BRPI0612277B1 - estrutura fibrosa de reforço tecida em uma única peça para a fabricação de peça de material compósito, e, peça de material compósito - Google Patents

Abstract

estrutura fibrosa de reforço tecida em uma unica peça para a fabricação de peça de material compósito, e, peça de material comiposito uma estrutura fibrosa de reforço tecida em uma única peça para a fabricação de peça de material compósito, tendo uma parte interna, ou núcleo (72), e uma parte adjacente a uma superficie exterior da estrutura, ou pele (74, 76), é formada por uma tecelagem tridimensional com núcleo com, pelo menos, uma armação escolhida dentre uma armação de tipo interlock e uma armação de múltiplas camadas e por uma tecelagem em pele com uma armação tipo cetim diferente da armação no núcleo, a tecelagem na pele sendo de tipo de múltiplas camadas ou de tipo bidimensional.

Description

“ESTRUTURA FIBROSA DE REFORÇO TECIDA EM UMA ÚNICA PEÇA PARA A FABRICAÇÃO DE PEÇA DE MATERIAL COMPÓSITO, E, PEÇA DE MATERIAL COMPÓSITO" Fundamentos de Invenção [0001] A invenção refere-se à realização de peças de material compósito e, mais particularmente, à realização de estruturas fibrosas de reforço para tais peças.

[0002] Um domínio de aplicação da invenção é a realização de peças de estrutura de material compósito com reforço fibroso e matriz de resina. Tais peças são usadas em domínios muito numerosos, notadamente no domínio aeronáutico. Um exemplo particular é a realização de pás para turbomáquínas, notadamente as pás de ventoinha (ou pás de ventilador) (“fan blades”). A densificação da estrutura fibrosa de reforço pela matriz de resina é realizada por qualquer meio conhecido, por exemplo, por moldagem com transferência de resina (processo RTM para "Resin Transfer Moulding").

[0003] Um outro domínio de aplicação da invenção é a realização de peças de material compósito termo-estrutural, isto é, em um material tendo propriedades mecânicas que o tomam apto a constituir elementos de estrutura e tendo a capacidade de conservar estas propriedades em temperaturas elevadas. Os materiais compósitos termo-estruturais são tipicamente os materiais compósitos carbono/carbono (C/C) tendo um reforço fibroso em carbono densificado por uma matriz de carbono, e os materiais compósitos com matriz cerâmica (CMC) tendo um reforço fibroso refratário (carbono ou cerâmico) densificado por uma matriz cerâmica. As peças de material compósito termo-estrutural são usadas notadamente nos domínios aeronáutico e espacial. A densificação da estrutura fibrosa de reforço pelo material constitutivo da matriz pode ser realizada por infiltração química em fase gasosa (ou CVI para "Chemical Vapor Infiltration") ou por via líquida, como é bem conhecido. A densificação por via líquida consiste em impregnar a estrutura fibrosa por uma composição líquida contendo um precursor do material constitutivo da matriz, tipicamente uma resina, a transformação do precursor sendo realizada por tratamento térmico.

[0004] Para peças de material compósito apresentando uma certa espessura, conhece-se realizar a estrutura fibrosa de reforço em várias camadas superpostas ligadas entre si para evitar uma separação das camadas, e particularmente realizar uma estrutura de reforço por tecelagem tridimensional.

[0005] Assim, foi proposto, no documento EP 1 526 285, realizar uma estrutura de reforço, ou preforma, para uma pá de turbomáquina, particularmente uma pá de ventoinha, por tecelagem tridimensional do tipo interlock com a armação variando na direção longitudinal entre o pé e a lâmina de uma pá.

[0006] Diversos aspectos devem ser levados em consideração para a realização de estruturas fibrosas de reforço para as peças de material compósito.

[0007] Assim, no caso de peças de material compósito devendo apresentar um estado de superfície liso, é desejável evitar que a estrutura fibrosa de reforço apresente grandes irregularidades de superfície que necessitem de operações suplementares de modo a eliminar ou evitar tais irregularidades, tais como uma raspagem da superfície, por exemplo, após um primeiro estágio de densificação ou consolidação, ou uma adição, na superfície, de uma armadura (“ply”) bidimensional, por exemplo, uma armadura de tecido, antes do fim da densificação.

[0008] Por outro lado, no caso de peças de material compósito de matriz de resina, a presença de irregularidades de superfície notáveis se traduz pela formação de agrupamentos localizados de resina que prejudicam as propriedades mecânicas das peças.

[0009] Assim, no caso onde a peça de material compósito é obtida por densificação da estrutura fibrosa de reforço por infiltração química em fase gasosa (ou CVI, para "Chemical Vapor Infiltration"), é desejável dispor de um acesso facilitado à fase gasosa até o núcleo da estrutura fibrosa e fazer de modo que este apresente uma porosidade relativamente uniforme para realizar uma densificação tão pouco não homogênea como possível. Com efeito, no caso de dificuldades de acesso ao seio da porosidade da estrutura fibrosa, ou em presença de poros de tamanhos muito diferentes, os poros menores sendo obturados mais rapidamente, um forte gradiente de densificação é inevitável que afeta as propriedades do material compósito.

