BR112020009347B1 - FIBROUS STRUCTURE, PART OF COMPOSITE MATERIAL, AND METHOD OF MANUFACTURING A FIBROUS STRUCTURE - Google Patents
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Abstract
A invenção refere-se a uma estrutura fibrosa (200) compreendendo uma pluralidade de camadas de trama e de camadas de urdidura ligadas por tecelagem tridimensional em multicamadas, a estrutura fibrosa (200) tendo pelo menos primeira (203) e segunda (204) porções que são adjacentes na direção da urdidura, a primeira porção (203) apresentando, em uma direção perpendicular às direções da urdidura e trama, uma espessura que é maior do que a espessura da segunda porção (204), distinguida pelo fato de que a primeira porção (203) compreende, em seu núcleo (2031), pelo menos uma textura fibrosa (ML) obtida por tecelagem tridimensional de fios de urdidura e fios de trama na forma de uma grade de tecelagem Mock-Leno, dita pelo menos uma textura (ML) estando presente entre duas coberturas (2032; 2033) presente na superfície da primeira porção (203) e estando ligado às coberturas (2032; 2033) por fios de urdidura (C3; C16) pertencendo às ditas coberturas que são localmente defletidas para a dita textura.The invention relates to a fibrous structure (200) comprising a plurality of weft layers and warp layers connected by multilayer three-dimensional weaving, the fibrous structure (200) having at least first (203) and second (204) portions which are adjacent in the warp direction, the first portion (203) having, in a direction perpendicular to the warp and weft directions, a thickness that is greater than the thickness of the second portion (204), distinguished by the fact that the first portion (203) comprises, in its core (2031), at least one fibrous texture (ML) obtained by three-dimensional weaving of warp yarns and weft yarns in the form of a Mock-Leno weaving grid, said at least one texture ( ML) being present between two covers (2032; 2033) present on the surface of the first portion (203) and being connected to the covers (2032; 2033) by warp threads (C3; C16) belonging to said covers which are locally deflected towards the said texture.
Description
[001] A presente invenção está relacionada com a realização de peças a partir de material compósito, e mais particularmente à realização de estruturas de reforço de fibra para tais peças por tecelagem tridimensional ou em multicamada.[001] The present invention is related to the creation of parts from composite material, and more particularly to the creation of fiber reinforcement structures for such parts by three-dimensional or multilayer weaving.
[002] Um campo de aplicação da invenção é a realização de peças a partir de material compósito estrutural, isto é, peças tendo uma estrutura de reforço de fibra e densificada por uma matriz. Materiais compósitos possibilitam que sejam feitas peças tendo peso global que é mais baixo do que aquele das mesmas peças quando são feitas a partir de um material metálico.[002] One field of application of the invention is the creation of parts from structural composite material, that is, parts having a fiber reinforcement structure and densified by a matrix. Composite materials enable parts to be made having an overall weight that is lower than that of the same parts when made from a metallic material.
[003] A invenção está relacionada mais particularmente a peças feitas a partir de material compósito que inclui uma ou mais porções de espessura extra local, como se aplica, por exemplo, para a raiz de uma pá de aeromotor, que corresponde a uma zona tendo grande variação de espessura na peça do material compósito. Para uma peça feita a partir de material compósito que apresenta espessura variada, a variação de espessura é controlada na estrutura fibrosa que deve constituir o reforço da peça.[003] The invention relates more particularly to parts made from composite material that includes one or more portions of extra local thickness, as applies, for example, to the root of an aircraft blade, which corresponds to a zone having large variation in thickness in the composite material piece. For a part made from a composite material that has varying thickness, the thickness variation is controlled in the fibrous structure that must constitute the reinforcement of the part.
[004] Obter pás a partir de material compósito para motores de turbina já foi proposto. Referência pode ser feita em particular ao pedido de patente US 2011/0311368 depositado conjuntamente por Snecma and Snecma Propulsion Solide. Esse pedido descreve a fabricação de uma pá de motor de turbina a partir de material compósito compreendendo reforço de fibra densificado por uma matriz, o esboço da fibra que deve constituir o reforço é feito por tecelagem em multicamada e compreende uma primeira porção de pequena espessura formando a pré-forma do aerofólio e uma segunda porção de espessura maior formando uma pré-forma da raiz da pá. Sob tais circunstâncias, a pré-forma da raiz da pá é feita usando um inserto, de modo a formar uma região em formato de bulbo na porção da pá correspondente à sua raiz.[004] Obtaining blades from composite material for turbine engines has already been proposed. Reference may be made in particular to US patent application 2011/0311368 jointly filed by Snecma and Snecma Propulsion Solide. This application describes the manufacture of a turbine engine blade from a composite material comprising fiber reinforcement densified by a matrix, the outline of the fiber that must constitute the reinforcement is made by multilayer weaving and comprises a first portion of small thickness forming the airfoil preform and a second portion of greater thickness forming a blade root preform. Under such circumstances, the blade root preform is made using an insert so as to form a bulb-shaped region in the portion of the blade corresponding to its root.
[005] No entanto, essa técnica para formar a raiz da pá torna a fabricação industrial da pá mais complexa e aumenta seu custo de fabricação uma vez que ela leva a grandes perdas de material e requer manuseio difícil o que diminui a velocidade de produção. Além disso, o inserto, que também é feito de material compósito, precisa ser densificado e usinado, levando assim a custos adicionais e possivelmente a peças serem rejeitadas.[005] However, this technique for forming the blade root makes the industrial manufacture of the blade more complex and increases its manufacturing cost since it leads to large material losses and requires difficult handling, which reduces production speed. Furthermore, the insert, which is also made of composite material, needs to be densified and machined, thus leading to additional costs and possibly parts being rejected.
[006] O têxtil da pré-forma, que é naturalmente flexível, interage mecanicamente com o inserto e pode levar, em particular, a cisalhamento no têxtil, a movimentos de giro do inserto, a perda de interligação entre o inserto do têxtil etc.[006] The preform textile, which is naturally flexible, interacts mechanically with the insert and can lead, in particular, to shear in the textile, turning movements of the insert, loss of interconnection between the insert and the textile, etc.
[007] Além disso, verifica-se que a moldagem e densificação da porção da pré-forma que deve formar a raiz são difíceis, em particular porque as tolerâncias para o perfil da raiz em formato de bulbo são muito pequenas (da ordem de um décimo de milímetro) e porque esta porção da pá apresenta requisitos severos em termos de propriedades mecânicas, dado que a raiz da pá concentra a maioria das forças que são aplicadas à pá.[007] Furthermore, it appears that the molding and densification of the portion of the preform that is to form the root is difficult, in particular because the tolerances for the bulb-shaped root profile are very small (on the order of a tenth of a millimeter) and because this portion of the blade presents severe requirements in terms of mechanical properties, given that the root of the blade concentrates most of the forces that are applied to the blade.
[008] Uma outra solução, como descrito em particular nos documentos US 7.101.154 e US 2011/0311368 consiste em aumentar o peso (e assim a seção transversal) dos fios nas porções de maior espessura na estrutura fibrosa a fim de reduzir a capacidade para diminuir a espessura enquanto a estrutura fibrosa 3D está sendo conformada com compressão. No entanto, o uso de fios de alto peso aumenta localmente a fração da fibra na pré-forma. Se a fração da fibra é muito grande, a rede de poros resultante pode não ser suficiente para possibilitar que os componentes da matriz tenham bom acesso ao núcleo da pré-forma e consequentemente para obter um material compósito que seja uniforme e assim apresente boas propriedades mecânicas.[008] Another solution, as described in particular in documents US 7,101,154 and US 2011/0311368, consists of increasing the weight (and thus the cross-section) of the yarns in the thickest portions of the fibrous structure in order to reduce the capacity to decrease thickness while the 3D fibrous structure is being formed with compression. However, the use of high weight yarns locally increases the fiber fraction in the preform. If the fiber fraction is too large, the resulting pore network may not be sufficient to enable the matrix components to have good access to the preform core and consequently to obtain a composite material that is uniform and thus presents good mechanical properties. .
[009] É, portanto, desejável estar apto a ter disponível estruturas fibrosas 3D ou em multicamadas incluindo porções de maior espessura, mas que não apresentam os inconvenientes mencionados acima.[009] It is, therefore, desirable to be able to have 3D or multilayer fibrous structures available including portions of greater thickness, but which do not present the drawbacks mentioned above.
[0010] Para este fim, em um primeiro aspecto, a invenção provê uma estrutura fibrosa compreendendo uma pluralidade de camadas de trama e de camadas de urdidura interligadas por tecelagem tridimensional em multicamadas, a estrutura fibrosa tendo pelo menos primeira e segunda porções que são adjacentes na direção da urdidura, a primeira porção apresentando, em uma direção perpendicular às direções da urdidura e trama, uma espessura que é maior do que a espessura da segunda porção, a estrutura sendo distinguida pelo fato de que a primeira porção tem, em seu núcleo, pelo menos uma textura fibrosa obtida por tecelagem tridimensional de fios de urdidura e fios de trama na forma de uma grade de tecelagem Mock-Leno, dito pelo menos uma textura estando presente entre duas coberturas presentes na superfície da primeira porção e sendo ligado às coberturas pelos fios de urdidura pertencendo às ditas coberturas que são localmente defletidas na dita textura.[0010] To this end, in a first aspect, the invention provides a fibrous structure comprising a plurality of weft layers and warp layers interconnected by three-dimensional multilayer weaving, the fibrous structure having at least first and second portions that are adjacent in the warp direction, the first portion having, in a direction perpendicular to the warp and weft directions, a thickness that is greater than the thickness of the second portion, the structure being distinguished by the fact that the first portion has, at its core , at least one fibrous texture obtained by three-dimensional weaving of warp yarns and weft yarns in the form of a Mock-Leno weaving grid, said at least one texture being present between two coverings present on the surface of the first portion and being attached to the coverings by the warp threads belonging to said coverings which are locally deflected in said texture.
