na rigidez da peça, por exemplo, na fixação ou bordo de fuga da pá, a fim de obter uma preforma de fibra que apresenta o formato quase final e dimensões da pá (isto é, que apresenta seu “formato de produto acabado” (“net shape”)). A retirada dos fios dessa forma durante a tecelagem gera a presença de fios não tecidos localmente na superfície das estruturas de fibra (isto é, nos fios que são flutuantes), sendo que os fios são cortados subsequentemente durante uma segunda operação.

[0004] Cortar essas fibras na superfície da estrutura gera localmente desalinhamentos de fibra e, consequentemente, uma vez que a matriz é depositada, gera zonas nas peças que são ricas em material de matriz, sendo que as zonas são fontes em potencial de microquebras no material da peça.

[0005] Adicionalmente, devido à tecelagem presente na superfície do tecido, por exemplo, uma tecelagem de cetim, todos os fios flutuantes presentes após o último ponto de interligação do fio extraído da fibra precisam ser cortados, gerando assim localmente uma variação significativa na densidade das fibras.

OBJETIVO E SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0006] É, portanto, desejável ser capaz de ter estruturas de fibra disponíveis com o formato quase final e dimensões da peça de material compósito que deve ser produzida, em particular em porções das mesmas que tenham uma espessura decrescente, e é desejável que isso seja possível com um estado de superfície que seja regular e com uma densidade de fibra que varie minimamente em tais porções.

[0007] Para essa finalidade, a invenção fornece uma estrutura de fibra para reforçar uma peça de material compósito, sendo que a dita estrutura é tecida como uma peça única por tecelagem de múltiplas camadas entre uma primeira pluralidade de camadas de fios e uma segunda pluralidade de camadas de fios, sendo que a estrutura de fibra inclui pelo menos uma porção de espessura decrescente, sendo que a estrutura é caracterizada pelo fato de que, na porção de espessura decrescente, a estrutura de fibra inclui em sua superfície: uma ou mais partes de retirada de fio em continuidade de superfície em cada uma das quais os fios são interrompidos os quais pertencem a uma camada de fios da primeira pluralidade de camadas de fios subjacente à camada de fios da primeira pluralidade de camadas de fios situada na superfície da estrutura; e uma ou mais partes de retirada de fio em descontinuidade de superfície em cada uma das quais os fios são interrompidos na camada de fios da primeira pluralidade de camadas de fios situada na superfície da estrutura, sendo que cada fio interrompido é substituído na superfície da estrutura por um fio de uma camada de fios subjacente à primeira pluralidade de camadas de fios; e em que os fios das camadas da segunda pluralidade de camadas de fios situada na superfície da estrutura de fibra são contínuos pelo menos ao longo de toda a porção de espessura decrescente.

[0008] A presença de partes de retirada de fio tanto em continuidade de superfície quanto em descontinuidade de superfície na estrutura de fibra possibilita a otimização das zonas de continuidade de fio na superfície e, consequentemente, a limitação de desalinhamentos e variações de densidade das fibras de superfície na estrutura, ao passo que também torna tal estrutura mais fácil de ser tecida. Nos fios, por exemplo, os fios de urdidura, que estão situados na superfície na porção de espessura decrescente são conservados continuamente ao longo de todo o comprimento daquela porção, então os fios precisam cruzar um grande número de camadas de trama como resultado de retiradas sucessivas de camadas de fio de trama ao longo de toda a porção de espessura decrescente. Esses cruzamentos geram altos níveis de atrito que podem desfiar os fios de urdidura contínuos na superfície e tornar a estrutura mais difícil de ser tecida. Intercalando-se as partes de retirada de fio em descontinuidade de superfície entre as partes de retirada em continuidade de superfície, tais desvantagens são evitadas, já que a continuidade de superfície é retomada com o uso de novos fios da parte de retirada em descontinuidade de superfície.

[0009] De acordo com um aspecto particular da invenção, em cada parte em descontinuidade de superfície, cada fio interrompido da camada da primeira pluralidade de camadas de fios é interlaçado com pelo menos um fio de uma camada da segunda pluralidade de camadas de fios imediatamente antes de sair da estrutura.

