EP4479573A1 - Instalation comprenant un outillage amovible pour l'infiltration en phase gazeuse - Google Patents

Instalation comprenant un outillage amovible pour l'infiltration en phase gazeuse

Info

Publication number
EP4479573A1
EP4479573A1 EP23707143.6A EP23707143A EP4479573A1 EP 4479573 A1 EP4479573 A1 EP 4479573A1 EP 23707143 A EP23707143 A EP 23707143A EP 4479573 A1 EP4479573 A1 EP 4479573A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
removable
gas
furnace
removable tool
cvi
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23707143.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Franck Lamouroux
Jean-François Daniel René POTIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Ceramics SA
Original Assignee
Safran Ceramics SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Ceramics SA filed Critical Safran Ceramics SA
Publication of EP4479573A1 publication Critical patent/EP4479573A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0451—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H10P72/0462—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterised by the construction of the processing chambers, e.g. modular processing chambers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C04B35/83—Carbon fibres in a carbon matrix
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4587—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially vertically
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B5/00—Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated
    • F27B5/04—Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated adapted for treating the charge in vacuum or special atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B5/00—Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated
    • F27B5/06—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B5/10—Muffles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5216—Inorganic
    • C04B2235/524—Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
    • C04B2235/5244—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5216—Inorganic
    • C04B2235/524—Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
    • C04B2235/5248—Carbon, e.g. graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5252—Fibers having a specific pre-form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5252—Fibers having a specific pre-form
    • C04B2235/5256—Two-dimensional, e.g. woven structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/614—Gas infiltration of green bodies or pre-forms
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0451—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H10P72/0452—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterised by the layout of the process chambers
    • H10P72/0454—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterised by the layout of the process chambers surrounding a central transfer chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0451—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H10P72/0452—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterised by the layout of the process chambers
    • H10P72/0456—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterised by the layout of the process chambers in-line arrangement
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/10—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof using carriers specially adapted therefor, e.g. front opening unified pods [FOUP]
    • H10P72/15—Horizontal carrier comprising wall type elements whereby the substrates are vertically supported, e.g. comprising sidewalls