[0011] Usar a textura fibrosa da tecelagem Mock-Leno no núcleo da estrutura fibrosa possibilita obter grande variação de espessura entre a primeira e segunda porções enquanto se controla a fração de fibra no núcleo da primeira porção. Além disso, esta textura de tecelagem Mock-Leno permite que os ingredientes da matriz se infiltrem na estrutura fibrosa até o núcleo muito bem por causa de sua estrutura aerada na forma de uma grade, e é compatível com o uso de filamentos de alto peso. A estrutura fibrosa da invenção é inteiramente têxtil (isto é, sem qualquer inserto adicionado) e os fios da estrutura são interligados por tecelagem em multicamadas 3D, possibilitando assim garantir que a estrutura não possa ser deslaminada.[0011] Using the fibrous texture of Mock-Leno weaving in the core of the fibrous structure makes it possible to obtain a large variation in thickness between the first and second portions while controlling the fiber fraction in the core of the first portion. Furthermore, this Mock-Leno weave texture allows the matrix ingredients to infiltrate the fibrous structure to the core very well because of its aerated structure in the form of a grid, and is compatible with the use of high weight filaments. The fibrous structure of the invention is entirely textile (that is, without any added insert) and the structure's threads are interconnected by weaving in 3D multilayers, thus ensuring that the structure cannot be delaminated.
[0012] Uma textura de tecelagem Mock-Leno compreende uma pluralidade de camadas de trama e é distinguida pelo fato de que é formada pela tecelagem de uma pluralidade de fios de urdidura com uma pluralidade de fios de trama e pelo fato de que compreende pelo menos: um primeiro grupo de fios de urdidura compreendendo pelo menos um fio de urdidura de ligação intercamada que liga os fios de trama de uma primeira camada da textura aos fios de trama de uma segunda camada da textura que é adjacente à primeira camada; e um segundo grupo de fios de urdidura, distinto do primeiro grupo de fios de urdidura e adjacente ao mesmo na direção da trama, o dito segundo grupo compreendendo pelo menos um fio de urdidura de ligação intercamada que liga os fios de trama da primeira camada aos fios de trama da segunda camada e apresentando uma direção de interligação com os fios de trama que é invertida em relação à direção de interligação apresentada pelo fio de urdidura de ligação entre camadas do primeiro grupo com os fios de trama.[0012] A Mock-Leno weave texture comprises a plurality of weft layers and is distinguished by the fact that it is formed by weaving a plurality of warp yarns with a plurality of weft yarns and by the fact that it comprises at least : a first group of warp yarns comprising at least one interlayer binding warp yarn that connects the weft yarns of a first texture layer to the weft yarns of a second texture layer that is adjacent to the first layer; and a second group of warp threads, distinct from and adjacent to the first group of warp threads in the weft direction, said second group comprising at least one interlayer binding warp thread connecting the weft threads of the first layer to the weft yarns of the second layer and presenting an interconnection direction with the weft yarns that is inverted in relation to the interconnection direction presented by the interlayer binding warp yarn of the first group with the weft yarns.
[0013] Ao longo de todo este texto e em todos os desenhos, é afirmado e mostrado, por convenção e por razões de conveniência, que são os fios de urdidura que são defletidos de seus trajetos a fim de prender os fios de trama. No entanto, estes papéis entre urdidura e trama podem ser invertidos, e tal inversão deve ser considerada também como sendo abrangida pelas reivindicações.[0013] Throughout this text and in all drawings, it is stated and shown, by convention and for reasons of convenience, that it is the warp threads that are deflected from their paths in order to trap the weft threads. However, these roles between warp and weft may be reversed, and such reversal should also be considered to be covered by the claims.
[0014] O fato de que os fios de urdidura de ligação intercamada em cada um dentre o primeiro e o segundo grupos são interligados com os fios de trama em direções de interligação invertidas possibilita evitar que estes dois fios de ligação entrem em contato. Esta característica possibilita conservar espaçamento não nulo ao longo da direção da trama entre o primeiro e segundo grupos de fios de urdidura, conferindo assim um formato de grade à textura apresentando canais formados através de sua espessura, cada um destes canais sendo definido na direção da trama por dois grupos adjacentes de fios de urdidura e na direção da urdidura por dois grupos adjacentes de fios de trama. A presença destes canais possibilita dar à textura Mock-Leno uma estrutura aerada, servindo assim em particular para permitir que os ingredientes da matriz se infiltrem bem no núcleo.[0014] The fact that the interlayer binding warp threads in each of the first and second groups are interconnected with the weft threads in reversed interconnecting directions makes it possible to prevent these two binding threads from coming into contact. This feature makes it possible to maintain non-zero spacing along the weft direction between the first and second groups of warp threads, thus giving a grid format to the texture presenting channels formed through its thickness, each of these channels being defined in the weft direction. by two adjacent groups of warp threads and in the warp direction by two adjacent groups of weft threads. The presence of these channels makes it possible to give the Mock-Leno texture an aerated structure, thus serving in particular to allow the matrix ingredients to infiltrate well into the core.
[0015] Preferivelmente, cada um dentre o primeiro e o segundo grupos de fios de urdidura compreende pelo menos dois fios de urdidura laterais situados em ambos os lados do fio de urdidura de ligação entre camadas, cada um destes fios de urdidura laterais interligando com os fios de trama da primeira camada.[0015] Preferably, each of the first and second groups of warp threads comprises at least two side warp threads located on both sides of the interlayer connecting warp thread, each of these side warp threads interconnecting with the first layer weft threads.
[0016] Também preferivelmente, os fios de urdidura laterais do primeiro grupo apresentam uma direção de interligação com os fios de trama que é invertida em relação à direção de interligação apresentada pelos fios de urdidura laterais do segundo grupo com os fios de trama.[0016] Also preferably, the side warp threads of the first group have an interconnection direction with the weft threads that is inverted in relation to the interconnection direction presented by the side warp threads of the second group with the weft threads.
[0017] Em uma modalidade, a textura fibrosa da tecelagem MockLeno apresenta, em uma direção perpendicular às direções da urdidura e trama, uma espessura que diminui indo em direção à segunda porção.[0017] In one embodiment, the fibrous texture of the MockLeno weaving presents, in a direction perpendicular to the warp and weft directions, a thickness that decreases going towards the second portion.
[0018] Tal característica é vantajosa para controlar o formato da primeira porção e garantir a transição de espessura com a segunda porção.[0018] This feature is advantageous for controlling the shape of the first portion and ensuring the thickness transition with the second portion.
[0019] Em uma modalidade, a primeira e segunda porções têm o mesmo número de fios de urdidura tecidos continuamente entre as ditas primeira e segunda porções, e a primeira porção inclui, em seu núcleo, um número de camadas de fio de urdidura que é maior que o número de camadas de fio de urdidura presente no núcleo da segunda porção.[0019] In one embodiment, the first and second portions have the same number of warp threads woven continuously between said first and second portions, and the first portion includes, in its core, a number of layers of warp thread that is greater than the number of layers of warp yarn present in the core of the second portion.
[0020] Ao subdividir as camadas de fios de urdidura no núcleo da primeira porção (isto é, ao variar sua contagem), é possível controlar a fração de fibra no núcleo da primeira porção enquanto se mantém uma razão de urdidura /trama satisfatória na cobertura sobre toda a estrutura fibrosa. A título de exemplo, a primeira porção pode incluir, em seu núcleo, um número de camadas de fio de urdidura que é igual a duas vezes o número de camadas de fio de urdidura presentes no núcleo da segunda porção.[0020] By subdividing the layers of warp yarns in the core of the first portion (i.e., by varying their count), it is possible to control the fiber fraction in the core of the first portion while maintaining a satisfactory warp/weft ratio in the covering. over the entire fibrous structure. By way of example, the first portion may include, in its core, a number of layers of warp yarn that is equal to twice the number of layers of warp yarn present in the core of the second portion.
[0021] Em uma modalidade, a estrutura compreende fios de carbono ou fios de material cerâmico. O material cerâmico dos fios pode, por exemplo, ser um material óxido tal como alumina, ou um material não óxido, como carboneto de silício.[0021] In one embodiment, the structure comprises carbon wires or ceramic material wires. The ceramic material of the wires may, for example, be an oxide material such as alumina, or a non-oxide material such as silicon carbide.
[0022] A presente invenção também provê uma peça de material compósito compreendendo reforço de fibra densificado por uma matriz, o dito reforço de fibra sendo constituído por uma estrutura fibrosa como descrita acima.[0022] The present invention also provides a piece of composite material comprising fiber reinforcement densified by a matrix, said fiber reinforcement being constituted by a fibrous structure as described above.
[0023] Em uma modalidade, a peça corresponde a uma pá de turbina, a primeira porção da estrutura fibrosa constituindo a porção de raiz da pá do reforço de fibra.[0023] In one embodiment, the part corresponds to a turbine blade, the first portion of the fibrous structure constituting the root portion of the fiber reinforcement blade.
[0024] A presente invenção também provê um método de fabricar uma estrutura fibrosa por tecelagem tridimensional em multicamadas entre uma pluralidade de fios de trama e de fios de urdidura, a estrutura fibrosa tendo pelo menos primeira e segunda porções que são adjacentes na direção da urdidura, a primeira porção apresentando, em uma direção perpendicular às direções da urdidura e trama, uma espessura maior do que a espessura da segunda porção, o método sendo distinguido o pelo fato de que a primeira porção é feita por meio de uma etapa de tecer tridimensionalmente camadas de urdidura e trama em que uma textura fibrosa é formada no formato de uma grade de tecelagem Mock-Leno no núcleo da primeira porção junto com coberturas na superfície da primeira porção, a tecelagem das coberturas sendo modificado localmente de modo a defletir certos fios de urdidura das ditas coberturas e tecê-los com a textura da tecelagem Mock-Leno.[0024] The present invention also provides a method of manufacturing a fibrous structure by three-dimensional multilayer weaving between a plurality of weft yarns and warp yarns, the fibrous structure having at least first and second portions that are adjacent in the warp direction. , the first portion having, in a direction perpendicular to the warp and weft directions, a thickness greater than the thickness of the second portion, the method being distinguished by the fact that the first portion is made by means of a three-dimensional weaving step warp and weft layers in which a fibrous texture is formed in the shape of a Mock-Leno weaving grid in the core of the first portion together with coverings on the surface of the first portion, the weaving of the coverings being locally modified so as to deflect certain threads of warp of said coverings and weave them with the texture of Mock-Leno weaving.
[0025] Em uma implementação de tal método, a textura da tecelagem Mock-Leno apresenta, em uma direção perpendicular às direções da urdidura e trama, uma espessura que diminui indo em direção à segunda porção.[0025] In an implementation of such a method, the Mock-Leno weaving texture presents, in a direction perpendicular to the warp and weft directions, a thickness that decreases going towards the second portion.