[0010] Por fim, no caso de peças de material compósito apresentando partes finas, como é o caso, por exemplo, dos bordos de fuga de pás de turbomáquinas, é desejável conservar uma estrutura tridimensional até nestas partes finas conservando, ao mesmo tempo, uma continuidade estrutural com as partes mais espessas, a fim de conferir às peças propriedades mecânicas esperadas.

Obietivo e sumário da invenção [0011] A invenção visa propor uma estrutura fibrosa de reforço tecida em uma única peça destinada à fabricação de peça de material compósito e capaz de responder a pelo menos algumas destas limitações.

[0012] Este fim é atingido graças a uma estrutura fibrosa de reforço compreendendo uma parte interna, ou núcleo, e uma parte adjacente a uma superfície exterior da estrutura, ou pele, e a estrutura fibrosa sendo formada por uma tecelagem tridimensional em seu núcleo com pelo menos uma armação escolhida dentre uma armação do tipo intertock e uma armação de múltiplas camadas, e por uma tecelagem em sua pele com uma armação do tipo cetim.

[0013] Em todos os casos, a textura fibrosa é tecida em uma única peça, todas as camadas sendo ligadas entre si pela tecelagem tridimensional no núcleo sozinha ou em combinação com uma tecelagem de múltiplas camadas na pele.

[0014] De acordo com as propriedades desejadas da estrutura fibrosa, diferentes combinações de armações entre as partes do núcleo e de pele podem ser previstas.

[0015] Assim, a estrutura fibrosa pode ser formada por uma tecelagem tridimensional com pelo menos uma armação interlock no núcleo e uma tecelagem na pele usando uma armação do tipo cetim.

[0016] Quando a estrutura fibrosa é densificada por CVI para obter uma peça de material compósito, uma armação interiock no núcleo permite dispor de um acesso mais facilitado à infiltração no núcleo da preforma.

[0017] A tecelagem na pele com uma armação do tipo cetim permite limitar as irregularidades de superfície. No caso de uma densificação por resina, evita-se a formação de agrupamentos de resina em superfície como se pode observar com uma armação interlock como a do documento citado EP 1 526 285, para a qual as irregularidades de superfície são relativamente grandes. A tecelagem na pele pode ser uma tecelagem bidimensional, em cujo caso a tecelagem com uma armação interlock assegura a ligação das camadas entre si e se estende para uma parte da pele, ou uma tecelagem de múltiplas camadas.

[0018] De acordo com outras formas de realização, a estrutura fibrosa pode ser formada por uma tecelagem de múltiplas camadas no núcleo e uma tecelagem de múltiplas camadas na pele usando uma armação que é diferente da armação no núcleo, ou ser formada por uma tecelagem com uma armação de múltiplas camadas no núcleo e uma tecelagem bidimensional na pele.

[0019] Em uma outra forma de realização particular, a parte de núcleo pode compreender uma primeira parte formada por tecelagem com uma primeira armação e pelo menos uma segunda parte situada entre a primeira parte e a pele, a segunda parte sendo formada por tecelagem tridimensional com uma segunda armação diferente da primeira.

[0020] As primeira e segunda armações podem ser armações interlock ou armações de múltiplas camadas. Neste último caso, as primeira e segunda armações podem ser, por exemplo, armações de múltiplos cetins de passos diferentes. Também é possível que uma das primeira e segunda armações seja uma armação interlock e a outra seja uma armação de múltiplas camadas.

[0021] A escolha do tipo de tecelagem tridimensional no núcleo e na pele poderá ser determinada por propriedades desejadas em termos de taxas de fibras na textura (porcentagem do volume aparente da textura ocupada efetivamente pelas fibras), a permeabilidade das camadas, a deformabilidade da estrutura fibrosa e/ou a resistência mecânica nos planos das camadas ou perpendicularmente às mesmas.

[0022] Assim, pode-se fazer variar uma pelo menos das contexturas de urdume e trama entre o núcleo e a pele, por exemplo, diminuindo a contextura entre o núcleo e a pele para possibilitar um acesso mais facilitado para infiltração através da pele e em direção ao núcleo quando a estrutura fibrosa deve ser densificada por CVI.

[0023] Pode-se também fazer variar o calibre dos fios entre o núcleo e a pele, por exemplo, para respeitar os limites desejados para o valor da relação das taxas de fibras entre o urdume e a trama e a taxa de fibras global.

[0024] De acordo com uma particularidade, a estrutura fibrosa tem pelo menos uma parte de espessura reduzida com duas camadas de fios de trama e formada por uma tecelagem tridimensional com uma armação do tipo interlock ligando as duas camadas de trama, e por uma tecelagem bidimensional com armação do tipo cetim ligando os fios de cada camada de trama.

