FR2737983A1 - Outillage de redressage des raidisseurs d'un panneau composite autoraidi - Google Patents

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Abstract

Afin de redresser les raidisseurs (14) de panneaux autoraidis (10) en matériau composite thermoplastique, lorsque ces raidisseurs sont ondulés en fin de fabrication, on utilise un outillage (16) comprenant deux patins chauffants (18) reliés entre eux par des étriers (32). Des rondelles ressort (46) comprimées par des vis (52) appliquent les patins (18) contre le raidisseur (14) à redresser, avec une pression prédéterminée. Des blocs (26, 28, 30) thermiquement isolants confinent le chauffage sur les parties droites du raidisseur.

Description

OUTILLAGE DE REDRESSAGE DES RAIDISSEURS
D'UN PANNEAU COMPOSITE AUTORAIDI
DESCRIPTION
Domaine technique
L'invention concerne un outillage conçu pour redresser au moins un raidisseur d'un panneau autoraidi en matériau composite thermoplastique, dont la fabrication est terminée.
Un tel outillage peut être utilisé dans tous les domaines industriels qui font appel à des panneaux autoraidis en matériau composite thermoplastique, dès lors que la gamme de fabrication induit la présence d'ondulations sur les raidisseurs, entraînant un abaissement des caractéristiques mécaniques du panneau inacceptable dans les applications considérées. Une application privilégiée concerne les panneaux autoraidis qui sont utilisés dans la fabrication d'éléments de voilure d'aéronefs, car on a constaté, par des essais sur éprouvettes, que la présence de raidisseurs ondulés sur de tels panneaux se traduisait par une diminution d'environ 40% de leur tenue en compression après impact.
Etat de la technique
Il n'existe pas actuellement d'outillage permettant de redresser les raidisseurs d'un panneau autoraidi en composite thermoplastique. Par conséquent, lorsque les raidisseurs présentent des ondulations à l'issue de la fabrication d'un panneau, les utilisateurs ont seulement le choix entre deux possibilités.
La première de ces possibilités, applicable uniquement lorsque les diminutions des caractéristiques mécaniques induites par la présence de raidisseurs ondulés sont acceptables dans l'application envisagée, consiste à utiliser les panneaux autoraidis comme s'ils étaient dépourvus de raidisseurs ondulés. Cela revient à accepter un affaiblissement des caractéristiques mécaniques de la structure dans laquelle sont intégrés les raidisseurs.
La seconde possibilité, applicable dans tous les cas où les diminutions des caractéristiques mécaniques des panneaux autoraidis découlant de la présence de raidisseurs ondulés sur ces panneaux sont inacceptables dans l'application envisagée, consiste à mettre ces panneaux au rebut. Lorsque la fabrication des panneaux autoraidis se traduit par la présence fréquente de raidisseurs ondulés, le coût des structures dans lesquelles sont intégrés les panneaux est alors accru de façon significative.
Exposé de l'invention
L'invention a précisément pour objet un outillage d'un type nouveau, conçu pour permettre le redressage des raidisseurs des panneaux composites autoraidis, lorsque ces raidisseurs présentent une forme ondulée à la fin de leur fabrication, de façon à assurer le maintien de caractéristiques mécaniques homogènes d'un panneau à l'autre et à éviter de mettre au rebut les panneaux présentant des raidisseurs ondulés.
Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un outillage de redressage d'au moins un raidisseur d'un panneau autoraidi en matériau composite, caractérisé par le fait qu'il comprend
- deux patins chauffants présentant deux faces planes en vis-à-vis aptes à être appliquées contre les faces opposées d'un raidisseur à redresser
- des étriers reliant les patins chauffants en des emplacements régulièrement espacés, de façon à permettre un déplacement relatif entre les patins selon une direction perpendiculaire à leurs faces planes en vis-à-vis
- des moyens de mise en pression, interposés entre chaque patin chauffant et chaque étrier, de façon à appliquer les patins contre le raidisseur avec une pression prédéterminée ; et
- des blocs thermiquement isolants aptes à recouvrir extérieurement les patins chauffants et les régions du panneau situées de part et d'autre du raidisseur, lorsque les patins chauffants sont appliqués contre ce dernier.