[0026] Em uma implementação de tal método, a primeira e segunda porções têm o mesmo número de fios de urdidura tecidos continuamente entre a primeira e segunda porções, e a primeira porção compreende, em seu núcleo, um número de camadas de fio de urdidura que é maior do que o número de camadas de fio de urdidura presentes no núcleo da segunda porção.[0026] In an implementation of such a method, the first and second portions have the same number of warp threads woven continuously between the first and second portions, and the first portion comprises, at its core, a number of layers of warp thread which is greater than the number of warp yarn layers present in the core of the second portion.
[0027] Em uma implementação de tal método, a primeira porção compreende, em seu núcleo, um número de camadas de fio de urdidura igual a duas vezes o número de camadas de fio de urdidura presentes no núcleo da segunda porção.[0027] In an implementation of such a method, the first portion comprises, in its core, a number of layers of warp yarn equal to twice the number of layers of warp yarn present in the core of the second portion.
[0028] Em uma implementação de tal método, a estrutura fibrosa compreende fios de carbono ou fios de material cerâmico. O material cerâmico dos fios pode, por exemplo, ser um material óxido, como alumina, ou um material não óxido, como carboneto de silício.[0028] In one implementation of such a method, the fibrous structure comprises carbon strands or strands of ceramic material. The ceramic material of the wires may, for example, be an oxide material, such as alumina, or a non-oxide material, such as silicon carbide.
[0029] Outras características e vantagens da invenção aparecem a partir da seguinte descrição de modalidades particulares da invenção dadas como exemplos não limitativos e descritas com referência aos desenhos anexos, nos quais: a Figura 1 é uma vista diagramática mostrando a tecelagem em multicamadas de uma estrutura fibrosa para fabricar uma pá de aeromotor em uma modalidade da invenção; as Figuras 2 a 17 são vistas em corte de trama em uma escala ampliada mostrando em parte dezesseis planos sucessivos da tecelagem de uma porção de espessura maior na estrutura fibrosa da Figura 1; a Figura 18 é uma vista em perspectiva diagramática de uma pré-forma de fibra de pá obtida a partir da estrutura fibrosa da Figura 1; a Figura 19 é uma vista em perspectiva diagramática de uma pré-forma de material compósito obtida pela densificação da pré-forma da Figura 18 com uma matriz; e a Figura 20 é uma fotografia mostrando uma textura tecida com a tecelagem Mock-Leno.[0029] Other features and advantages of the invention appear from the following description of particular embodiments of the invention given as non-limiting examples and described with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a diagrammatic view showing the multilayer weaving of a fibrous structure for manufacturing an aeroengine blade in an embodiment of the invention; Figures 2 to 17 are weft sectional views on an enlarged scale showing in part sixteen successive planes of weaving a portion of greater thickness in the fibrous structure of Figure 1; Figure 18 is a diagrammatic perspective view of a blade fiber preform obtained from the fibrous structure of Figure 1; Figure 19 is a diagrammatic perspective view of a composite material preform obtained by densifying the preform of Figure 18 with a die; and Figure 20 is a photograph showing a texture woven with Mock-Leno weaving.
[0030] A invenção se aplica de modo geral a realizar estruturas fibrosas adequadas para constituir o reforço de fibra ou pré-forma para uso na fabricação de uma peça de material compósito, em particular uma pá de aeromotor, a peça sendo obtida pela densificação da estrutura fibrosa com uma matriz. Para materiais compósitos que são usados a temperatura relativamente baixa, normalmente até 300°C, a matriz é normalmente uma resina ou ainda um material refratário como carbono ou cerâmica, por exemplo, carboneto de silício, quando se obtém compósitos que são termoestruturais.[0030] The invention generally applies to making fibrous structures suitable for constituting fiber reinforcement or preform for use in the manufacture of a part of composite material, in particular an aeroengine blade, the part being obtained by densification of the fibrous structure with a matrix. For composite materials that are used at relatively low temperatures, normally up to 300°C, the matrix is normally a resin or a refractory material such as carbon or ceramic, for example, silicon carbide, when composites that are thermostructural are obtained.
[0031] A estrutura fibrosa da invenção é obtida por tecelagem tridimensional ou tecelagem em multicamadas.[0031] The fibrous structure of the invention is obtained by three-dimensional weaving or multilayer weaving.
[0032] O termo “tecelagem tridimensional” ou “tecelagem 3D”, é usado aqui para significar tecelagem no qual pelo menos alguns dos fios de urdidura interligam fios de trama sobre uma pluralidade de camadas de trama.[0032] The term “three-dimensional weaving” or “3D weaving”, is used here to mean weaving in which at least some of the warp threads interconnect weft threads over a plurality of weft layers.
[0033] O termo “tecelagem em multicamadas” é usado aqui para designar tecelagem 3D com uma pluralidade de camadas de trama nas quais a tecelagem de base para cada camada é equivalente a uma tecelagem de textura 2D convencional, como uma tecelagem do tipo liso, acetinado ou de sarja, mas com certos pontos da tecelagem ligando as camadas de trama entre si.[0033] The term “multilayer weaving” is used herein to designate 3D weaving with a plurality of weft layers in which the base weaving for each layer is equivalent to a conventional 2D texture weaving, such as a plain type weaving, satin or twill, but with certain weaving points connecting the weft layers together.
[0034] Obter a estrutura fibrosa através de tecelagem 3D ou em multicamadas possibilita obter ligação entre as camadas e assim ter um bom comportamento mecânico para a estrutura fibrosa e para a peça de material compósito resultante, enquanto se executa uma única operação têxtil.[0034] Obtaining the fibrous structure through 3D or multilayer weaving makes it possible to obtain a connection between the layers and thus have good mechanical behavior for the fibrous structure and the resulting piece of composite material, while performing a single textile operation.
[0035] É importante aprimorar a obtenção de um estado de superfície, após a densificação, que seja livre de grandes irregularidades, isto é, que tenha um bom estado de acabamento a fim de evitar ou limitar operações de acabamento por usinagem ou para evitar a formação de pedaços de resina nos compósitos de matriz de resina. Para este fim, para uma estrutura fibrosa tendo uma porção ou núcleo interno e uma porção ou cobertura externa adjacente à superfície exterior da estrutura fibrosa, a cobertura é preferivelmente feita por tecelagem com uma tecelagem tipo lisa, acetinada ou sarja a fim de limitar as irregularidades da superfície, com uma tecelagem tipo acetinada, provendo também uma aparência de superfície que é lisa. A tecelagem na cobertura pode ser variada na superfície externa da estrutura fibrosa, de modo a conferir propriedades particulares desejadas, por exemplo, passando de uma tecelagem tipo lisa que dá preferência a ligação estreita a uma tecelagem tipo acetinada que dá preferência a um estado de superfície liso.[0035] It is important to improve the achievement of a surface state, after densification, that is free from major irregularities, that is, that has a good finishing state in order to avoid or limit machining finishing operations or to avoid formation of resin lumps in resin matrix composites. To this end, for a fibrous structure having an inner portion or core and an outer portion or covering adjacent to the outer surface of the fibrous structure, the covering is preferably made by weaving with a plain, satin or twill type weave in order to limit irregularities. of the surface, with a satin-like weave, also providing a surface appearance that is smooth. The weave in the cover can be varied on the outer surface of the fibrous structure in order to impart particular desired properties, for example, going from a smooth type weave which gives preference to close bonding to a satin type weave which gives preference to a surface state. straight.
[0036] De acordo com a invenção, para formar uma porção de espessura larga na estrutura fibrosa enquanto se controla a fração de fibra nessa porção, uma textura fibrosa tipo Mock-Leno é usada para tecelagem do núcleo da estrutura fibrosa. Também é possível usar fios de diferentes pesos entre o núcleo e a cobertura e/ou entre urdidura e trama a fim de obter uma razão dentro dos limites desejados entre a fração em volume da fibra de urdidura e a fração em volume da fibra de trama.[0036] According to the invention, to form a thick portion of the fibrous structure while controlling the fiber fraction in that portion, a Mock-Leno type fibrous texture is used for weaving the core of the fibrous structure. It is also possible to use yarns of different weights between the core and cover and/or between warp and weft in order to obtain a ratio within the desired limits between the volume fraction of the warp fiber and the volume fraction of the weft fiber.
[0037] A fim de obter propriedades mecânicas que são tão pouco não uniformes quanto possível dentro da peça do material compósito, é também vantajoso aprimorar a densificação da estrutura fibrosa de reforço com um gradiente de densificação que é tão pequeno quanto possível entre o núcleo da estrutura fibrosa e sua cobertura, em particular quando se realiza densificação por infiltração de vapor químico (CVI). Para este fim, para aprimorar o acesso ao núcleo da pré-forma, o núcleo é tecido com uma tecelagem tipo Mock-Leno que estabelece fácil comunicação para os ingredientes da matriz por causa de seu formato de grade aerado.[0037] In order to obtain mechanical properties that are as little non-uniform as possible within the piece of composite material, it is also advantageous to enhance the densification of the reinforcing fibrous structure with a densification gradient that is as small as possible between the core of the composite material. fibrous structure and its covering, in particular when densification is carried out by chemical vapor infiltration (CVI). To this end, to improve access to the preform core, the core is woven with a Mock-Leno weave that establishes easy communication for the matrix ingredients because of its airy grid shape.
[0038] Pode ser desejável fazer o peso, isto é, a seção transversal, dos fios ou filamentos usados para tecer a estrutura fibrosa variar, em particular usando fios de diferentes pesos entre o núcleo e a cobertura e/ou entre urdidura e trama. Diminuir o peso entre o núcleo e a cobertura facilita o acesso ao núcleo para gás passando através da cobertura quando se realiza densificação por CVI. Os pesos podem também ser selecionados de modo a obter uma razão dentro dos limites desejados entre a fração em volume da fibra de urdidura e a fração em volume da fibra de trama.[0038] It may be desirable to vary the weight, that is, the cross-section, of the yarns or filaments used to weave the fibrous structure, in particular by using yarns of different weights between the core and cover and/or between warp and weft. Reducing the weight between the core and shell makes it easier to access the core for gas passing through the shell when performing CVI densification. The weights can also be selected to obtain a ratio within the desired limits between the volume fraction of the warp fiber and the volume fraction of the weft fiber.
[0039] Em um exemplo, é possível usar tranças para formar todo ou parte do núcleo da estrutura fibrosa e usar fios de espessura menor do que as tranças na cobertura da estrutura fibrosa. Tal exemplo possibilita aumentar ainda mais a espessura da estrutura fibrosa enquanto se controla a fração de fibra média.[0039] In one example, it is possible to use braids to form all or part of the core of the fibrous structure and use yarns of smaller thickness than the braids in the covering of the fibrous structure. Such an example makes it possible to further increase the thickness of the fibrous structure while controlling the average fiber fraction.
