BR112016007437B1

BR112016007437B1 - Conjunto de compactação para uma pré-forma, e, método para fabricar uma pá de turbomáquina compósita

Info

Publication number: BR112016007437B1
Application number: BR112016007437-8A
Authority: BR
Inventors: Yann Marchal; Jeremy ENGEL; Matthieu Gimat
Original assignee: Snecma
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2014-10-03
Publication date: 2022-03-22
Also published as: RU2016117233A; FR3024959B1; EP3052304A1; US11072100B2; CN105682904A; WO2015049474A1; RU2659995C2; EP3052304B1; BR112016007437A2; CA2926170A1; CN105682904B; JP6989582B2; JP2016538152A; US20160288380A1; JP2020055316A; CA2926170C; FR3024959A1

Abstract

CONJUNTO DE COMPACTAÇÃO PARA UMA PRÉ-FORMA, E, MÉTODO PARA FABRICAR UMA PÁ DE TURBOMÁQUINA COMPÓSITA. A invenção refere-se a um conjunto de compactação compreendendo um molde de conformação (24) que define um alojamento aberto para cima que pode receber uma pré-forma tecida anteriormente cortada (10a), e uma ferramenta de compactação verticalmente móvel (128), e conforma, com o molde de conformação (24), um conjunto para compactar dita pré-forma anteriormente colocada no alojamento. A ferramenta de compactação (128) compreende pelo menos uma porção de pé (128A). A ferramenta de compactação compreende pelo menos três blocos de compactação (12811287). A invenção é aplicável à produção de pás de ventoinha compósitas para turbomáquinas.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente descrição se refere a um método para fabricar uma pá de turbomáquina compósita e a um conjunto de compactação usado neste método. A pá compósita pode ser do tipo que compreende uma pré-forma em fios ou firas tecidos tridimensionalmente e um aglutinante mantendo o arranjo relativo entre os fios da pré-forma. Dita pré-forma pode ser formada com fios de urdidura e fios de trama, a direção dos fios de urdidura formando a direção longitudinal da pré-forma.

[002] Em particular, o presente método refere-se à fabricação de uma pá de ventoinha para uma turbomáquina, notavelmente um motor de turbojato. Entretanto, a fabricação de uma pá destinada a um compressor de baixa pressão é também contemplada, onde as temperaturas de operação alcançadas são compatíveis com a resistência termomecânica deste tipo de pá. Além disso, a fabricação de pás de rotor aberto ou pás com plataforma integrada é contemplada.

FUNDAMENTOS

[003] Habitualmente, pás de ventoinha em um material compósito, em particular em fibras de carbono, são feitas a partir de uma pilha de camadas unidirecionais pré-impregnadas que são colocadas em um molde, orientando as camadas sucessivas diferentemente, antes da compactação e polimerização no autoclave. Esta técnica muito delicada requer a realização de operações para empilhar camadas manualmente, que é longa e custosa.

[004] A preparação de pré-formas tecidas também foi proposta, com fibras secas, que são então montadas por costura, antes da impregnação com uma resina por injeção em um molde fechado. Uma alternativa consistia em produzir uma pré-forma tecida única que é montada com um ou vários insertos sólidos antes da injeção. Essas soluções (documento de patente US 5.672.417 e US 5.013.216), entretanto, têm a desvantagem de exigir a montagem de várias partes e gerar nessas áreas de montagem, em particular locais fracos, por exemplo em relação à delaminação, que é muito prejudicial em termos de resistência mecânica, notavelmente para resistência a impacto.

[005] A fim de superar tais desvantagens, o documento de patente FR 2 861 143 propôs fazer uma pré-forma em fios ou fibras tecidas em três dimensões dando a possibilidade de formar apenas com ela, após recorte opcional e injeção do aglutinante, a parte final formando todas as porções da pá de turbomáquina, sem recorrer ao uso de insertos ou qualquer outro elemento adicionado.

[006] Em particular, o método de fabricação mostrado no documento de patente FR 2 892 339 é usado, durante o qual a pré-forma tecida e então recortada é conformada em um molde antes de injetar o aglutinante e prosseguir com a cura do aglutinante.

[007] Entretanto, um certo número de problemas relacionados a como esta conformação é atingida persiste atualmente.

APRESENTAÇÃO GERAL

[008] A presente descrição refere-se a um conjunto de compactação com o qual as desvantagens mencionadas acima podem ser evitadas. Em particular, este conjunto de compactação permite que a pré-forma seja pré- compactada.