Definitions

  • the present invention relates to the manufacture of parts made of composite material and, more particularly, the installation and the tools used during the consolidation or densification by chemical infiltration in the gas phase of a fibrous preform intended to form at least the reinforcement of the composite material part.
  • Consolidation or densification by gas-phase chemical infiltration is conventionally carried out by loading the fibrous preform(s) to be consolidated or densified into an oven.
  • CVI chemical vapor infiltration
  • the furnace usually comprises a reactive gas injection zone containing one or more gaseous precursors of the material constituting the matrix. These reactive gases are then introduced into a homogenization zone of the furnace, making it possible to homogenize the temperature and the composition of said gases, before entering a reaction zone in which the preforms to be densified or to be consolidated are arranged.
  • the temperature and the pressure in the oven are adjusted to allow the reactive gas to diffuse within the porosities of the fiber preforms.
  • the reactive gas can thus form a deposit of the constituent material of the matrix by decomposition of one or more constituents of the reactive gas or reaction between several constituents, these constituents forming the precursor of the matrix.
  • the gases enter a depletion zone, within which said gases end up being consumed, before being evacuated by means of a zone for ejecting the gases produced.
  • this consolidation or densification technique involves long production cycles, especially in comparison with the duration actually used to densify or consolidate the preform. Indeed, before being able to proceed with the actual densification or consolidation, it is necessary to load the fibrous preform(s) into the oven, to measure the rate of leakage from the oven and to heat the oven to reach the desired temperature. . Once the densification or consolidation step has been completed, it is still necessary to cool the oven, unload the part(s), then clean and prepare the oven for the next cycle.
  • the object of the present invention is to remedy the drawbacks described above.
  • the invention proposes removable tooling for the consolidation or densification in the gas phase of at least one fiber preform configured to be placed in a furnace, the removable tooling being characterized in that it comprises a chamber of homogenization comprising at least one gas inlet orifice and a depletion chamber comprising at least one gas outlet orifice, the removable tool further comprising a reaction chamber disposed between the homogenization chamber and the depletion and configured to receive at least one fiber preform, the reaction chamber being separated from the homogenization and depletion chambers by perforated plates.
  • homogenization chamber a chamber configured to homogenize the composition and the temperature of the gas or gases penetrating through the gas inlet or orifices.
  • depletion chamber a chamber configured to deplete the gas or gases before they exit through the gas outlet orifice or orifices.
  • furnace preferably denotes a furnace configured for chemical infiltration operations in the gas phase.
  • the removable tooling according to the invention makes it possible to greatly increase the time during which the furnace for chemical infiltration in the gaseous phase is available to effectively carry out densification or consolidation operations.
  • the homogenization, reaction and depletion zones are the zones which require recurring cleaning and maintenance, since these are the zones most exposed to the reactive gases.
  • the cleaning and preparation steps can be performed on a first removable tool while the oven is simultaneously used, for example to densify or consolidate fiber preforms using a second removable tool.
  • the removable tooling is made at least partially of conductive material and comprises electrical connection terminals.
  • the removable tool can be connected to electrical terminals present in the oven, so as to act as a resistor.
  • the removable tool can thus be capable of heating the fiber preforms present in its reaction chamber and possibly the reactive gas or gases present in said removable tool.
  • the removable tooling is made of graphite.
  • the invention also relates to a load configured to be placed in a furnace, said load comprising a removable tool according to the invention and at least one fiber preform placed in the reaction chamber of the removable tool.
  • the load comprises at least one shaper in which the fiber preform is held, the shaper being placed in the reaction chamber of the removable tool.
  • the fibrous preform(s) can be placed freely in the reaction chamber of the removable tooling, or be held in one or more formers.
  • said at least one shaper comprises a plurality of shaping housings, each shaping housing being formed by a first surface and a second surface facing each other and being intended to accommodate a fibrous preform, each first or second surface comprising retaining elements projecting from said surface and extending as far as an end face intended to be in contact with the fibrous preform, each conformation housing extending between at least one gas inlet and at least one gas outlet positioned between the first surface and the second surface of said housing.
  • end face denotes the surface of the holding element which is actually in contact with the fiber preform placed in the shaping housing. Thus, the entire end face of a holding element must be in contact with the fiber preform when the latter is placed in the shaping housing.
  • Such a shaper is perfectly suited to a removable tool according to the invention, and makes it possible to further reduce the consumption of reactive gases while increasing the amount of fibrous preforms that can be consolidated or densified simultaneously.
  • this type of shaper without perforations requires little maintenance and cleaning operations, while being more robust.
  • the invention further relates to an installation for consolidation or densification by chemical infiltration in the gas phase comprising at least one removable tool according to the invention, said installation further comprising at least one CVI furnace comprising at least one gas injector and a gas evacuation system, the CVI furnace being capable of receiving the removable tooling so that at least one gas inlet orifice of the removable tooling is connected to at least one gas injector of the CVI furnace, the CVI furnace being configured to heat or thermally insulate said removable tooling.
  • CVI furnace denotes a CVI type furnace, standing for “chemical vapor infiltration”, that is to say a furnace configured for carrying out a gas phase infiltration operation.
  • CVI furnaces in the installation makes it possible to increase the production rate, but can also offer greater flexibility and allow more variations in the performance of the consolidation and densification processes, or even in the performance of mixed processes.
  • the same loaded removable tooling can be placed successively in two CVI furnaces, having for example different conditions of temperature, pressure or composition of the injected gas or gases.
  • the CVI furnace further comprises electrical connection terminals, the CVI furnace being capable to receive the removable tool so that the electrical connection terminals of the CVI furnace are connected to the electrical connection terminals of the removable tool.
  • the removable tool can act as a resistor, and thus be capable of heating the fiber preforms present in its reaction chamber and possibly the reactive gas or gases present in said removable tool.
  • the installation further comprises at least one preheating furnace capable of receiving removable tooling according to the invention and configured to preheat or thermally insulate said removable tooling.
  • a preheating furnace makes it possible to carry out the preheating, that is to say the bringing to temperature, or even the putting under pressure, of the removable tool loaded with the fiber preform(s) without requiring the blocking of a CVI furnace configured for gas phase consolidation or densification.
  • the CVI furnace(s) can thus be dedicated to the actual consolidation or densification stage, the preheating of the charges being carried out in the preheating furnace(s). Production rates can thus be increased.
  • the installation further comprises comprising at least one cooling cell capable of receiving removable tooling according to the invention and configured to cool said removable tooling.
  • the presence of a cooling cell makes it possible to be able to cool the removable tool loaded with the consolidated or densified part(s) without requiring the blocking of a CVI furnace configured for consolidation or densification in the gaseous phase.
  • the CVI furnace(s) can thus be devoted to the actual consolidation or densification step, the cooling of the consolidated or densified parts being carried out in the cooling cell(s). Production rates can thus be increased.
  • the removable tool therefore leaves the installation according to the invention conventionally from the cooling cell.
  • the cooling cell can also be the entrance from which the removable tool enters the installation according to the invention. Indeed, by loading the removable tooling into the cooling cell before making it penetrate through a transfer tunnel into a preheating furnace or into a CVI furnace, the heat losses of the preheating furnace or the CVI oven compared to if said preheating oven or CVI was directly open to the outside.
  • the installation comprises at least one transfer tunnel configured to allow the movement of the removable tooling at least between the CVI furnace and another CVI furnace, a preheating furnace or a cooling.
  • the transfer tunnel comprises at least two openings, and forms a closed passage allowing movement of the shaping tool.
  • each opening of the transfer tunnel is capable of forming sealed contact with the door of the CVI furnace, of the preheating furnace or of the cooling cell.
  • the transfer tunnel is made at least partially in an adiabatic material, that is to say in a material preventing the exchange of heat between the exterior and the interior of the tunnel.
  • an adiabatic material that is to say in a material preventing the exchange of heat between the exterior and the interior of the tunnel.
  • the installation therefore has a modular configuration, each CVI furnace, each preheating furnace and each cooling cell corresponding to a module.
  • Such an architecture with several modules allows great flexibility in carrying out chemical infiltration processes in the gas phase.
  • a loaded removable tool can move from one module to another easily, depending on the steps to be performed.
  • the invention also relates to a use of an installation for consolidation or densification by gas phase chemical infiltration comprising at least one CVI furnace, a preheating furnace and a cooling cell, the CVI furnace comprising at least one gas injector and a gas venting system, the use comprising: - the placement of a load according to the invention in the preheating furnace, and the preheating of said load, then
  • the invention relates to a use of an installation for consolidation or densification by gas phase chemical infiltration comprising at least one CVI furnace, the CVI furnace comprising at least one gas injector and a gas evacuation system , the use including:
  • the use of the installation further comprises, before placing the charge in the CVI furnace, placing the charge in a preheating furnace, then preheating said charge.
  • the use of the installation further comprises, after the step of consolidation or densification by infiltration in the gaseous phase, the placement of the load in a cooling cell, then the cooling of said loading.
  • an additional step of densification can be carried out by gaseous, liquid or solid means in a well-known way to obtain a part made of composite material.
  • the additional step of gaseous densification can be carried out using the removable tooling or the installation according to the invention.
  • Figure 1 is a schematic view in transparent perspective of a load comprising a removable tool according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of a loading variant comprising a removable tool according to the invention.
  • FIG. 3 is a simplified schematic view of an installation according to the invention.
  • Figure 4 is a schematic sectional view of a CVI furnace of the installation according to the invention comprising a load.
  • the present invention applies to the manufacture of parts made of composite material and in particular of the SiC/SiC or C/SiC type. More particularly, the invention finds an advantageous application during the consolidation or densification by chemical infiltration in the gas phase of fibrous preforms.
  • Figure 1 schematically illustrates an example of loading comprising a removable tool 100 accommodating several fiber preforms 5 arranged in shapers 7.
  • the removable tool 100 comprises a chamber 110 for homogenizing the gas or gases, which has at least one gas inlet orifice 111.
  • the homogenizing chamber 110 is delimited by a first perforated plate 115, on the side of the chamber opposite the gas inlet orifice or orifices 111.
  • the homogenization chamber 110 is configured to homogenize the temperature and composition of the gas or gases entering said chamber 110 through the orifice or orifices of gas inlet 111.
  • the removable tool 100 also comprises a depletion chamber 130 of the gas or gases, within which the reactive species of the gas or gases end up being consumed, which has at least one gas outlet orifice 131.
  • the depletion chamber 130 is bounded by a second perforated plate 125, on the side of the chamber opposite the gas outlet port(s) 131.
  • the depletion chamber 130 is configured to deplete the reactant gas(es) for the purpose of to avoid the deposit of condensable species at the outlet of the removable tool 100.
  • the removable tool 100 further comprises a reaction chamber 120 extending between the first perforated plate 115 and the second perforated plate 125.
  • the homogenization chamber 110 and the depletion chamber 130 are arranged on either side. other of the reaction chamber 120.
  • the reaction chamber 120 is configured to receive at least one fibrous preform 5, which may or may not be arranged in a former 7.
  • the perforations of the first plate 115 are arranged so as to allow a sufficient supply of gas to the fiber preform(s) 5 present in the reaction chamber 120, in particular when the fiber preform(s) 5 are held by one or more shapers 7.
  • the shaper(s) 7 can for example be multiperforated shapers. Such shapers are described in particular in documents FR 3 021 671 A1 or FR 3 059 679 A1.
  • the shaper(s) may also comprise a shaping housing having unperforated inner surfaces, but provided with grooves or holding elements on which can support the fibrous preform disposed in the conformation housing.
  • a gas inlet located at one end of the shaping housing allows the gas to penetrate inside the shaper, which can then circulate in contact with the fiber preform in the grooves or between the holding elements.
  • the gas is then evacuated through a gas outlet located at the other end of the shaping housing.
  • a shaper is for example described in document FR 3 107 283.
  • FIG. 2 schematically illustrates an example of a load comprising a removable tool 200 accommodating several fiber preforms 6 arranged in a single multiple shaper 8, this load having a particularly advantageous configuration for mass production. series.
  • the removable tool 200 comprises a chamber 210 for homogenizing the gas or gases, which has at least one gas inlet orifice 211.
  • the homogenizing chamber 210 is delimited by a first perforated plate 215, on the side of the chamber opposite the gas inlet orifice or orifices 211.
  • the removable tool 200 also comprises a depletion chamber 230 of the gas or gases, which has at least one gas outlet orifice 231.
  • the depletion chamber 230 is delimited by a second perforated plate 225, on the side of the chamber opposite the gas outlet orifice or orifices 231.
  • the reaction chamber 220 of the removable tool 200 extends between the first perforated plate 215 and the second perforated plate 225. A large part of the volume of the reaction chamber 220 is occupied by a multiple former 8 comprising a plurality of housings conformation 80, each conformation housing 80 being configured to accommodate a fiber preform 6. Thus, the number of fiber preforms that can be loaded into the removable tool is greatly increased.
  • the shaper 8 illustrated in FIG. 2 comprises, by way of example, four shaping housings 80. Of course, it does not depart from the scope of the invention if the shaper comprises two, three or more than four shaping housings.
  • Each conformation housing 80 is formed by a first surface 81 and a second surface 82 facing the first surface 81.
  • the shaper 8 is in the form of a structural enclosure comprising a start plate, three intermediate plates and an end plate.
  • the intermediate plates separate and delimit the conformation housings 80 from each other.
  • the start and end plates make it possible to close the conformation housings 80 located at the ends of the shaper 8.
  • the fiber preforms 6 are interposed in the conformation housings 80 between the start plate, the intermediate plates and the end plate.
  • each conformation housing 80 belongs to the start plate or to an intermediate plate.
  • the second surface 82 of each conformation housing 80 belongs to an intermediate plate or to the end plate.
  • Each intermediate plate thus comprises the first surface 81 of a housing 80 and the second surface 82 of an adjacent housing 80.
  • Each conformation housing 80 extends along its first surface 81 and its second surface 82 between a first end and a second end.
  • Each conformation housing 80 comprises at least one gas inlet 80e positioned at the first end of said conformation housing 80, and opening into the conformation housing 80 between the first surface 81 and the second surface 82 of said housing 80.
  • Each conformation housing 80 further comprises at least one gas outlet 80s positioned at the second end of said shaping housing 80, and opening into shaping housing 80 between first surface 81 and second surface 82 of said housing 80.
  • the first ends of all the shaping housings 80 are located on one side of the shaping unit 8 and the second ends of all the shaping housings 80 are located on another side of said shaping unit 8.
  • the gas inlets 80e of the shaper 8 are all located on the same side, and the gas outlets 80s of the shaper 8 are all located on the same side, opposite that of the gas inlets 80e.
  • the perforations of the first perforated plate 215 are adapted to the gas inlets 80e of the shaper 8.
  • the perforations of the first perforated plate 215 coincide with the gas inlets 80e of the shaper 8.
  • the gas inlets 80e of the shaper 8 are located in the extension of the perforations of the first perforated plate 215.
  • the perforations of the second perforated plate 225 are matched to the gas outlets 80s of the shaper 8.
  • the perforations of the second perforated plate 225 coincide with the gas outlets 80s of the shaper 8.
  • the gas outlets 80s of the shaper 8 are located in the extension of the perforations of the second perforated plate 225.
  • the gas inlet(s) 80e of the housing 80 are only located between the first surface 81 of said housing and the preform 6, at the first end of the shaping housing 80.