[0010] Interlaçando-se dessa forma o fio extraído da estrutura de fibra, os fios não tecidos, devido à retirada do fio e que subsequentemente precisam ser cortados no fim da tecelagem, são eliminados. Isso reduz a variação da densidade de volume das fibras nas partes de retirada de fios em descontinuidade de superfície.

[0011] De acordo com outro aspecto da invenção, a estrutura de fibra apresenta primeira e segunda faces externas que se estendem em uma direção longitudinal, sendo que as partes de retirada de fio presentes na primeira face estão distantes longitudinalmente em relação às partes de retirada de fio presentes na segunda face.

[0012] De acordo ainda com outro aspecto da invenção, a porção de espessura decrescente apresenta, na direção dos fios da primeira pluralidade de camadas de fios, um número decrescente de camadas de fios da segunda pluralidade de camadas de fios, sendo que a estrutura de fibra inclui partes de retirada de fio em descontinuidade de superfície que são distribuídas como uma função de um decréscimo determinado no número de camadas de fios da segunda pluralidade de camadas de fios.

[0013] A invenção também fornece uma peça de material compósito que compreende uma estrutura de fibra da invenção densificada por uma matriz. Em particular, a peça pode constituir uma pá de aeromotor.

[0014] A invenção também fornece um turbopropulsor equipado com uma pluralidade de pás da invenção.

[0015] A invenção também fornece uma aeronave equipada com pelo menos um turbopropulsor da invenção.

[0016] A presente invenção também fornece um método para fabricar uma estrutura de fibra para reforçar uma peça de material compósito, sendo que o método compreende a tecelagem da estrutura de fibra como uma peça única por tecelagem de múltiplas camadas entre uma primeira pluralidade de camadas de fios e uma segunda pluralidade de camadas de fios, sendo que a estrutura de fibra inclui pelo menos uma porção de espessura decrescente; sendo que o método é caracterizado pelo fato de que durante a tecelagem da porção de espessura decrescente, são definidos: partes de retirada de fio em continuidade de superfície em cada uma das quais os fios de uma camada de fios da primeira pluralidade de camadas de fios subjacente à camada de fios da primeira pluralidade de camadas de fios situada na superfície da estrutura não são mais tecidas com os fios das camadas da segunda pluralidade de camadas de fios; e partes de retirada de fio em descontinuidade de superfície em cada uma das quais os fios da camada de fios da primeira pluralidade de camadas de fios situada na superfície da estrutura não são mais tecidas com os fios das camadas da segunda pluralidade de camadas de fios, sendo que os fios de uma camada de fios subjacente à primeira pluralidade de camadas de fios são usados para substituir na superfície da textura os fios que não forem mais tecidos como a partir da parte de descontinuidade de superfície; e em que os fios das camadas da segunda pluralidade de camadas de fios situada na superfície da textura de fibra são contínuos, pelo menos pela porção de espessura decrescente inteira.

[0017] De acordo com um aspecto particular da invenção, os fios da camada da primeira pluralidade de camadas de fios que não forem mais tecidos a partir da parte de descontinuidade de superfície são interlaçados com pelo menos um fio de uma camada da segunda pluralidade de camadas de fios que antecede imediatamente a saída da estrutura.

[0018] De acordo com outro aspecto da invenção, a estrutura de fibra apresenta primeira e segunda faces externas que se estendem em uma direção longitudinal, as partes de retirada de fio presentes na primeira face que está distante longitudinalmente em relação às partes de retirada de fio presentes na segunda face.