[009] O conjunto de compactação pode ser usado para uma pré- forma obtida por fios de tecelagem em três dimensões e destinado para formar uma pá de turbomáquina compósita, dita pré-forma compreendendo ao mesmo tempo o aerofólio, o pé da pá e, entre o aerofólio e o pé, a raiz da pá.

[0010] Este conjunto de compactação compreende um molde de conformação delimitando um alojamento aberto para cima, adequado para receber uma pré-forma tecida (que pode ser recortada antecipadamente), e uma ferramenta de compactação verticalmente móvel cooperando com o molde de conformação a fim de formar um conjunto de compactação permitindo compactação de dita pré-forma quando colocado no alojamento. O conjunto de compactação define uma direção longitudinal e um plano médio vertical paralelo à direção longitudinal.

[0011] A ferramenta de compactação pode compreender pelo menos três blocos de compactação separados, dentre os quais estão um bloco de compactação central passando através de dito plano médio e dois blocos de compactação laterais localizados nas bordas laterais de dita ferramenta de compactação, ditos blocos de compactação sendo adaptadas para se moverem para baixo um a um em direção ao molde de conformação de um modo independente, começando com o bloco de compactação central.

[0012] A ferramenta de compactação pode ser configurada para ir para baixo na direção do molde de conformação.

[0013] A presente descrição também trata de um método para fabricar uma pá de turbomáquina compósita, usando um conjunto de compactação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0014] Outras vantagens e características da invenção se tornarão aparentes mediante leitura da seguinte descrição em referência aos desenhos anexos em que: - a Fig. 1 é uma vista em perspectiva geral de um exemplo de uma pré-forma, após ser recortada, - a Fig. 2 ilustra uma etapa de um exemplo de método de fabricação, - as Figs. 3 e 4 são vistas secionais ao longo das direções III e IV da Fig. 2 mostrando o efeito de compactação no perfil de duas porções diferentes da pré-forma, com um conjunto de compactação de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção, - a Fig. 5 é uma vista parcial da pré-forma da Fig. 1, mostrando o pé e a raiz como um alargamento, - a Fig. 6 é uma vista secional similar à da Fig. 4, mostrando um outro exemplo de um conjunto de compactação, - a Fig. 7 é uma vista em perspectiva da ferramenta de compactação do conjunto de compactação da Fig. 6.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0015] Na seguinte descrição detalhada, faz-se referência aos desenhos anexos mostrando exemplos de conjunto de compactação ou exemplos de processo de fabricação. Pretende-se que estes exemplos sejam considerados apenas ilustrativos, o escopo da invenção não sendo limitado a estes exemplos.

[0016] Em uma modalidade ilustrativa, o método de fabricação começa com uma primeira etapa a) consistindo em fazer uma pré-forma tridimensional 10 por tecelagem, a pré-forma tecida incluindo fios de urdidura 20a e fios de trama 20b. Em ambos os grupos de fios, são providos fios traçadores 22 visualmente identificáveis em relação aos outros fios e regularmente localizados pelo menos na superfície da pré-forma.

[0017] Os fios de urdidura e de trama podem pertencer, por exemplo, ao grupo formado por fibras de carbono, fibras de vidro, fibras de sílica, fibras de carboneto de silício, fibras de alumina, fibras de aramida e fibras de poliamida aromática.

[0018] A pré-forma tecida em uma peça é então recortada de acordo com uma segunda etapa b) do método. Mais exatamente, esta pré-forma tecida é delineada por recorte do contorno de acordo com um ábaco tridimensional predeterminado provido de modo que, após deformação, a pré- forma observa a geometria da parte terminada. Este recorte pode ser realizado com um jato de água e/ou com meios mecânicos (tesoura, cortador, serra...) e/ou por recorte com um laser.

[0019] Isto resulta em uma pré-forma recortada 10a como visível na Fig. 1. As porções destinadas a formar o aerofólio 12 e o pé 14 da pá, assim como a raiz 13 que é a porção de transição entre o aerofólio 12 e o pé 14. Em particular, os fios de urdidura 20a e os fios de trama 20b usados para tecelagem em 3 dimensões são fibras de carbonos (pretas), e vidro de fibras de Kevlar (brancas) formam fios traçadores 22 essencialmente localizados na superfície da pré-forma, ao longo da direção longitudinal principal paralela aos fios de urdidura 20a e ao longo da direção transversal paralela aos fios de trama 20b. Desse modo, os fios traçadores 22 aparecem com cor branca no resto da pré-forma que é preta, e os fios traçadores 22 são, portanto, muito visíveis. Adicionalmente, esses fios traçadores são detectáveis com tecnologias de inspeção não destrutivas convencionais (tipo raio X ou tomografia ultrassônica) permitindo que a conformidade da parte final seja verificada.