Un tel outillage permet d'appliquer sur le raidisseur à redresser un cycle de température et de pression déterminé en fonction de la nature du matériau composite, sans que les parties du panneau adjacentes au raidisseur ne soient endommagées. On peut ainsi redresser successivement chacun des raidisseurs d'un même panneau, ce qui permet de donner à ce dernier des caractéristiques mécaniques proches de celles d'un panneau autoraidi présentant des raidisseurs droits dès la fin de sa fabrication. La mise au rebut de certains panneaux peut ainsi être totalement évitée.
Selon une forme de réalisation préférentielle de l'invention, chaque patin chauffant comprend une pièce métallique massive, réalisée par exemple en acier, dans laquelle sont logés des moyens de chauffage tels que deux cannes chauffantes s'étendant sur toute la longueur de la pièce métallique. Des moyens de mesure de température logés dans la pièce métallique massive permettent de contrôler la température appliquée sur le raidisseur, afin de maîtriser le cycle de redressage de ce raidisseur.
Chacun des étriers supporte avantageusement au moins une colonnette de guidage orientée selon la direction perpendiculaire aux faces planes des patins chauffants Ces derniers sont alors montés coulissants sur ces colonnettes. Un ressort de rappel monté sur chacune des colonnettes de guidage, entre les patins chauffants, maintient normalement ces derniers écartés l'un de l'autre.
Dans la forme de réalisation préférentielle de l'invention, chaque moyen de mise en pression comprend un empilement de rondelles ressort monté sur une tige orientée selon la direction perpendiculaire aux faces planes des patins. Cet empilement de rondelles ressort est placé entre une tête de la tige tournée vers les patins chauffants et une vis de réglage de pression vissée dans l'étrier, coaxialement à la tige. En vissant plus ou moins la vis de réglage, l'opérateur règle la pression qui est appliquée sur le raidisseur par les patins chauffants.
Par ailleurs, les blocs thermiquement isolants comprennent de préférence des blocs fixes, à section en forme de L, montés sur chaque patin chauffant à l'intérieur des étriers, des blocs amovibles, à section en forme de L, aptes à être montés sur les patins chauffants de part et d'autre des étriers, et des blocs amovibles plats, aptes à être montés sur le panneau autoraidi, de part et d'autre du raidisseur à redresser.
Afin que la pression appliquée sur le raidisseur par l'outillage n'ait pas pour effet un glissement relatif entre les couches ou plis formant le raidisseur, deux films d'un matériau à très faible coefficient de frottement tels que de la Thermalimide (marque déposée) sont placés avantageusement entre les patins chauffants et le raidisseur à redresser.
Brève description des dessins
On décrira à présent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférentielle de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels
- la figure 1 est une vue en coupe tranversale d'un outillage conforme à l'invention, placé sur un raidisseur à redresser d'un panneau autoraidi en matériau composite ; et
- la figure 2 est une vue en perspective représentant l'outillage de la figure 1, observé de dessus et illustré en cours de montage sur un panneau autoraidi.
Exposé détaillé d'un mode de réalisation
Sur les figures 1 et 2, la référence 10 désigne de façon générale un panneau autoraidi en matériau composite, dont la fabrication est terminée. Ce panneau autoraidi 10 comprend essentiellement une peau 12 sensiblement plane et des raidisseurs 14 qui font saillie perpendiculairement à la peau 12 sur une même face de celle-ci.