  • the gas outlet(s) 80s of the housing 80 are only located between the second surface 82 of said housing and the preform 6, at the second end of the housing 80. It is of course possible to reverse the role of the first surface of the housing and of the second surface of the housing without departing from this embodiment.
  • the gas inlet(s) of the shaping housing can be located both between the first surface of the housing and the preform, and between the second surface of the housing and the preform, at the first end of the shaping housing.
  • the gas outlet or outlets of the shaping housing can be located both between the first surface of the housing and the preform, and between the second surface of the housing and the preform, at the second end of the shaping housing.
  • Each first or second surface 81, 82 of each shaping housing 80 has retaining elements 81a, 82a projecting from said surface
  • These holding elements 81a, 82a can take the form of prominences or reliefs extending from the first or the second surface 81,82 towards the opposite surface. These holding elements 81a, 82a thus extend as far as an end face, intended to be in contact with the fiber preform 6 placed in the conforming housing 80.
  • the holding elements 81a, 82a of the conformation housing 80 extend between the fiber preform 6 and the first or second surface 81,
  • Gas can thus circulate between the fiber preform 6 and the first or second surface 81, 82 of the conformation housing 80 during the consolidation or densification step.
  • At least some of the elements for maintaining a surface can have a frustoconical shape, and preferably a frustoconical shape of revolution. At least some of the elements for holding a surface can have a cylindrical shape, and preferably cylindrical of revolution, as is the case in the example illustrated in FIG. 2. At least some of the holding elements for A surface may have a polyhedron shape, preferably having two trapezium-shaped faces, or even four trapezium-shaped faces distinct from the end face.
  • the holding elements can take the form of grooves defining reactive gas flow channels.
  • At least a part of the holding elements has a section that gradually decreases from their junction with the first or second surface to their end face.
  • a gradual decrease in section holding elements in their direction of extension makes it possible to give them greater robustness, while obtaining an end face with the smallest possible area for contact with the fiber preform.
  • the sum of the areas of the end faces of the holding elements of the first or second surface is less than or equal to 50% of the total area of said surface, in order to expose to the reactive gas the largest surface of the fibrous preform 5 possible.
  • the sum of the areas of the end faces of the holding elements of the first or second surface is less than or equal to 40% of the total area of said surface, and preferably greater than or equal to 5% of the total area of said surface.
  • the area of the end face of at least part of the holding elements is between 1 mm 2 and 50 mm 2 .
  • the area of the end face of at least part of the holding elements is between 2.5 mm 2 and 15 mm 2 .
  • the contact between at least a part of the holding elements and the fibrous preforms is said to be point-like, that is to say that the end face area of at least part of the holding elements is less than 1 mm 2 .
  • At least part of the holding elements can have, for example, the overall shape of a needle, of a straight rod, of a curved rod in an arc or in a “C”.
  • the holding elements have another shape or geometry, other dimensions, or a distribution different from those described in the present example.
  • the holding elements can form various groups between two surfaces, or even within the same surface.
  • the removable tool 100 or 200 is made of graphite.
  • the removable tool 100 or 200 is made of a conductive material capable of withstanding the conditions imposed for densification or consolidation by chemical infiltration in the gaseous phase, such as for example graphite, and removable tooling 100 or 200 is equipped with electrical connection terminals 150 or 250.
  • the removable tool 100 or 200 can act as a resistor and can therefore heat the fiber preform(s) 5 or 6 present in the reaction chamber 120 or 220 as well as the gases present in the removable tool 100 or 200.
  • Each fibrous preform 5 or 6 placed in the removable tool 100 or 200 corresponds to a “dry” fibrous texture, that is to say not impregnated with a resin or the like.
  • Each fibrous preform 5 or 6 can comprise a plurality of yarns of various kinds, in particular ceramic or carbon yarns or even a mixture of such yarns.
  • each fiber preform 5 or 6 can be made from silicon carbide fibers.
  • each fiber preform 5 or 6 can also be made from fibers consisting of the following materials: alumina, mullite, silica, an aluminosilicate, a borosilicate, carbon, or a mixture of several of these materials .
  • Each fibrous preform 5 or 6 can be obtained from at least one textile operation using ceramic and/or carbon yarns.
  • Each preform 5 or 6 can be made by stacking strata or plies obtained by two-dimensional (2D) weaving.
  • 2D weaving is meant here a conventional weaving mode by which each weft thread passes from one side to the other of threads of a single warp layer or vice versa.
  • Each fibrous preform 5 or 6 can, in particular, be obtained by multilayer or three-dimensional weaving of the yarns.
  • three-dimensional weaving or “3D weaving”, it is necessary to understand a mode of weaving by which at least some of the warp threads bind weft threads over several weft layers. A reversal of roles between warp and weft is possible.
  • Each fibrous preform 5 or 6 can also be produced by layers of unidirectional fibers (UD) which can be obtained by automatic placement of the fibers (AFP for “Automated Fiber Placement”), or by linear winding.
  • UD unidirectional fibers
  • FIG. 3 schematically illustrates a gas phase consolidation or densification installation 1 comprising a plurality of modules 10, 20 and 30. Each module corresponds to a CVI furnace 10, to a preheating furnace 20 or to a cooling enclosure 30.
  • the removable tool 100 or 200 is configured to be placed in a module 10, 20, 30 of the gas phase consolidation or densification installation 1, and in particular in a furnace 10, 20.
  • the tool removable 100 or 200 is configured to be placed in each of the modules 10, 20, 30 of the installation 1, and consequently in each of the ovens 10, 20 of the installation 1.
  • the removable tool 100 or 200 is arranged in a module 10, 20, 30 of the installation 1 through a door 10a, 20a, 30a belonging to said module 10, 20, 30.
  • the modules 10, 20, 30 may also include at least one other door 10b, 20b, 30b, making it possible to facilitate maintenance operations, or even to remove the removable tool through a door other than that by which it was charged.
  • the installation 1 comprises several removable tools 100 or 200.
  • a removable tool 100 or 200 must be cleaned and prepared for a next cycle, one or more other removable tools 100 or 200 can be used to be able to continue to densify or consolidate preforms 5 or 6. Consequently, the recurring steps of cleaning the tooling 100 or 200 for densification or consolidation can be performed while the oven(s) 10 are operating to consolidate or densify other parts.
  • the installation 1 can comprise one or more transfer tunnels 50 specially adapted to said removable tool 100 or 200.
  • Each transfer tunnel transfer 50 comprises at least a first opening and a second opening, each opening being configured to create a sealed contact between the door 10a, 20b, 30a of a module 10, 20, 30 of the installation 1 and said transfer tunnel 50.
  • each transfer tunnel 50 makes it possible to create a passage between at least two modules 10, 20, 30 of the installation 1, the passage being preferably gas-tight.
  • the transfer tunnel 50 is made at least partially in an adiabatic material, that is to say limiting the exchanges of heat between the exterior and the interior of the tunnel 50. It is thus for example possible to transfer a removable tool 100 or 200 from one module 10, 20, 30 to another with limited heat loss.
  • the transfer tunnel(s) 50 can be fixed between at least two modules 10, 20, 30.
  • the transfer tunnel(s) 50 can also be removable and can be moved so as to join different modules 10, 20, 30 as needed.
  • the installation 1 comprises only one fixed transfer tunnel 50, which connects all the modules 10, 20, 30 of the installation 1.
  • Each CVI furnace 10 may further comprise an ejection cone 13 connected to a pumping system 12.
  • the gas outlet orifice(s) 131 of the removable tool 100 are placed opposite the ejection cone 13 of said oven 10.
  • each CVI oven 10 comprises a chimney 14 allowing the gas coming out of the removable tool 100 to be sucked as close as possible to the orifice(s) gas outlet 131 of the removable tool 100.
  • This chimney 14 can be retractable, that is to say retractable.
  • the chimney 14 can be retracted in order to facilitate the operations of loading and unloading the removable tool 100, and deployed during the operation of the CVI furnace 10.
  • Such a chimney 14 thus makes it possible to further limit or even eliminate the circulation of reactive gases in the enclosure of the oven 10, even depleted, further reducing the fouling of the oven 10.
  • an inert gas for example nitrogen, can circulate in the enclosure of the CVI furnace 10 outside the removable tool 100, in order to limit backscattering of the species reactive or produced towards any heating walls of the CVI 10 furnace.
  • each CVI furnace 10 may comprise electrical connection terminals 15.
  • the electrical connection terminals 150 of the removable tool 100 can be connected to the electrical connection terminals 15 of the CVI oven 10.
  • the removable tool 100 can act as a resistor and can therefore heat the fibrous preforms 5 present in the reaction chamber 120 as well as the gases present in the removable tool 100.
  • the CVI furnace 10 then performs a thermal insulation function.
  • the installation 1 preferably comprises at least one preheating furnace 20, making it possible to heat the removable tool 100.
  • a preheating oven 20 makes it possible to simply raise the temperature of the fiber preforms 5 and possibly of the gas or gases present in the removable tool 100 before their consolidation or their densification, without requiring the use of a CVI oven 10.
  • the operation of raising the temperature of the fibrous preforms 5 and possibly of the gas or gases does not block a CVI furnace 10, which can remain devoted to consolidation or densification.
  • the preheating furnace 20 can thus have a simpler configuration than the CVI furnace or furnaces 10, because it does not require a gas injector, pumping system or gas evacuation.
  • the installation 1 preferably comprises at least one cooling cell 30, making it possible to cool the removable tool 100 preferably in an accelerated manner.
  • a cooling cell 30 makes it possible to simply cool the densified or consolidated parts and possibly the gas or gases, without requiring the occupation and cooling of a CVI furnace 10.
  • the operation of cooling of densified or consolidated parts does not block a CVI 10 furnace, which can remain devoted to consolidation or densification.
  • the cooling cell 30 can also make it possible to load a removable tool 100 before its transfer into the preheating furnace 20 or into a furnace CVI 10 through the transfer tunnel 50. By proceeding in this way, the heat losses of the preheating furnace 20 or of the CVI furnace 10 are limited compared to if said preheating furnace 20 or CVI 10 were directly open to the outside.
  • the cooling cell 30 can also make it possible to evacuate the oxygen present in the removable tool 100 before it enters the rest of the installation 1.
  • the loading is prepared.
  • at least one fibrous preform 5 or 6 as defined above is loaded into the reaction chamber 120 or 220 of a removable tool 100 or 200 according to the invention.
  • the fiber preform(s) 5 or 6 can be loaded alone, or held in one or more shapers 7 or 8.
  • the fiber preform(s) 5 or 6 are placed in the reaction chamber 120 or 220, with or without shaper 7 or 8 , so that the perforations of the first and second plates 115, 215 and 125, 225 allow the passage of the gas or gases in the fiber preform 5 or 6.
  • a preheating step is carried out.
  • the removable tool 100 or 200 can be placed in a preheating furnace 20 through a door 20a belonging to the preheating furnace 20, in order to bring it to the desired temperature.
  • the removable tool 100 or 200 is placed beforehand in the cooling cell 30, where the oxygen possibly present in the removable tool 100 or 200 can be evacuated, before being transferred to the preheating furnace. 20 through a door 20b through the transfer tunnel 50. Indeed, the opening of the preheating furnace 20 through the door 20a which opens onto the outside of the installation 1 can cause significant heat losses.
  • the terminals 150 or 250 of the removable tool 100 or 200 can be connected to the terminals of the preheating furnace 20.
  • Removable tooling 100 can then heat the fibrous preform(s) 5 or 6 and possibly the air present in the removable tool 100 or 200, the preheating furnace 20 also being able to heat or only fulfill a thermal insulation function.
  • the removable tool 100 or 200 can also be brought to a desired pressure.
  • the removable tool 100 or 200 When the removable tool 100 or 200 has reached the temperature and possibly the desired pressure, it is discharged from the preheating furnace 20 to be loaded into a CVI furnace 10.
  • the transfer of the removable tool 100 or 200 from the preheating furnace 20 in the CVI 10 oven can be carried out through a transfer tunnel, fixed or removable.
  • the transfer tunnel 50 is arranged so as to form a sealed contact between a door 20b of the preheating furnace 20, preferably separate from the door 20a through which the removable tool 100 or 200 had been loaded, and said tunnel.
  • the transfer tunnel 50 is arranged so as to form a sealed contact between a door 10a of the CVI furnace 10, preferably separate from the door 10b through which the maintenance and preparation operations of the CVI furnace 10 are carried out, and said tunnel.
  • the removable tool 100 or 200 can be transferred from the preheating furnace 20 to the CVI furnace 10 through the transfer tunnel 50 while limiting the temperature and pressure losses as much as possible.
  • the fiber preform(s) 5 or 6 are consolidated or densified.
  • the removable tool 100 or 200 has thus been loaded into a CVI furnace 10.
  • the removable tool 100 or 200 is disposed in the CVI furnace 10 so that the gas inlet(s) 111 or 211 of the removable tooling 100 or 200 are placed in the extension of the gas injector(s) 11 of said furnace 10.
  • the connection between the gas inlet(s) 111 or 211 of the removable tool 100 or 200 and the gas injector(s) 11 of said oven 10 is sealed.
  • the removable tool 100 or 200 is arranged in the CVI furnace 10 so that the gas outlet orifice(s) 131 or 231 of the removable tool 100 or 200 are placed opposite the cone d ejection 13 of said furnace 10.
  • the CVI furnace 10 comprises a retractable chimney 14, the latter is deployed as close as possible to the gas outlet orifice(s) 131 or 231 of the removable tool 100 or 200, preferably so to form a sealed contact around the gas outlet orifice(s) 131 or 231.
  • Such an installation makes it possible to greatly limit, or even prevent, the circulation of reactive gases - even depleted - in the CVI furnace 10.
  • the fouling of the CVI 10 oven is therefore very small, and the CVI 10 oven can therefore be used for longer periods without requiring cleaning or maintenance operations.
  • the removable tool 100 or 200 includes electrical connection terminals 150 or 250 and if the CVI 10 furnace includes electrical connection terminals 15, the terminals 150 or 250 of the removable tool 100 or 200 can be connected to terminals 15 of the CVI oven 10.
  • the removable tool 100 or 200 can then heat the fibrous preform(s) 5 or 6 and possibly the reactive gas(es) present in the removable tool 100 or 200, the CVI oven 10 also being able to heat or only fill a thermal insulation function during the consolidation or densification step.
  • the removable tool 100 or 200 can also be brought to a desired pressure.
  • One or more reactive gases containing one or more precursors of the material of the matrix to be deposited are injected by the gas injector(s) 11 of the CVI furnace 10 and introduced into the homogenization chamber 130 or 230 of the removable tool 100 or 200 through the gas inlet(s) 111 or 211 of said tool 100 or 200.
  • a ceramic material such as silicon carbide (SiC)
  • MTS per se methyltrichlorosilane
  • SiC silicon carbide
  • gaseous hydrocarbon compounds typically propane, methane or a mixture of the two.
  • the temperature, the pressure and the composition of the reactive gas or gases is homogenized in the homogenization chamber 130 or 230 of the removable tool 100 or 200. Then, the homogenized reactive gas or gases enter the reaction chamber 120 or 220 of the removable tool 100 or 200 through the perforations present in the first perforated plate 115 or 215.
  • each fibrous preform 5 or 6 is ensured, in a manner well known per se, by depositing therein the material of the matrix produced by decomposition of the precursor(s) contained in the reactive gas(es) diffusing inside the accessible internal porosity of each preform 5 or 6.
  • the depleted reactant gas(es) are sucked through the gas outlet port(s) 131 or 231 towards the ejection cone 13 of the CVI furnace 10, preferably through the retractable chimney 14.
  • the removable tool 100 or 200 is cooled.
  • the removable tool 100 or 200 is cooled in a cooling cell 30 of the installation 1
  • the removable tool 100 or 200 is then unloaded from the CVI furnace 10 through the door 10a belonging to the CVI furnace 10.
  • the transfer of the removable tool 100 or 200 from the CVI furnace 10 to the cooling cell 30 can be carried out through a transfer tunnel, fixed or removable.
  • the transfer tunnel 50 is arranged so as to form a sealed contact between a door 10a of the oven CVI 10, preferably separate from the door 10b through which the maintenance and preparation operations of the CVI 10 oven are carried out, and said tunnel.
  • the transfer tunnel 50 is arranged so as to form a sealed contact between a door 30a of the cooling cell 30, preferably separate from the door 30b through which the removable tool 100 or 200 will be discharged from said cell 30 , and said tunnel.
  • the consolidated or densified parts are released.
  • the cooled removable tool 100 or 200 is removed from the cooling cell 30, or from the CVI furnace 10, then the consolidated or densified part or parts are taken out of the removable tool 100 or 200.
  • the installation 1 according to the invention can also make it possible to consolidate then to densify fibrous preforms, by carrying out these two operations in the CVI furnaces 10 of the installation 1.
  • a fibrous preform is consolidated by the installation 1 according to the invention, it can then be densified by gaseous, liquid or solid means in a well-known manner.
  • the installation according to the invention makes it possible to densify fibrous preforms by gas.
  • the installation according to the invention thus makes it possible to form parts in composite material, in particular ceramic matrix composites (CMC) such as SiC/SiC or C/SiC composites.
  • CMC ceramic matrix composites
  • the removable tooling and the installation according to the invention thus make it possible in particular, but not exclusively, to produce parts in composite material having excellent mechanical properties at high temperature and in an oxidizing environment, such as for example parts of aeronautical engines. .

