FR2660673A1 - Process for producing preforms by means of a woven and wound texture for the manufacture of pieces of composite material - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE REALISATION DE PREFORMES AU MOYEN D'UNE TEXTURE TISSEE
ET BOBINEE, POUR LA FABRICATION DE PIECES EN MATERIAU COMPOSITE
La présente invention concerne la fabrication de pièces en matériau composite constituées d'une préforme fibreuse densifiée par une matrice.PROCESS FOR PRODUCING PREFORMS USING A WOVEN TEXTURE
AND COIL, FOR THE MANUFACTURE OF PARTS OF COMPOSITE MATERIAL
The present invention relates to the production of parts made of composite material consisting of a fiber preform densified by a matrix.
Plus particulièrement, l'invention se rapporte à la réalisation de préformes au moyen d'une texture tissée et bobinée afin de fabriquer des pièces de révolution en matériau composite, notamment des pièces de révolution de forme non développable. More particularly, the invention relates to the production of preforms by means of a woven and wound texture in order to manufacture revolution parts in composite material, in particular revolution parts of non-developable shape.
Un domaine d'application de l'invention est la fabrication de pièces en matériaux composites thermostructuraux comme, par exemple, des divergents de tuyères ou des parties de réacteurs d'avion. One field of application of the invention is the manufacture of parts made of thermostructural composite materials such as, for example, diverging nozzles or parts of aircraft reactors.
Les matériaux composites thermostructuraux sont caractérisés par des propriétés mécaniques les rendant aptes à la fabrication d'éléments de structure et par la conservation de ces propriétés aux températures élevées. Des matériaux composites thermostructuraux bien connus sont les composites carbone/carbone (C/C) et les composites à matrice céramique (CMC). Dans les C/C, les fibres constitutives de la préforme sont en carbone, de même que la matrice. Dans les CMC, les fibres constitutives de la préforme sont en un matériau réfractaire, notamment carbone ou céramique, et la matrice est en matériau céramique, par exemple en carbure de silicium. Thermostructural composite materials are characterized by mechanical properties making them suitable for the manufacture of structural elements and by the conservation of these properties at high temperatures. Well known thermostructural composite materials are carbon / carbon composites (C / C) and ceramic matrix composites (CMC). In the C / Cs, the constituent fibers of the preform are made of carbon, as is the matrix. In CMCs, the constituent fibers of the preform are made of a refractory material, in particular carbon or ceramic, and the matrix is made of ceramic material, for example silicon carbide.
Pour la réalisation de préformes de révolution, une technique bien connue consiste à bobiner une bande de texture fibreuse bidimensionnelle sur un mandrin dont le profil correspond à celui de la préforme à réaliser. La texture fibreuse est par exemple un tissu ou un feutre. For the production of preforms of revolution, a well-known technique consists in winding a strip of two-dimensional fibrous texture on a mandrel whose profile corresponds to that of the preform to be produced. The fibrous texture is for example a fabric or a felt.
Lorsque la préforme est cylindrique, il est possible d'utiliser une bande de texture fibreuse dont la largeur correspond à la dimension axiale de la préforme. La bande est bobinée en spires superposées éventuellement aiguilletées. Ce est, par contre, plus possible lorsque la préforme n'est pas cylindrique. When the preform is cylindrical, it is possible to use a strip of fibrous texture whose width corresponds to the axial dimension of the preform. The strip is wound in superimposed turns, possibly needled. It is, however, more possible when the preform is not cylindrical.
Lorsque la préforme est tronconique, elle peut être réalisée par bobinage d'un tissu en spirale. Pour des formes plus complexes, il a été proposé d'utiliser un ruban de texture fibreuse qui est bobiné sur un mandrin pour former des couches superposées chacune constituée de spires jointives ou à léger recouvrement mutuel. Le ruban est aiguilleté sur la structure sous jacente, dès qu'il est appliqué sur celle-ci, ce qui assure le maintien de la position du ruban bobiné et procure une liaison entre les couches de la préforme. Un tel procédé est décrit dans le document EP-A-O 147 297. When the preform is frustoconical, it can be produced by winding a spiral fabric. For more complex shapes, it has been proposed to use a ribbon of fibrous texture which is wound on a mandrel to form superimposed layers each consisting of contiguous turns or with slight mutual overlap. The ribbon is needled on the underlying structure, as soon as it is applied to it, which maintains the position of the wound ribbon and provides a connection between the layers of the preform. Such a process is described in document EP-A-0 147 297.