[0020] Em particular, esses fios traçadores 22 estão presentes aqui na superfície de ambas as faces (respectivamente destinadas a formar a parede do lado de pressão 17 e a parede do lado de sucção 18) da pá em locais predeterminados a fim de serem usados como ponto de referência para o posicionamento visando o corte e outras etapas para tratar a pré-forma conforme será discutido adiante.

[0021] Durante esta etapa de corte, pretende-se manter uma série de fios traçadores 22 localizados na superfície da pré-forma ao longo de pelo menos uma face de referência 16, que, no caso ilustrado é face destinada a formar a borda dianteira.

[0022] Em seguida, é realizada a etapa c) em que pré-deformação da pré-forma recortada 10a é alcançada.

[0023] Em particular, durante a etapa c), dita pré-deformação é alcançada colocando a pré-forma recortada 10a em um molde de conformação 24 (Fig. 2) tendo porções diferentes delimitando entre elas uma cavidade ou alojamento 26 destinado a alojar a pré-forma cortada 10a e tendo marcas usadas como referência para posicionar pelo menos alguns dos fios traçadores 22.

[0024] Diferentes sistemas para localizar e posicionar a pré-forma recortada 10a podem ser usados, em particular um projetor a laser 27 (ver Fig. 2) que projeta um feixe de luz no local ideal de um fio traçador 22 de modo que é, então, fácil mover apropriadamente o fio traçador correspondente 22 a fim de obter o posicionamento predeterminado.

[0025] Alternativamente ou adicionalmente, máscaras, ocupando novamente o contorno e/ou a posição de todos ou parte dos fios traçadores 22, podem ser posicionadas na pré-forma a fim de verificar seu posicionamento apropriado.

[0026] Quando a pré-forma recortada 10a é posicionada no molde de conformação 24, a pré-forma recortada 10a é colocada em uma configuração que a deforma aplicando uma rotação (seta 25a na Fig. 2) em torno de um eixo geométrico XX’ paralelo à sua direção principal, que tem a consequência de torcer o aerofólio em torno deste eixo geométrico.

[0027] Em alguns casos, pode-se fazer provisão para que o molde de conformação 24 apresente uma porção móvel 24a que é deslizável e projetada para ficar em posição contra a extremidade livre da raiz 14 da pré-forma de modo a exercer tensão (seta 25b), assim produzindo a deformação desejada dessa porção 14 da pré-forma, ou evitar certos tipos de deformação nesta porção, enquanto a deformação está sendo aplicada a outras porções da pré- forma 10b.

[0028] Deve ser entendido que numerosas diferentes possibilidades podem ser previstas para conformar a pré-forma recortada 10a usando os fios traçadores 22 como elementos de referência para posicionar a pré-forma 10a no molde de conformação 24.

[0029] A estratégia para colocar a pré-forma recortada 10a no molde de conformação 24 é também relacionada ao perfil de delineamento ou recorte feito antes, de acordo com a(s) superfície(s) de referência selecionada(s), em particular dentre o pé, a cabeça, a borda dianteira 16, a borda posterior 19 ou qualquer outra área predeterminada.

[0030] A pré-forma recortada 10a pode ser colocada no lugar no molde de conformação 24 de uma maneira suficientemente precisa para realizar todas as deformações necessárias a fim de alcançar o formato final desejado. Entretanto, é também possível realizar essa etapa c) como uma pluralidade de subetapas.

[0031] Um aglutinante compreendendo uma resina termocurada é então injetado em dito molde de injeção a fim de impregnar a pré-forma inteira e manter o arranjo relativo entre os fios da pré-forma; dito molde de injeção é aquecido; e uma parte moldada compósita é extraída do molde, substancialmente tendo o formato e as dimensões de dita pá.

[0032] Em uma etapa d) seguindo a etapa c) e antes da injeção de dito aglutinante, pré-compactação de pelo menos uma porção da pré-forma pré- deformada 10b compreendendo o pé e preferivelmente o pé 14 e a raiz 13 é alcançada sobre a largura inteira da pré-forma pré-deformada 10b. Esta pré- compactação bloqueia certas fibras em uma posição pretendida, de uma geometria intermediária da pré-forma, que se aproxima ainda mais do formato final pretendido.