[0019] De acordo ainda com outro aspecto da invenção, a porção de espessura decrescente apresenta, na direção dos fios da primeira pluralidade de camadas de fios, um número decrescente de camadas de fios da segunda pluralidade de camadas de fios, sendo que a estrutura de fibra inclui partes de retirada de fio em descontinuidade de superfície que são distribuídos como uma função de um decréscimo determinado no número de camadas de fios da segunda pluralidade de camadas de fios.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0020] Outras características e vantagens da invenção se tornarão evidentes a partir da descrição seguinte de modalidades em particular da invenção dadas como exemplos não limitadores e com referência aos desenhos anexos, nos quais: A Figura 1 é uma vista diagramática que mostra a tecelagem de múltiplas camadas de uma estrutura de fibra para fabricar uma pá de aeromotor em uma modalidade da invenção; • A Figura 2 é uma vista em seção de trama em uma escala maior de uma porção de espessura decrescente da estrutura de fibra da Figura 1; A Figura 3 é uma vista em seção de urdidura em uma escala maior de uma porção de espessura decrescente da estrutura de fibra da Figura 1; A Figura 4 é uma vista em perspectiva diagramática de uma preforma de fibra de pá obtida a partir da estrutura de fibra da Figura 1; e A Figura 5 é uma vista em perspectiva diagramática de uma pá de material compósito obtida pela densificação da preforma da Figura 4 com uma matriz.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0021] A invenção aplica-se em geral a tornar a estrutura de fibra adequada para constituir o reforço de fibra, denominado como preformas, para o uso na fabricação de peças de material compósito, em particular pás de aeromotor, sendo que as peças são obtidas pela densificação de estruturas de fibra com uma matriz. Tipicamente, a matriz é produzida a partir de uma resina, para materiais compósitos que são usados em temperaturas forem relativamente baixas, tipicamente até 300 °C, ou por um material refratário tal como carbono ou cerâmica para materiais compósitos termoestruturais.

[0022] A Figura 1 é uma vista altamente diagramática de uma estrutura de fibra 200 para formar o reforço de fibra de uma pá de aeromotor.

[0023] A estrutura de fibra 200 é obtida por tecelagem de múltiplas camadas realizada de maneira conhecida com o uso de um tear do tipo jacquard que tem um rolo de fios de urdidura ou fitas 201 organizadas como uma pluralidade de camadas, sendo que os fios de urdidura são interligados por fios de trama 202 dispostos da mesma forma como uma pluralidade de camadas. Um exemplo da produção de uma preforma de fibra para formar o reforço de fibra de uma pá de aeromotor é descrito em particular em detalhes nos seguintes documentos: US 7.101.154, US 7.241.112 e WO 2010/061140, sendo que os conteúdos de tais estão incorporados no presente documento a título de referência.

[0024] A estrutura de fibra 200 é tecida na forma de uma listra que geralmente se estende em uma direção X que corresponde à direção longitudinal da pá que deve ser produzida. A estrutura de fibra apresenta rigidez que varia de uma maneira é determinada como uma função da rigidez longitudinal do perfil de aerofólio da pá que deve ser produzida. Em sua porção que deve formar uma preforma de raiz, a estrutura de fibra 200 apresenta rigidez extra 203 determinada como uma função da rigidez da raiz da pá que deve ser produzida e que possa ser implantada, por exemplo, com o uso de fios de peso maior ou com o uso de uma inserção. A estrutura de fibra 200 é estendida por uma porção de espessura decrescente 204 que deve formar a espiga da pá seguida por uma porção 205 que deve formar o aerofólio da pá. Em uma direção perpendicular à direção X, a porção 205 apresenta um perfil de rigidez que varia entre sua borda 205a que deve formar o bordo de ataque da pá e sua borda 205b que deve formar o bordo de fuga da pá que deve ser produzida.

[0025] A estrutura de fibra 200 é tecida como uma peça única e, após cortar os fios não tecidos, precisa apresentar o formato quase final e as dimensões da pá (isto é, seu “formato de rede”). Para essa finalidade, nas porções de rigidez variante na estrutura de fibra e na porção de espessura decrescente 204, a rigidez da preforma é reduzida pela retirada progressiva das camadas de fios de urdidura e de fios de trama durante a tecelagem.