L'invention a pour but de fournir une nouvelle technique de réalisation d'une préforme fibreuse au moyen d'une texture tissée bobinée sur un mandrin dont la forme correspond à celle de la préforme à réaliser. The invention aims to provide a new technique for producing a fiber preform by means of a woven texture wound on a mandrel whose shape corresponds to that of the preform to be produced.
Ce but est atteint, conformément à l'invention, grâce à un procédé selon lequel la texture est tissée en appelant les fils de chaîne, provenant de plusieurs bobines d'alimentation, au moyen d'un rouleau dont la forme correspond à celle de la préforme à réaliser. This object is achieved, in accordance with the invention, thanks to a process according to which the texture is woven by calling the warp threads, coming from several supply reels, by means of a roller whose shape corresponds to that of the preform to be made.
Conformément à un mode particulier de mise en oeuvre du procédé, le rouleau d'appel est constitué par le mandrin même sur lequel la texture est bobinée au fur et à mesure qu'elle est tissée. In accordance with a particular embodiment of the method, the take-up roller is constituted by the same mandrel on which the texture is wound as it is woven.
Le procédé selon l'invention permet ainsi de réaliser une préforme de révolution au moyen d'une texture tissée et bobinée pouvant épouser sans difficulté une forme de révolution complexe, non développable. The method according to the invention thus makes it possible to produce a preform of revolution by means of a woven and wound texture that can easily marry a complex, non-developable form of revolution.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une vue partielle d'une pièce de révolution de forme non développable;
- la figure 2 est une vue très schématique d'une installation de tissage permettant la réalisation d'une préforme fibreuse destinée à la fabrication de la pièce de la figure 1 en un matériau composite;
- les figures 3 et 4 sont des vues partielles en coupe illustrant schématiquement des préformes de divergents de tuyères, pouvant être réalisées par le procédé conforme à l'invention;
- la figure 5 est une vue schématique en coupe montrant une préforme de révolution fermée à une extrémité et réalisable par le procédé conforme à l'invention;;
- la figure 6 est une vue à échelle agrandie montrant un détail de la figure 5, et
- la figure 7 illustre schématiquement un dispositif permettant d'aiguilleter la préforme au cours de sa fabrication.The invention will be better understood on reading the description given below, by way of indication but not limitation, with reference to the appended drawings in which
- Figure 1 is a partial view of a part of revolution of non-developable shape;
- Figure 2 is a very schematic view of a weaving installation allowing the production of a fibrous preform intended for the manufacture of the part of Figure 1 in a composite material;
- Figures 3 and 4 are partial sectional views schematically illustrating preforms of diverging nozzles, which can be produced by the method according to the invention;
- Figure 5 is a schematic sectional view showing a preform of revolution closed at one end and achievable by the method according to the invention;
FIG. 6 is a view on an enlarged scale showing a detail of FIG. 5, and
- Figure 7 schematically illustrates a device for switching the preform during its manufacture.
La figure 2 illustre à titre d'exemple une installation permettant la réalisation d'une préforme de révolution sensiblement cylindro-conique et de forme onduleuse. Une telle préforme 10, montrée sur la figure 1, est destinée par exemple à la réalisation d'une chambre de combustion en matériau composite thermostructural, pour un canal de post-combustion de réacteur d'avion. FIG. 2 illustrates by way of example an installation allowing the production of a substantially cylindro-conical and wavy preform of revolution. Such a preform 10, shown in FIG. 1, is intended for example for the production of a combustion chamber made of thermostructural composite material, for an afterburner channel of an aircraft reactor.
L'installation de tissage illustrée par la figure 2 se distingue essentiellement d'une machine à tisser traditionnelle par le fait que l'appel des fils de chaîne 12 est réalisé au moyen d'un rouleau d'appel 20 dont le profil onduleux cylindro-conique correspond à celui de la préforme 10 à réaliser. The weaving installation illustrated in FIG. 2 is essentially distinguished from a traditional weaving machine by the fact that the drawing of the warp threads 12 is carried out by means of a take-up roller 20 whose cylindrical undulating profile conical corresponds to that of the preform 10 to be produced.