[0033] A ferramenta de compactação 28 usada para este fim, esquematicamente e parcialmente visível na Fig. 2, pode ser feita completando o molde de conformação 24 com as peças de equipamento exigidas. Na verdade, a ferramenta de compactação 28 é móvel (para cima e para baixo) e deve ser capaz de ser levada a uma temperatura na ordem de 100°C.

[0034] Durante essa etapa d), os produtos de dimensionamento que revestem os fios e que são usados para facilitar a tecelagem são os que permitem o bloqueio da posição relativa das fibras da porção pré-compactada.

[0035] Subsequentemente, é realizada umectação da pré-forma pré- compactada 10c e secagem em um forno, por meio da qual uma pré-forma enrijecida é provida. Na verdade, esse enrijecimento irá suficientemente definir o formato dado durante a etapa c) à pré-forma recortada 10a, tendo se tornado a pré-forma pré-deformada 10b, de modo que possa ser facilmente colocada subsequentemente no molde de injeção 24 sem mudar substancialmente seu formato que corresponde ao da pré-deformação mencionada acima.

[0036] Se necessário, é opcionalmente possível adicionar um agente de adesividade dentro da pré-forma, por exemplo uma resina diluída, notavelmente do tipo epóxido, que o todo dá a possibilidade sob o efeito do calor e da pressão exercida durante a etapa d) de pré-compactação de que as fibras de carbono tecidas adiram uma à outra a fim de evitar que a pré-forma pré-deformada 10b passe por qualquer deformação subsequente notavelmente durante a etapa de injeção.

[0037] A ferramenta de compactação 28 tem um formato e dimensões que a permitem ser inserida no alojamento 26 do molde de conformação 24 a fim de permitir compactação da pré-forma tecida para um nível de volume de fibra intermediário relativamente ao nível de volume de fibra definitivo da parte final. Por exemplo, o nível de volume alvo de fibras para uma pré-forma compactada obtida com a ferramenta de compactação 28 é entre 35% e 55%, de modo que a parte final, após injeção, apresenta um nível de volume alvo de fibras entre 50% e 60%.

[0038] É feita referência agora às Figs. 3 e 4, ilustrando uma vista em seção transversal de uma pré-forma pré-deformada 10b e um conjunto de compactação de acordo com uma modalidade (molde de conformação 24 e ferramenta de compactação 28). A Fig. 3 é uma vista em seção transversal no pé 14 enquanto a Fig. 4 é uma vista em seção transversal na raiz 13 da pré- forma 10b. Essas figuras ilustram como a pré-deformação é aplicada nessas diferentes porções da pré-forma pré-deformada 10b (linhas pontilhadas) a fim de obter a pré-forma compactada 10c (linha sólida).

[0039] Para o pé 14 (Fig. 3), o alojamento 26 do molde de conformação 24 tem uma seção retangular e a ferramenta de compactação 28 tem porção de pé 28A, cuja seção retangular conjuga com a do alojamento 26.

[0040] Para a raiz 13 (Fig. 4), o alojamento 26 do molde de conformação 24 tem uma seção com um fundo convexo 26a e lados alargados 26b em direção ao orifício do alojamento 26. A ferramenta de compactação 28 tem uma porção de raiz 28B, cuja seção inclui lados substancialmente verticais 28b e um fundo 28a, destinado a confrontar o fundo convexo do molde de conformação 24. Este fundo 28a é côncavo com um perfil tendo raios de curvatura maiores do que o perfil convexo do fundo do alojamento 26 do molde de conformação 24.

[0041] A ferramenta de compactação 28 de acordo com esta modalidade é em peça única de modo que durante seu movimento, se move para baixo (ou para cima) como um todo, para (ou a partir do) alojamento 26 do molde de conformação 24, assim comprimindo a pré-forma pré-deformada 10b.

[0042] A fim de evitar danificar as fibras da pré-forma pré-deformada 10b, e notavelmente evitar pinçá-las, as superfícies do molde de conformação 24 e da ferramenta de compactação 28, voltadas na direção do alojamento, não têm qualquer borda afiada (protuberante ou reentrante), mas consistem em faces com ângulos arredondados por filetes que formam enlaces arredondados ou radialmente arranjados.