[0026] A Figura 2 é uma vista em seção de trama que mostra a tecelagem de uma parte da porção de espessura decrescente 204 da estrutura de fibra 200, sendo que a estrutura 200 compreende no início dessa parte da porção de espessura decrescente 204, dez camadas de C1 a C10 de fios de urdidura (mostrados aqui ocupando uma única coluna) que se estendem na direção X e das dez camadas de T1 a T10 de fios de trama. No exemplo descrito aqui, as faces ou crostas externas 206a e 206b da estrutura de fibra 200 são produzidas com o uso de uma tecelagem do tipo cetim, aqui uma tecelagem de cetim de 4 (que flutua sobre três fios de trama antes de um ponto de interligação), enquanto a parte interna da estrutura 200 é produzida com o uso de uma tecelagem do tipo entrelaçado. O termo “entrelaçado” é usado no presente documento para significar uma tecelagem na qual cada camada de fios de urdidura se entrelaça a uma pluralidade de camadas de fios de trama com todos dentre os fios em uma determinada coluna de urdidura que tenha o mesmo movimento no plano de tecelagem.

[0027] Outros tipos conhecidos de tecelagem de múltiplas camadas podem ser usados, em particular tais como aqueles descritos no documento WO 2006/136755, sendo que o conteúdo de tal está incorporado no presente documento a título de referência.

[0028] A estrutura de fibra da invenção pode em particular, mas não exclusivamente, ser tecida com o uso de fibras produzidas a partir de carbono ou de cerâmica tais como carboneto de silício.

[0029] Conforme a tecelagem progride na direção X da porção 204 de espessura decrescente, os fios das camadas de fio de urdidura e também das camadas de fio de trama são retirados a partir da estrutura 200. No exemplo descrito aqui, uma camada de fios de trama é retirada a cada dez colunas de urdidura.

[0030] A respeito dos fios de urdidura, os mesmos são extraídos ou removidos da estrutura em uma determinada localidade denominada como a “parte de retirada de fio de urdidura” e os mesmos não são mais tecidos com os fios de trama situados após a parte de retirada de fio de urdidura. Na presente invenção, dois tipos de parte de retirada de fio de urdidura devem ser distinguidos, nomeadamente partes de retirada mencionadas como “em continuidade de superfície” e partes de retirada mencionadas como “em descontinuidade de superfície”.

[0031] Em partes de retirada em continuidade de superfície, fios de urdidura são removidos da textura que pertence a uma camada de fios de urdidura subjacente à camada de fios de urdidura situados na superfície da estrutura, como se aplica, por exemplo, às partes de retirada 210, 211 e 212 em continuidade de superfície mostradas na Figura 2. Mais precisamente, na parte 210, o fio de urdidura F é retirado da estrutura C3 que forma parte da camada de fio de urdidura C3 situada nessa localidade da estrutura de fibra debaixo da camada de fio de urdidura C2 que é situada na superfície da estrutura. O mesmo aplica-se às partes 211 e 212 a partir das quais os fios de urdidura FC8 e FC4são retirados da textura respectivamente que pertence às camadas de fio de urdidura C8 e C4 situadas respectivamente debaixo das camadas de superfície C9 e C2 de fios de urdidura.

[0032] Retirando-se os fios de urdidura de uma camada subjacente à camada de fios de urdidura situados na superfície da estrutura de fibra, a continuidade de superfície é assegurada para as camadas de fios de urdidura na superfície da preforma, que torna dessa forma possível evitar em particular que fios fiquem desalinhados, como ocorre quando são sempre os fios na superfície que são cortados, gerando assim, após a densificação, zonas que são ricas em resina e que constituem fontes de microquebras no material compósito. Ademais, as partes de retirada de fio de urdidura que estiverem em continuidade de superfície tornam possível reduzir a variação na concentração das fibras nessa localidade da estrutura.

[0033] Contudo, nos fios da mesma camada de fios de urdidura são conservados na superfície da estrutura de fibra pelo comprimento inteiro da porção de espessura decrescente, então os fios na dita camada são forçados a cruzar um grande número de camadas de fios de trama devido ao jeito em que são retirados progressivamente conforme a tecelagem continua. Esses cruzamentos podem gerar altos níveis de atrito que podem desfiar os fios de urdidura e tornar a estrutura mais difícil de ser tecida.