L'appel des fils de chaîne 12 est réalisé par rotation du rouleau 20. Pour un même angle de rotation du rouleau d'appel, les longueurs de fils de chaîne appelées sont différentes en raison de la forme non cylindrique du rouleau. Aussi, les fils de chaîne 12 sont fournis par des bobines d'alimentation différentes 22 (dont deux seulement sont représentées sur la figure 2). The drawing of the warp threads 12 is carried out by rotation of the roller 20. For the same rotation angle of the take-up roller, the lengths of warp threads called are different due to the non-cylindrical shape of the roll. Also, the warp threads 12 are supplied by different supply coils 22 (only two of which are shown in FIG. 2).
De façon classique, les fils de trame 14 sont introduits dans la foule 16 formée au moyen de lames 24, et sont chassés pour être tassés contre le tissu 18 précédemment formé. En raison de la forme non cylindrique du rouleau d'appel 20, la largeur totale de la chaîne au niveau de la foule 16 est supérieure à la largeur du tissu 18, mesurée axialement sur le rouleau d'appel 20. Conventionally, the weft threads 14 are introduced into the shed 16 formed by means of blades 24, and are driven out to be pressed against the fabric 18 previously formed. Due to the non-cylindrical shape of the take-up roller 20, the total width of the chain at the level of the shed 16 is greater than the width of the fabric 18, measured axially on the take-up roller 20.
La tension exercée sur les fils de chaîne 12 amène les fils de trame 14, dans le tissu constitué, à suivre le profil du rouleau d'appel 20. Le cas échéant, un contre-rouleau, de forme complémentaire à celle du rouleau 20 et rappelé vers celui-ci pourra être utilisé pour forcer le tissu 18 à épouser le profil du rouleau 20 en passant entre celui-ci et le contre-rouleau. The tension exerted on the warp threads 12 causes the weft threads 14, in the fabric formed, to follow the profile of the take-up roller 20. If necessary, a counter-roller, of shape complementary to that of the roller 20 and recalled towards the latter can be used to force the fabric 18 to match the profile of the roller 20 while passing between the latter and the counter-roller.
Dans l'exemple illustré, le rouleau d'appel 20 a non seulement un profil correspondant à celui de la préforme à réaliser, mais également des dimensions correspondant à celles de la préforme 10 et constitue le mandrin même sur lequel le tissu 18 est bobiné pour constituer la préforme 10. In the illustrated example, the take-up roller 20 has not only a profile corresponding to that of the preform to be produced, but also dimensions corresponding to those of the preform 10 and constitutes the very mandrel on which the fabric 18 is wound. constitute the preform 10.
Le mandrin 20 est alors réalisé en graphite. Au début du tissage, les extrémités des fils de chaîne 12 sont collées sur la surface du mandrin 20 pour permettre l'appel par la rotation du mandrin. Lorsque le tissage a été effectué sur une longueur correspondant à environ un demi-tour du mandrin, c'est-à-dire avant recouvrement des extrémités collées des fils de chaîne, le tissu 18, déjà formé et enroulé sur le mandrin 20, est collé à son tour sur celui-ci et les parties terminales des fils de chaîne non tissées sont éliminées du mandrin. Le collage du tissu 18 sur le mandrin est réalisé par exemple au moyen d'une résine fugitive, telle qu une résine PVA (polyvinylalcool), c'est-à-dire d'une résine éliminable par traitement thermique sans laisser de résidu solide. L'élimination de la résine a lieu automatiquement lors des traitements ultérieurs auxquels la préforme est soumise pour l'obtention de la pièce composite à fabriquer. The mandrel 20 is then made of graphite. At the start of weaving, the ends of the warp threads 12 are glued to the surface of the mandrel 20 to allow the call by rotation of the mandrel. When the weaving has been carried out over a length corresponding to approximately a half-turn of the mandrel, that is to say before covering the glued ends of the warp threads, the fabric 18, already formed and wound on the mandrel 20, is glued in turn thereon and the end portions of the nonwoven warp threads are removed from the mandrel. The bonding of the fabric 18 to the mandrel is carried out for example by means of a fugitive resin, such as a PVA resin (polyvinyl alcohol), that is to say a resin which can be removed by heat treatment without leaving a solid residue. The elimination of the resin takes place automatically during the subsequent treatments to which the preform is subjected in order to obtain the composite part to be manufactured.