[0025] De acordo com uma outra particularidade, a estrutura fibrosa tem uma parte de espessura reduzida com três camadas de fios de trama e formada por uma tecelagem tridimensional com uma armação do tipo interlock ligando as três camadas de trama, e a camada de fios de trama central é também ligada a cada uma das outras duas camadas por tecelagem de múltiplas camadas, com armação do tipo cetim.

[0026] De acordo com ainda com outra particularidade, a estrutura fibrosa tem uma parte de transição entre uma primeira parte e uma segunda parte tendo uma camada completa de fios de trama suplementar em relação à primeira parte, a parte de transição tendo uma camada parcial de fios de trama suplementar em relação à primeira parte. Os fios de trama da camada parcial suplementar podem ser dispostos entre duas camadas completas de fios de trama e ligados entre si por uma tecelagem com uma armação interlock.

[0027] Com estas particularidades, é possível dispor de uma continuidade da tecelagem tridimensional até nas partes muito finas de uma estrutura fibrosa, como, por exemplo, partes de preformas fibrosas de pás de turbomáquina correspondendo aos bordos de fuga das pás.

[0028] Pode-se também formar as várias partes da estrutura fibrosa com fios de naturezas químicas diferentes a fim de conferir aos mesmos propriedades particulares desejadas, notadamente de resistência ao desgaste e à oxidação.

[0029] A invenção visa também uma peça de material compósito tendo uma estrutura fibrosa de reforço de material como definido acima densificado por uma matriz, quer seja uma peça de material compósito de matriz de resina, particularmente uma pá de turbomáquina, ou uma peça de material compósito termo-estrutural.

Breve Descrição dos Desenhos [0030] A invenção será melhor compreendida com a leitura da descrição feita abaixo com referência aos desenhos anexos em que: [0031] As figuras 1 a 3 ilustram um plano de armações de tecelagem tridimensional do tipo interlock e múltiplas camadas, [0032] As figuras 4A a 4H representam os diferentes planos sucessivos de armação de uma estrutura fibrosa combinando uma armação interlock em seu núcleo e uma armação de tela em sua pele;

[0033] As figuras 5A a 5H representam diferentes planos sucessivos de armação de uma estrutura fibrosa de acordo com um forma de realização da invenção combinando uma armação de tipo interlock com núcleo e uma armação de cetim em pele;

[0034] As figuras 6A a 6J e 7A a 7H representam parcialmente os diferentes planos sucessivos de armação de uma estrutura fibrosa de acordo com duas outras formas de realização da invenção combinando uma armação interlock em seus núcleos e uma armação de múltiplo cetim em suas peles;

[0035] As figuras 8A e 8J representam parcialmente os diferentes planos sucessivos de armação de uma estrutura fibrosa de acordo com uma outra forma de realização da invenção, combinando uma armação interlock em seu núcleo e uma armação de cetim em sua pele;

[0036] As figuras 9A a 9T e 10AA a 10BN representam parcialmente os diferentes planos sucessivos de armação de uma estrutura fibrosa de acordo com duas outras formas de realização da invenção, combinando diferentes armações interlock em seus núcleos;

[0037] As figuras 11A e 11B representam parcialmente dois planos de armação de uma estrutura fibrosa de acordo com uma outra forma de realização combinando uma tecelagem de múltiplas camadas com armação de tipo tela e uma tecelagem com armação do tipo interlock em seu núcleo.

[0038] As figuras 12A a 12D representam planos sucessivos de armação de uma parte de estrutura fibrosa com duas camadas de trama, de acordo com uma particularidade da invenção.

[0039] As figuras 13A a 13H representam os planos sucessivos de armação de uma parte de estrutura fibrosa com três camadas de trama de acordo com uma outra particularidade da invenção;

[0040] As figuras 14A a 14D representam os planos de armação de uma parte de transição entre as partes de estrutura fibrosa das figuras 12A a 12D e 13A a 13H de acordo com uma particularidade da invenção;

[0041] As figuras 15A a 15H representam planos sucessivos de armação de uma parte de transição entre a parte de estrutura fibrosa das figuras 13A a 13H e uma parte de estrutura fibrosa de espessura aumentada por uma camada completa de fios de trama, de acordo com uma particularidade da invenção, e [0042] A figura 16 é uma fotografia mostrando em parte uma estrutura fibrosa de acordo com uma outra forma de realização da invenção constituindo uma preforma de pá para uma turbomáquina.

Definições [0043] Por "tecelagem bidimensional" ou "tecelagem 2D" entende-se aqui um modo de tecelagem clássico pelo qual cada fio de urdume passa de um lado ao outro dos fios de uma única camada de trama.