[0034] Para essa finalidade, e em concordância com a invenção, a estrutura de fibra também inclui partes de retirada de fio de urdidura em descontinuidade de superfície nas quais os fios de urdidura são retirados da estrutura de fibra da qual os fios de urdidura pertençam à camada de fio de urdidura situada na superfície da estrutura de fibra, conforme se aplica por exemplo nas partes 220 e 221 mostradas na Figura 2. Mais precisamente, na parte 220, é retirado o fio FC1 que forma parte da camada C1 de fios de urdidura situados na superfície nessa localidade da estrutura de fibra imediatamente após a coluna CT220 de fios de trama. Uma vez que extraído da estrutura de fibra, o fio FC1é substituído na superfície pelo fio FC2 da camada subjacente C2 de fios de urdidura que é tecida além da parte 220 com a mesma tecelagem de cetim que foi usada para o fio FC1 que antecede a parte 220. De forma similar, a partir da parte 221, é retirado o fio FC10 que forma parte da camada C10 de fios de urdidura situados na superfície nessa localidade da estrutura de fibra imediatamente após a coluna CT221 de fios de trama. Uma vez que extraído da estrutura de fibra, o fio FC10é substituído na superfície pelo fio FC9 da camada subjacente C9 de fios de urdidura que é tecida além da parte 221 com a mesma tecelagem de cetim que é usada para o fio FC9 antes da parte 221.

[0035] O posicionamento de partes de retirada de fio de urdidura em descontinuidade de superfície pode ser determinado como uma função do número de camadas de trama que são retiradas a fim de limitar o atrito e aprimorar a o processo de tecelagem. Por meio de exemplo, a estrutura de fibra pode incluir em cada uma de suas faces uma parte de retirada de fio de urdidura em descontinuidade de superfície sempre que cinco camadas de trama tiverem sido removidas e então uma outra após mais cinco camadas de trama terem sido removidas, e assim por diante. A estrutura de fibra da invenção preferencialmente tem uma maioria de partes de retirada de fio em continuidade de superfície em comparação com as partes de retirada de fio que estiverem em descontinuidade de superfície.

[0036] As partes de retirada de fio, seja em continuidade de superfície ou descontinuidade, que estiverem presentes em uma face da estrutura de fibra são preferencialmente distanciados na direção longitudinal da estrutura em relação às partes de retirada apresentadas na outra face da dita estrutura, conforme mostrado na Figura 2 a fim de equilibrar a estrutura de fibra.

[0037] As partes de retirada de fio, seja em continuidade de superfície ou descontinuidade, podem também estar presentes em apenas uma das faces da estrutura de fibra a fim de otimizar o estado de superfície de uma das faces em relação à outra.

[0038] Ademais, de acordo com um aspecto da invenção, quando um fio de urdidura precisa ser extraído da estrutura de fibra, o dito fio está sempre entrelaçado com pelo menos um fio da coluna de fios de trama que estiver situada imediatamente antes da parte de retirada a partir da qual o fio de urdidura é extraído, com isso independente do padrão da tecelagem nessa localidade da estrutura de fibra. Por exemplo, na Figura 2, o fio de urdidura FC1 que é extraído da estrutura de fibra na parte de retirada 221, é interlaçado com dois fios de trama consecutivos da camada de fio de trama T9, embora no padrão de cetim de 4 implantado até aquele ponto na superfície da estrutura, o fio de urdidura FC10 deva deixar a estrutura na coluna que antecede a parte 221 sem interlaçar o fio de trama da coluna de trama CT220 situada na superfície da estrutura. Na parte 220, não há necessidade nesse exemplo de forçar qualquer entrelaçamento do fio de urdidura FC1, já que o mesmo é extraído da estrutura de fibra 200 imediatamente após seu ponto que é interligado com o fio de trama situado na superfície da coluna CT220 de fios de trama.

[0039] Ao assegurar que o fio de urdidura esteja sempre entrelaçado com pelo menos o último fio de trama situado imediatamente antes de sua saída da estrutura de fibra, o número de fios de trama que não estão tecidos, como um resultado de um fio de urdidura extraído, e que precise subsequentemente ser cortado após tecelagem é assim reduzido. Isso reduz a variação na densidade das fibras por volume unitário nas partes de retirada de fio de urdidura que estiverem em descontinuidade de superfície.