[0040] Também pode ser desejável usar fios de naturezas químicas diferentes entre as várias porções da estrutura fibrosa, em particular entre o núcleo e a cobertura, a fim de conferir propriedades particulares à peça do material compósito resultante, em particular em termos de capacidade de suportar oxidação ou desgaste.[0040] It may also be desirable to use yarns of different chemical natures between the various portions of the fibrous structure, in particular between the core and the covering, in order to impart particular properties to the resulting piece of composite material, in particular in terms of ability to withstand oxidation or wear.
[0041] Uma modalidade de uma estrutura fibrosa de acordo com a invenção é descrita abaixo. Nesta modalidade, a tecelagem é realizada em um tear tipo Jacquard.[0041] An embodiment of a fibrous structure according to the invention is described below. In this modality, weaving is carried out on a Jacquard-type loom.
[0042] Figura 1 é uma vista altamente diagramática de uma estrutura fibrosa 200 que deve formar o reforço de fibra de uma pá de aeromotor.[0042] Figure 1 is a highly diagrammatic view of a fibrous structure 200 that is intended to form the fiber reinforcement of an aeroengine blade.
[0043] A estrutura fibrosa 200 é obtida por tecelagem tridimensional (ou “tecelagem 3D”), ou por tecelagem em multicamadas, realizada de maneira conhecida usando um tear tipo Jacquard tendo um feixe de fios ou filamentos de urdidura 201 em uma pluralidade de camadas, os fios de urdidura ligando entre si os fios de trama 202 também dispostos em uma pluralidade de camadas. Uma modalidade detalhada de uma pré-forma de fibra que é para formar o reforço de fibra de uma pá para um aeromotor é descrita em particular nos seguintes documentos: US7.101.154; US 7.241.112; e WO 2010/061140.[0043] The fibrous structure 200 is obtained by three-dimensional weaving (or “3D weaving”), or by multilayer weaving, carried out in a known manner using a Jacquard-type loom having a bundle of warp yarns or filaments 201 in a plurality of layers , the warp threads connecting the weft threads 202 together also arranged in a plurality of layers. A detailed embodiment of a fiber preform which is for forming the fiber reinforcement of a blade for an aeroengine is described in particular in the following documents: US7,101,154; US 7,241,112; and WO 2010/061140.
[0044] A estrutura fibrosa 200 é tecida na forma de uma tira se estendendo de maneira geral em uma direção X correspondente à direção longitudinal da pá que deve ser feita. A estrutura fibrosa apresenta espessura que varia, e esta é determinada em função da espessura longitudinal e do perfil aerodinâmico da pá que deve ser feita. Em sua porção que deve formar uma pré-forma da raiz, a estrutura fibrosa 200 apresenta uma porção 203 de espessura maior que é determinada em função da espessura da raiz da pá que deve ser feita. A estrutura fibrosa 200 se estende sobre uma porção 204 de espessura decrescente 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 que é de espessura variável entre sua borda 205a que deve formar a borda de ataque da pá e sua borda 205b que deve formar a borda de fuga da pá que deve ser feita.[0044] The fibrous structure 200 is woven in the form of a strip extending generally in an X direction corresponding to the longitudinal direction of the blade that is to be made. The fibrous structure has a thickness that varies, and this is determined depending on the longitudinal thickness and the aerodynamic profile of the blade that must be made. In its portion that must form a preform of the root, the fibrous structure 200 has a portion 203 of greater thickness that is determined depending on the thickness of the root of the blade that must be made. The fibrous structure 200 extends over a portion 204 of decreasing thickness which is to form the blade tang, followed by a portion 205 which is to form the blade airfoil. In a direction perpendicular to the
[0045] A estrutura fibrosa 200 é tecida como uma peça única e, após cortar fora os fios não tecidos, ela precisa apresentar quase o formato e dimensões finais da pá (isto é, seu formato de “resultante “). Para este fim, em porções onde a espessura da estrutura fibrosa varia, como na porção 204 de espessura decrescente, a redução na espessura da pré-forma é obtida ao se retirar progressivamente as camadas de trama enquanto se tece.[0045] The fibrous structure 200 is woven as a single piece and, after cutting out the non-woven threads, it needs to present almost the final shape and dimensions of the blade (i.e., its “resultant” shape). To this end, in portions where the thickness of the fibrous structure varies, such as portion 204 of decreasing thickness, the reduction in the thickness of the preform is achieved by progressively removing the weft layers while weaving.
[0046] Neste exemplo, o mesmo número de fios de urdidura é usado na porção 203 de espessura maior que na porção 204 de espessura decrescente. Para este fim, as camadas de fios de urdidura presentes no núcleo da porção 203 de espessura maior são separadas de modo a obter número maior de camadas de fio de urdidura na porção 203 de espessura maior do que na porção 204 de espessura decrescente. As camadas de fios de urdidura presentes no núcleo da porção 203 de espessura maior apresentam então uma contagem menor do que as camadas de fios de urdidura presentes na porção 204 de espessura decrescente. O termo “contagem” é usado aqui para designar o número de fios por unidade de comprimento na direção da urdidura e na direção da trama.[0046] In this example, the same number of warp threads is used in the portion 203 of greater thickness than in the portion 204 of decreasing thickness. To this end, the layers of warp threads present in the core of the portion 203 of greater thickness are separated so as to obtain a greater number of layers of warp thread in the portion 203 of greater thickness than in the portion 204 of decreasing thickness. The layers of warp threads present in the core of the portion 203 of greater thickness then have a lower count than the layers of warp threads present in the portion 204 of decreasing thickness. The term “count” is used here to designate the number of threads per unit length in the warp direction and the weft direction.
[0047] Figuras 2 a 17 mostram uma porção de dezesseis planos sucessivos de uma tecelagem na porção 203 de espessura maior na estrutura fibrosa 200 obtida por tecelagem 3D, os fios de trama sendo visíveis em corte.[0047] Figures 2 to 17 show a portion of sixteen successive planes of a weaving in the portion 203 of greater thickness in the fibrous structure 200 obtained by 3D weaving, the weft threads being visible in section.
[0048] Em sua porção 203 de espessura maior, a estrutura fibrosa 200 compreende 22 camadas de trama, especificamente 44 meias camadas de trama t1 a t44. A primeira cobertura 2032 tem as meias camadas de trama t1 a t10, a segunda cobertura 2033 tem as meias camadas de trama t35 a t44, e o núcleo tem as meias camadas de trama t11 a t34. No núcleo 2031 situado entre as coberturas opostas 2032 e 2033, a tecelagem 3D é do tipo Mock-Leno (tecido ML). Nas coberturas 2032 e 2033, a tecelagem é tridimensional. Na cobertura 2032, as meias camadas de trama t1 e t2 são ligadas entre si por uma tecelagem do tipo acetinado irregular. De modo semelhante, na cobertura 2033, as meias camadas de trama t43 e t44 são ligadas entre si por uma tecelagem do tipo acetinado irregular. Uma pluralidade de fios de urdidura C1, C2, C3, C16, C17, e C18 ligam entre si fios de trama 20 nas coberturas 2032 e 2033. A textura ML Mock-Leno do núcleo 2031 é ligada com as coberturas 2032 e 2033 por deflexão dos fios de urdidura das coberturas nesta textura ML (ver por exemplo os fios C3 e C16 na Figura 3). A deflexão desvio destes fios de urdidura forma pontos de ligação PL ligando a textura ML Mock-Leno às coberturas 2032 e 2033.[0048] In its largest thick portion 203, the fibrous structure 200 comprises 22 layers of weft, specifically 44 half layers of weft t1 to t44. The first cover 2032 has weft half layers t1 to t10, the second cover 2033 has weft half layers t35 to t44, and the core has weft half layers t11 to t34. In core 2031 located between the opposing covers 2032 and 2033, the 3D weaving is of the Mock-Leno type (ML fabric). In covers 2032 and 2033, the weaving is three-dimensional. In cover 2032, the weft half layers t1 and t2 are connected together by an irregular satin type weave. Similarly, in cover 2033, the weft half layers t43 and t44 are connected together by an irregular satin type weave. A plurality of warp yarns C1, C2, C3, C16, C17, and C18 connect together weft yarns 20 in the covers 2032 and 2033. The ML Mock-Leno texture of the core 2031 is connected with the covers 2032 and 2033 by deflection of the warp threads of the coverings in this ML texture (see for example threads C3 and C16 in Figure 3). The deflection deviation of these warp threads forms PL connection points connecting the ML Mock-Leno texture to the 2032 and 2033 covers.
[0049] Em sua porção 204 de espessura decrescente, fios de trama são retirados progressivamente de modo a atingir um número de fios de trama que seja compatível com a porção 205 que deve formar o aerofólio da pá.[0049] In its portion 204 of decreasing thickness, weft threads are progressively removed in order to reach a number of weft threads that is compatible with the portion 205 that should form the blade airfoil.
[0050] A textura ML Mock-Leno presente no núcleo 2031 da primeira porção 203 compreende uma pluralidade de camadas de fio de trama CT1-CT12 (ver Figura 2 em particular). Na modalidade mostrada, a textura Mock-Leno tem doze camadas de fios de trama, mas não iria além do âmbito da invenção se fosse para ele ter algum outro número de camadas de fio de trama. Fios de urdidura, como por exemplo C51, C71, C91, C111, C131, e C151 que são visíveis na Figura 2, são interligados com os fios de trama 21 e 30 nesta textura ML.[0050] The ML Mock-Leno texture present in the core 2031 of the first portion 203 comprises a plurality of weft yarn layers CT1-CT12 (see Figure 2 in particular). In the embodiment shown, the Mock-Leno texture has twelve layers of weft yarns, but it would not go beyond the scope of the invention if it were to have any other number of layers of weft yarns. Warp threads, such as C51, C71, C91, C111, C131, and C151 which are visible in Figure 2, are interconnected with weft threads 21 and 30 in this ML texture.