[0044] Por "tecelagem tridimensional" ou "tecelagem 3D" entende-se aqui um modo de tecelagem pelo qual pelo menos alguns dos fios de urdume ligam os fios de trama sobre várias camadas de trama, [0045] Por "tecelagem inieriock‘\ entende-se aqui uma armação de tecelagem 3D da qual cada camada de urdume liga várias camadas de trama com todos os fios da mesma coluna de urdume tendo o mesmo movimento no plano da armação. A figura 1 é uma vista de um dos S planos de uma armação de tipo interlock com 7 camadas de urdume e 8 camadas de trama, Na armação tipo interlock ilustrada, uma camada de trama T é formada de duas semi-camadas de trama t adjacentes afastadas uma em relação à outra no sentido do urdume. Tem-se, portanto, 16 semi- camadas de trama posicionadas em xadrez. Cada urdume liga 3 semi-camadas de trama. No que segue, o termo "camada" poderá ser usado para designar uma camada completa ou uma semi-camada de fios de trama, salvo especificado em contrário.

[0046] Pode-se também adotar uma disposição em trama não em xadrez, os fios de trama de duas camadas de trama vizinhas sendo alinhados sobre as mesmas colunas.

[0047] Por "tecelagem de múltiplas camadas" designa-se aqui uma tecelagem 3D com várias camadas de trama dos quais a armação de base de cada camada é equivalente a uma armação de tecido 2D clássica, tal como uma armação de tipo tela, cetim ou sarja, mas com alguns pontos de armação ligando as camadas de trama entre si. A figura 2 mostra um plano de tecido de múltiplas camadas de tipo tela, ou "tecido de múltiplas telas" em que os fios de urdume são de tempos em tempos desviados de seu trajeto de tela 2D clássica associada a uma trama para prender um fio de uma trama adjacente e formar pontos de tela particulares PT ligando duas camadas de trama adjacentes. Ao nível de um ponto de tela particular PT, o fio de urdume passa em torno de dois fios de trama situados na mesma coluna em duas camadas de trama adjacentes.

[0048] A figura 3 mostra um plano de um tecido de múltiplas camadas de tipo cetim ou "tecido de múltiplos cetins", em que cada fio de urdume é desviado alternadamente no sentido e no outro alternadamente para prender um fio de trama em n de uma primeira camada de fios de trama e um fio de trama em n de uma segunda camada de fios de trama adjacente à primeira, n sendo um número inteiro maior do que 2, realizando, assim, uma ligação entre duas camadas. No exemplo ilustrado, n = 16.

[0049] Em uma armação de tipo cetim, o "passo" designa o intervalo entre dois pontos de cetim de um mesmo fio de urdume medido em número de colunas de trama. No caso da figura 3, um tal passo alterna entre 6 e 10, dando um passo de múltiplos cetins médio de 8, ou seja, n/2.

[0050] Nas armações das figuras 2 e 3, os fios de trama não são dispostos em xadrez, os fios de trama de duas camadas adjacentes de fios de trama sendo alinhados nas mesmas colunas. Pode-se, todavia, ter uma disposição de trama em xadrez como no caso da figura 1, as ligações sendo realizadas entre duas semi-camadas de trama adjacentes.

[0051] Nota-se que uma ligação sobre um mesmo fio de urdume em uma armação de múltiplas camadas ou múltiplo cetim não é limitada às duas camadas de trama adjacentes, mas pode se estender sobre uma profundidade de mais de duas camadas de trama.

[0052] Por 'contextura", designa-se aqui o número de fios por unidade de comprimento no sentido da trama e no sentido do urdume, uma contextura baixa (ou solta) significando um número menor de fios, portanto, um tecido mais aberto em oposição com uma contextura elevada (ou apertada).

[0053] Em todo o texto que segue e em todos os desenhos, é mencionado e representado, por convenção e cuidado de comodidade, que são fios de urdume que são desviados de seus trajetos para prender os fios de trama de uma camada de trama ou de várias camadas de trama. Todavia, uma inversão dos papéis entre urdume e trama é possível e deve ser considerada como coberta também pelas reivindicações.

Descricão Detalhada das formas de realização da invenção [0054] O domínio de aplicação da invenção é o da realização de estruturas fibrosas aptas a constituir reforços fibrosos, ou preformas, para a fabricação de peças de material compósito, as peças sendo obtidas por densificação das estruturas fibrosas por uma matriz. A matriz é tipicamente uma resina, no caso de materiais compósitos usados em temperatura relativamente pouco elevada, tipicamente até 300°C, ou um material refratário tal como carbono ou cerâmica no caso de compósitos termo-estruturais.

[0055] A realização da estrutura fibrosa por tecelagem 3D permite obter uma ligação entre as camadas, portanto, ter uma boa resistência mecânica da estrutura fibrosa e da peça de material compósito obtida, em uma única operação têxtil.