Dans l'exemple de réalisation représenté, les raidisseurs 14 sont tous parallèles entre eux et écartés d'une même distance les uns par rapport aux autres. De plus, la hauteur des raidisseurs 14 présente une valeur uniforme sur toute leur longueur et elle est la même pour tous les raidisseurs. On observera cependant que l'outillage selon l'invention peut être utilisé pour redresser des raidisseurs de panneaux composites autoraidis présentant des caractéristiques différentes de celles-ci.
Comme toute pièce en matériau composite, il est rappelé qu'un panneau autoraidi en matériau composite est formé de fibres telles que des fibres de carbone disposées sous la forme de nappes ou de plis superposés et liées entre elles par une résine telle qu'une résine thermoplastique Poly-Ether-Ether-Kétone (PEEK).
Ainsi, chacun des raidisseurs 14 comprend un certain nombre de nappes ou de plis superposés, formés chacun de fibres unidirectionnelles, le nombre de couches ou de plis déterminant l'épaisseur du raidisseur. Un panneau autoraidi 10 présentant une telle structure peut notamment être utilisé comme élément de voilure sur un aéronef.
Des essais en compression après impact ont montré que la tenue en compression d'un tel panneau autoraidi varie de façon sensible selon la rectitude des raidisseurs 14. Ainsi, une chute d'environ 40% de la tenue en compression a été constatée sur un panneau présentant des raidisseurs 14 ondulés, par rapport à un panneau comparable muni de raidisseurs droits en fin de fabrication.
Afin de redonner aux panneaux autoraidis comportant des raidisseurs ondulés, des caractéristiques mécaniques et notamment une tenue en compression après impact proches de celles d'un panneau autoraidi présentant des raidisseurs droits après fabrication, et afin par conséquent de permettre l'utilisation de tous les panneaux fabriqués, y compris lorsqu'ils comportent des raidisseurs ondulés en fin de fabrication, il est proposé selon l'invention de redresser tour à tour chacun de ces raidisseurs 14 ondulés au moyen d'un outillage approprié, désigné de façon générale par la référence 16 sur les figures.
Cet outillage 16 comprend tout d'abord deux patins chauffants identiques 18, qui présentent la forme de règles destinées à être appliquées contre les faces opposées du raidisseur 14 à redresser.
Chacun des patins chauffants 18 comprend une pièce métallique massive 20 réalisée par exemple en acier.
Cette pièce 20 présente en section une forme rectangulaire et sa longueur est légèrement supérieure à celle des raidisseurs 14. Chaque pièce métallique massive 20 est prévue pour reposer sur la peau 12 par le petit côté du rectangle formé en section par cette pièce, alors que le grand côté de ce rectangle est prévu pour être appliqué contre la face correspondante du raidisseur 14. La longueur du grand côté du rectangle formé en section par chacune des pièces métalliques massives 20 est donc supérieure à la hauteur des parties planes de chacun des raidisseurs 14, comme l'illustre bien la figure 1.
Les patins chauffants 18 présentent ainsi deux faces planes en vis-à-vis 22, prévues pour être appliquées contre les parties planes du raidisseur 14 à redresser.
Chacun des patins chauffants 18 comporte en outre, à l'intérieur de la pièce métallique massive 20, des moyens de chauffage constitués par des cannes chauffantes 24 dans la forme de réalisation représentée. De façon plus précise, deux cannes chauffantes 24 sont logées dans chacune des pièces métalliques massives 20, à l'intérieur de deux logements de section circulaire s'détendant sur toute la longueur de ces blocs.
Des passages (non représentés) sont également formés dans chacun des blocs 20 des patins chauffants 18, afin de recevoir des moyens de mesure de température tels que des thermocouples. Cette caractéristique permet d'assurer en permanence le suivi et le contrôle de la température de chauffage du raidisseur 14 lors de son redressage au moyen de l'outillage 16.
En plus des deux patins chauffants 18, l'outillage 16 comprend un certain nombre de blocs thermiquement isolants qui sont disposés sur le panneau autoraidi 10 et autour- des patins chauffants 18, afin que le chauffage des patins agisse uniquement sur la partie droite du raidisseur 14 que l'on désire redresser.