[0043] Em tal situação, quando a ferramenta de compactação 28 se move para baixo, se a porção de raiz 28B que compactará a raiz 13 da pré- forma (Fig. 4) for considerada, primeiramente as bordas laterais 16a e 19a da pré-forma pré-deformada 10b, destinadas a formar respectivamente a borda dianteira 16 e a borda posterior 19, são as que entram em contato com a ferramenta de compactação 28 no local das bordas laterais 28c do fundo 28a. Em seguida, contato é gradualmente feito com a superfície inteira da raiz 13 confrontando a ferramenta de compactação 28, acabando com a área central (faixa) da superfície, esta área central passando através de um plano médio PM do conjunto de compactação.

[0044] Este plano médio PM, que não necessariamente é um plano de simetria para o conjunto de compactação e para a pré-forma, é vertical, paralelo ao eixo geométrico XX’ orientado ao longo da direção principal da pré-forma, e é encontrado à meia distância tanto entre as bordas laterais 26b do alojamento 26 do molde de conformação quanto entre as bordas laterais 28b da ferramenta de compactação 28.

[0045] Esta configuração pode às vezes ter certas desvantagens em relação à pré-deformação da raiz 13: no caso das figuras 4 e 5, com as bordas laterais 16a e 19a da pré-forma pré-deformada 10b sendo mais finas em espessura por um lado e sofrendo dobramento maior do que o resto da raiz 13, as fibras 20 que formam a pré-forma sofrem curvatura, que pode ser prejudicial à resistência mecânica térmica adequada da pá final.

[0046] As áreas da pré-forma recortada 10a que sofrem essa curvatura indesejada são indicadas na Fig. 5 em ambos os locais Z1 e Z2 correspondendo às bordas finas da raiz 13 localizadas em proximidade ao aerofólio 12.

[0047] Para evitar as desvantagens mencionadas acima, a ferramenta de compactação do conjunto de compactação inclui pelo menos uma porção de pé e a ferramenta de compactação inclui pelo menos três blocos de compactação separados, dentre os quais estão um bloco de compactação central passando através de dito plano médio e dois blocos de compactação laterais localizados nas extremidades laterais de dita ferramenta de compactação, ditos blocos de compactação sendo capazes de se mover para baixo um a um em direção ao molde de conformação de modo independente, começando com o bloco de compactação central.

[0048] Deste modo, a ferramenta de compactação pode ser formada com pelo menos três porções e é possível que essas porções se movam em momentos diferentes, começando com o bloco de compactação central que primeiro para baixo de modo que o primeiro contato entre a ferramenta de compactação e a pré-forma recortada é feito na área central da superfície da raiz voltada para a ferramenta de compactação.

[0049] Deste modo, por meio do conjunto de compactação da invenção, as bordas laterais da raiz da pré-forma são compactadas por último, que dá a possibilidade de minimizar ou até evitar a curvatura de fibras dessas áreas de pequena espessura durante a etapa de pré-compactação.

[0050] A ferramenta de compactação pode incluir um número ímpar de blocos de compactação separados, de modo a formar uma geometria com um bloco de compactação central passando através de dito plano médio e em cada lado deste bloco de compactação central, um número idêntico de outros blocos de compactação.

[0051] Essa solução também tem a vantagem de tornar ainda mais possível dosar o nível de pré-compactação exercido por cada um desses blocos de compactação na pré-forma, que pode ser medido pelo nível de volume de fibra intermediário resultante dessa pré-compactação.

[0052] Em certas modalidades, ditos blocos de compactação são capazes de se moverem para baixo um a um em direção ao bloco de conformação em uma ordem que compacta toda a largura de dita pré-forma, começando com dito bloco de compactação central e então com cada bloco de compactação adjacente ao que se moveu para baixo anteriormente, e este até o bloco de compactação lateral.

[0053] Em certas modalidades, a ferramenta de compactação inclui apenas uma porção de pé. Em outras modalidades, a ferramenta de compactação inclui uma porção de pé 128A e uma porção de raiz 128B, como ilustrado na Fig. 7.

[0054] Em certas modalidades, ditos blocos de compactação são capazes de se moverem para baixo em direção ao molde de conformação, começando com o bloco de compactação central, e então com todos os blocos de compactação encontrados em um dos lados do plano médio, preferivelmente um a um e em série a partir do bloco de compactação central até o segundo bloco de compactação central.