[0056] É vantajoso favorecer a obtenção, após densificação, de um estado de superfície isento de irregularidades importantes, isto é, com um bom estado de acabamento, para evitar ou limitar as operações de acabamento por usinagem ou para evitar a formação de agrupamentos de resina no caso de compósitos de matriz de resina. Para este efeito, no caso de uma estrutura fibrosa tendo uma parte interna, ou núcleo, e uma parte externa, ou pele, adjacente a uma superfície exterior da estrutura fibrosa, a pele é realizada por tecelagem com uma armação de tipo cetim promovendo um aspecto de superfície lisa.

[0057] Pode ser desejável fazer variar o calibre dos fios utilizados para a tecelagem da estrutura fibrosa, particularmente, usando fios de calibres diferentes no núcleo e na pele e/ou para o urdume e a trama. Os calibres dos fios podem notadamente ser selecionados para obter uma relação nos limites desejados entre a taxa volumétrica das fibras de urdume e a taxa volumétrica das fibras de trama.

[0058] É vantajoso também, de modo a obter propriedades mecânicas que apresentem tão pouca não uniformidade quanto possível no seio de uma peça de material compósito, favorecer uma densificação da estrutura fibrosa de reforço, com um gradiente de densificação tão fraco quanto possível entre o núcleo da estrutura fibrosa e a pele da mesma, notadamente no caso de densificação CVI. Para este efeito, para favorecer o acesso ao núcleo da preforma, a tecelagem do núcleo pode ser realizada por tecelagem tipo interlock, que oferece uma comunicação facilitada entre várias camadas de tecido.

[0059] Pode-se também realizar o núcleo e a pele por tecelagem de múltiplas camadas com armações diferentes.

[0060] Igualmente com o fim de favorecer o acesso ao núcleo da estrutura fibrosa quando da densificação, a pele pode ser realizada com uma contextura mais fraca que a do núcleo.

[0061] É possível também fazer variar a armação de tecelagem tridimensional na parte de núcleo, por exemplo, combinando diferentes armações tipo interlock, ou uma armação tipo interlock com uma armação de tecelagem de múltiplas camadas, ou ainda diferentes armações de tecelagem de múltiplas camadas.

[0062] Pode ser desejável fazer variar o calibre dos fios utilizados para a tecelagem da estrutura fibrosa, particularmente usando fios de calibres diferentes no núcleo e na pele e/ou para urdume e trama, Um calibre de fio decrescente entre núcleo e pele favorece o acesso ao núcleo para infiltração através da pele no caso de densificação CV1. Os calibres dos fios podem ser também selecionados para obter uma relação nos limites desejados entre a taxa volumétrica das fibras de urdume e a taxa volumétrica das fibras de trama, [0063] Pode ser desejável também utilizar fios de naturezas químicas diferentes entre as diferentes partes da estrutura fibrosa, notadamente entre núcleo e pele para conferir propriedades particulares à peça de material compósito obtida, notadamente em termos de resistência à oxidaçao ou ao desgaste.

[0064] Assim, no caso de uma peça de material compósito termo-estrutural com reforço de fibras refratárias, pode-se usar uma preforma com fibras de carbono no núcleo e fibras de cerâmica, por exemplo, carboneto de silício (SiC), na pele a fim de aumentar a resistência ao desgaste da peça compósita ao nível desta parte da pele.

[0065] Modos de realização de estruturas fibrosas de acordo com a invenção serão agora descritos. Em todas estas modalidades, a tecelagem é realizada por um tear do tipo Jacquard.

Exemplo 1 ínão coberto pelas reivindicações) [0066] As figuras 4A a 4H representam parcialmente 8 planos sucessivos de uma armação de estrutura fibrosa obtida por tecelagem 3D, os fios de trama sendo visíveis em corte.

[0067] A estrutura fibrosa 10 compreende 9 camadas de fios de trama, ou seja, 18 semi-camadas t1 a t18. No núcleo 12 situado entre duas peles opostas 14, 16, a tecelagem 3D é do tipo interiock com uma contextura 10/10 por camada (10 fios por cm nas direções de trama e urdume). Nas peles, 14, 16, a tecelagem é bidimensional com armação de tipo tela com uma contextura 5/5 por camada. A tecelagem tela só se aplica às semi-camadas ti e t2 e as semi-camadas t17 e t18 dos fios de trama. Nota-se que a tecelagem 3D tipo interiock do núcleo se estende até as semi-camadas extremas t1, t18 das peles a fim de ligar estas semi-camadas às camadas do núcleo.

[0068] Neste exemplo, os modos de tecelagem e as contexturas variam entre núcleo e peles. A tecelagem tela na pele é favorável para obter um estado de superfície relativamente liso. No caso de densificação por CVI, a tecelagem 3D tipo interiock no núcleo é favorável para minimizar um gradiente de densificação entre pele e núcleo, enquanto que uma contextura menor nas peles favorece o acesso ao núcleo da estrutura fibrosa através das peles.