A cet effet, ces blocs thermiquement isolants comprennent tout d'abord des plaques amovibles 26 prévues pour être posées sur la peau 12 du panneau 10, de part et d'autre du raidisseur 14 à redresser, comme l'illustre la figure 1. La forme et l'épaisseur de ces plaques amovibles 26 sont telles qu'elles recouvrent en totalité les parties de la peau 12 situées entre les raidisseurs, sur une épaisseur déterminée afin que seules les parties planes des raidisseurs dépassent des plaques 26.
Les blocs thermiquement isolants comprennent en outre des blocs fixes 28, à section en forme de L, qui recouvrent chacun des patins chauffants 18 sur leurs faces opposées à la peau 12 et au raidisseur 14 du panneau 10, lorsque les patins chauffants sont placés de part et d'autre du raidisseur 14. Ces blocs fixes 28 sont montés sur les patins chauffants 18 en des emplacements régulièrement espacés, d'une manière qui sera explicitée ultérieurement.
En outre, les blocs thermiquement isolants comprennent des blocs amovibles 30 (figure 2) qui présentent une section en forme de L comparable à celle des blocs fixes 28. Ces blocs amovibles 30 sont prévus pour remplir les intervalles entre les blocs fixes 28, de telle sorte que les faces des patins chauffants 18 opposées à la peau 12 et au raidisseur 14 soient recouvertes sur toute leur longueur par les blocs fixes 28 et amovibles 30.
Il est à noter que le matériau thermiquement isolant dans lequel sont formés les plaques 26 et les blocs 28 et 30 est un matériau rigide tel que du
Kerlane (marque déposée).
L'outillage 16 conforme à l'invention comprend de plus, des étriers 32 servant notamment à supporter, à intervalles réguliers, les patins chauffants 18. Ces étriers 32, qui présentent généralement la forme d'un U renversé, chevauchent les patins chauffants 18 en des emplacements régulièrement espacés qui correspondent aux emplacements où les patins 18 sont équipés des blocs fixes 28 thermiquement isolants. Cet agencement est illustré sur la figure 2. Le nombre d'étriers 32 dépend de la longueur des patins chauffants 18, qui dépend elle-même de la longueur du raidisseur 14 à redresser. A titre d'exemple, l'outillage 16 peut comporter quatre étriers 32, dans le cas où les patins 18 font environ 1 mètre de long.
Chacun des étriers 32 est terminé par deux semelles 34 par lesquelles cet étrier repose normalement sur la peau 12 recouverte des plaques amovibles 26, de part et d'autre du raidisseur 14 à redresser. Le cas échéant, les semelles 34 peuvent être équipées de vis de positionnement (non représentées) permettant de fixer les étriers 32 sur les plaques amovibles 26.
Comme l'illustre en particulier la figure 1, chaque étrier 32 supporte une colonnette de guidage 36 orientée perpendiculairement au raidisseur 14 à redresser et aux faces 22 des patins 18 lorsque l'outillage 16 est en place. Plus précisément, la colonnette 16 passe alors au-dessus du raidisseur 14 à redresser et s'étend de part et d'autre de ce dernier pour être fixée à l'étrier 32 correspondant par deux écrous 37 placés à chacune de ses extrémités.
Chaque colonnette de guidage 36 supporte de façon coulissante deux bagues de guidage 38 servant au support des patins chauffants 18.. Ainsi, chacun des patins chauffants 18 est fixé sur l'une des bagues de guidage 38 associée à chaque étrier 32 par des vis 40.
Ces vis 40 traversent aussi le bloc fixe 28 monté sur le patin chauffant 18 en face de chacun des étriers 32, ce qui assure également la fixation de ces blocs 28 sur les patins chauffants 18.