Le tissage est poursuivi, avec enroulement du tissu 18 sur le mandrin 20, jusqu'à atteindre l'épaisseur désirée pour la préforme 10. Weaving is continued, with the fabric 18 being wound on the mandrel 20, until the desired thickness for the preform 10 is reached.
En fin d'enroulement, la fin de bande de tissu est découpée après avoir été fixée sur la préforme 10, pour l'empêcher de se dérouler.Cette fixation peut être réalisée par collage au moyen d'une résine fugitive, ou par couture, ou par implantation de fils. Dans le cas de collage par résine fugitive, des moyens supplémentaires de fixation de l'extrémité de la bande de tissu, notamment des moyens mécaniques, tels que des pinces ou une barrette, pourront être utilisés afin d'éviter tout risque de déroulement du tissu lors de la manipulation de la préforme. At the end of winding, the end of the fabric strip is cut after being fixed on the preform 10, to prevent it from unwinding. This fixing can be carried out by gluing using a fugitive resin, or by sewing, or by implantation of wires. In the case of bonding with fugitive resin, additional means of fixing the end of the strip of fabric, in particular mechanical means, such as pliers or a bar, may be used in order to avoid any risk of unwinding of the fabric. when handling the preform.
La préforme 10, enroulée sur le mandrin 20, est placée dans une installation de densification, par exemple une installation d'infiltration en phase vapeur, afin de déposer le matériau constitutif de la matrice. Une première phase d'infiltration est réalisée pour consolider la préforme, c'est-à-dire jusqu'à ce que les fibres de la préforme soient liées entre elles de façon suffisante pour permettre la manipulation de la préforme. The preform 10, wound on the mandrel 20, is placed in a densification installation, for example a vapor infiltration installation, in order to deposit the material constituting the matrix. A first infiltration phase is carried out to consolidate the preform, that is to say until the fibers of the preform are bonded together sufficiently to allow manipulation of the preform.
Après consolidation, le mandrin en graphite 20 est retiré, par démontage ou usinage. La densification est poursuivie sur la préforme consolidée seule, telle que montrée par la figure 1, jusqu'à l'obtention de la densité désirée. After consolidation, the graphite mandrel 20 is removed, by disassembly or machining. Densification is continued on the consolidated preform alone, as shown in FIG. 1, until the desired density is obtained.
Dans le cas envisagé de la fabrication d'une pièce en matériau composite thermostructural, les fils utilisés pour la réalisation de la préforme sont en fibres de matériau réfractaire, tel que le carbone ou un matériau céramique. In the case envisaged for the manufacture of a part made of thermostructural composite material, the wires used for the production of the preform are made of fibers of refractory material, such as carbon or a ceramic material.
Lorsque le matériau réfractaire dans lequel la préforme est à réaliser présente des caractéristiques qui le rendent peu apte aux opérations textiles, notamment à l'aiguilletage, le tissage et l'enroulement sont réalisés à partir de fils formés de fibres en un précurseur du matériau de la préforme avant aiguilletage. Ainsi, par exemple, dans le cas de préformes en carbone, le tissage peut être réalisé sur des fils en fibres PAN (polyacrylonitrile) préoxydé précurseur du carbone. De façon similaire, pour une préforme en matériau céramique, le tissage peut être réalisé sur des fils formés de fibres en précurseur non encore céramisé. When the refractory material in which the preform is to be produced has characteristics which make it unsuitable for textile operations, in particular needling, weaving and winding are produced from yarns formed of fibers into a precursor of the material the preform before needling. Thus, for example, in the case of carbon preforms, the weaving can be carried out on yarns of PAN fibers (polyacrylonitrile) preoxidized carbon precursor. Similarly, for a preform made of ceramic material, weaving can be carried out on threads formed of precursor fibers not yet ceramized.
Un traitement thermique doit alors être effectué sur la préforme 10, montée sur le mandrin 20, avant densification. A heat treatment must then be carried out on the preform 10, mounted on the mandrel 20, before densification.
Le matériau constitutif de la matrice est le carbone ou une céramique. Les techniques d'infiltration de tels matériaux en phase vapeur sont bien connues. On pourra notamment se référer aux documents FR-A-2 189 207, FR-A-2 401 888 et EP-A-O 085 601. The material of the matrix is carbon or a ceramic. The techniques for infiltrating such materials in the vapor phase are well known. Reference may in particular be made to documents FR-A-2 189 207, FR-A-2 401 888 and EP-A-O 085 601.