Exemplo 2 [0069] As figuras 5A a 5H representam planos sucessivos de uma armação de estrutura fibrosa 20 obtida por tecelagem 3D, esta estrutura diferindo da do exemplo 1 em que, nas peles 24, 26, a tecelagem é uma armação de cetim com uma contextura 5x5 e só envolve as semi-camadas extremas de fios de trama t1 e t18, a tecelagem com núcleo 22 sendo do tipo interiock com uma contextura 10x10 por camada.

[0070] Neste exemplo, o modo de tecelagem varia entre núcleo 22 e peles 24, 26, a armação de cetim na pele dando um aspecto de superfície lisa.

Exemplo 3 [0071] As figuras 6A a 6J representam parcialmente planos sucessivos de uma estrutura fibrosa 50 obtida por tecelagem 3D, com tecelagem do tipo interiock no núcleo 52 e tecelagem de múltiplas camadas na pele. A tecelagem do tipo interiock é realizada com cada fio de urdume se estendendo sobre uma profundidade de 2 semi-camadas de fios de trama. A tecelagem de múltiplas camadas em pele 56 é realizada com uma armação de tipo múltiplo cetim tendo um passo de 5 que reúne uma camada de trama externa formada de duas semi-camadas e uma semi-camada de trama adjacente.

[0072] Uma parte apenas de armação é representada, o número de camadas de trama podendo ser aumentado como simbolizado pelas linhas tracejadas, e a pele oposta à pele 56 não sendo representada, a tecelagem nesta pele oposta podendo ser de mesmo tipo que aquele da pele 56.

Exemplo 4 [0073] As figuras 7A a 7H representam parcialmente planos sucessivos de uma estrutura fibrosa 60 obtida por tecelagem 3D de acordo com uma variante do exemplo 3, a armação do tipo interlock no núcleo 62 se estendendo sobre 3 semi-camadas de fios de trama em vez de 2, e a armação de tecelagem na pele 66 sendo uma tecelagem de múltiplo cetim com um passo de 4. A armação de tecelagem em pele se estende sobre a camada externa de fios de trama, formada de duas semi-camadas reunidas e, alternadamente, sobre uma ou sobre a outra das semi-camadas adjacente do fio de trama adjacente da camada externa.

Exemplo 5 [0074] As figuras 8A a 8J representam planos sucessivos de uma armação de estrutura fibrosa 70 obtida por tecelagem 3D com armação tridimensional interlock no núcleo 72 e uma armação de cetim de passo 10 nas peles 74, 76.

[0075] Os fios de trama são dispostos em xadrez. O número de semi-camadas de trama no núcleo pode ser aumentado como simbolizado por linhas tracejadas.

[0076] A armação do tipo interlock no núcleo se estende sobre duas semi-camadas, e a armação de cetim na pele é igualmente sobre duas semi-camadas, a semi-camada externa na pele não sendo envolvida com a armação interlock do núcleo.

Exemplo 6 [0077] As figuras 9A a 9T representam 20 planos sucessivos parciais de uma parte de núcleo 92 de uma estrutura fibrosa obtida por tecelagem 3D, os fios de trama sendo dispostos em xadrez.

[0078] A parte de núcleo 92 compreende uma primeira parte 92a tecida com uma primeira armação de tipo interlock sobre duas semi-camadas de fios de trama e uma segunda parte 92b tecida com uma segunda armação de tipo interlock sobre duas semi-camadas de fios de trama. Na primeira parte 92a, o fio de urdume representado em linhas tracejadas mostra simplesmente que um ou vários fios de urdume podem ser previstos seguindo o mesmo trajeto em função da espessura desejada. Na segunda parte 92b, um único fio de urdume é representado. Isto poderá ser repetido tantas vezes como necessário em função da espessura desejada.

[0079] A segunda parte 92b é situada entre a primeira parte 92a e uma parte de pele não representada. A tecelagem em pele poderá ser uma tecelagem de múltiplas camadas, por exemplo, com uma armação de múltiplo cetim como a parte de pele 56 da estrutura fibrosa do exemplo 3.

[0080] Quando a parte de núcleo 92 está situada entre duas partes de pele opostas, ela poderá compreender uma terceira parte situada entre a primeira parte e uma parte de pele, do outro lado da primeira parte em relação à segunda parte 92a, por exemplo, simétrica desta em relação a um plano mediano.

[0081] A utilização de duas armações diferentes na parte de núcleo permite ter propriedades mecânicas diferentes. No exemplo ilustrado, a armação de tipo interlock na parte 92a assegura uma ligação mais forte dos fios de trama que a armação de tipo interlock na parte 92b.