Un ressort hélicoïdal de compression 42 est placé sur chaque colonnette de guidage 36 entre les bagues de guidage 38 qu'elle supporte, de façon à écarter normalement les patins chauffants 18 suffisamment pour que l'outillage 16 puisse être placé sur un raidisseur 14 à redresser ou démonté de ce raidisseur.
Enfin, l'outillage 16 conforme à l'invention comprend des moyens de mise en pression, désignés de façon générale par les références 44 sur la figure 1, conçus pour appliquer chacun des patins chauffants 18 avec une pression prédéterminée contre la face correspondante du raidisseur 14 à redresser. Ces moyens de mise en pression 44 sont interposés entre chacune des branches des étriers 32 et le patin chauffant 18 situé du même côté du raidisseur 14 à redresser.
De façon plus précise, chacun des moyens de misse en pression 44 comprend un empilement de rondelles ressort 46 monté sur une tige cylindrique 48 dont une tête 50 est en appui contre le bloc fixe 28 monté sur le patin chauffant 18 au niveau de l'étrier 32 correspondant. Dans ces conditions, la tige 48 est orientée selon une direction perpendiculaire au raidisseur 14 à redresser et aux faces 22 des patins chauffants.
L'extrémité de la tige 48 opposée à la tête 50 coulisse librement dans un alésage 51 formé dans une vis 52 de réglage de pression. Cette vis 52 est ellemême vissée dans un trou taraudé 53 traversant la branche correspondante de l'étrier .32. Une rondelle 54 est également montée sur la tige 48, entre l'extrémité de la vis 52 de réglage de pression et l'empilement de rondelles ressort 46. Ainsi, l'empilement de rondelles ressort 46 est interposé entre la rondelle 54 et la tête 50 de la tige 48.
Grâce à l'agencement qui vient d'être décrit, on comprend qu'un opérateur agissant au moyen d'une clé sur la tête de chacune des vis 52 de réglage de pression déplace à volonté la rondelle 54 vers le raidisseur 14 à redresser ou en éloignement de ce raidisseur. Dans le premier cas, cela a pour effet d'amener les patins chauffants 18 en appui contre les faces du raidisseur et de les appliquer contre ces faces avec une pression prédéterminée, qui dépend de la compression de l'empilement de rondelles ressort 46 entre la rondelle 54 et la tête 50. Dans le deuxième cas, l'action de l'opérateur autorise la mise en place et l'enlèvement de l'outillage 16.
Pour compléter la description de l'outillage 16, on voit sur la figure 1 que deux films 56 d'un matériau à très faible coefficient de frottement tel que de la
Thermalimide (marque déposée) sont avantageusement placés entre chacun des patins chauffants 18 et la face correspondante du raidisseur 14 à redresser. En glissant l'un sur l'autre lorsque le raidisseur 14 est chauffé par les patins chauffants 18 et pressé par les moyens 44 de mise en pression, les films 56 permettent d'éviter qu'il ne se produise un glissement des couches ou plis du raidisseur 14, les unes par rapport aux autres.
La mise en oeuvre de l'outillage 16 qui vient d'être décrit va à présent être exposée brièvement.
Lorsqu'un raidisseur 14 d'un panneau autoraidi 10 est suffisamment ondulé pour justifier son redressage, l'opérateur place d'abord deux plaques amovibles 26 thermiquement isolantes sur la peau 12 de part et d'autre de ce raidisseur. Il met ensuite en place la majeure partie de l'outillage 16 en posant et fixant si nécessaire les talons 34 des étriers 32 sur ces plaques 26, de telle sorte que chacun des patins chauffants 18 soit situé de part et d'autre du raidisseur 14 à redresser. Auparavant, l'opérateur a pris soin d'écarter suffisamment les faces 22 des patins chauffants en agissant sur les vis 52 de réglage de pression. La mise en place de l'outillage est terminée par la pose des blocs amovibles 30 que l'on a illustré à son début sur la figure 2.