[0055] Alternativamente, ditos blocos de compactação são capazes de se moverem para baixo em direção ao molde de conformação de modo simétrico em relação ao plano médio.

[0056] Em certas modalidades, a ferramenta de compactação 128 inteira é dividida em pelo menos três blocos de compactação separados, dentre os quais está um bloco de compactação central 1281 passando através do plano médio PM da ferramenta de compactação 128, ditos blocos de compactação sendo capazes de se moverem para baixo em direção ao molde de conformação 24 independentemente, começando com o bloco de compactação central 1281.

[0057] No exemplo das Figs. 6 e 7, a ferramenta de compactação 128 inteira é dividida em sete blocos de compactação separados 1281, 1282, 1283, 1284, 1285, 1286, 1287, distribuídos em torno de e em cada lado do plano médio PM.

[0058] Deste modo, é possível interromper o movimento para baixo da ferramenta de compactação 128 inteira (porção de pé 128A e porção de pé 128B), começando com o bloco de compactação central 1281 passando através do plano médio PM da ferramenta de compactação 128 (seta para baixo D1 e linha pontilhada 1281’ na Fig. 6), e então ambos os blocos de compactação 1282 e 1283 localizados em cada lado do bloco de compactação central 1281 (setas para baixo D2 e D3 e linhas pontilhadas 1282’ e 1283’ na Fig. 6), e assim por diante até ambos os blocos de compactação 1286 e 1287 localizados nas bordas laterais da ferramenta de compactação 128.

[0059] Como ilustrado na Fig. 7, opcionalmente, a ferramenta de compactação 128 inclui pelo menos uma janela 132 dando a possibilidade de visualizar a posição de pelo menos um fio traçador quando a pré-forma é colocada no alojamento delimitado entre o molde de conformação 24 e a ferramenta de compactação 128. Essa janela 132, por exemplo, consiste em uma porção da ferramenta de compactação 128 feita em um material transparente ou preferivelmente um orifício passando bem através de toda a espessura da ferramenta de compactação 128. Essa janela 132 pode ser posicionada em uma área da porção de raiz 128B que é adjacente à porção de pé 128A, preferivelmente no bloco de compactação central 1281. Tal janela 132 notavelmente dá a possibilidade de assegurar que o(s) fio(s) traçador(es) 22 visível(is) através dessa janela (por exemplo, o fio traçador de saída de amplitude) esteja(m) adequadamente posicionado(s) e permaneça(m) assim durante a operação de compactação.

[0060] No exemplo ilustrado nas Figs. 6 e 7, a ferramenta de compactação 128 é dividida em sete blocos de compactação separados 1281, 1282, 1283, 1284, 1285, 1286, 1287.

[0061] Os blocos de compactação 1281, 1282, 1283, 1284, 1285, 1286, 1287 podem também se mover para baixo para compactar a pré-forma 10b com diferentes velocidades e/ou forças exercidas por esses blocos de compactação na pré-forma que são diferentes, daí níveis de pré-compactação ou níveis de volume de fibra intermediários resultantes dessa pré- compactação que são diferentes entre os blocos de compactação 1281, 1282, 1283, 1284, 1285, 1286, 1287.

[0062] Nos exemplos ilustrados, há sete blocos de compactação 1281, 1282, 1283, 1284, 1285, 1286, 1287, mas geralmente pelo menos cinco deles podem ser providos, por exemplo exatamente cinco.

[0063] Um método para fabricar uma pá de turbomáquina compósita pode compreender as seguintes etapas: a) uma pré-forma é feita por tecelagem de fios 20a, 20b, 22 em três dimensões, dita pré-forma compreendendo ao mesmo tempo o aerofólio 12, o pé 14 da pá e entre o aerofólio 12 e o pé 14, a raiz 13 da pá, os fios 20 compreendendo fios traçadores visualmente identificáveis 22 posicionados pelo menos na superfície da pré-forma; b) dita pré-forma é recortada enquanto deixa uma série de fios traçadores 22 intacta, localizada ao longo de uma face de referência 16 da pré- forma, por meio da qual uma pré-forma recortada 10a é provida, capaz de assumir o formato e as dimensões das porções constitutivas da pá; c) dita pré-forma recortada 10a é pré-deformada, por meio da qual uma pré-forma pré-deformada 10b é provida; d) pré-compactação de dita pré-forma pré-deformada 10b é alcançada, por meio da qual uma pré-forma pré-compactada 10c é provida; e) umectação da pré-forma pré-compactada 10c é realizada e secagem em um forno é realizada, por meio da qual uma pré-forma enrijecida é provida; f) é provido um molde de injeção 24, em que dita pré-forma enrijecida é colocada; g) um aglutinante compreendendo uma resina termocurada é injetado em dito molde de injeção, a fim de impregnar toda a pré-forma pré- deformada enrijecida e manter os arranjos relativos entre os fios 20a, 20b, 22 da pré-forma enrijecida; h) dito molde de injeção é aquecido; e i) uma parte moldada compósita é extraída do molde, tendo substancialmente o formato e as dimensões de dita pá.