L'installation de tissage décrite plus haut permet de réaliser un tissu à armure toile. D'autres types d'armures pourront être utilisées, par exemple une armure satin. The weaving installation described above makes it possible to produce a fabric with a plain weave. Other types of armor may be used, for example a satin armor.
Si la préforme bobinée présente des variations de diamètre importantes, certains fils de trame pourront être mis en place sur une partie seulement de la largeur de la foule, comme cela est connu en soi pour le tissage de tissu en spirale afin d'éviter des écarts trop importants de densité de fils de trame dans le tissu. If the wound preform has significant variations in diameter, certain weft threads may be placed over only part of the width of the shed, as is known per se for weaving spiral fabric in order to avoid deviations too high density of weft threads in the fabric.
Dans ce qui précède, la préforme 10 est obtenue par tissage et enroulement du tissu 18 directement sur le mandrin faisant fonction de rouleau d'appel. In the foregoing, the preform 10 is obtained by weaving and winding the fabric 18 directly on the mandrel acting as a take-up roller.
Il est bien entendu envisageable d'utiliser un rouleau d'appel ayant le profil de la préforme à réaliser, mais non nécessairement ses dimensions, par exemple avec un diamètre plus petit. Le tissu conformé par passage sur le rouleau d'appel est alors ensuite bobiné sur un rouleau récepteur, qui a de préférence un profil correspondant à celui de la préforme à réaliser. It is of course conceivable to use a take-up roller having the profile of the preform to be produced, but not necessarily its dimensions, for example with a smaller diameter. The fabric shaped by passing over the take-up roller is then wound on a take-up roller, which preferably has a profile corresponding to that of the preform to be produced.
Le rouleau récepteur peut être constitué par le mandrin, destiné à recevoir la préforme, de sorte que la préforme est directement bobinée sur son mandrin. The take-up roller can be constituted by the mandrel, intended to receive the preform, so that the preform is directly wound on its mandrel.
Le rouleau récepteur peut aussi constituer un rouleau de stockage d'où le tissu est ensuite déroulé pour être bobiné sur un mandrin, afin de former la préforme à réaliser. Dans le cas de préformes développables, il est alors possible de stocker sur le rouleau récepteur une longueur de tissu importante, obtenue par tissage continu, et permettant de réaliser plusieurs préformes analogues. The receiving roller can also constitute a storage roller from which the fabric is then unwound to be wound on a mandrel, in order to form the preform to be produced. In the case of developable preforms, it is then possible to store on the receiving roller a large length of fabric, obtained by continuous weaving, and making it possible to produce several similar preforms.
Le procédé conforme à l'invention permet la réalisation de préformes de révolution ayant des formes non développables très diverses. The method according to the invention allows the production of preforms of revolution having very diverse non-developable shapes.
La figure 3 montre une telle préforme 30, montée sur un mandrin 35 pouvant constituer le rouleau d'appel utilisé pour le tissage du tissu constitutif de la préforme. La préforme 30 a une forme en "coquetier" et est destinée à la réalisation d'un divergent de tuyère. FIG. 3 shows such a preform 30, mounted on a mandrel 35 which can constitute the take-up roller used for weaving the fabric constituting the preform. The preform 30 has an "egg cup" shape and is intended for the production of a nozzle divergent.
La figure 4 montre une autre préforme 40 réalisable par le procédé selon l'invention et destinée à la réalisation d'un divergent de tuyère avec col intégré. Figure 4 shows another preform 40 achievable by the method according to the invention and intended for the production of a nozzle divergent with integrated neck.
La préforme 40 est formée sur un mandrin 45 réalisé en deux parties 451' 452 afin de permettre l'insertion d'une préforme annulaire 47 constituant le col de tuyère. La préforme 47 est constituée par une texture fibreuse tridimensionnelle, par exemple en carbone, consolidée par imprégnation par une résine fugitive ou par infiltration chimique en phase vapeur par une matrice carbone ou céramique. Le mandrin 45 avec l'insert intégré 47 peut être utilisé comme rouleau d'appel pour le bobinage de la préforme 40, celle-ci couvrant au moins en partie l'insert intégré 47. Après bobinage, l'ensemble est densifié pour consolider la préforme 40. The preform 40 is formed on a mandrel 45 produced in two parts 451 '452 in order to allow the insertion of an annular preform 47 constituting the nozzle neck. The preform 47 is constituted by a three-dimensional fibrous texture, for example made of carbon, consolidated by impregnation with a fugitive resin or by chemical vapor infiltration by a carbon or ceramic matrix. The mandrel 45 with the integrated insert 47 can be used as a take-up roller for the winding of the preform 40, the latter at least partially covering the integrated insert 47. After winding, the assembly is densified to consolidate the preform 40.