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)

Abstract

L'invention concerne un outillage amovible (100) pour la consolidation ou la densification en phase gazeuse d'au moins une préforme fibreuse (5) configuré pour être disposé dans un four (10, 20), l'outillage amovible (100) étant caractérisé en ce qu'il comprend une chambre d'homogénéisation (110) comprenant au moins un orifice d'entrée de gaz (111) et une chambre d'appauvrissement (130) comprenant au moins un orifice de sortie de gaz (131), l'outillage amovible (100) comprenant en outre une chambre de réaction (120) disposée entre la chambre d'homogénéisation (110) et la chambre d'appauvrissement (130) et configurée pour recevoir au moins une préforme fibreuse (5), la chambre de réaction (120) étant séparée des chambres d'homogénéisation (110) et d'appauvrissement (130) par des plaques perforées (115, 125).

Description

Description
INSTALATION COMPRENANT UN OUTILLAGE AMOVIBLE POUR L'INFILTRATION EN PHASE GAZEUSE
Domaine technique
La présente invention concerne la fabrication de pièces en matériau composite et, plus particulièrement, l'installation et les outillages utilisés lors de la consolidation ou de la densification par infiltration chimique en phase gazeuse d'une préforme fibreuse destinée à former au moins le renfort de la pièce en matériau composite.
Technique antérieure
La consolidation ou la densification par infiltration chimique en phase gazeuse, également appelée « CVI » de l'anglais « chemical vapor infiltration », est classiquement réalisée en chargeant la ou les préformes fibreuses à consolider ou à densifier dans un four. Un tel four est notamment décrit dans les documents WO 2018/104640 Al et WO 2015/044562 Al.
Le four comprend habituellement une zone d'injection de gaz réactifs contenant un ou plusieurs précurseurs gazeux du matériau constitutif de matrice. Ces gaz réactifs sont ensuite introduits dans une zone d'homogénéisation du four, permettant d'homogénéiser la température et la composition desdits gaz, avant de pénétrer dans une zone de réaction dans laquelle les préformes à densifier ou à consolider sont disposées.
La température et la pression dans le four sont réglées pour permettre au gaz réactif de diffuser au sein des porosités des préformes fibreuses. Le gaz réactif peut ainsi former un dépôt du matériau constitutif de la matrice par décomposition d'un ou plusieurs constituants du gaz réactif ou réaction entre plusieurs constituants, ces constituants formant le précurseur de la matrice.
Puis, les gaz pénètrent dans une zone d'appauvrissement, au sein de laquelle lesdits gaz finissent d'être consommés, avant d'être évacués par le biais d'une zone d'éjection des gaz produits. Cependant, cette technique de consolidation ou de densification implique des cycles de production longs, surtout en comparaison de la durée effectivement utilisée pour densifier ou consolider la préforme. En effet, avant de pouvoir procéder à la densification ou à la consolidation à proprement parler, il est nécessaire de charger la ou les préformes fibreuses dans le four, de mesurer le taux de fuite du four et de chauffer le four pour atteindre la température souhaitée. Une fois l'étape de densification ou de consolidation réalisée, il est encore nécessaire de refroidir le four, de décharger la ou les pièces, puis de nettoyer et préparer le four pour le cycle suivant.
Exposé de l'invention
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients décrits précédemment.
A cet effet, l'invention propose un outillage amovible pour la consolidation ou la densification en phase gazeuse d'au moins une préforme fibreuse configuré pour être disposé dans un four, l'outillage amovible étant caractérisé en ce qu'il comprend une chambre d'homogénéisation comprenant au moins un orifice d'entrée de gaz et une chambre d'appauvrissement comprenant au moins un orifice de sortie de gaz, l'outillage amovible comprenant en outre une chambre de réaction disposée entre la chambre d'homogénéisation et la chambre d'appauvrissement et configurée pour recevoir au moins une préforme fibreuse, la chambre de réaction étant séparée des chambres d'homogénéisation et d'appauvrissement par des plaques perforées.
Par « chambre d'homogénéisation », on désigne une chambre configurée pour homogénéiser la composition et la température du ou des gaz pénétrant par le ou les orifices d'entrée de gaz. Par « chambre d'appauvrissement », on désigne une chambre configurée pour appauvrir le ou les gaz avant leur sortie par le ou les orifices de sortie de gaz. Par « four », on désigne de préférence un four configuré pour des opérations d'infiltration chimique en phase gazeuse.
Ainsi, l'outillage amovible selon l'invention permet d'augmenter fortement le temps durant lequel le four pour l'infiltration chimique en phase gazeuse est disponible pour réaliser effectivement des opérations de densification ou de consolidation. En effet, les zones d'homogénéisation, de réaction et d'appauvrissement sont les zones qui nécessitent un nettoyage et une maintenance récurrents, car ce sont les zones les plus exposées aux gaz réactifs. En utilisant un outillage amovible intégrant directement la zone d'homogénéisation, la zone de réaction et la zone d'appauvrissement, il est possible de réaliser les opérations récurrentes de nettoyage, de maintenance et de préparation sans immobiliser le four. Ainsi, les étapes de nettoyage et de préparation peuvent être effectuées sur un premier outillage amovible tandis que le four est simultanément utilisé, par exemple pour densifier ou consolider des préformes fibreuses à l'aide d'un deuxième outillage amovible.
En outre, grâce à un tel outillage amovible, il est possible de maintenir le four aux bonnes conditions de température et de pression en chargeant et déchargeant les outillages amovibles. Il n'est donc plus nécessaire de procéder aux étapes de chauffage et de refroidissement du four, celui restant à température, pendant que les outillages amovibles sont chauffés ou refroidis à part.
Ainsi, grâce à un tel outillage amovible, l'utilisation du four pour l'infiltration chimique en phase gazeuse est presque exclusivement limitée à l'opération de densification ou de consolidation, augmentant ainsi fortement la cadence possible de production.
Par ailleurs, l'utilisation d'un tel outillage amovible permet une économie de gaz réactifs, car la zone de réaction - ici limitée à la chambre de réaction - est de taille très restreinte. Cette réduction de consommation en gaz réactifs permet également une réduction des coûts liés à l'installation, en permettant un dimensionnement plus modeste du four, en particulier concernant le groupe de vide ou l'unité de traitement des effluents.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'outillage amovible est réalisé au moins partiellement en matériau conducteur et comprend des bornes de connexion électrique.
Ainsi, l'outillage amovible peut être connecté à des bornes électriques présentes dans le four, de sorte à faire office de résistance. L'outillage amovible peut ainsi être capable de chauffer les préformes fibreuses présentes dans sa chambre de réaction et éventuellement le ou les gaz réactifs présents dans ledit outillage amovible.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'outillage amovible est réalisé en graphite.
L'invention concerne également un chargement configuré pour être disposé dans un four, ledit chargement comprenant un outillage amovible selon l'invention et au moins une préforme fibreuse disposée dans la chambre de réaction de l'outillage amovible.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le chargement comprend au moins un conformateur dans lequel est maintenue la préforme fibreuse, le conformateur étant disposé dans la chambre de réaction de l'outillage amovible.
Ainsi, la ou les préformes fibreuses peuvent être disposées librement dans la chambre de réaction de l'outillage amovible, ou être maintenues dans un ou plusieurs conformateurs.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, ledit au moins un conformateur comprend une pluralité de logements de conformation, chaque logement de conformation étant formé par une première surface et une deuxième surface en regard l'une de l'autre et étant destiné à accueillir une préforme fibreuse, chaque première ou deuxième surface comprenant des éléments de maintien en saillie par rapport à ladite surface et s'étendant jusqu'à une face d'extrémité destinée à être au contact de la préforme fibreuse, chaque logement de conformation s'étendant entre au moins une entrée de gaz et au moins une sortie de gaz positionnées entre la première surface et la deuxième surface dudit logement.
Par « face d'extrémité », on désigne la surface de l'élément de maintien qui est réellement au contact de la préforme fibreuse disposée dans le logement de conformation. Ainsi, la totalité de la face d'extrémité d'un élément de maintien doit être au contact de la préforme fibreuse lorsque celle-ci est disposée dans le logement de conformation.
Un tel conformateur est parfaitement adapté à un outillage amovible selon l'invention, et permet de réduire encore la consommation en gaz réactifs tout en augmentant la quantité de préformes fibreuses pouvant être consolidées ou densifiées simultanément. En outre, ce type de conformateur sans perforations nécessite peu d'entretien et d'opérations de nettoyage, tout en étant plus robuste.
L'invention concerne en outre une installation pour la consolidation ou la densification par infiltration chimique en phase gazeuse comprenant au moins un outillage amovible selon l'invention, ladite installation comprenant en outre au moins un four CVI comprenant au moins un injecteur de gaz et un système d'évacuation du gaz, le four CVI étant apte à recevoir l'outillage amovible de sorte qu'au moins un orifice d'entrée de gaz de l'outillage amovible soit relié à au moins un injecteur de gaz du four CVI, le four CVI étant configuré pour chauffer ou isoler thermiquement ledit outillage amovible.
Par « four CVI », on désigne un four de type CVI, de l'anglais « chemical vapor infiltration », c'est-à-dire un four configuré pour la réalisation d'une opération d'infiltration en phase gazeuse.
La présence de plusieurs fours CVI dans l'installation permet d'augmenter la cadence de production, mais peut également offrir une plus grande flexibilité et permettre plus de variations dans la réalisation des procédés de consolidation et de densification, voire dans la réalisation de procédés mixtes. Ainsi, un même outillage amovible chargé peut être disposé successivement dans deux fours CVI, présentant par exemple des conditions différentes de température, de pression ou de composition du ou des gaz injectés.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, dans le cas où l'outillage amovible est réalisé au moins partiellement en matériau conducteur et comprend des bornes de connexion électrique, le four CVI comprend en outre des bornes de connexion électrique, le four CVI étant apte à recevoir l'outillage amovible de sorte que les bornes de connexion électrique du four CVI soient reliées aux bornes de connexion électrique de l'outillage amovible.
Ainsi, l'outillage amovible peut faire office de résistance, et ainsi être capable de chauffer les préformes fibreuses présentes dans sa chambre de réaction et éventuellement le ou les gaz réactifs présents dans ledit outillage amovible. Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'installation comprend en outre au moins un four de préchauffage apte à recevoir un outillage amovible selon l'invention et configuré pour préchauffer ou isoler thermiquement ledit outillage amovible.
La présence d'un four de préchauffage permet de pouvoir réaliser le préchauffage, c'est-à-dire la mise en température, voire la mise en pression, de l'outillage amovible chargé par la ou les préformes fibreuses sans nécessiter le blocage d'un four CVI configuré pour la consolidation ou la densification en phase gazeuse. Le ou les fours CVI peuvent ainsi être consacrés à l'étape de consolidation ou de densification proprement dite, le préchauffage des chargements étant réalisée dans le ou les fours de préchauffage. Les cadences de production peuvent ainsi être augmentées.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'installation comprend comprenant en outre au moins une cellule de refroidissement apte à recevoir un outillage amovible selon l'invention et configurée pour refroidir ledit outillage amovible.
La présence d'une cellule de refroidissement permet de pouvoir réaliser le refroidissement de l'outillage amovible chargé par la ou les pièces consolidées ou densifiées sans nécessiter le blocage d'un four CVI configuré pour la consolidation ou la densification en phase gazeuse. Le ou les fours CVI peuvent ainsi être consacrés à l'étape de consolidation ou de densification proprement dite, le refroidissement des pièces consolidées ou densifiées étant réalisé dans la ou les cellules de refroidissement. Les cadences de production peuvent ainsi être augmentées.
L'outillage amovible sort donc classiquement de l'installation selon l'invention depuis la cellule de refroidissement. Toutefois, la cellule de refroidissement peut également être l'entrée depuis laquelle l'outillage amovible pénètre dans l'installation selon l'invention. En effet, en chargeant l'outillage amovible dans la cellule de refroidissement avant de le faire pénétrer par le biais d'un tunnel de transfert dans un four de préchauffage ou dans un four CVI, on limite les pertes thermiques du four de préchauffage ou du four CVI par rapport à si ledit four de préchauffage ou CVI était directement ouvert sur l'extérieur. Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'installation comprend au moins un tunnel de transfert configuré pour permettre le déplacement de l'outillage amovible au moins entre le four CVI et un autre four CVI, un four de préchauffage ou une cellule de refroidissement.
L'utilisation d'un tel tunnel de transfert permet de déplacer aisément l'outillage amovible entre le ou les fours CVI, le ou les fours de préchauffage et la ou les cellules de refroidissement.
De préférence, le tunnel de transfert comprend au moins deux ouvertures, et forme un passage fermé permettant le déplacement de l'outillage de conformation. De préférence, chaque ouverture du tunnel de transfert est apte à former un contact étanche avec la porte du four CVI, du four de préchauffage ou de la cellule de refroidissement.
De préférence, le tunnel de transfert est réalisé au moins partiellement dans un matériau adiabatique, c'est-à-dire dans un matériau empêchant l'échange de chaleur entre l'extérieur et l'intérieur du tunnel. Ainsi, en limitant les pertes de chaleur de l'outillage amovible lors de son passage dans le tunnel de transfert, on maintient sa température, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas d'un transfert entre deux fours de l'installation.
L'installation présente par conséquent une configuration modulaire, chaque four CVI, chaque four de préchauffage et chaque cellule de refroidissement correspondant à un module. Une telle architecture avec plusieurs modules permet une grande flexibilité dans la réalisation des procédés d'infiltration chimique en phase gazeuse. Ainsi, un outillage amovible chargé peut circuler d'un module à un autre facilement, selon les étapes à réaliser.