[0064] Durante a etapa c), dita pré-deformação é realizada colocando a pré-forma recortada 10a no alojamento 26 delimitado por um molde de conformação 24 e, assim, durante a etapa d), dita pré-compactação de dita pré-forma pré-deformada 10b é realizada usando uma ferramenta de compactação móvel 128 e cooperando com o molde de conformação 24 a fim de formar um conjunto de compactação definindo a direção longitudinal e um plano médio vertical PM paralelo à direção longitudinal.

[0065] Assim, durante a etapa d), a ferramenta de compactação 28 pode preferivelmente ir para baixo em direção ao molde de conformação 24.

[0066] De acordo com uma modalidade preferida, dita ferramenta de compactação 128 é capaz de, durante a etapa d), compactar pelo menos o pé 12 de dita pré-forma pré-deformada 10b começando com o meio e então avançando gradativamente até a borda da pré-forma pré-deformada 10b.

[0067] Assim, por meio dessa provisão vantajosa, curvatura das fibras é evitada na área do pé 12 e na área da raiz 13 da pré-forma durante a etapa de compactação.

[0068] Neste método, durante a etapa d), dita ferramenta de compactação 128 é capaz de se mover para baixo em direção ao molde de conformação 24 de modo que ditos blocos de compactação se movem para baixo um a um em direção ao molde de conformação 24 em uma ordem que compacta toda a largura de dita pré-forma 10b começando com sua porção central passando através do plano médio PM e então cada porção adjacente à anterior, com desvios gradualmente maiores do plano médio PM. Durante a etapa d), dita ferramenta de compactação 128 pode ser capaz de se mover para baixo em direção ao molde de conformação 24 em um modo simétrico em relação ao dito plano médio PM.

[0069] Nas figuras, o caso de um pé 14 que permanece retilíneo ao longo do método de fabricação é ilustrado. Entende-se que sem fugir do escopo da presente invenção, é possível prever o caso de um pé que é torcido, ou deformado de acordo com qualquer outra ação, quando é colocado no molde de conformação 24.

[0070] Além disso, de acordo com uma modalidade alternativa não mostrada, a ferramenta de compactação 128 não só cobre o pé 14 e a raiz 13 do aerofólio, mas também uma porção do aerofólio 12 da pá.

[0071] Adicionalmente, na descrição precedente, mencionou-se que a ferramenta de compactação 218 realizou uma etapa de pré-compactação, isto é, etapa d). Entretanto, é também possível usar esta ferramenta de compactação 128 alternativamente como um elemento do molde de injeção 24 e só usá-la para as etapas f) e g). De acordo com uma outra alternativa, é possível usar essa mesma ferramenta de compactação 128 tanto para a etapa de pré-compactação d) quanto para as etapas f) e g).

[0072] Quando usado neste relatório descritivo, “compreende/compreendendo” é utilizado para especificar a presença de características estabelecidas, mas não impede a presença ou adição de uma ou mais outras características.

[0073] A descrição acima é dada a título de exemplo, não limitação. Dada a descrição acima, um versado na técnica poderia conceber variações que estão dentro do escopo da invenção. Adicionalmente, as várias características das modalidades ou exemplos aqui descritos podem ser usados sozinhos ou em combinações variadas um com o outro, e não pretendem ser limitados às combinações específicas aqui descritas.