[0051] A textura ML Mock-Leno também apresenta, em uma direção perpendicular às direções da urdidura e trama, uma espessura que diminui indo em direção à segunda porção 204. Ao diminuir progressivamente a espessura desta textura ML, é possível controlar a fração de fibra em uma zona 203a correspondente à transição entre o fim da porção 203 de espessura maior e o começo da porção 204 de espessura decrescente, isto é, a zona na qual a espessura da estrutura fibrosa começa a diminuir. Na modalidade presentemente descrita, os fios de trama da textura ML Mock-Leno são substituídos progressivamente na direção da urdidura pelos fios de trama 24 tendo o mesmo peso que os fios de trama 20 presentes na porção 204 de espessura decrescente e nas coberturas 2032 e 2033 da estrutura fibrosa.[0051] The ML Mock-Leno texture also presents, in a direction perpendicular to the warp and weft directions, a thickness that decreases going towards the second portion 204. By progressively decreasing the thickness of this ML texture, it is possible to control the fraction of fiber in a zone 203a corresponding to the transition between the end of the portion 203 of greater thickness and the beginning of the portion 204 of decreasing thickness, that is, the zone in which the thickness of the fibrous structure begins to decrease. In the presently described embodiment, the weft threads of the ML Mock-Leno texture are replaced progressively in the warp direction by weft threads 24 having the same weight as the weft threads 20 present in the portion 204 of decreasing thickness and in the covers 2032 and 2033 of the fibrous structure.
[0052] Na textura ML Mock-Leno, cada camada de fios de trama CT1-CT12 também tem uma pluralidade de grupos de fios de trama que são referenciados na Figura 2 como GT1 para os grupos de fios de trama da primeira camada CT1 da textura ML, e GT4 para os grupos de fios de trama da quarta camada da textura ML, por exemplo.[0052] In the ML Mock-Leno texture, each weft yarn layer CT1-CT12 also has a plurality of weft yarn groups that are referenced in Figure 2 as GT1 for the weft yarn groups of the first CT1 layer of the texture ML, and GT4 for the weft thread groups of the fourth layer of the ML texture, for example.
[0053] As colunas adjacentes de fios de trama na textura ML MockLeno são espaçadas em um espaçamento diferente de zero eT ao longo da direção da urdidura. Em particular, os grupos adjacentes de fios de trama em uma única camada CTi, onde i varia de 1 a 12 no exemplo mostrado, são espaçados pelo espaçamento eT. O espaçamento eT pode ser substancialmente constante ao longo da direção da urdidura, como mostrado, ou em uma variante ele pode variar ao longo desta direção.[0053] Adjacent columns of weft yarns in the ML MockLeno texture are spaced at a non-zero spacing eT along the warp direction. In particular, adjacent groups of weft yarns in a single layer CTi, where i ranges from 1 to 12 in the example shown, are spaced by spacing eT. The spacing eT may be substantially constant along the warp direction, as shown, or in a variant it may vary along this direction.
[0054] A textura ML Mock-Leno tem a forma de uma grade tendo canais atravessantes ao longo de sua espessura. Como descrito em maior detalhe abaixo, a presença de cada um destes canais atravessantes é o resultado do espaçamento diferente de zero que existe em primeiro lugar entre os grupos adjacentes de fios de trama e em segundo lugar entre os grupos adjacentes de fios de urdidura.[0054] The ML Mock-Leno texture is in the form of a grid having channels running through its thickness. As described in greater detail below, the presence of each of these through channels is the result of the non-zero spacing that exists firstly between adjacent groups of weft threads and secondly between adjacent groups of warp threads.
[0055] No exemplo mostrado nas Figuras 2 a 17, cada um dos grupos de fios de trama compreende pelo menos dois fios laterais 21 junto com pelo menos um fio central 30 presente entre eles. Cada um dos grupos de fios de trama compreende assim pelo menos três fios. No exemplo mostrado, o fio central 30 é um filamento de diâmetro maior do que o diâmetro de dois fios laterais 21. O exemplo mostrado está relacionado a grupos de fios de trama, cada um dos quais compreende três fios de trama. No entanto, não iria além do âmbito da invenção para cada um dos grupos de fios de trama compreender mais do que três fios de trama. Em uma variante, o filamento 30 poderia ser substituído por uma trança ou ainda por uma pluralidade de fios centrais dispostos lado a lado e de diâmetro igual a ou diferente do diâmetro dos fios laterais 21. Além disso, e como descrito em detalhe abaixo, a textura ML no exemplo mostrado tem uma pluralidade de grupos de fios de urdidura, cada um compreendendo oito fios de urdidura. Não iria além do âmbito da invenção que a textura Mock-Leno tivesse grupos de fios de urdidura, cada um tendo algum número de fios de urdidura diferente de oito. Assim, mais geralmente, cada um dos grupos de fios de urdidura pode ter pelo menos três fios de urdidura. Além disso, no exemplo mostrado, o número de fios de urdidura em cada um dos grupos de fios de urdidura é diferente do número de fios de trama em cada um dos grupos de fios de trama, mas não iria além do âmbito da invenção que estes dois números de fios sejam iguais.[0055] In the example shown in Figures 2 to 17, each of the groups of weft threads comprises at least two side threads 21 together with at least one central thread 30 present between them. Each of the groups of weft yarns thus comprises at least three yarns. In the example shown, the central thread 30 is a filament of greater diameter than the diameter of two side threads 21. The example shown relates to groups of weft threads, each of which comprises three weft threads. However, it would not go beyond the scope of the invention for each of the groups of weft threads to comprise more than three weft threads. In one variant, the filament 30 could be replaced by a braid or even by a plurality of central strands arranged side by side and with a diameter equal to or different from the diameter of the lateral strands 21. Furthermore, and as described in detail below, the ML texture in the example shown has a plurality of groups of warp threads, each comprising eight warp threads. It would not be beyond the scope of the invention for the Mock-Leno texture to have groups of warp threads, each having some number of warp threads other than eight. Thus, more generally, each of the groups of warp threads may have at least three warp threads. Furthermore, in the example shown, the number of warp threads in each of the warp thread groups is different from the number of weft threads in each of the weft thread groups, but it would not go beyond the scope of the invention that these two wire numbers are the same.
[0056] A interligação dos fios de urdidura com os fios de trama é descrita abaixo em maior detalhe com referência às várias seções de trama diferentes mostradas nas Figuras 2 a 17. Em uma dada seção de trama, os fios de urdidura da textura da tecelagem Mock-Leno têm todos a mesma direção de interligação com os fios de trama. Consequentemente, e por razões de concisão, a interligação de um único fio de urdidura com os fios de trama é descrita abaixo para cada um dos planos de tecelagem mostrados nas Figuras 2 a 17.[0056] The interconnection of the warp threads with the weft threads is described below in greater detail with reference to the several different weft sections shown in Figures 2 to 17. In a given weft section, the warp threads of the weaving texture Mock-Leno all have the same direction of interconnection with the weft threads. Consequently, and for the sake of brevity, the interconnection of a single warp thread with the weft threads is described below for each of the weaving planes shown in Figures 2 to 17.
[0057] Pode-se ver na Figura 4 que o fio de urdidura de ligação entre camadas C83 do primeiro grupo de fios de urdidura liga os fios de trama da camada CT4 da textura Mock-Leno junto com os fios de trama da camada CT5 desta textura. Mais precisamente, o fio de urdidura C83 passa alternadamente sobre cada um dos fios de um grupo de fios de trama GT4 de uma primeira camada CT4 e sob cada um dos fios de um grupo de fios de trama GT5 de uma segunda camada CT5. Especificamente, o fio C83 passa sobre cada um dos fios de um primeiro grupo GT4 de fios de trama da primeira camada CT4, e então sob cada um dos fios de um segundo grupo GT5 de fios de trama da segunda camada CT5, e então uma vez mais sobre cada um dos fios de um terceiro grupo GT4 de fios de trama da primeira camada CT4, e assim por diante.[0057] It can be seen in Figure 4 that the interlayer binding warp thread C83 of the first group of warp threads connects the weft threads of layer CT4 of the Mock-Leno texture together with the weft threads of layer CT5 of this texture. More precisely, the warp thread C83 passes alternately over each of the threads of a group of weft threads GT4 of a first layer CT4 and under each of the threads of a group of weft threads GT5 of a second layer CT5. Specifically, yarn C83 passes over each of the yarns of a first GT4 group of weft yarns of the first CT4 layer, and then under each of the yarns of a second GT5 group of weft yarns of the second CT5 layer, and then once more about each of the threads of a third GT4 group of weft threads of the first CT4 layer, and so on.
[0058] A descrição acima para o fio de urdidura de ligação entre camadas C83 do primeiro grupo é aplicável ao fio de urdidura entre camadas C85 do primeiro grupo (ver Figura 6).[0058] The above description for the interlayer binding warp yarn C83 of the first group is applicable to the interlayer warp yarn C85 of the first group (see Figure 6).
[0059] Observações semelhantes também se aplicam aos fios de urdidura de ligação C74 e C76 do primeiro grupo de fios de urdidura, cada um dos quais liga entre si os fios de trama da camada CT3 da textura Mock-Leno junto com os fios de trama da camada CT4 desta textura (ver Figuras 5 e 7).[0059] Similar observations also apply to the binding warp threads C74 and C76 of the first group of warp threads, each of which binds together the weft threads of layer CT3 of the Mock-Leno texture together with the weft threads of the CT4 layer of this texture (see Figures 5 and 7).
[0060] Com relação ao segundo grupo de fios de urdidura, e com referência à Figura 12, pode-se ver que cada fio de urdidura de ligação entre camadas C811 do segundo grupo de fios de urdidura liga os fios de trama da camada CT4 da textura Mock-Leno junto com os fios de trama da camada CT5 da mesma textura. Mais precisamente, o fio de urdidura C811 passam alternadamente sobre cada um dos fios de um grupo GT4 de fios de trama da primeira camada CT4 e sob cada um dos fios de um grupo GT5 de fios de trama da segunda camada CT5. Especificamente, o fio C811 passa sobre cada um dos fios de um primeiro grupo GT4 de fios de trama da primeira camada CT4 e então sob cada um dos fios de um segundo grupo GT5 de fios de trama da segunda camada CT5 e então uma vez mais sobre cada um dos fios de um terceiro grupo GT4 de fios de trama da primeira camada CT4, e assim por diante.[0060] With respect to the second group of warp threads, and with reference to Figure 12, it can be seen that each interlayer binding warp thread C811 of the second group of warp threads connects the weft threads of layer CT4 of the Mock-Leno texture together with the weft threads of the CT5 layer of the same texture. More precisely, the warp thread C811 passes alternately over each of the threads of a group GT4 of weft threads of the first layer CT4 and under each of the threads of a group GT5 of weft threads of the second layer CT5. Specifically, yarn C811 passes over each of the yarns of a first GT4 group of weft yarns of the first CT4 layer and then under each of the yarns of a second GT5 group of weft yarns of the second CT5 layer and then once more over each of the yarns of a third GT4 group of weft yarns of the first CT4 layer, and so on.