L'invention concerne également une utilisation d'une installation pour la consolidation ou la densification par infiltration chimique en phase gazeuse comprenant au moins un four CVI, un four de préchauffage et une cellule de refroidissement, le four CVI comprenant au moins un injecteur de gaz et un système d'évacuation du gaz, l'utilisation comprenant : - le placement d'un chargement selon l'invention dans le four de préchauffage, et le préchauffage dudit chargement, puis
- le placement du chargement dans le four CVI de sorte qu'au moins un orifice d'entrée de gaz de l'outillage amovible du chargement soit relié à au moins un injecteur de gaz du four CVI, puis la consolidation ou la densification par infiltration en phase gazeuse d'une matrice de la ou les préformes fibreuses présentes dans le chargement, puis
- le placement du chargement dans la cellule de refroidissement, et le refroidissement dudit chargement, puis
- le retrait du chargement de la cellule de refroidissement.
Ensuite, on peut procéder au retrait de la ou les pièces consolidées ou densifiées par la matrice de l'outillage amovible.
L'utilisation décrite ici représente une utilisation classique de l'installation de consolidation ou de densification. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si l'on ajoute des étapes supplémentaires.
Plus généralement, l'invention concerne une utilisation d'une installation pour la consolidation ou la densification par infiltration chimique en phase gazeuse comprenant au moins un four CVI, le four CVI comprenant au moins un injecteur de gaz et un système d'évacuation du gaz, l'utilisation comprenant :
- le placement d'un chargement selon l'invention dans le four CVI de sorte qu'au moins un orifice d'entrée de gaz de l'outillage amovible du chargement soit relié à au moins un injecteur de gaz du four CVI, puis la consolidation ou la densification par infiltration en phase gazeuse d'une matrice de la ou les préformes fibreuses présentes dans le chargement, puis
- le retrait du chargement du four CVI.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'utilisation de l'installation comprend en outre, avant le placement du chargement dans le four CVI, le placement du chargement dans un four de préchauffage, puis le préchauffage dudit chargement. Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'utilisation de l'installation comprend en outre, après l'étape de consolidation ou de densification par infiltration en phase gazeuse, le placement du chargement dans une cellule de refroidissement, puis le refroidissement dudit chargement.
Dans le cas où l'utilisation précédente concerne la consolidation de préformes fibreuses, on peut réaliser une étape supplémentaire de densification par voie gazeuse, liquide ou solide de manière bien connue pour obtenir une pièce en matériau composite. L'étape supplémentaire de densification par voie gazeuse peut être réalisée grâce à l'outillage amovible ou à l'installation selon l'invention.
Brève description des dessins
[Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique en perspective transparente d'un chargement comprenant un outillage amovible selon l'invention.
[Fig. 2] La figure 2 est une vue schématique en coupe d'une variante de chargement comprenant un outillage amovible selon l'invention.
[Fig. 3] La figure 3 est une vue schématique simplifiée d'une installation selon l'invention.
[Fig. 4] La figure 4 est une vue schématique en coupe d'un four CVI de l'installation selon l'invention comprenant un chargement.
Description des modes de réalisation
La présente invention s'applique à la fabrication de pièces en matériau composite et en particulier de type SiC/SiC ou C/SiC. Plus particulièrement, l'invention trouve une application avantageuse lors de la consolidation ou de la densification par infiltration chimique en phase gazeuse de préformes fibreuses.
La figure 1 illustre schématiquement un exemple de chargement comprenant un outillage amovible 100 accueillant plusieurs préformes fibreuses 5 disposées dans des conformateurs 7.
L'outillage amovible 100 comprend une chambre d'homogénéisation 110 du ou des gaz, qui présente au moins un orifice d'entrée de gaz 111. La chambre d'homogénéisation 110 est délimitée par une première plaque perforée 115, sur le côté de la chambre opposé à l'orifice ou aux orifices d'entrée de gaz 111. La chambre d'homogénéisation 110 est configurée pour homogénéiser la température et la composition du ou des gaz pénétrant dans ladite chambre 110 par le ou les orifices d'entrée de gaz 111.
L'outillage amovible 100 comprend également une chambre d'appauvrissement 130 du ou des gaz, au sein de laquelle les espèces réactives du ou des gaz finissent d'être consommées, qui présente au moins un orifice de sortie de gaz 131. La chambre d'appauvrissement 130 est délimitée par une deuxième plaque perforée 125, sur le côté de la chambre opposé à l'orifice ou aux orifices de sortie de gaz 131. La chambre d'appauvrissement 130 est configurée pour appauvrir le ou les gaz réactifs dans le but d'éviter le dépôt d'espèces condensables en sortie de l'outillage amovible 100.
L'outillage amovible 100 comprend en outre une chambre de réaction 120 s'étendant entre la première plaque perforée 115 et la deuxième plaque perforée 125. Ainsi, la chambre d'homogénéisation 110 et la chambre d'appauvrissement 130 sont disposées de part et d'autre de la chambre de réaction 120. La chambre de réaction 120 est configurée pour recevoir au moins une préforme fibreuse 5, qui peut être ou non disposée dans un conformateur 7. Les perforations de la première plaque 115 sont disposées de sorte à permettre un apport suffisant en gaz au niveau de la ou des préformes fibreuses 5 présentes dans la chambre de réaction 120, en particulier lorsque la ou les préformes fibreuses 5 sont maintenues par un ou des conformateurs 7.
Le ou les conformateurs 7 peuvent par exemple être des conformateurs multiperforés. De tels conformateurs sont notamment décrits dans les documents FR 3 021 671 Al ou FR 3 059 679 Al. Le ou les conformateurs peuvent également comprendre un logement de conformation présentant des surfaces intérieures non perforées, mais dotées de rainures ou d'éléments de maintien sur lesquels peut s'appuyer la préforme fibreuse disposée dans le logement de conformation. Une entrée de gaz située à une extrémité du logement de conformation permet de faire pénétrer le gaz à l'intérieur du conformateur, qui peut ensuite circuler au contact de la préforme fibreuse dans les rainures ou entre les éléments de maintien. Le gaz est ensuite évacué par une sortie de gaz située à l'autre extrémité du logement de conformation. Un tel conformateur est par exemple décrit dans le document FR 3 107 283.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la figure 2 illustre schématiquement un exemple de chargement comprenant un outillage amovible 200 accueillant plusieurs préformes fibreuses 6 disposées dans un unique conformateur multiple 8, ce chargement présentant une configuration particulièrement avantageuse pour la fabrication en grande série.
Comme précédemment, l'outillage amovible 200 comprend une chambre d'homogénéisation 210 du ou des gaz, qui présente au moins un orifice d'entrée de gaz 211. La chambre d'homogénéisation 210 est délimitée par une première plaque perforée 215, sur le côté de la chambre opposé à l'orifice ou aux orifices d'entrée de gaz 211. L'outillage amovible 200 comprend également une chambre d'appauvrissement 230 du ou des gaz, qui présente au moins un orifice de sortie de gaz 231. La chambre d'appauvrissement 230 est délimitée par une deuxième plaque perforée 225, sur le côté de la chambre opposé à l'orifice ou aux orifices de sortie de gaz 231.
La chambre de réaction 220 de l'outillage amovible 200 s'étend entre la première plaque perforée 215 et la deuxième plaque perforée 225. Une grande partie du volume de la chambre de réaction 220 est occupée par un conformateur multiple 8 comprenant une pluralité de logements de conformation 80, chaque logement de conformation 80 étant configuré pour accueillir une préforme fibreuse 6. Ainsi, on augmente fortement le nombre de préformes fibreuses qu'il est possible de charger dans l'outillage amovible.
Le conformateur 8 illustré sur la figure 2 comprend à titre d'exemple quatre logements de conformation 80. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si le conformateur comprend deux, trois ou plus de quatre logements de conformation.
Chaque logement de conformation 80 est formé par une première surface 81 et une deuxième surface 82 en regard de la première surface 81. Dans la configuration présentée sur la figure 2, le conformateur 8 est sous la forme d'une enceinte structurale comprenant une plaque de début, trois plaques intermédiaires et une plaque de fin. Les plaques intermédiaires séparent et délimitent les logements de conformation 80 les uns des autres. Les plaques de début et de fin permettent de fermer les logements de conformation 80 situés aux extrémités du conformateur 8. Les préformes fibreuses 6 sont intercalées dans les logements de conformation 80 entre la plaque de début, les plaques intermédiaires et la plaque de fin.
Ainsi, la première surface 81 de chaque logement de conformation 80 appartient à la plaque de début ou à une plaque intermédiaire. La deuxième surface 82 de chaque logement de conformation 80 appartient à une plaque intermédiaire ou à la plaque de fin. Chaque plaque intermédiaire comprend ainsi la première surface 81 d'un logement 80 et la deuxième surface 82 d'un logement adjacent 80.
Chaque logement de conformation 80 s'étend le long de sa première surface 81 et de sa deuxième surface 82 entre une première extrémité et une deuxième extrémité. Chaque logement de conformation 80 comprend au moins une entrée de gaz 80e positionnée à la première extrémité dudit logement de conformation 80, et débouchant dans le logement de conformation 80 entre la première surface 81 et la deuxième surface 82 dudit logement 80. Chaque logement de conformation 80 comprend en outre au moins une sortie de gaz 80s positionnée à la deuxième extrémité dudit logement de conformation 80, et débouchant dans le logement de conformation 80 entre la première surface 81 et la deuxième surface 82 dudit logement 80.
De préférence, les premières extrémités de tous les logements de conformation 80 sont situées d'un côté du conformateur 8 et les deuxièmes extrémités de tous les logements de conformation 80 sont situées d'un autre côté dudit conformateur 8. Ainsi, de préférence, les entrées de gaz 80e du conformateur 8 sont toutes situées sur un même côté, et les sorties de gaz 80s du conformateur 8 sont toutes situées sur un même côté, opposé à celui des entrées de gaz 80e. Cela permet de faciliter la disposition du conformateur 8 dans l'outillage amovible 200, et les éventuels branchements des entrées et sorties de gaz. Les perforations de la première plaque perforée 215 sont adaptées aux entrées de gaz 80e du conformateur 8. De préférence, comme illustré sur la figure 2, les perforations de la première plaque perforée 215 coïncident avec les entrées de gaz 80e du conformateur 8. Ainsi, lorsque le conformateur 8 est disposé dans l'outillage amovible 200, les entrées de gaz 80e du conformateur 8 sont situées dans le prolongement des perforations de la première plaque perforée 215.
Les perforations de la deuxième plaque perforée 225 sont adaptées aux sorties de gaz 80s du conformateur 8. De préférence, comme illustré sur la figure 2, les perforations de la deuxième plaque perforée 225 coïncident avec les sorties de gaz 80s du conformateur 8. Ainsi, lorsque le conformateur 8 est disposé dans l'outillage amovible 200, les sorties de gaz 80s du conformateur 8 sont situées dans le prolongement des perforations de la deuxième plaque perforée 225.
En utilisant un unique conformateur 8 plutôt qu'une pluralité de conformateurs 7, il est possible de charger plus de préformes fibreuses dans l'outillage amovible 200. En outre, l'utilisation d'un tel conformateur 8 permet de réduire la quantité de gaz réactif nécessaire, le ou les gaz réactifs circulant dans la chambre de réaction 220 étant immédiatement au contact des préformes fibreuses 6. Le chargement illustré sur la figure 2 est donc particulièrement économe et adapté à la production en grande série.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention illustré sur la figure 2, lorsqu'une préforme fibreuse 6 est disposée dans un logement de conformation 80 du conformateur 8, la ou les entrées de gaz 80e du logement 80 sont uniquement situées entre la première surface 81 dudit logement et la préforme 6, à la première extrémité du logement de conformation 80. En outre, la ou les sorties de gaz 80s du logement 80 sont uniquement situées entre la deuxième surface 82 dudit logement et la préforme 6, à la deuxième extrémité du logement 80. On peut bien entendu inverser le rôle de la première surface du logement et de la deuxième surface du logement sans sortir de ce mode de réalisation.
Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, lorsqu'une préforme fibreuse est disposée dans un logement de conformation du conformateur, la ou les entrées de gaz du logement de conformation peuvent être situées à la fois entre la première surface du logement et la préforme, et entre la deuxième surface du logement et la préforme, à la première extrémité du logement de conformation. En outre, la ou les sorties de gaz du logement de conformation peuvent être situées à la fois entre la première surface du logement et la préforme, et entre la deuxième surface du logement et la préforme, à la deuxième extrémité du logement de conformation.
Chaque première ou deuxième surface 81, 82 de chaque logement de conformation 80 présente des éléments de maintien 81a, 82a en saillie par rapport à ladite surface
81, 82. Ces éléments de maintien 81a, 82a peuvent prendre la forme de proéminences ou de reliefs s'étendant depuis la première ou la deuxième surface 81,82 vers la surface opposée. Ces éléments de maintien 81a, 82a s'étendent ainsi jusqu'à une face d'extrémité, destinée à être au contact de la préforme fibreuse 6 disposée dans le logement de conformation 80.
Lorsqu'une préforme fibreuse 6 est disposée dans un logement de conformation 80 du conformateur 8, les éléments de maintien 81a, 82a du logement de conformation 80 s'étendent entre la préforme fibreuse 6 et la première ou deuxième surface 81,
82. Du gaz peut ainsi circuler entre la préforme fibreuse 6 et la première ou deuxième surface 81, 82 du logement de conformation 80 lors de l'étape de consolidation ou de densification.
Au moins une partie des éléments de maintien d'une surface peuvent présenter une forme tronconique, et de préférence tronconique de révolution. Au moins une partie des éléments de maintien d'une surface peuvent présenter une forme cylindrique, et de préférence cylindrique de révolution, comme c'est le cas dans l'exemple illustré sur la figure 2. Au moins une partie des éléments de maintien d'une surface peuvent présenter une forme de polyèdre, présentant de préférence deux faces en forme de trapèze, voire quatre faces en forme de trapèze distinctes de la face d'extrémité. Les éléments de maintien peuvent prendre la forme de rainures définissant des canaux d'écoulement du gaz réactif.
De préférence, au moins une partie des éléments de maintien présente une section diminuant progressivement depuis leur jonction avec la première ou deuxième surface jusqu'à leur face d'extrémité. Une telle diminution progressive de la section des éléments de maintien selon leur direction d'extension permet de leur conférer une meilleure robustesse, tout en obtenant une face d'extrémité d'aire la plus réduite possible pour le contact avec la préforme fibreuse.