Au cours de la densification, la matrice co-infiltrée dans la préforme 40 et l'insert 47 provoque la liaison ou le "collage" de ces deux parties entre elles. La densification est ensuite poursuivie jusqu'au stade final, le mandrin 45 ayant été retiré.During densification, the matrix co-infiltrated into the preform 40 and the insert 47 causes these two parts to bond or "stick" together. Densification is then continued until the final stage, the mandrel 45 having been removed.
Bien entendu, selon la pièce à réaliser, plusieurs inserts pourront être préalablement intégrés dans le mandrin utilisé pour former la préforme de la pièce. Of course, depending on the part to be produced, several inserts may be previously integrated in the mandrel used to form the preform of the part.
La figure 5 montre une préforme 50 formée sur un mandrin 55. La préforme 50 a une forme de révolution avec une section dans un plan axial en forme de C, c'est-à-dire ouverte à une extrémité axiale et fermée à la deuxième extrémité axiale. Le mandrin 55 est par conséquent monté en porte à faux à l'extrémité d'un arbre 57 d'entraînement en rotation. FIG. 5 shows a preform 50 formed on a mandrel 55. The preform 50 has a shape of revolution with a section in a C-shaped axial plane, that is to say open at one axial end and closed at the second axial end. The mandrel 55 is therefore mounted cantilevered at the end of a shaft 57 for driving in rotation.
La préforme 50 est réalisée en deux parties. Une première partie 501 de forme tubulaire est réalisée suivant le procédé conforme à l'invention, par exemple en utilisant le mandrin 55 comme rouleau d'appel pour le tissage de la texture constituant cette partie 501. Une deuxième partie 502 en forme de calotte ferme la première partie 501 à la deuxième extrémité axiale de la préforme. The preform 50 is produced in two parts. A first part 501 of tubular shape is produced according to the method according to the invention, for example using the mandrel 55 as a take-up roller for weaving the texture constituting this part 501. A second part 502 in the form of a firm cap the first part 501 at the second axial end of the preform.
La calotte 502 est constituée par des strates circulaires bidimensionnelles, par exemple en un tissu de même nature que celui constituant la partie 501. The cap 502 is constituted by two-dimensional circular strata, for example in a fabric of the same kind as that constituting the part 501.
Comme le montre la figure 6, la jonction entre les strates superposées formant la calotte 502 et les couches ou spires superposées formant la partie tubulaire 501 est réalisée en intercalant les bords de celles-ci avec un léger recouvrement. Le mandrin 55 peut présenter une gorge 59 au niveau de cette jonction pour éviter la création d'une surépaisseur du côté extérieur de la préforme 50. As shown in Figure 6, the junction between the superimposed strata forming the cap 502 and the superimposed layers or turns forming the tubular part 501 is achieved by interposing the edges thereof with a slight overlap. The mandrel 55 may have a groove 59 at this junction to avoid the creation of an additional thickness on the outside of the preform 50.
De façon connue en soi, la préforme obtenue par le procédé conforme à l'invention peut être aiguilletée afin de réaliser une liaison entre les couches de tissu enroulées sur le mandrin. In a manner known per se, the preform obtained by the process according to the invention can be needled in order to make a connection between the layers of fabric wound on the mandrel.
La figure 7 montre schématiquement une installation de tissage analogue à celle de la figure 1, dans laquelle le rouleau d'appel a été remplacé par un mandrin 75 destiné à la formation d'une préforme 70 analogue à la préforme 30 illustrée par la figure 3. FIG. 7 schematically shows a weaving installation similar to that of FIG. 1, in which the take-up roller has been replaced by a mandrel 75 intended for the formation of a preform 70 similar to the preform 30 illustrated in FIG. 3 .
L'aiguilletage de la préforme est réalisé au moyen d'une planche à aiguilles 73 de forme correspondant à celle d'une génératrice de la préforme 70. La planche à aiguilles 73 est montée au voisinage du mandrin 75, parallèlement à celui-ci, sensiblement au niveau où le tissu constitutif de la texture vient s'enrouler. The needling of the preform is carried out by means of a needle board 73 of shape corresponding to that of a generator of the preform 70. The needle board 73 is mounted in the vicinity of the mandrel 75, parallel to the latter, substantially at the level where the fabric constituting the texture coils.