Exemplo 7 [0082] As figuras 10AA a 10BN representam 40 planos sucessivos parciais de uma parte de núcleo 103 de uma estrutura fibrosa obtida por tecelagem 3D, a parte de núcleo 102 se distinguindo da parte de núcleo 92 do exemplo 6 por uma armação de tecelagem de tipo interlock diferente na primeira parte 102a, a armação de tecelagem de tipo interlock em uma segunda parte 102b sendo a mesma que a da segunda parte 92b do exemplo 6.

[0083] A armação de tipo interlock da parte 102a provê uma ligação mais fraca que a da parte 92a do exemplo 6, mas é mais fácil de tecer.

Exemplo 8 [0084] As figuras 11A e 11B representam dois planos sucessivos da parte do núcleo 112 de uma estrutura fibrosa que se distingue da do exemplo 6 em que a armação na primeira parte 112a da parte de núcleo 112 é do tipo de múltiplas telas, enquanto que a armação na segunda parte 112b é do tipo interlock semelhante à da segunda parte 92b do exemplo 6.

[0085] A tecelagem com armação de múltiplas telas na parte 122a provê uma ligação muito forte dos fios de trama.

Exemplo 9 [0086] As figuras 12A a 12D representam planos sucessivos de uma armação de uma parte 120 de estrutura fibrosa de espessura muito reduzida, limitada a duas camadas de fios de trama t1 e t2.

[0087] As camadas de trama são ligadas entre si por um urdume C1 por tecelagem com armação do tipo interlock enquanto que os fios de cada trama são ligados por tecelagem com armação bidimensional por urdumes respectivos C2, C3. A armação bidimensional é do tipo cetim. Uma tal armação poderá convir particularmente para a parte de uma estrutura fibrosa correspondendo a uma parte muito fina de uma peça de material compósito a fabricar, por exemplo, para a parte adjacente do bordo de fuga da lâmina de uma pá de turbomáquina.

Exemplo 10 [0088] As figuras 13A a 13H representam planos sucessivos de uma armação de uma parte 130 da estrutura fibrosa de espessura reduzida, limitada a três camadas de fios de trama, a saber, as camadas t1, t2 de pele e uma camada intermediária t3 de núcleo.

[0089] As camadas de trama são ligadas entre si por um urdume por tecelagem com uma armação do tipo interlock. Nas peles 134, 136 da estrutura fibrosa 130, uma tecelagem com uma armação de múltiplo cetim é realizada. Em uma variante, pode-se realizar, na pele, uma tecelagem bidimensional com armação do tipo cetim.

[0090] Nota-se que, nas partes de estrutura fibrosa 120 e 130, as tramas não estão posicionadas em xadrez, contrário aos exemplos precedentes.

Exemplo 11 [0091] As figuras 14A a 14D representam planos sucessivos de uma parte 140 da estrutura fibrosa formando transição entre as partes 120 e 130 dos exemplos 9 e 10.

[0092] Encontra-se, na parte 140, as camadas de fios de trama t1 e t2 e uma camada intermediária parcial t'3, por exemplo, uma camada contendo a metade do número de fios de trama das camadas t1 e t2.

[0093] A camada intermediária t'3 é ligada às camadas t1, t2, por uma tecelagem com armação de tipo interlock, de modo semelhante à armação de tecelagem tipo interlock ligando os fios de trama da parte 130.

[0094] Em pele, ao nível das camadas t1, t2, uma tecelagem bidimensional é realizada, com armação cetim, semelhante à realizada ao nível de cada camada t1, t2, na parte de estrutura fibrosa 120.

Exemplo 12 [0095] As figuras 15A a 15H representam planos sucessivos de uma parte 150 de estrutura fibrosa formando uma transição entre a parte 130 do exemplo 10 e uma parte tendo uma espessura aumentada de uma camada.

[0096] Encontra-se na parte 150 as camadas de fios de trama t1 e t2, a camada intermediária t3 e uma camada de trama adicional parcial t'4, por exemplo, uma semi-camada, os fios da camada t3 sendo defasados de uma coluna de trama à outra de modo a formar uma disposição em xadrez.

[0097] No núcleo 152, as camadas t3 e t'4 são ligadas às camadas t1 e t2 por uma tecelagem com uma armação interlock. Em pele 1564, 156, ao nível das camadas t1, t2, uma tecelagem de múltiplas camadas é usada, especificamente uma armação de múltiplo cetim do mesmo tipo que a usada na pele na parte de estrutura 60 das figuras 7A a 7H.

[0098] As armações dos exemplos 9 a 12 permitem aumentar progressivamente a espessura de uma estrutura fibrosa permitindo, ao mesmo tempo, assegurar uma continuidade da armação em pele. Para este efeito, é desejável passar de um plano P de uma armação ao plano P+1 da armação seguinte (modulo de número de planos desta última). Por exemplo, um aumento na espessura da estrutura 120 à estrutura 150 pode ser progressivamente obtido pela sucessão seguinte: - planos 1,2, 3 (figuras 12A, 12B, 12C) da armação da estrutura 120, - planos 4, 5, ou seja, 4, 1 (porque 5 = 1 módulo 4) (figura 14D, 14A) da armação da estrutura de transição 140, - planos 6, 7, 8 (figuras 13F, 13G, 13H) da armação 130, e - planos 9, 10, 11, ou seja, 1,2,3 (porque 9,10,11 = 1,2,3 módulo 8) da armação da estrutura de transição 150 (figuras 15A, 15B, 15C).