De préférence, la somme des aires des faces d'extrémité des éléments de maintien de la première ou deuxième surface est inférieure ou égale à 50% de l'aire totale de ladite surface, afin d'exposer au gaz réactif la plus grande surface de la préforme fibreuse 5 possible. De préférence, la somme des aires des faces d'extrémité des éléments de maintien de la première ou deuxième surface est inférieure ou égale à 40% de l'aire totale de ladite surface, et de préférence supérieure ou égale à 5% de l'aire totale de ladite surface.
De préférence, l'aire de la face d'extrémité d'au moins une partie des éléments de maintien est comprise entre 1 mm2 et 50 mm2. De préférence, l'aire de la face d'extrémité d'au moins une partie des éléments de maintien est comprise entre 2,5 mm2 et 15 mm2.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le contact entre au moins une partie des éléments de maintien et les préformes fibreuses est dit ponctuel, c'est-à- dire que l'aire de face d'extrémité d'au moins une partie des éléments de maintien est inférieure à 1 mm2. Au moins une partie des éléments de maintien peut présenter par exemple une forme globale d'aiguille, de tige droite, de tige courbée en arc ou en « C ».
On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si les éléments de maintien présentent une autre forme ou géométrie, d'autres dimensions, ou une répartition différentes de celles décrites dans le présent exemple. En particulier, les éléments de maintien peuvent former des groupements variés entre deux surfaces, voire au sein d'une même surface.
De préférence, l'outillage amovible 100 ou 200 est réalisé en graphite. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, l'outillage amovible 100 ou 200 est réalisé dans un matériau conducteur capable de supporter les conditions imposées pour la densification ou la consolidation par infiltration chimique en phase gazeuse, comme par exemple le graphite, et l'outillage amovible 100 ou 200 est doté de bornes de connexion électriques 150 ou 250. Ainsi, l'outillage amovible 100 ou 200 peut faire office de résistance et peut donc chauffer la ou les préformes fibreuses 5 ou 6 présentes dans la chambre de réaction 120 ou 220 ainsi que les gaz présents dans l'outillage amovible 100 ou 200.
Chaque préforme fibreuse 5 ou 6 disposée dans l'outillage amovible 100 ou 200 correspond à une texture fibreuse « sèche », c'est-à-dire non imprégnée par une résine ou assimilé. Chaque préforme fibreuse 5 ou 6 peut comporter une pluralité de fils de diverses natures, en particulier des fils en céramique ou en carbone ou encore un mélange de tels fils. De préférence, chaque préforme fibreuse 5 ou 6 peut être réalisée à partir de fibres en carbure de silicium. De manière générale, chaque préforme fibreuse 5 ou 6 peut également être réalisée à partir de fibres constituées des matériaux suivants : l'alumine, la mullite, la silice, un aluminosilicate, un borosilicate, du carbone, ou un mélange de plusieurs de ces matériaux.
Chaque préforme fibreuse 5 ou 6 peut être obtenue à partir d'au moins une opération textile mettant en oeuvre les fils de céramiques et/ou carbone. Chaque préforme 5 ou 6 peut être réalisée par empilements de strates ou plis obtenus par tissage bidimensionnel (2D). Par « tissage bidimensionnel », on entend ici un mode de tissage classique par lequel chaque fil de trame passe d'un côté à l'autre de fils d'une seule couche de chaîne ou inversement.
Chaque préforme fibreuse 5 ou 6 peut, en particulier, être obtenues par tissage multicouches ou tridimensionnel des fils. Par « tissage tridimensionnel » ou « tissage 3D », il faut comprendre un mode de tissage par lequel certains au moins des fils de chaîne lient des fils de trame sur plusieurs couches de trame. Une inversion des rôles entre chaîne et trame est possible.
Chaque préforme fibreuse 5 ou 6 peut également être réalisée par des nappes de fibres unidirectionnelles (UD) qui peuvent être obtenues par placement automatique des fibres (AFP pour « Automated Fiber Placement »), ou par enroulement linéaire.
Il est aussi possible de partir de textures fibreuses telles que des tissus bidimensionnels ou des nappes unidirectionnelles (UD), et d'obtenir chaque préforme fibreuse 5 ou 6 par drapage de telles textures fibreuses sur une forme. Ces textures peuvent éventuellement être liées entre elles par exemple par couture, par implantation de fils ou d'éléments rigides, ou par aiguilletage pour former la préforme fibreuse 5 ou 6.
La figure 3 illustre schématiquement une installation 1 de consolidation ou de densification en phase gazeuse comprenant une pluralité de modules 10, 20 et 30. Chaque module correspond à un four CVI 10, à un four de préchauffage 20 ou à une enceinte de refroidissement 30.
L'outillage amovible 100 ou 200 est configuré pour être disposé dans un module 10, 20, 30 de l'installation 1 de consolidation ou de densification en phase gazeuse, et en particulier dans un four 10, 20. De préférence, l'outillage amovible 100 ou 200 est configuré pour être disposé dans chacune des modules 10, 20, 30 de l'installation 1, et par conséquent dans chacun des fours 10, 20 de l'installation 1. De préférence, l'outillage amovible 100 ou 200 est disposé dans un module 10, 20, 30 de l'installation 1 par le biais d'une porte 10a, 20a, 30a appartenant audit module 10, 20, 30.
Comme illustré sur la figure 3, les modules 10, 20, 30 peuvent également comprendre au moins une autre porte 10b, 20b, 30b, permettant de faciliter les opérations de maintenance, ou encore de sortir l'outillage amovible par une autre porte que celle par laquelle il a été chargé.
De préférence, l'installation 1 comprend plusieurs outillages amovibles 100 ou 200. Ainsi, lorsqu'un outillage amovible 100 ou 200 doit être nettoyé et préparé pour un prochain cycle, un ou plusieurs autres outillages amovibles 100 ou 200 peuvent être utilisés pour pouvoir continuer à densifier ou consolider des préformes 5 ou 6. Par conséquent, les étapes récurrentes de nettoyage de l'outillage 100 ou 200 de densification ou de consolidation peuvent être réalisées alors que le ou les fours 10 fonctionnent pour consolider ou densifier d'autres pièces.
Afin de pouvoir déplacer l'outillage amovible 100 ou 200 d'un module 10, 20, 30 à l'autre, l'installation 1 peut comprendre un ou plusieurs tunnels de transfert 50 spécialement adaptés audit outillage amovible 100 ou 200. Chaque tunnel de transfert 50 comprend au moins une première ouverture et une deuxième ouverture, chaque ouverture étant configurée pour créer un contact étanche entre la porte 10a, 20b, 30a d'un module 10, 20, 30 de l'installation 1 et ledit tunnel de transfert 50. Ainsi, chaque tunnel de transfert 50 permet de créer un passage entre au moins deux modules 10, 20, 30 de l'installation 1, le passage étant de préférence étanche aux gaz.
De préférence, le tunnel de transfert 50 est réalisé au moins partiellement dans un matériau adiabatique, c'est-à-dire limitant les échanges de chaleur entre l'extérieur et l'intérieur du tunnel 50. Il est ainsi par exemple possible de transférer un outillage amovible 100 ou 200 d'un module 10, 20, 30 à l'autre avec une perte de chaleur limitée. Le ou les tunnels de transfert 50 peuvent être fixes entre au moins deux modules 10, 20, 30. Le ou les tunnels de transfert 50 peuvent également être amovibles et peuvent être déplacés de sorte à joindre différents modules 10, 20, 30 selon les besoins. Dans l'exemple illustré sur la figure 3, l'installation 1 ne comprend qu'un seul tunnel de transfert 50 fixe, qui relie tous les modules 10, 20, 30 de l'installation 1.
Comme illustré sur la figure 3, l'installation 1 comprend au moins un four CVI 10 pour la consolidation ou la densification par infiltration en phase gazeuse. De préférence, l'installation 1 comprend au moins deux fours CVI 10 pour la consolidation ou la densification par infiltration en phase gazeuse. L'utilisation de plusieurs fours CVI 10 permet d'utiliser des gaz ou des mélanges de gaz différents, et d'avoir une plus grande flexibilité pour la mise en oeuvre des procédés.
La figure 4 illustre un exemple de four CVI 10, dans lequel est disposé un chargement comprenant un outillage amovible 100 et au moins une préforme fibreuse 5. Chaque four CVI 10 comprend au moins un injecteur de gaz 11, de préférence sous la forme d'un tube en graphite. Lorsque l'outillage amovible 100 est disposé dans un four CVI 10, le ou les orifices d'entrée de gaz 111 de l'outillage amovible 100 sont placés dans le prolongement du ou des injecteurs de gaz 11 dudit four 10. De préférence, la liaison entre le ou les orifices d'entrée de gaz 111 de l'outillage amovible 100 et le ou les injecteurs de gaz 11 dudit four 10 est étanche. Ainsi, on limite l'échappement de gaz réactifs dans l'enceinte du four 10, à l'extérieur de l'outillage amovible 100. L'encrassement du four 10 est donc fortement limité, permettant de réduire considérablement la durée et la fréquence des opérations de maintenance et de nettoyage du four CVI 10.
Chaque four CVI 10 peut en outre comprendre un cône d'éjection 13 relié à un système de pompage 12. Lorsque l'outillage amovible 100 est disposé dans un four CVI 10, le ou les orifices de sortie de gaz 131 de l'outillage amovible 100 sont placés en vis-à-vis du cône d'éjection 13 dudit four 10. De préférence, chaque four CVI 10 comprend une cheminée 14 permettant d'aspirer le gaz sortant de l'outillage amovible 100 au plus près du ou des orifices de sortie de gaz 131 de l'outillage amovible 100. Cette cheminée 14 peut être rétractable, c'est-à-dire escamotable. Ainsi, la cheminée 14 peut être rétractée afin de faciliter les opérations de chargement et de déchargement de l'outillage amovible 100, et déployée lors du fonctionnement du four CVI 10. Une telle cheminée 14 permet ainsi de limiter encore voire de supprimer la circulation de gaz réactifs dans l'enceinte du four 10, même appauvris, réduisant encore l'encrassement du four 10.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, un gaz inerte, par exemple de l'azote, peut circuler dans l'enceinte du four CVI 10 à l'extérieur de l'outillage amovible 100, afin de limiter une rétrodiffusion des espèces réactives ou produites vers les éventuelles parois chauffantes du four CVI 10.
Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, dans lequel l'outillage amovible 100 comprend des bornes de connexion électrique 150, chaque four CVI 10 peut comporter des bornes de connexion électrique 15. Lorsque l'outillage amovible 100 est disposé dans un tel four CVI 10, les bornes de connexion électrique 150 de l'outillage amovible 100 peuvent être connectées aux bornes de connexion électrique 15 du four CVI 10. Ainsi, l'outillage amovible 100 peut faire office de résistance et peut donc chauffer la ou les préformes fibreuses 5 présentes dans la chambre de réaction 120 ainsi que les gaz présents dans l'outillage amovible 100. Dans ce mode particulier de réalisation de l'invention, il n'est donc pas nécessaire que le four CVI 10 soit capable de chauffer. Le four CVI 10 remplit alors une fonction d'isolation thermique.
Comme illustré sur la figure 3, l'installation 1 comprend de préférence au moins un four de préchauffage 20, permettant de chauffer l'outillage amovible 100. Ainsi, la présence d'un four de préchauffage 20 permet de réaliser simplement la montée en température des préformes fibreuses 5 et éventuellement du ou des gaz présents dans l'outillage amovible 100 avant leur consolidation ou leur densification, sans nécessiter l'utilisation d'un four CVI 10. Ainsi, l'opération de montée en température des préformes fibreuses 5 et éventuellement du ou des gaz ne bloque pas un four CVI 10, qui peut rester consacré à la consolidation ou à la densification. Le four de préchauffage 20 peut ainsi présenter une configuration plus simple que le ou les fours CVI 10, car il ne nécessite pas d'injecteur de gaz, de système de pompage ou d'évacuation de gaz.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, dans lequel l'outillage amovible 100 comprend des bornes de connexion électrique 150, chaque four de préchauffage 20 peut comporter des bornes de connexion électrique. Lorsque l'outillage amovible 100 est disposé dans un tel four de préchauffage 20, les bornes de connexion électrique 150 de l'outillage amovible 100 peuvent être connectées aux bornes de connexion électrique du four de préchauffage 20. Ainsi, l'outillage amovible 100 peut faire office de résistance et peut donc chauffer la ou les préformes fibreuses 5 présentes dans la chambre de réaction 120 et éventuellement l'air présent dans l'outillage amovible 100. Dans ce mode particulier de réalisation de l'invention, il n'est donc pas nécessaire que le four de préchauffage 20 soit capable de chauffer. Le four de préchauffage 20 remplit alors une fonction d'isolation thermique.
Comme illustré sur la figure 3, l'installation 1 comprend de préférence au moins une cellule de refroidissement 30, permettant de refroidir l'outillage amovible 100 de préférence de manière accélérée. Ainsi, la présence d'une cellule de refroidissement 30 permet de réaliser simplement le refroidissement des pièces densifiées ou consolidées et éventuellement du ou des gaz, sans nécessiter l'occupation et le refroidissement d'un four CVI 10. Ainsi, l'opération de refroidissement des pièces densifiées ou consolidées ne bloque pas un four CVI 10, qui peut rester consacré à la consolidation ou à la densification.
La cellule de refroidissement 30 peut également permettre de charger un outillage amovible 100 avant son transfert dans le four de préchauffage 20 ou dans un four CVI 10 par le biais du tunnel de transfert 50. En procédant ainsi, on limite les pertes thermiques du four de préchauffage 20 ou du four CVI 10 par rapport à si ledit four de préchauffage 20 ou CVI 10 était directement ouvert sur l'extérieur. La cellule de refroidissement 30 peut également permettre d'évacuer l'oxygène présent dans l'outillage amovible 100 avant son entrée dans le reste de l'installation 1.
Nous allons maintenant décrire un exemple de procédé de fabrication d'au moins une pièce en matériau composite, en relation avec l'exemple d'installation 1 illustré sur la figure 3.
Selon une première étape du procédé de l'invention, on prépare le chargement. Ainsi, on charge au moins une préforme fibreuse 5 ou 6 telle que définie précédemment dans la chambre de réaction 120 ou 220 d'un outillage amovible 100 ou 200 selon l'invention. La ou les préformes fibreuses 5 ou 6 peuvent être chargées seules, ou maintenues dans un ou plusieurs conformateurs 7 ou 8. La ou les préformes fibreuses 5 ou 6 sont disposées dans la chambre de réaction 120 ou 220, avec ou sans conformateur 7 ou 8, de sorte que les perforations des première et deuxième plaques 115, 215 et 125, 225 permettent le passage du ou des gaz dans la préforme fibreuse 5 ou 6.
Selon une deuxième étape du procédé de l'invention, on réalise une étape de préchauffage. L'outillage amovible 100 ou 200 peut être disposé dans un four de préchauffage 20 par le biais d'une porte 20a appartenant au four de préchauffage 20, afin de l'amener à la température souhaitée. De préférence, l'outillage amovible 100 ou 200 est préalablement disposé dans la cellule de refroidissement 30, où l'on peut évacuer l'oxygène éventuellement présent dans l'outillage amovible 100 ou 200, avant d'être transféré dans le four de préchauffage 20 par le biais d'une porte 20b grâce au tunnel de transfert 50. En effet, l'ouverture du four de préchauffage 20 par la porte 20a qui donne sur l'extérieur de l'installation 1 peut provoquer des pertes thermiques importantes.