[0061] A descrição acima para o fio de urdidura de ligação entre camadas C811 do segundo grupo é aplicável ao fio de urdidura de ligação entre camadas C813 do segundo grupo (ver Figura 14).[0061] The above description for the interlayer binding warp yarn C811 of the second group is applicable to the interlayer binding warp yarn C813 of the second group (see Figure 14).
[0062] Observações semelhantes também se aplicam aos fios de urdidura de ligação C712 e C714 do segundo grupo de fios de urdidura que ligam cada um dos fios de trama da camada CT3 da textura Mock-Leno com os fios de trama da camada CT4 desta textura (ver Figuras 13 e 15).[0062] Similar observations also apply to the binding warp threads C712 and C714 of the second group of warp threads that connect each of the weft threads of layer CT3 of the Mock-Leno texture with the weft threads of layer CT4 of this texture (see Figures 13 and 15).
[0063] Deve-se observar, no entanto, que o fio de urdidura C811 apresenta uma direção de interligação com os fios de trama que é invertida em relação à direção de interligação apresentada pelo fio de urdidura C85 com o fio de trama. Em outras palavras, para uma dada coluna de trama, quando o fio de urdidura C811 passa sobre cada um dos fios de um grupo de fios de trama da primeira camada CT4, o fio de urdidura C85 passa sob cada um dos fios de um grupo de fios de trama da segundo camada CT5. De maneira análoga, para uma dada coluna, quando o fio de urdidura C811 passa sob cada um dos fios de um grupo de fios de trama da segunda camada CT5, o fio de urdidura C85 passa sobre cada um dos fios de um grupo de fios de trama da primeira camada CT4. O fio de ligação C83 do primeiro grupo também apresenta uma direção de interligação com os fios de trama que é invertida em relação à direção de interligação apresentada pelo fio de ligação C813 com os fios de trama.[0063] It should be noted, however, that the C811 warp thread presents an interconnection direction with the weft threads that is inverted in relation to the interconnection direction presented by the C85 warp thread with the weft thread. In other words, for a given weft column, when warp thread C811 passes over each of the threads of a group of weft threads of the first layer CT4, warp thread C85 passes under each of the threads of a group of weft yarns of the second layer CT5. Similarly, for a given column, when the warp thread C811 passes under each of the threads of a group of weft threads of the second layer CT5, the warp thread C85 passes over each of the threads of a group of threads of weave of the first layer CT4. Binding yarn C83 of the first group also has an interconnection direction with the weft yarns that is reversed in relation to the interconnection direction shown by binding yarn C813 with weft yarns.
[0064] Como mencionado acima, esta direção de interligação invertida entre os fios de ligação entre camadas do primeiro e segundo grupo de fios de urdidura participa na obtenção de espaçamento diferente de zero entre o primeiro e segundo grupo de fios de urdidura, e assim para formar uma textura fibrosa que está na forma de uma grade com canais de poros apresentando acessibilidade melhorada. Também deve-se observar que o fato dos fios de ligação em um dado grupo de fios de urdidura possuir a mesma direção de interligação com os fios de trama possibilita permitir que os fios de ligação de um dado grupo de fios de urdidura se aproximem e assim também participem na formação de canais de poros (agrupamento compacto de fios em um dado grupo).[0064] As mentioned above, this reversed interconnection direction between the interlayer binding threads of the first and second group of warp threads participates in obtaining non-zero spacing between the first and second group of warp threads, and thus to form a fibrous texture that is in the form of a grid with pore channels featuring improved accessibility. It should also be noted that the fact that the binding threads in a given group of warp threads have the same direction of interconnection with the weft threads makes it possible to allow the binding threads of a given group of warp threads to come closer together and thus also participate in the formation of pore channels (compact grouping of strands in a given group).
[0065] Também deve ser observado que, quando indo na direção da trama, a textura ML Mock-Leno apresenta uma alternância entre primeiros grupos de fios de urdidura e segundos grupos de fios de urdidura com direções de interligação invertidas. Em outras palavras, quando indo na direção da trama, a textura ML Mock-Leno apresenta em sucessão um primeiro grupo de fios de urdidura e então um segundo grupo de fios de urdidura seguido uma vez mais por um primeiro grupo de fios de urdidura e então uma vez mais por um segundo grupo de fios de urdidura, e assim por diante. Cada um dos primeiros grupos de fios de urdidura é adjacente a um segundo grupo de fios de urdidura.[0065] It should also be noted that, when going in the weft direction, the ML Mock-Leno texture presents an alternation between first groups of warp threads and second groups of warp threads with reversed interconnection directions. In other words, when moving in the weft direction, the ML Mock-Leno texture presents in succession a first group of warp threads and then a second group of warp threads followed once again by a first group of warp threads and then once more for a second group of warp threads, and so on. Each of the first groups of warp threads is adjacent to a second group of warp threads.
[0066] Com referência às Figuras 2 e 8, pode-se ver que o primeiro grupo de fios de urdidura também compreende pelo menos um primeiro fio de urdidura lateral C71 situado em um primeiro lado do fio de ligação entre camadas C83 junto com pelo menos um segundo fio de urdidura lateral C77 situado em um segundo lado do fio de ligação C83, o segundo lado sendo oposto ao primeiro lado na direção da trama. Em outras palavras, o fio de ligação entre camadas C83 está presente entre os fios de urdidura laterais C71 e C77. Mais precisamente, no exemplo mostrado, os fios de ligação entre camadas C83 e C85 do primeiro grupo de fios de urdidura estão ambos presentes entre os fios laterais C71 e C77 do primeiro grupo de fios de urdidura. Cada um dos fios de urdidura laterais C71 e C77 é interligado com uma pluralidade de grupos GT4 de fios de trama da primeira camada CT4.[0066] With reference to Figures 2 and 8, it can be seen that the first group of warp yarns also comprises at least one first side warp yarn C71 situated on a first side of the interlayer binding yarn C83 together with at least a second side warp thread C77 situated on a second side of the binding thread C83, the second side being opposite the first side in the weft direction. In other words, the interply bonding thread C83 is present between the side warp threads C71 and C77. More precisely, in the example shown, the interlayer connecting threads C83 and C85 of the first group of warp threads are both present between the side threads C71 and C77 of the first group of warp threads. Each of the side warp yarns C71 and C77 is interconnected with a plurality of GT4 groups of weft yarns of the first layer CT4.
[0067] O fio de urdidura C71 passa sob um primeiro fio lateral 21 de um primeiro grupo de fios de trama GT4, e então sobre o fio central 30 deste primeiro grupo, e então sob um segundo fio lateral 21 deste primeiro grupo. O fio de urdidura C71 então passa sobre um primeiro fio lateral 21 de um segundo grupo de fios de trama GT4 adjacentes ao primeiro grupo na direção da urdidura, e então sob o fio central 30 deste segundo grupo, e então sobre um segundo fio lateral 21 deste segundo grupo, e assim por diante. O fio de urdidura C71 passa alternadamente sob o fio lateral 21 de um grupo GT4 de fios de trama e sobre os fios laterais 21 do grupo GT4 de fios de trama que é adjacente na direção da urdidura. O fio de urdidura C71 passa alternadamente sobre um fio central 30 de um grupo GT4 de fios de trama e sob o fio central 30 do grupo adjacente GT4 de fios de trama na direção da urdidura.[0067] The warp thread C71 passes under a first side thread 21 of a first group of GT4 weft threads, and then over the central thread 30 of this first group, and then under a second side thread 21 of this first group. The warp thread C71 then passes over a first side thread 21 of a second group of weft threads GT4 adjacent to the first group in the warp direction, and then under the central thread 30 of this second group, and then over a second side thread 21 of this second group, and so on. The warp thread C71 passes alternately under the side thread 21 of a GT4 group of weft threads and over the side threads 21 of the GT4 group of weft threads which is adjacent in the warp direction. The warp thread C71 passes alternately over a center thread 30 of a GT4 group of weft threads and under the center thread 30 of the adjacent GT4 group of weft threads in the warp direction.
[0068] Observações semelhantes se aplicam ao segundo fio de urdidura lateral C77 que apresenta a mesma direção de interligação com os fios de trama que o primeiro fio de urdidura C71 (ver Figura 8).[0068] Similar observations apply to the second side warp thread C77 which has the same direction of interconnection with the weft threads as the first warp thread C71 (see Figure 8).
[0069] Observações semelhantes também se aplicam aos fios de urdidura laterais C62 e C68 do primeiro grupo de fios de urdidura, cada um dos quais é interligado com uma pluralidade de grupos GT3 de fios de trama na terceira camada de trama CT3 (ver Figuras 3 e 9).[0069] Similar observations also apply to the side warp yarns C62 and C68 of the first group of warp yarns, each of which is interconnected with a plurality of GT3 groups of weft yarns in the third weft layer CT3 (see Figures 3 and 9).
[0070] Em uma variante que não é mostrada e na qual os grupos de fios de trama têm dois fios de trama laterais entre os quais pelo menos dois fios de trama centrais estão presentes, é possível ter um fio de urdidura que passa sob um primeiro fio lateral de um primeiro grupo de fios de trama, e então sobre cada um dos fios centrais do primeiro grupo, e então sob um segundo fio lateral deste primeiro grupo. Este fio de urdidura pode então passar sobre um primeiro fio lateral de um segundo grupo de fios de trama adjacente ao primeiro grupo na direção da urdidura, e então sob cada um dos fios centrais deste segundo grupo, e então sobre um segundo fio lateral deste segundo grupo, e assim por diante. Isto é válido para o primeiro e segundo grupos de fios de urdidura presentes na textura Mock-Leno em tal variante.[0070] In a variant that is not shown and in which the groups of weft threads have two side weft threads between which at least two central weft threads are present, it is possible to have a warp thread that passes under a first side thread of a first group of weft threads, and then over each of the central threads of the first group, and then under a second side thread of this first group. This warp thread may then pass over a first side thread of a second group of weft threads adjacent to the first group in the warp direction, and then under each of the center threads of this second group, and then over a second side thread of this second group. group, and so on. This is valid for the first and second groups of warp threads present in the Mock-Leno texture in such a variant.