Lorsque cette mise en place est terminée, l'opération de redressage du raidisseur 14 est effectuée en appliquant sur celui-ci une pression prédéterminée, homogène sur la hauteur et la longueur du raidisseur, par un vissage contrôlé des vis 52 de réglage de pression et en chauffant le raidisseur à une température homogène à l'aide des moyens de chauffage 24 équipant les patins 18. Le cycle de température et de pression dépend de la nature du matériau composite dans lequel est réalisé le panneau autoraidi 10. Ce cycle ne fait pas partie de l'invention. Il se termine par un refroidissement du raidisseur et un démontage de l'outillage. Il est à noter que le redressage du raidisseur n'a aucune autre conséquence sur la géométrie et les côtes de ce dernier.
Des essais effectués sur un panneau autoraidi dont les raidisseurs ondulés ont été redressés à l'aide d'un outillage conforme à l'invention ont montré un gain de 36E de la tenue en compression après impact, par rapport à un panneau comparable avec des raidisseurs ondulés. La tenue en compression après impact ainsi obtenue représente environ 90% de la tenue en compression d'un panneau comparable présentant des raidisseurs droits en fin de fabrication.
Bien entendu, l'outillage de redressage conforme à l'invention peut subir différentes modifications sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, et uniquement à titre d'exemple, le montage des patins chauffants 18 sur les étriers 32 peut être assuré si nécessaire par plusieurs colonnettes de guidage analogues aux colonnettes 36 décrites précédemment.

Claims (8)

REVENDICATIONS
1. Outillage de redressage. d'au moins un raidisseur d'un panneau autoraidi en matériau composite, caractérisé par le fait qu'il comprend
- deux patins chauffants (18) présentant deux faces planes (22) en vis-à-vis aptes à être appliquées contre les faces opposées d'un raidisseur (14) à redresser ;
- des étriers (32) reliant les patins chauffants (18) en des emplacements régulièrement espacés, de façon à permettre un déplacement relatif entre les patins (18) selon une direction perpendiculaire à leurs faces planes (22) en vis-à-vis
- des moyens (44) de mise en pression, interposés entre chaque patin chauffant (18) et chaque étrier (32), de façon à appliquer les patins (18) contre le raidisseur (14) avec une pression prédéterminée ; et
- des blocs thermiquement isolants (26, 28, 30) aptes à recouvrir extérieurement les patins chauffants (18) et les régions du panneau (10) situées de part et d'autre du raidisseur (14), lorsque les patins chauffants sont appliqués contre ce dernier.
2. Outillage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque patin chauffant (18)comprend une pièce métallique massive (20) dans laquelle sont logés des moyens de chauffage (24).
3. Outillage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque patin chauffant (18) comprend de plus des moyens de mesure de température logés dans la pièce métallique massive (20).
4. Outillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque étrier (32) supporte au moins une colonnette de guidage (36) orientée selon ladite direction, sur laquelle les patins chauffants (18) sont montés coulissants.
5. Outillage selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'un ressort de rappel (42) est monté sur chaque colonnette de guidage (36), entre les patins chauffants (18).
6. Outillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque moyen de mise en pression (44) comprend un empilement de rondelles ressort (46) monté sur une tige (48) orientée selon ladite direction, entre une tête (50) de cette tige tournée vers les patins chauffants (18) et une vis (52) de réglage de pression vissée dans l'étrier (32), coaxialement à la tige (48).
7. Outillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les blocs thermiquement isolants comprennent des blocs fixes (28) à section en forme de L, montés sur chaque patin chauffant (18) à l'intérieur des étriers (32), des blocs amovibles (30), à section en forme de L, aptes à être montés sur les patins chauffants (18), de part et d'autre des étriers (32), et des plaques amovibles (26) aptes à être montées sur le panneau (10) de part et d'autre du raidisseur (14).
8. Outillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend de plus deux films (56) d'un matériau à très faible coefficient de frottement, aptes à être placés entre les patins chauffants (18) et le raidisseur (14) a redresser.
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