Si l'outillage amovible 100 ou 200 comprend des bornes de connexion électrique 150 ou 250 et si le four de préchauffage 20 comprend des bornes de connexion électrique, les bornes 150 ou 250 de l'outillage amovible 100 ou 200 peuvent être connectées aux bornes du four de préchauffage 20. L'outillage amovible 100 peut alors chauffer la ou les préformes fibreuses 5 ou 6 et éventuellement l'air présent dans l'outillage amovible 100 ou 200, le four de préchauffage 20 pouvant également chauffer ou seulement remplir une fonction d'isolation thermique. L'outillage amovible 100 ou 200 peut également être amené à une pression souhaitée.
Lorsque l'outillage amovible 100 ou 200 a atteint la température et éventuellement la pression souhaitée, il est déchargé du four de préchauffage 20 pour être chargé dans un four CVI 10. Le transfert de l'outillage amovible 100 ou 200 du four de préchauffage 20 au four CVI 10 peut être effectué par le biais d'un tunnel de transfert, fixe ou amovible. Le tunnel de transfert 50 est disposé de sorte à former un contact étanche entre une porte 20b du four de préchauffage 20, de préférence distincte de la porte 20a par laquelle l'outillage amovible 100 ou 200 avait été chargé, et ledit tunnel. De même, le tunnel de transfert 50 est disposé de sorte à former un contact étanche entre une porte 10a du four CVI 10, de préférence distincte de la porte 10b par laquelle les opérations de maintenance et de préparation du four CVI 10 sont réalisées, et ledit tunnel. Ainsi, l'outillage amovible 100 ou 200 peut être transféré du four de préchauffage 20 au four CVI 10 par le tunnel de transfert 50 en limitant au maximum les pertes de température et de pression.
L'outillage amovible 100 ou 200 peut ne pas être chauffé préalablement dans un four de préchauffage 20, pour être chargé directement dans un four CVI 10. Dans ce cas, cette étape de chauffage préliminaire est réalisée directement dans le four CVI 10. Si l'outillage amovible 100 ou 200 comprend des bornes de connexion électrique 150 ou 250 et si le four CVI 10 comprend des bornes de connexion électrique 15, les bornes 150 ou 250 de l'outillage amovible 100 ou 200 peuvent être connectées aux bornes 15 du four CVI 10. L'outillage amovible 100 ou 200 peut alors chauffer la ou les préformes fibreuses 5 ou 6 et éventuellement l'air présent dans l'outillage amovible 100 ou 200, le four CVI 10 pouvant également chauffer ou seulement remplir une fonction d'isolation thermique durant cette étape de chauffage préliminaire. L'outillage amovible 100 ou 200 peut également être amené à une pression souhaitée. Selon une troisième étape du procédé de l'invention, on consolide ou on densifie la ou les préformes fibreuses 5 ou 6. L'outillage amovible 100 ou 200 a ainsi été chargé dans un four CVI 10. L'outillage amovible 100 ou 200 est disposé dans le four CVI 10 de sorte que le ou les orifices d'entrée de gaz 111 ou 211 de l'outillage amovible 100 ou 200 soient placés dans le prolongement du ou des injecteurs de gaz 11 dudit four 10. De préférence, la liaison entre le ou les orifices d'entrée de gaz 111 ou 211 de l'outillage amovible 100 ou 200 et le ou les injecteurs de gaz 11 dudit four 10 est étanche. En outre, l'outillage amovible 100 ou 200 est disposé dans le four CVI 10 de sorte que le ou les orifices de sortie de gaz 131 ou 231 de l'outillage amovible 100 ou 200 soient placés en vis-à-vis du cône d'éjection 13 dudit four 10. Si le four CVI 10 comprend une cheminée rétractable 14, celle-ci est déployée au plus près du ou des orifices de sortie de gaz 131 ou 231 de l'outillage amovible 100 ou 200, de préférence de sorte à former un contact étanche autour du ou des orifices de sortie de gaz 131 ou 231. Une telle installation permet de limiter fortement, voire d'empêcher, la circulation de gaz réactifs - même appauvris - dans le four CVI 10. L'encrassement du four CVI 10 est donc très réduit, et le four CVI 10 peut donc être utilisé sur de plus longues durées sans nécessiter d'opérations de nettoyage ou de maintenance.
Si l'outillage amovible 100 ou 200 comprend des bornes de connexion électrique 150 ou 250 et si le four CVI 10 comprend des bornes de connexion électrique 15, les bornes 150 ou 250 de l'outillage amovible 100 ou 200 peuvent être connectées aux bornes 15 du four CVI 10. L'outillage amovible 100 ou 200 peut alors chauffer la ou les préformes fibreuses 5 ou 6 et éventuellement le ou les gaz réactifs présents dans l'outillage amovible 100 ou 200, le four CVI 10 pouvant également chauffer ou seulement remplir une fonction d'isolation thermique durant l'étape de consolidation ou de densification. L'outillage amovible 100 ou 200 peut également être amené à une pression souhaitée.
Un ou plusieurs gaz réactifs contenant un ou plusieurs précurseurs du matériau de la matrice à déposer sont injectés par le ou les injecteurs de gaz 11 du four CVI 10 et introduits dans la chambre d'homogénéisation 130 ou 230 de l'outillage amovible 100 ou 200 par le biais du ou des orifices d'entrée de gaz 111 ou 211 dudit outillage 100 ou 200. Dans le cas d'un matériau céramique, comme du carbure de silicium (SiC), on peut utiliser de manière bien connue en soi du méthyltrichlorosilane (MTS) en tant que précurseur de carbure de silicium (SiC). Dans le cas du carbone par exemple, on utilise des composés gazeux hydrocarbonés, typiquement du propane, du méthane ou un mélange des deux.
La température, la pression et la composition du ou des gaz réactifs est homogénéisée dans la chambre d'homogénéisation 130 ou 230 de l'outillage amovible 100 ou 200. Puis, le ou les gaz réactifs homogénéisés pénètrent dans la chambre de réaction 120 ou 220 de l'outillage amovible 100 ou 200 par le biais des perforations présentes dans la première plaque perforée 115 ou 215.
La consolidation ou la densification de chaque préforme fibreuse 5 ou 6 est assurée, de façon bien connue en soi, par dépôt au sein de celle-ci du matériau de la matrice produit par décomposition du ou des précurseurs contenus dans le ou les gaz réactifs diffusant à l'intérieur de la porosité interne accessible de chaque préforme 5 ou 6.
Le ou les gaz réactifs pénètrent ensuite dans la chambre d'appauvrissement 130 ou 230 de l'outillage amovible 100 ou 200 par le biais des perforations présentes dans la deuxième plaque perforée 125 ou 225, où ils sont appauvris et où les espèces chimiques réactives présentes dans lesdits gaz finissent d'être consommées.
Enfin, le ou les gaz réactifs appauvris sont aspirés à travers le ou les orifices de sortie de gaz 131 ou 231 vers le cône d'éjection 13 du four CVI 10, de préférence par le biais de la cheminée rétractable 14.
Selon une quatrième étape du procédé de l'invention, on procède au refroidissement de l'outillage amovible 100 ou 200. De préférence, le refroidissement de l'outillage amovible 100 ou 200 est réalisé dans une cellule de refroidissement 30 de l'installation 1. L'outillage amovible 100 ou 200 est alors déchargé du four CVI 10 par le biais de la porte 10a appartenant au four CVI 10. Le transfert de l'outillage amovible 100 ou 200 du four CVI 10 à la cellule de refroidissement 30 peut être effectué par le biais d'un tunnel de transfert, fixe ou amovible. Le tunnel de transfert 50 est disposé de sorte à former un contact étanche entre une porte 10a du four CVI 10, de préférence distincte de la porte 10b par laquelle les opérations de maintenance et de préparation du four CVI 10 sont réalisées, et ledit tunnel. De même, le tunnel de transfert 50 est disposé de sorte à former un contact étanche entre une porte 30a de la cellule de refroidissement 30, de préférence distincte de la porte 30b par laquelle l'outillage amovible 100 ou 200 sera déchargé de ladite cellule 30, et ledit tunnel.
L'outillage amovible 100 ou 200 peut ne pas être refroidi à l'extérieur d'un four CVI 10, mais être refroidi à l'intérieur du four CVI 10.
Selon une cinquième étape du procédé de l'invention, on dégage les pièces consolidées ou densifiées. Ainsi, on retire l'outillage amovible 100 ou 200 refroidi de la cellule de refroidissement 30, ou du four CVI 10, puis on sort la ou les pièces consolidées ou densifiées de l'outillage amovible 100 ou 200.
L'installation 1 selon l'invention peut également permettre de consolider puis de densifier des préformes fibreuses, en réalisant ces deux opérations dans les fours CVI 10 de l'installation 1. Dans le cas où une préforme fibreuse est consolidée par l'installation 1 selon l'invention, elle pourra ensuite être densifiée par voie gazeuse, liquide ou solide de manière bien connue.
L'installation selon l'invention permet de densifier des préformes fibreuses par voie gazeuse. L'installation selon l'invention permet ainsi de former des pièces en matériau composite, en particulier des composites à matrice céramique (CMC) comme les composites SiC/SiC ou C/SiC. L'outillage amovible et l'installation selon l'invention permettent ainsi en particulier, mais non exclusivement, de réaliser des pièces en matériau composite présentant d'excellentes propriétés mécaniques à haute température et en environnement oxydant, comme par exemple des pièces de moteurs aéronautiques.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Installation (1) pour la consolidation ou la densification par infiltration chimique en phase gazeuse comprenant :
- au moins un outillage amovible (100 ; 200) pour la consolidation ou la densification en phase gazeuse d'au moins une préforme fibreuse (5 ; 6), l'outillage amovible (100 ; 200) étant configuré pour être disposé dans un four (10, 20), l'outillage amovible (100 ; 200) comprenant une chambre d'homogénéisation (110 ; 210) comprenant au moins un orifice d'entrée de gaz (111 ; 211) et une chambre d'appauvrissement (130 ; 230) comprenant au moins un orifice de sortie de gaz (131 ; 231), l'outillage amovible (100 ; 200) comprenant en outre une chambre de réaction (120 ; 220) disposée entre la chambre d'homogénéisation (110 ; 210) et la chambre d'appauvrissement (130 ; 230) et configurée pour recevoir au moins une préforme fibreuse (5 ; 6), la chambre de réaction (120 ; 220) étant séparée des chambres d'homogénéisation (110 ; 210) et d'appauvrissement (130 ; 230) par des plaques perforées (115, 125), et
- au moins un four CVI (10) comprenant au moins un injecteur de gaz (11) et un système d'évacuation du gaz (13, 14), le four CVI (10) étant apte à recevoir l'outillage amovible (100) de sorte qu'au moins un orifice d'entrée de gaz (111) de l'outillage amovible (100) soit relié à au moins un injecteur de gaz (11) du four CVI (10), le four CVI (10) étant configuré pour chauffer ou isoler thermiquement ledit outillage amovible (100), l'installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend en outre :
- au moins un four de préchauffage (20) apte à recevoir un outillage amovible (100) et configuré pour préchauffer ou isoler thermiquement ledit outillage amovible (100), et
- au moins une cellule de refroidissement (30) apte à recevoir un outillage amovible (100) et configurée pour refroidir ledit outillage amovible (100).
[Revendication 2] Installation (1) selon la revendication 1, dans laquelle l'outillage amovible (100 ; 200) est réalisé au moins partiellement en matériau conducteur et comprend des bornes de connexion électrique (150 ; 250). Tl
[Revendication 3] Installation (1) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l'outillage amovible (100 ; 200) est réalisé en graphite.
[Revendication 4] Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, ladite installation (1) comprenant en outre au moins un tunnel de transfert (50) configuré pour permettre le déplacement de l'outillage amovible (100) au moins entre le four CVI (10) et un autre four CVI (10), un four de préchauffage (20) ou une cellule de refroidissement (30).
[Revendication 5] Utilisation d'une l'installation (1) pour la consolidation ou la densification par infiltration chimique en phase gazeuse comprenant au moins un four CVI (10), un four de préchauffage (20) et une cellule de refroidissement (30), le four CVI (10) comprenant au moins un injecteur de gaz (11) et un système d'évacuation du gaz (13, 14), l'utilisation comprenant :
- le placement d'un chargement dans le four de préchauffage (20), le chargement comprenant un outillage amovible (100 ; 200) pour la consolidation ou la densification en phase gazeuse d'au moins une préforme fibreuse (5 ; 6), l'outillage amovible (100 ; 200) comprenant une chambre d'homogénéisation (100 ; 200) comprenant au moins un orifice d'entrée de gaz (111 ; 211) et une chambre d'appauvrissement (130 ; 230) comprenant au moins un orifice de sortie de gaz (131 ; 231), l'outillage amovible (100 ; 200) comprenant en outre une chambre de réaction (120 ; 220) disposée entre la chambre d'homogénéisation (110 ; 210) et la chambre d'appauvrissement (130 ; 230), la chambre de réaction (120 ; 220) étant séparée des chambres d'homogénéisation (110 ; 210) et d'appauvrissement (130 ; 230) par des plaques perforées (115, 125), le chargement comprenant en outre au moins une préforme fibreuse (5 ; 6) disposée dans la chambre de réaction (120 ; 220) de l'outillage amovible (100 ; 200), et
- le préchauffage dudit chargement, puis
- le placement du chargement dans le four CVI (10) de sorte qu'au moins un orifice d'entrée de gaz (111) de l'outillage amovible (100) du chargement soit relié à au moins un injecteur de gaz (11) du four CVI (10), puis la consolidation ou la densification par infiltration en phase gazeuse d'une matrice de la ou les préformes fibreuses (5) présentes dans le chargement, puis - le placement du chargement dans la cellule de refroidissement (30), et le refroidissement dudit chargement, puis
- le retrait du chargement de la cellule de refroidissement (30).
[Revendication 6] Utilisation selon la revendication 5, dans laquelle le chargement comprend en outre au moins un conformateur (7 ; 8) dans lequel est maintenue la préforme fibreuse (5 ; 6), le conformateur (7 ; 8) étant disposé dans la chambre de réaction (120 ; 220) de l'outillage amovible (100 ; 200).
[Revendication 7] Utilisation selon la revendication 6, dans laquelle ledit au moins un conformateur (8) comprend une pluralité de logements de conformation (80), chaque logement de conformation (80) étant formé par une première surface (81) et une deuxième surface (82) en regard l'une de l'autre et étant destiné à accueillir une préforme fibreuse (6), chaque première ou deuxième surface (81, 82) comprenant des éléments de maintien (81a, 82a) en saillie par rapport à ladite surface et s'étendant jusqu'à une face d'extrémité destinée à être au contact de la préforme fibreuse (6), chaque logement de conformation (80) s'étendant entre au moins une entrée de gaz (80e) et au moins une sortie de gaz (80s) positionnées entre la première surface (81) et la deuxième surface (82) dudit logement (80).
EP23707143.6A 2022-02-17 2023-02-07 Instalation comprenant un outillage amovible pour l'infiltration en phase gazeuse Pending EP4479573A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2201409A FR3132719A1 (fr) 2022-02-17 2022-02-17 Outillage amovible pour l’infiltration en phase gazeuse
PCT/FR2023/050165 WO2023156723A1 (fr) 2022-02-17 2023-02-07 Instalation comprenant un outillage amovible pour l'infiltration en phase gazeuse