[0071] A respeito do segundo grupo de fios de urdidura, pode-se ver com referência às Figuras 10 e 16 que o segundo grupo de fios de urdidura também tem pelo menos um primeiro fio de urdidura lateral C79 situado em um primeiro lado dos fios de ligação entre camadas C811 junto com pelo menos um segundo fio de urdidura lateral C715 situado em um segundo lado do fio de ligação C811, o segundo lado sendo oposto ao primeiro lado na direção da trama. Em outras palavras, o fio de ligação entre camadas C811 está presente entre os fios de urdidura laterais C79 e C715. Mais precisamente, no exemplo mostrado, os fios de ligação entre camadas C811 e C813 do segundo grupo de fios de urdidura estão ambos presentes entre os fios laterais C79 e C715 do segundo grupo de fios de urdidura. Cada um dos fios de urdidura laterais C79 e C715 é interligado com uma pluralidade de grupos de fios de trama da primeira camada CT4.[0071] With respect to the second group of warp threads, it can be seen with reference to Figures 10 and 16 that the second group of warp threads also has at least one first side warp thread C79 situated on a first side of the threads interlayer binding yarn C811 together with at least one second side warp yarn C715 situated on a second side of the binding yarn C811, the second side being opposite the first side in the weft direction. In other words, interply bonding yarn C811 is present between side warp yarns C79 and C715. More precisely, in the example shown, the interlayer binding yarns C811 and C813 of the second group of warp yarns are both present between the side yarns C79 and C715 of the second group of warp yarns. Each of the side warp yarns C79 and C715 is interconnected with a plurality of groups of weft yarns of the first layer CT4.
[0072] O fio de urdidura C79 passa sobre um primeiro fio lateral 21 de um primeiro grupo de fios de trama GT4, e então sob o fio central 30 deste primeiro grupo, e então sobre um segundo fio lateral 21 deste primeiro grupo. Posteriormente, o fio de urdidura C79 passa sob um primeiro fio lateral 21 de um segundo grupo de fios de trama GT4 adjacentes ao primeiro grupo na direção da urdidura, então sobre o fio central 30 deste segundo grupo, e então sob o segundo fio lateral 21 deste segundo grupo, e assim por diante. O fio de urdidura C79 passa alternadamente sobre os fios laterais 21 de um grupo GT4 de fios de trama e sob os fios laterais 21 do grupo GT4 de fios de trama que é adjacente na direção da urdidura. O fio de trama C79 passa alternadamente sob o fio central 30 de um grupo GT4 de fios de trama e sobre o fio central 30 do grupo GT4 de fios de trama que é adjacente na direção da urdidura.[0072] The warp thread C79 passes over a first side thread 21 of a first group of GT4 weft threads, and then under the central thread 30 of this first group, and then over a second side thread 21 of this first group. Thereafter, the warp thread C79 passes under a first side thread 21 of a second group of weft threads GT4 adjacent to the first group in the warp direction, then over the central thread 30 of this second group, and then under the second side thread 21 of this second group, and so on. The warp thread C79 passes alternately over the side threads 21 of a GT4 group of weft threads and under the side threads 21 of the GT4 group of weft threads which is adjacent in the warp direction. The weft thread C79 passes alternately under the center thread 30 of a GT4 group of weft threads and over the center thread 30 of the GT4 group of weft threads which is adjacent in the warp direction.
[0073] As mesmas observações se aplicam ao segundo fio de urdidura lateral C715 que apresenta a mesma direção de interligação com os fios de trama que o primeiro fio de urdidura C79 (ver Figura 16).[0073] The same observations apply to the second side warp thread C715, which has the same direction of interconnection with the weft threads as the first warp thread C79 (see Figure 16).
[0074] Observações semelhantes também se aplicam aos fios de urdidura laterais C610 e C616 do segundo grupo de fios de urdidura, cada um dos quais se interliga com uma pluralidade de grupos GT3 de fios de trama da terceira camada de trama CT3 (ver Figuras 11 e 17).11 and 17).
[0075] Deve-se observar, no entanto, que o fio de urdidura C79 apresenta uma direção de interligação com os fios de trama que é invertida em relação à direção de interligação apresentada pelo fio de urdidura C77 com os fios de trama. Em outras palavras, sob cada circunstância, quando o fio de urdidura C79 passa sobre cada um dos fios laterais 21 de um dado grupo de fios de trama, o fio de urdidura C77 passa sob cada um dos fios laterais 21 desse grupo. De maneira análoga, sob tais circunstâncias, quando o fio de urdidura C79 passa sob o fio central 30 de um dado grupo de fios de trama, o fio de urdidura C77 passa sobre o fio central 30 desse grupo. O fio de urdidura C71 também apresenta uma direção de interligação com os fios de trama que é invertida em relação à direção de interligação apresentada pelo fio de urdidura C715 com os fios de trama.[0075] It should be noted, however, that the C79 warp thread presents an interconnection direction with the weft threads that is inverted in relation to the interconnection direction presented by the C77 warp thread with the weft threads. In other words, under each circumstance, when the warp thread C79 passes over each of the side threads 21 of a given group of weft threads, the warp thread C77 passes under each of the side threads 21 of that group. Similarly, under such circumstances, when the warp thread C79 passes under the central thread 30 of a given group of weft threads, the warp thread C77 passes over the central thread 30 of that group. The C71 warp thread also has an interconnection direction with the weft threads that is inverted in relation to the interconnection direction presented by the C715 warp thread with the weft threads.
[0076] Como mencionado acima, esta direção de interligação invertida entre os fios laterais do primeiro e segundo grupos de fios de urdidura contribui para a obtenção de espaçamento diferente de zero entre o primeiro e segundo grupos de fios de urdidura e assim para formar uma textura fibrosa na forma de uma grade na qual os canais de poro sejam particularmente acessíveis. Deve-se observar também que o fato dos fios laterais de um dado grupo de fios de urdidura possuir a mesma direção de interligação com os fios de trama possibilita aproximar os fios laterais de um dado grupo de fios de urdidura e assim também se contribui para formar canais de poros (agrupamento compacto de fios em um dado grupo).[0076] As mentioned above, this inverted interconnection direction between the side threads of the first and second groups of warp threads contributes to obtaining non-zero spacing between the first and second groups of warp threads and thus to form a texture fibrous in the form of a grid in which the pore channels are particularly accessible. It should also be noted that the fact that the side threads of a given group of warp threads have the same direction of interconnection with the weft threads makes it possible to bring the side threads of a given group of warp threads closer together and thus also contributes to forming pore channels (compact grouping of strands in a given group).
[0077] O uso de uma textura Mock-Leno no núcleo da primeira porção da estrutura fibrosa possibilita aumentar consideravelmente a espessura da estrutura fibrosa enquanto se controla a fração de fibra média no núcleo, o que não é verdade quando se faz uso apenas de fios tendo maior peso no núcleo. Especificamente, ao se usar fios tendo um alto peso no núcleo da estrutura, é de fato possível aumentar localmente a espessura da estrutura, mas isto leva a um aumento na fração de fibra média no núcleo o que não é compatível com as propriedades mecânicas requeridas. Quando a fração de fibra média no núcleo é muito grande, não é possível ter uma rede de poros que seja suficiente para permitir que os ingredientes da matriz tenham bom acesso ao núcleo da estrutura fibrosa. A quantidade de matriz presente no núcleo é então insuficiente, o que significa que não é possível obter uma peça de material compósito que apresenta as propriedades mecânicas requeridas de maneira uniforme. Este problema é resolvido ao se usar a textura Mock-Leno que, por causa dos canais atravessantes formados em sua espessura, possibilita aumentar localmente a espessura da estrutura enquanto limita o aumento na fração de fibra média. É assim obtida uma estrutura fibrosa que, enquanto está sendo densificada, oferece um acesso muito bom aos ingredientes da matriz para o núcleo da estrutura em suas porções de espessura maior.[0077] The use of a Mock-Leno texture in the core of the first portion of the fibrous structure makes it possible to considerably increase the thickness of the fibrous structure while controlling the average fiber fraction in the core, which is not true when using only yarns having greater weight in the nucleus. Specifically, when using yarns having a high weight in the core of the structure, it is indeed possible to locally increase the thickness of the structure, but this leads to an increase in the average fiber fraction in the core which is not compatible with the required mechanical properties. When the average fiber fraction in the core is too large, it is not possible to have a pore network that is sufficient to allow the matrix ingredients good access to the core of the fibrous structure. The amount of matrix present in the core is then insufficient, which means that it is not possible to obtain a piece of composite material that presents the required mechanical properties in a uniform manner. This problem is solved by using the Mock-Leno texture which, because of the through channels formed in its thickness, makes it possible to locally increase the thickness of the structure while limiting the increase in the average fiber fraction. A fibrous structure is thus obtained which, while being densified, offers very good access to the matrix ingredients to the core of the structure in its thicker portions.
[0078] A título de ilustração, a Figura 20 mostra um exemplo de textura ML Mock-Leno adequado para uso no núcleo da primeira porção da estrutura fibrosa. Pode ser observado que os canais atravessantes CA estão presentes estendendo-se através da espessura da textura e dando a ela uma estrutura aerada que é facilmente infiltrada pela matriz.[0078] By way of illustration, Figure 20 shows an example of an ML Mock-Leno texture suitable for use in the core of the first portion of the fibrous structure. It can be seen that CA traversing channels are present extending through the thickness of the texture and giving it an aerated structure that is easily infiltrated by the matrix.
[0079] Particularmente, mas não exclusivamente, a estrutura fibrosa da invenção pode ser tecida a partir de fios feitos de fibras de carbono, de fibras de cerâmica, tais como fibras de carboneto de silício, ou de fibras de óxido como fibras de alumina.[0079] Particularly, but not exclusively, the fibrous structure of the invention can be woven from yarns made from carbon fibers, from ceramic fibers such as silicon carbide fibers, or from oxide fibers such as alumina fibers.
[0080] Uma vez que a estrutura fibrosa 200 tenha sido tecida, os fios não tecidos são cortados fora. Isto produz a pré-forma de fibra 100 mostrada na Figura 18, que é tecida como uma peça única.[0080] Once the fibrous structure 200 has been woven, the non-woven yarns are cut away. This produces the fiber preform 100 shown in Figure 18, which is woven as a single piece.
[0081] Posteriormente, a pré-forma de fibra 100 é densificada a fim de formar uma pá 10 de material compósito como mostrado na Figura 19. A pré-forma de fibra que deve formar o reforço de fibra da peça para fabricação é densificada ao se fazer com que o material que constitui a matriz preencha os poros da pré-forma, por todo ou parte de seu volume. Esta densificação pode ser realizada de maneira conhecida usando o método de consolidação de líquido ou o método de infiltração por vapor químico (CVI), ou mesmo encadeando ambos os métodos.[0081] Subsequently, the fiber preform 100 is densified in order to form a blade 10 of composite material as shown in Figure 19. The fiber preform that is to form the fiber reinforcement of the part for manufacturing is densified by the material that constitutes the matrix is made to fill the pores of the preform, for all or part of its volume. This densification can be carried out in a known manner using the liquid consolidation method or the chemical vapor infiltration (CVI) method, or even chaining both methods together.