La planche à aiguilles 73 est animée d'un mouvement alternatif dirigé radialement par rapport au mandrin afin de permettre aux aiguilles 76 de pénétrer dans la préforme. The needle board 73 is driven by an alternating movement directed radially relative to the mandrel in order to allow the needles 76 to penetrate into the preform.
L'aiguilletage peut être réalisé après la fin du bobinage de la préforme. Needling can be performed after the end of the preform winding.
Pour obtenir un aiguilletage relativement homogène dans toute l'épaisseur de la préforme, il est toutefois préférable de réaliser l'aiguilletage au fur et à mesure de l'enroulement du tissu qui la constitue. To obtain a relatively homogeneous needling throughout the thickness of the preform, it is however preferable to carry out the needling as the fabric which constitutes it is wound.
Dans tous les cas, le mandrin 75 est revêtu d'une embase 77 en un matériau, tel qu'une mousse ou un feutre de matière plastique, par exemple un feutre de polypropylène, dans lequel les aiguilles peuvent pénétrer sans être endommagées et sans ramener de particules ou fibres au sein de la préforme. Un film 79, réalisé en un matériau pouvant être facilement traversé par les aiguilles, est collé sur l'embase 77 afin d'éviter que trop de fibres provenant de la préforme ne stinscrustent dans l'embase et compliquent la séparation entre la préforme et l'embase. Le film 79 est, par exemple, en polychlorure de vinyle. In all cases, the mandrel 75 is coated with a base 77 made of a material, such as a foam or a plastic felt, for example a polypropylene felt, into which the needles can penetrate without being damaged and without bringing back of particles or fibers within the preform. A film 79, made of a material which can easily be passed through by the needles, is bonded to the base 77 in order to prevent too much fiber coming from the preform from becoming encrusted in the base and complicating the separation between the preform and the 'base. The film 79 is, for example, made of polyvinyl chloride.
L'aiguilletage peut être effectué avec pénétration des aiguilles dans la préforme sur une profondeur constante, en écartant mutuellement la planche à aiguilles et l'axe du mandrin, après chaque tour du mandrin, d'une distance correspondant à l'épaisseur d'une couche de tissu aiguilletée. Un tel principe d'aiguilletage est décrit dans le document FR-A-2 584 107, pour la fabrication de préformes cylindriques. Needling can be carried out with penetration of the needles into the preform to a constant depth, mutually separating the needle board and the axis of the mandrel, after each revolution of the mandrel, by a distance corresponding to the thickness of a layer of needled fabric. Such a needling principle is described in document FR-A-2 584 107, for the manufacture of cylindrical preforms.
Après bobinage, la préforme, maintenue en forme par l'aiguilletage, est retirée du mandrin 75 et de l'embase 77, sur laquelle le film 79 reste collé, sans qu'il soit nécessaire de procéder à une phase préalable de consolidation. Il n'est donc pas utile dans ce cas d'utiliser un mandrin en un matériau, tel que le graphite, pouvant supporter les conditions d'infiltration de la matrice. After winding, the preform, held in shape by the needling, is removed from the mandrel 75 and from the base 77, on which the film 79 remains bonded, without it being necessary to carry out a prior consolidation phase. It is therefore not useful in this case to use a mandrel made of a material, such as graphite, which can withstand the conditions of infiltration of the matrix.
Bien entendu, l'aiguilletage peut être réalisé quel que soit le profil de la préforme, en adaptant la forme de la planche à aiguilles à ce profil. Of course, needling can be carried out whatever the profile of the preform, by adapting the shape of the needle board to this profile.
On notera encore qu'une liaison entre les couches de tissu enroulées sur le mandrin peut être réalisée par implantation de fils plutôt que par aiguilletage. Le procédé d'implantation de fils utilisé est par exemple du type de celui décrit dans la demande de brevet FR 2 565 262. It will also be noted that a connection between the layers of fabric wound on the mandrel can be carried out by implantation of threads rather than by needling. The method of implanting wires used is for example of the type described in patent application FR 2 565 262.
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FR2660673B1 (en) | 1992-09-04 |
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