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4479573A1 true EP4479573A1 (fr) 2024-12-25

Family

ID=82100872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23707143.6A Pending EP4479573A1 (fr) 2022-02-17 2023-02-07 Instalation comprenant un outillage amovible pour l'infiltration en phase gazeuse

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20250154072A1 (fr)
EP (1) EP4479573A1 (fr)
CN (1) CN118804995A (fr)
FR (1) FR3132719A1 (fr)
WO (1) WO2023156723A1 (fr)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4941429A (en) * 1988-12-20 1990-07-17 Texas Instruments Incorporated Semiconductor wafer carrier guide tracks
FR3010995B1 (fr) 2013-09-25 2015-10-23 Herakles Installation industrielle pour infiltration chimique en phase gazeuse de substrats poreux avec circuit de refroidissement accelere
FR3021671B1 (fr) 2014-05-28 2016-06-17 Herakles Conformateur pour la consolidation et/ou la densification en phase gazeuse d'une preforme fibreuse
FR3059679B1 (fr) 2016-12-07 2021-03-12 Safran Ceram Outillage de conformation et installation pour l'infiltration chimique en phase gazeuse de preformes fibreuses
US10731252B2 (en) * 2018-05-25 2020-08-04 Rolls-Royce High Temperature Composites Apparatus and method for coating specimens
FR3084737B1 (fr) * 2018-07-31 2021-01-08 Safran Ceram Installation pour reactions chimiques en phase vapeur a chargement facilite
US10837109B2 (en) * 2018-11-15 2020-11-17 United Technologies Corporation CVI/CVD matrix densification process and apparatus
FR3107283B1 (fr) 2020-02-19 2024-05-17 Safran Ceram Conformateur pour infiltration en phase gazeuse

Also Published As

Publication number Publication date
CN118804995A (zh) 2024-10-18
WO2023156723A1 (fr) 2023-08-24
FR3132719A1 (fr) 2023-08-18
US20250154072A1 (en) 2025-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0821744B1 (fr) Procede d'infiltration chimique en phase vapeur pour la densification de substrats poreux disposes en piles annulaires
EP3117020B1 (fr) Installation de densification cvi comprenant une zone de prechauffage a forte capacite.
EP0946461B1 (fr) Densification de substrats poreux disposes en piles annulaires par infiltration chimique en phase vapeur a gradient de temperature
EP1466031B1 (fr) Procede et installation pour la densification de substrats par infiltration chimique en phase vapeur
EP1851358B1 (fr) Procede de densification de substrats poreux minces par infiltration chimique en phase vapeur et dispositif de chargement de tels substrats
EP1370707B1 (fr) Procede pour la densification par infiltration chimique en phase vapeur de substrats poreux ayant un passage central
EP2875167B1 (fr) Installation d'infiltration chimique en phase vapeur à haute capacité de chargement
WO2018104640A1 (fr) Outillage de conformation et installation pour l'infiltration chimique en phase gazeuse de preformes fibreuses.
EP2110458B1 (fr) Four de traitement thermique avec chauffage inductif
WO2024189276A1 (fr) Fabrication de pièces en matériau composite par infiltration chimique modulée puis densification dune préforme fibreuse consolidée
EP4479573A1 (fr) Instalation comprenant un outillage amovible pour l'infiltration en phase gazeuse
WO2020212168A1 (fr) Installation de densification cvi
WO2023105139A1 (fr) Installation d'infiltration chimique en phase gazeuse a double chambre de reaction
WO2018234686A1 (fr) Procédé de réalisation d'une pièce de forme tronconique ou cylindrique en matériau composite et outillage d'imprégnation d'une préforme fibreuse de forme tronconique ou cylindrique
FR3004732A1 (fr) Outillage de maintien, chargement et installation pour la densification de preformes poreuses de revolution
EP4453272A1 (fr) Conformateur multiple pour infiltration en phase gazeuse
FR3145562A1 (fr) Préforme pour densification CVI à flux dirigé
WO2024100352A1 (fr) Installation d'infiltration chimique en phase gazeuse a double traitement
EP4728230A1 (fr) Module de préchauffage, four comprenant un tel module de préchauffage et procédé de densification et de consolidation d'une pièce au moyen d'un tel module de préchauffage

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240827

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)