[0099] A fotografia da figura 16 mostra uma parte da estrutura fibrosa com espessura variável constituindo a preforma fibrosa da pá de ventoinha da turbomáquina. Constata-se que a continuidade das armações em pele é respeitada até o bordo BF da preforma correspondente no bordo de fuga da lâmina da pá. A tecelagem da parte fina é aqui realizada de acordo com os exemplos 9 a 12 (figuras 12 a 15).

REIVINDICAÇÕES

Claims (22)

1. Estrutura fibrosa de reforço {20) tecida em uma única peça para a fabricação de peça de material compósito, a estrutura fibrosa tendo uma parte interna, ou núcleo (22), e uma parte adjacente a uma superfície exterior da estrutura, ou pele {24, 26), a estrutura fibrosa caracterizada pelo fato de que é formada por uma tecelagem tridimensional em seu núcleo {22) com pelo menos uma armação selecionada dentre uma armação interlock e uma armação de múltiplas camadas, e por uma tecelagem em sua pele (24, 26) com uma armação de tipo cetim.

2. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que é formada por tecelagem tridimensional com pelo menos uma armação interlock em seu núcleo (22) e tecelagem com uma armação do tipo cetim em sua peie (24, 26).

3. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a armação em pele é do tipo múltiplas camadas.

4. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a armação em pele é do tipo bidimensional,

5. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que é formada por tecelagem de múltiplas camadas em seu núcleo (52) e tecelagem de múltiplas camadas em sua pele (56) com uma armação diferente da armação do núcleo.

6. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que é formada por tecelagem de múltiplas camadas em seu núcleo {72) e tecelagem bidimensional em sua pele (74, 76),

7. Estrutura fibrosa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o núcleo (92) compreende uma primeira parte (92a) formada por tecelagem tridimensional com uma primeira armação e pelo menos uma segunda parte {92b) situada entre a primeira parte e a pele, a segunda parte sendo formada por tecelagem tridimensional com uma segunda armação diferente da primeira.

8. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que as primeira e segunda armações são armações interlock.

9. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que as primeira e segunda armações são armações de múltiplas camadas.

10. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que as primeira e segunda armações são armações de múltiplos cetins com passos diferentes.

11. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que uma das primeira e segunda armações é uma armação interlock e a outra é uma armação de múltiplas camadas.

12. Estrutura fibrosa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma das contexturas de urdume e de trama varia entre o núcleo (22) e a pele (24, 26).

13. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de ser para a fabricação de peças de material compósito por densificação CVI, em que pelo menos uma das contexturas de urdume e de trama é menor na pele (24, 26) do que no núcleo (22).

14. Estrutura fibrosa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que os fios usados para a tecelagem são de um calibre que varia entre o núcleo (22) e a pele (24, 26).

15. Estrutura fibrosa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada pelo fato de ter pelo menos uma parte (120) de espessura reduzida com duas camadas de fios de trama (t1, t2) e formada por tecelagem tridimensional com uma armação do tipo interlock ligando as duas camadas de trama (t1, t2) e por uma tecelagem bidimensional com armação do tipo cetim ligando os fios de cada camada de pele.

16. Estrutura fibrosa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizada pelo fato de ter uma parte (130) de espessura reduzida com três camadas de fios de trama (t1, t2, t3) e formada por tecelagem tridimensional com uma armação interlock ligando as três camadas de trama (t1, t2, t3), e a camada de fios de trama central (t3) sendo também ligada com cada uma das outras duas camadas (t1, t2) por tecelagem de múltiplas camadas com armação do tipo cetim.

17. Estrutura fibrosa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizada pelo fato de ter uma parte de transição (140) entre uma primeira parte (120) e uma segunda parte (130) tendo uma camada completa de fios de trama que é suplementar em relação à primeira parte, a parte de transição tendo uma camada parcial de fios de trama que é suplementar em relação à primeira parte.

18. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que os fios de trama da camada parcial suplementar são dispostos entre duas camadas completas de fios de trama e são ligados às mesmas por tecelagem com uma armação interlock.

19. Peça de material compósito, caracterizada pelo fato de ter um reforço fibroso densificado por uma matriz, em que o reforço fibroso é formado por uma estrutura fibrosa conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 18.

20. Peça de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de constituir uma pá de turbomáquina.

21. Peça de acordo com a reivindicação 19 ou 20, caracterizada pelo fato de que a matriz é uma matriz de resina.

22. Peça de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que o material compósito é um material compósito termo-estrutural.