[0040] No exemplo descrito no presente documento, são os fios de urdidura que estão situados na superfície da estrutura de fibra que são extraídos das partes de retirada em descontinuidade de superfície. Sob tais circunstâncias, a continuidade dos fios de trama situada na superfície da estrutura de fibra é mantida, conforme mostrado na Figura 3, que mostra a tecelagem em uma vista em seção de urdidura em uma parte do perfil de rigidez variante da porção 205 da estrutura que deve formar o aerofólio da pá e na qual os fios de trama FTS1 e FTS2 situados na superfície em ambos os lados da estrutura de fibra 200 são contínuos pela estrutura inteira, enquanto que os fios de trama de FT1 a FT10 que pertencem às camadas de fio de trama subjacentes às camadas de superfície de fio de trama às quais os fios FT51 e FT52 pertencem respectivamente são extraídos progressivamente da textura. Deve- se observar que a tecelagem mostrada na Figura 3 é diferente da tecelagem mostrada na Figura 2.

[0041] Em uma variação da presente invenção, a textura de fibra inclui partes de retirada de fio em continuidade e/ou descontinuidade de superfície nas camadas de fio de trama que estiverem situadas na superfície da textura. Sob tais circunstâncias, a continuidade dos fios de urdidura situados na superfície da estrutura de fibra é mantida.

[0042] Uma vez que tecelagem da estrutura de fibra 200 tenha sido completada, os fios não tecidos são cortados, em particular aqueles que tiverem sido extraídos da textura nas partes de retirada ou em continuidade de superfície ou em descontinuidade de superfície. Isso produz a preforma de fibra 100, conforme mostrado na Figura 4, preforma a qual é tecida como uma peça única.

[0043] Em seguida, a preforma de fibra 100 é densificada a fim de formar uma pá 10 de material compósito conforme mostrado na Figura 4. A preforma de fibra que deve constituir o reforço de fibra da peça que deve ser fabricada é densificada com o preenchimento dos poros da preforma, no decorrer de todo ou parte de seu volume, com o material que constitui a matriz. Essa densificação pode ser realizada de maneira conhecida, com o uso de uma técnica líquida ou uma técnica gasosa (infiltração de vapor químico (CVI)), ou com o uso de fato de ambas essas técnicas uma após a outra.

[0044] A técnica líquida consiste em impregnar a preforma com uma composição líquida que contém um precursor para o material da matriz. O precursor está geralmente na forma de um polímero, tal como uma resina de epóxi de alto desempenho, possivelmente diluída em um solvente. A preforma é colocada em um molde adequado para ser fechado de maneira estancável com um recesso que tem o formato da pá moldada final. Em seguida, o molde é fechado e o precursor líquido da matriz (por exemplo, uma resina) é injetado no interior do recesso inteiro de forma que impregne toda a estrutura de fibra da preforma.

[0045] O precursor é transformado no interior da matriz, isto é, é polimerizado, com a aplicação de tratamento de calor, geralmente com o aquecimento do molde após eliminar qualquer solvente e curar o polímero, com a preforma que continuar a ser retida no molde que tiver um formato que corresponda ao formato da peça que deve ser produzida.

[0046] Quando formar uma matriz de carbono ou de cerâmica, o tratamento de calor consiste em pirolisar o precursor a fim de transformar a matriz em uma matriz de carbono ou cerâmica, a depender do precursor usado e das condições de pirólise. Por meio de exemplo, precursores líquidos para cerâmica, em particular para SiC, podem ser resinas do tipo policarbossilano (PCS), ou do tipo polititanocarbossilano (PTCS), ou do tipo polissilazano (PSZ), enquanto que precursores líquidos de carbono podem resinas que tenham um conteúdo de coque relativamente alto, tais como resinas fenólicas. Uma pluralidade de ciclos consecutivos, cada um executado da impregnação ao tratamento de calor, podem ser realizados a fim de alcançar um grau de densificação desejado.