[0082] O método de consolidação de líquido consiste em impregnar a pré-forma com uma composição líquida contendo um precursor para o material da matriz. O precursor geralmente está na forma de um polímero, tal como uma resina epóxi de alto desempenho, possivelmente diluída em um solvente. A pré-forma é colocada em um molde adequado para ser fechada de maneira selada e tendo uma cavidade com o formato da pá final moldada. Posteriormente, o molde é fechado e o precursor líquido da matriz (por exemplo, uma resina) é injetado por toda a cavidade a fim de impregnar toda a porção de fibra da pré-forma.[0082] The liquid consolidation method consists of impregnating the preform with a liquid composition containing a precursor for the matrix material. The precursor is usually in the form of a polymer, such as a high-performance epoxy resin, possibly diluted in a solvent. The preform is placed in a suitable mold to be closed in a sealed manner and having a cavity in the shape of the final molded blade. Subsequently, the mold is closed and the liquid matrix precursor (for example, a resin) is injected throughout the cavity in order to impregnate the entire fiber portion of the preform.
[0083] O precursor é transformado na matriz, isto é, é polimerizado, realizando tratamento térmico, geralmente aquecendo o molde, depois de eliminar qualquer solvente e depois de curar o polímero, a pré-forma sendo mantida por todo o molde tendo um formato que coincide com o formato da peça que deve ser feita.[0083] The precursor is transformed into the matrix, that is, it is polymerized, carrying out heat treatment, generally heating the mold, after eliminating any solvent and after curing the polymer, the preform being maintained throughout the mold having a similar shape. which coincides with the shape of the part that must be made.
[0084] Ao formar uma matriz de carbono ou cerâmica, o tratamento térmico consiste na pirólise do precursor a fim de transformar a matriz em uma matriz de carbono ou cerâmica, dependendo do precursor usado e das condições de pirólise. A título de exemplo, precursores líquidos para cerâmica, em particular SiC, podem ser resinas do tipo policarbossilano (PCS) ou polititanocarbossilano (PTCS) ou polissilazano (PSZ), enquanto os precursores líquidos de carbono podem ser resinas tendo um teor de coque relativamente alto, tais como resinas fenólicas. Uma pluralidade de ciclos consecutivos de impregnação até tratamento térmico pode ser realizada a fim de atingir um grau desejado de densificação.[0084] When forming a carbon or ceramic matrix, heat treatment consists of pyrolysis of the precursor in order to transform the matrix into a carbon or ceramic matrix, depending on the precursor used and the pyrolysis conditions. By way of example, liquid precursors for ceramics, in particular SiC, may be resins of the type polycarbosilane (PCS) or polytitanecarbosilane (PTCS) or polysilazane (PSZ), while liquid carbon precursors may be resins having a relatively high coke content. , such as phenolic resins. A plurality of consecutive cycles from impregnation to heat treatment can be carried out in order to achieve a desired degree of densification.
[0085] Em um aspecto da invenção, em particular quando formando uma matriz orgânica, a pré-forma de fibra pode ser densificada pelo bem conhecido método de moldagem de transferência de resina (RTM). De acordo com o método RTM, a pré-forma de fibra é colocada em um molde tendo o formato externo da peça que deve ser feita. Uma resina termoendurecível é injetada no espaço interior do molde que contém a pré-forma de fibra. Um gradiente de pressão é geralmente estabelecido neste espaço interior entre o local onde a resina é injetada e orifícios para evacuação da resina a fim de controlar e otimizar a impregnação da pré-forma pela resina.[0085] In one aspect of the invention, in particular when forming an organic matrix, the fiber preform can be densified by the well-known resin transfer molding (RTM) method. According to the RTM method, the fiber preform is placed in a mold having the external shape of the part that is to be made. A thermosetting resin is injected into the interior space of the mold containing the fiber preform. A pressure gradient is generally established in this interior space between the place where the resin is injected and holes for resin evacuation in order to control and optimize the impregnation of the preform by the resin.
[0086] A pré-forma de fibra pode igualmente ser bem densificada, de maneira conhecida, pelo método de infiltração por vapor químico (CVI). A pré-forma de fibra correspondente ao reforço de fibra da pá que deve ser feita é colocada em um forno no qual uma fase gasosa da reação é admitida. A pressão e a temperatura existentes no forno e a composição da fase gasosa são selecionados de modo a permitir que a fase gasosa se difunda dentro dos poros da pré-forma a fim de formar a matriz da mesma ao depositar um material sólido em contato com as fibras do núcleo da pré-forma, da qual o material sólido é o resultado da decomposição de um ingrediente da fase gasosa ou de uma reação entre uma pluralidade de ingredientes, como contrastado com as condições de pressão e temperatura que são específicas dos métodos de deposição de vapor químico (CVD) que consistem apenas no depósito de material na superfície de um substrato.[0086] The fiber preform can also be well densified, in a known manner, by the chemical vapor infiltration (CVI) method. The fiber preform corresponding to the fiber reinforcement of the blade that is to be made is placed in a furnace in which a gas phase of the reaction is admitted. The pressure and temperature in the furnace and the composition of the gas phase are selected to allow the gas phase to diffuse into the pores of the preform to form its matrix by depositing a solid material in contact with the preform. preform core fibers, of which the solid material is the result of the decomposition of a gas phase ingredient or a reaction between a plurality of ingredients, as contrasted with pressure and temperature conditions that are specific to deposition methods (CVD) which consist only of the deposit of material on the surface of a substrate.
[0087] Uma matriz de SiC pode ser formada usando metiltriclolossilano (MTS), dando SiC por decomposição do MTS, enquanto uma matriz de carbono pode ser obtida com gases de hidrocarbonetos como metano e/ou propano que dão carbono por craqueamento.[0087] A SiC matrix can be formed using methyltrichlorosilane (MTS), giving SiC by decomposition of the MTS, while a carbon matrix can be obtained with hydrocarbon gases such as methane and/or propane that give carbon by cracking.
[0088] Densificação combinando uma técnica líquida e uma técnica gasosa pode também ser usada para facilitar o trabalho, para limitar custos e para limitar ciclos de fabricação, enquanto obtém características que são satisfatórias para a utilização pretendida.[0088] Densification combining a liquid technique and a gaseous technique can also be used to facilitate work, to limit costs and to limit manufacturing cycles, while obtaining characteristics that are satisfactory for the intended use.
[0089] Também é possível usar um método de infiltração por fusão para formar a matriz nos poros da pré-forma de fibra. Neste tipo de método, a matriz é formada infiltrando com silício ou uma liga de silício no estado fundido. Antes da infiltração, é possível introduzir partículas de cerâmica ou carbono nos poros da pré-forma de fibra. As partículas de cerâmica podem, por exemplo, ser partículas de carboneto de silício. Quando partículas de carbono são introduzidas, elas reagem com o silício fundido que é introduzido a fim de formar carboneto de silício. As partículas de cerâmica ou carbono podem ser introduzidas por meio de uma pasta.[0089] It is also possible to use a melt infiltration method to form the matrix in the pores of the fiber preform. In this type of method, the matrix is formed by infiltrating with silicon or a silicon alloy in the molten state. Before infiltration, it is possible to introduce ceramic or carbon particles into the pores of the fiber preform. The ceramic particles may, for example, be silicon carbide particles. When carbon particles are introduced, they react with the molten silicon that is introduced in order to form silicon carbide. Ceramic or carbon particles can be introduced using a paste.
[0090] Começando com a estrutura fibrosa da invenção, o método de densificação descrito acima possibilita obter principalmente peças feitas de material compósito de matriz orgânica (OMC), material de matriz de carbono (C/C), e material compósito de matriz cerâmica (CMC).[0090] Starting with the fibrous structure of the invention, the densification method described above makes it possible to obtain mainly parts made of organic matrix composite material (OMC), carbon matrix material (C/C), and ceramic matrix composite material ( CMC).
[0091] Quando se realiza uma peça de material compósito de óxido/óxido, a estrutura fibrosa pode ser impregnada com uma pasta semifluida carregando partículas de óxido refratário. Após eliminar a fase líquida da pasta, a pré-forma resultante é sujeita a tratamento térmico a fim de sinterizar as partículas e obter uma matriz de óxido refratário. A estrutura pode ser impregnada por métodos usando um gradiente de pressão, como nos métodos de moldagem por injeção do tipo RTM, ou por sucção em um pó submicrômetro.[0091] When making a piece of oxide/oxide composite material, the fibrous structure can be impregnated with a semi-fluid paste carrying refractory oxide particles. After eliminating the liquid phase of the paste, the resulting preform is subjected to heat treatment in order to sinter the particles and obtain a refractory oxide matrix. The structure can be impregnated by methods using a pressure gradient, as in RTM-type injection molding methods, or by suction into a submicrometer powder.
[0092] Após densificação, uma pá de material compósito 10 é obtida que, como mostrado na Figura 19, tem uma raiz 103 em sua porção inferior formada pela porção 203 de espessura maior da estrutura fibrosa 200, que é estendida por uma espiga 104 formada pela porção 204 de espessura decrescente na estrutura 200, e um aerofólio 105 formado pela porção 205 da estrutura fibrosa 200.[0092] After densification, a composite material blade 10 is obtained which, as shown in Figure 19, has a root 103 in its lower portion formed by the thicker portion 203 of the fibrous structure 200, which is extended by a spike 104 formed by the portion 204 of decreasing thickness in the structure 200, and an airfoil 105 formed by the portion 205 of the fibrous structure 200.
[0093] A estrutura fibrosa e seu método de fabricação, de acordo com a presente invenção, pode ser usado em particular para fazer pás de motor de turbina que apresentam um formato que é mais complexo do que o formato das pás mostrado na Figura 19, como pás que incluem, em adição ao que é mostrado na Figura 19, uma ou mais plataformas servindo para realizar funções como selagem da passagem de fluxo de gás, impedir inclinação etc.[0093] The fibrous structure and its manufacturing method, according to the present invention, can be used in particular to make turbine engine blades that have a shape that is more complex than the shape of the blades shown in Figure 19, such as blades that include, in addition to what is shown in Figure 19, one or more platforms serving to perform functions such as sealing the gas flow passage, preventing tilting, etc.
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