Claims

1. Conjunto de compactação para uma pré-forma tecida obtida por tecelagem tridimensional de fios (20) e projetada para formar uma pá de turbomáquina compósita, a pré-forma compreendendo partes que predefinem o aerofólio (12), o pé (14) da pá e, entre o aerofólio (12) e o pé (14), a raiz da pá (13), o conjunto de compactação compreendendo um molde de conformação (24) que delimita um alojamento aberto para cima (26), adequado para receber uma pré-forma tecida (10a), e uma ferramenta de compactação verticalmente móvel (128) e cooperando com o molde de conformação (24) para formar um conjunto de compactação permitindo compactação da pré-forma quando colocada no alojamento (26), em que a ferramenta de compactação (128) compreende pelo menos uma porção de pé (128A) e em que o conjunto de compactação define uma direção longitudinal e um plano médio vertical (PM) paralelo à direção longitudinal, a ferramenta de compactação (128) compreendendo pelo menos três blocos de compactação separados (1281-1287), entre os quais está um bloco de compactação central (1281) passando através do plano médio (PM) e dois blocos de compactação laterais (1286, 1287) localizados nas bordas laterais da ferramenta de compactação (128), caracterizado pelo fato de que os blocos de compactação são adaptados para se moverem para baixo um a um em direção ao molde de conformação (24) de um modo independente, começando com o bloco de compactação central (1281), e em que o molde de conformação (24) compreende, perpendicularmente à direção longitudinal, a seção transversal com um fundo convexo, e lados alargados para receber a ferramenta de compactação (128) quando a ferramenta de compactação (128) se move para baixo.

2. Conjunto de compactação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os blocos de compactação são configurados para se moverem para baixo um a um em direção ao molde de conformação (24), começando com o bloco de compactação central (1281) e então com cada bloco de compactação adjacente ao que se moveu para baixo anteriormente, e este até o bloco de compactação lateral (1286, 1287), de modo a compactar uma largura inteira da pré-forma (10b).

3. Conjunto de compactação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de compactação (128) tem pelo menos uma janela (132) configurada para dar a possibilidade de ver a posição de pelo menos um fio traçador (22) quando a pré-forma é colocada no alojamento (26).

4. Método para fabricar uma pá de turbomáquina compósita, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: a) uma pré-forma é feita por tecelagem tridimensional de fios (20a, 20b, 22), a pré-forma compreendendo partes que definem o aerofólio (12), o pé (14) da pá e, entre o aerofólio (12) e o pé (14), a raiz da pá (13), os fios (20a, 20b, 22) compreendendo fios traçadores visualmente identificáveis (22) posicionados pelo menos na superfície da pré-forma; b) a pré-forma é recortada enquanto deixa intacta uma série de fios traçadores (22) localizada ao longo de uma face de referência (16) da pré- forma, por meio da qual é provida uma pré-forma recortada (10a) configurada para predefinir o formato e as dimensões das porções constituintes da pá; c) a pré-forma recortada (10a) é pré-deformada, por meio da qual é provida uma pré-forma pré-deformada (10b); d) pré-compactação da pré-forma pré-deformada (10b) é alcançada, por meio da qual é provida uma pré-forma pré-compactada (10c); e) umedecimento e secagem da pré-forma pré-compactada (10c) são realizados, por meio dos quais é provida uma pré-forma enrijecida; f) é provido um molde de injeção em que a pré-forma enrijecida é colocada; g) um aglutinante compreendendo uma resina termocurada é injetado no molde de injeção a fim de impregnar toda a pré-forma enrijecida e manter o arranjo relativo entre os fios (20a, 20b, 22) da pré-forma enrijecida; h) o molde de injeção é aquecido; e i) uma parte moldada compósita é extraída do molde, tendo o formato e as dimensões da pá, em que, em que durante as etapas c) e d), um conjunto de compactação como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3 é usado, em que durante a etapa c), a pré-deformação é alcançada colocando a pré-forma recortada (10a) no alojamento (26) delimitado pelo molde de conformação (24) do conjunto de compactação e em que, durante a etapa d), a pré-compactação é alcançada usando a ferramenta de compactação móvel (128) que coopera com o molde de conformação (24) do conjunto de compactação; em que, durante a etapa d), pelo menos a parte de pé (14) da pré-forma (10b) é pré-compactada, e em que a pré-forma (10b) é pré-compactada começando com o meio e avançando gradualmente até a borda da pré-forma (10b).

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de compactação (128) compreende pelo menos três blocos de compactação separados (1281-1287) e, durante a etapa d), a ferramenta de compactação (128) é movida para baixo em direção ao molde de conformação (24) de um modo em que os blocos de compactação se movem para baixo um a um em direção ao molde de conformação (24) em uma ordem começando com uma porção central da pré-forma e então cada porção adjacente à anterior, de modo que uma largura inteira da pré-forma (10b) é compactada.