[0047] De acordo com um aspecto da invenção, em particular quando formar uma matriz orgânica, a preforma de fibra pode ser densificada pelo bem conhecido método de moldagem de transformação de resina (RTM). No método RTM, a preforma de fibra é colocada em um molde que apresenta o formato externo da peça que deve ser produzida. Uma resina termoestável é injetada no volume interno do molde que contém a preforma de fibra. Um declive de pressão é geralmente estabelecido no dito espaço interno entre a localidade em que a resina é injetada e orifícios para exaurir a resina a fim de controlar e otimizar o jeito em que a preforma é impregnada pela resina.

[0048] De maneira conhecida, a preforma de fibra pode também ser densificada com o uso de uma técnica gasosa de infiltração de vapor químico (CVI) da matriz. A preforma de fibra que corresponde ao reforço de fibra da pá que deve ser produzida é colocada em um forno no interior do qual um gás de reação é admitido. A pressão e a temperatura que existem dentro do forno e a composição do gás são selecionados de tal maneira que possibilita que o gás seja difundido dentro dos poros da preforma de forma que forme a matriz no mesmo, com o depósito de um material sólido no núcleo do material em contato com as fibras, sendo que o material sólido é o resultado de um componente do gás em decomposição ou de uma reação entre uma pluralidade de componentes, em contraste com a pressão e condições de temperatura que são específicas dos métodos de deposição de vapor químico (CVD) que levam à deposição que toma lugar somente na superfície do material.

[0049] Uma matriz SiC pode ser formada com o uso de metiltriclorosilano (MTS) que gera SiC pela decomposição do MTS, enquanto que uma matriz de carbono pode ser obtida com o uso de gases de hidrocarboneto tais como metano e/ou propano que produzem carbono com a quebra.

[0050] É também possível realizar a densificação com a combinação da técnica líquida com a técnica gasosa de forma que facilite a implantação, limite o custo, e limite o número de ciclos de fabricação enquanto ainda obtém características que sejam satisfatórias para a utilização pretendida.

[0051] Após a densificação, uma pá de material compósito 10 é obtida, conforme mostrado na Figura 5, que inclui uma raiz 103 em sua porção de fundo que é constituída pela rigidez extra 203 da estrutura de fibra 200, a qual é estendida por uma espiga 104 formada pela porção de espessura decrescente 204 da estrutura 200, e por um aerofólio 105 formado pela porção 205 da estrutura de fibra 200.

Claims (12)

1. Estrutura de fibra para reforçar uma peça de material compósito, a dita estrutura caracterizada pelo fato de ser tecida como uma peça única por tecelagem de múltiplas camadas entre uma primeira pluralidade de camadas de fios e uma segunda pluralidade de camadas de fios, a estrutura de fibra incluindo pelo menos uma porção de espessura decrescente, as faces externas da estrutura de fibra sendo produzidas com o uso de uma tecelagem do tipo cetim, enquanto a parte interna da estrutura de fibra é produzida com o uso de uma tecelagem do tipo entrelaçado diferente da tecelagem do tipo cetim, em que, na porção de espessura decrescente, a estrutura de fibra inclui em sua superfície: - uma ou mais partes de retirada de fios em continuidade superficial em cada uma das quais são interrompidos os fios que pertencem a uma camada de fios da primeira pluralidade de camadas de fios subjacente à camada de fios da primeira pluralidade de camadas de fios situada na superfície da estrutura; e - uma ou mais partes de retirada de fios em descontinuidade superficial em cada uma das quais são interrompidos os fios na camada de fios da primeira pluralidade de camadas de fios situada na superfície da estrutura, em que cada fio interrompido é substituído na superfície da estrutura por um fio de uma camada de fios subjacente à primeira pluralidade de camadas de fios, o fio de uma camada de fios subjacente à primeira pluralidade de camadas de fios sendo tecido além da parte de retirada de fio com a tecelagem do tipo cetim; e em que os fios das camadas da segunda pluralidade de camadas de fios situados na superfície da estrutura de fibra são contínuos ao longo pelo menos de toda a porção de espessura decrescente.

2. Estrutura de fibra, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, em cada parte em descontinuidade superficial, cada fio interrompido da camada da primeira pluralidade de camadas de fios é entrelaçado com pelo menos um fio de uma camada da segunda pluralidade de camadas de fios imediatamente antes de sair da estrutura.

3. Estrutura, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a estrutura de fibra apresenta primeira e segunda faces externas que se estendem em uma direção longitudinal e em que as partes de retirada de fio presentes na primeira face são longitudinalmente desviadas em relação às partes de retirada de fio presentes na segunda face.

4. Estrutura de fibra, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a porção de espessura decrescente apresenta, na direção dos fios da primeira pluralidade de camadas de fios, um número decrescente de camadas de fios da segunda pluralidade de camadas de fios, e em que a estrutura de fibra inclui partes de retirada de fios em descontinuidade superficial que são distribuídas como uma função de uma diminuição determinada no número de camadas de fios da segunda pluralidade de camadas de fios.

5. Peça de material compósito, caracterizada pelo fato de que compreende reforço de fibra densificado por uma matriz, em que o reforço de fibra é formado por uma estrutura de fibra como definida na reivindicação 1.

6. Peça, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que constitui uma pá de aeromotor.

7. Turbopropulsor, caracterizado pelo fato de que inclui uma pluralidade de pás como definidas na reivindicação 6.

8. Aeronave, caracterizada pelo fato de que é equipada com pelo menos um turbopropulsor como definido na reivindicação 7.

9. Método de fabricação de uma estrutura de fibra para reforçar uma peça de material compósito, caracterizado pelo fato de compreender tecer como uma peça única por tecelagem de múltiplas camadas entre uma primeira pluralidade de camadas de fios e uma segunda pluralidade de camadas de fios, a estrutura de fibra incluindo pelo menos uma porção de espessura decrescente, as faces externas da estrutura de fibra sendo produzidas com o uso de uma tecelagem do tipo cetim, enquanto a parte interna da estrutura de fibra é produzida com o uso de uma tecelagem do tipo entrelaçado diferente da tecelagem do tipo cetim; em que, durante a tecelagem da porção de espessura decrescente, definem-se: - partes de retirada de fio em continuidade superficial em cada uma das quais os fios de uma camada de fios da primeira pluralidade de camadas de fios subjacente à camada de fios da primeira pluralidade de camadas de fios situada na superfície da estrutura já não são mais tecidas com os fios das camadas da segunda pluralidade de camadas de fios; e - partes de retirada de fio em descontinuidade superficial em cada uma das quais os fios da camada de fios da primeira pluralidade de camadas de fios situada na superfície da estrutura já não são mais tecidos com os fios das camadas da segunda pluralidade de camadas de fios, em que os fios de uma camada de fios subjacente à primeira pluralidade de camadas de fios são usados para substituir, na superfície da textura, os fios que já não são mais tecidos como se tivessem saído de dentro da parte de descontinuidade superficial, o fio de uma camada de fios subjacente à primeira pluralidade de camadas de fios sendo tecido além da parte de retirada de fio com a tecelagem do tipo cetim; e em que os fios das camadas da segunda pluralidade de camadas de fios situados na superfície da textura de fibra são contínuos ao longo pelo menos de toda a porção de espessura decrescente.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os fios da camada da primeira pluralidade de camadas de fios que já não são tecidos a partir da parte de descontinuidade superficial são entrelaçados com pelo menos um fio de uma camada da segunda pluralidade de camadas de fios imediatamente antes de sair da estrutura.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a estrutura de fibra apresenta primeira e segunda faces externas que se estendem em uma direção longitudinal e em que as partes de retirada de fio presentes na primeira face são longitudinalmente desviadas em relação às partes de retirada de fio presentes na segunda face.

12. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a porção de espessura decrescente apresenta, na direção dos fios da primeira pluralidade de camadas de fios, um número decrescente de camadas de fios da segunda pluralidade de camadas de fios e em que a estrutura de fibra inclui partes de retirada de fio em descontinuidade superficial que são distribuídas como uma função de uma diminuição determinada no número de camadas de fios da segunda pluralidade de camadas de fios.

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