FR2922276A1 - Jonction triedre en materiau composite et procede de fabrication d'une telle jonction - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une pièce de jonction trièdre (20.a,20.b) comportant des surfaces de liaison (230) continues et sans ouverture entre ses faces fonctionnelles (210,211,220) caractérisée en ce que ladite pièce de jonction (20.a, 20.b) est constituée d'un matériau composite à renfort fibreux continu apte à résister au feu et à la fumée.L'invention porte également sur un procédé avantageux de fabrication de telles pièces, basé sur l'estampage à chaud de flans en matériau composite pré-consolidés, ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé.

Description

JONCTIONS TRIEDRES EN MATERIAU COMPOSITE ET PROCEDE DE FABRICATION D'UNE TELLE JONCTION

DESCRIPTION 5 DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne des pièces de jonction trièdres à hautes caractéristiques mécaniques présentant un comportement amélioré au feu et à la fumée. Plus particulièrement l'invention concerne des 10 jonctions trièdres constituées de matériaux composites à matrice thermoplastique renforcée par un renfort fibreux sous forme de fibres continues. L'invention comprend l'utilisation de telles pièces de jonction pour la constitution de structures secondaires du 15 fuselage d'un aéronef et concerne également un aéronef équipé de telles structures. L'invention porte également sur un procédé avantageux de fabrication de telles pièces, basé sur l'estampage à chaud de flans en matériau composite pré-consolidés, 20 ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Les structures secondaires d'aéronefs telles que l'on en trouve dans les soutes à marchandises sont constituées de cloisons, sous la forme de panneaux 25 assemblés, qui délimitent les parois latérales et le plafond à l'intérieur de ladite soute. Ces cloisons ont pour fonction d'isoler l'intérieur de la soute de la structure et des systèmes environnants, de manière à ce que ceux-ci ne puissent pas être dégradés lors des diverses manipulations des marchandises (chargement, déchargement...) ou en cas d'incident se déroulant dans la soute tel qu'un incendie. Les cloisons formant cette structure secondaire suivent sensiblement le contour de la soute et présentent des raccordements en angle formant trièdre entre deux cloisons et le plancher, ou, entre deux cloisons et le plafond. Ces raccordements trièdres sont assurés par des pièces de jonction de forme adaptée couramment appelées coins de malle par analogie de forme. Ces pièces de jonction ont donc à la fois une fonction de positionnement des cloisons, des fonctions structurales vis à vis de la résistance de l'ensemble aux diverses sollicitations mécaniques et des fonctions d'étanchéité au niveau de la jonction. Il faut, en effet, en cas d'incident, assurer qu'aucune fumée ne soit transmise de la soute vers la cabine et ceci même en cas d'accroissement important de la température dans la soute.

A ces exigences s'ajoutent, en construction aéronautique, des contraintes de masse, ce facteur ayant une influence directe sur la performance de l'aéronef. Compte tenu de ces diverses contraintes, ces pièces de 25 jonction trièdres sont couramment fabriquées à partir de tôles en alliage d'aluminium pliées. Dès lors que les rayons de pliage sont suffisants ce procédé de fabrication permet de mettre en forme de telles pièces dans un état métallurgique qui ne 30 nécessite par de traitement thermique ultérieur pour atteindre les propriétés mécaniques désirées. Cette absence de traitement thermique supprime tout risque d'évolution de la géométrie de la pièce au cours dudit traitement. Par ailleurs, dans la mesure où seule la zone correspondant au rayon de pliage subit une déformation plastique, ladite déformation plastique étant elle-même réalisée selon une surface développable (cylindre correspondant au rayon), la pièce ne subit pas d'amincissement lié à la déformation plastique. Par conséquent les faces internes et externes des ailes de la jonction trièdre restent parallèles. Ce procédé de fabrication permet de garantir une bonne précision géométrique des angles entre les faces de référence de la jonction, précision géométrique identique, que les faces de références utilisées soient les faces externes du trièdre, dans le cas d'une jonction convexe (vue de l'intérieur de la soute), ou les faces internes du trièdre, dans le cas d'une jonction concave. Ainsi réalisées lesdites pièces de jonction présentent nécessairement un défaut de recouvrement à l'endroit du raccordement des rayons de pliage, au niveau de la pointe du trièdre. Afin que la pièce puisse assurer son rôle d'étanchéité ce défaut de raccordement doit être comblé par un 25 mastic d'étanchéité. Une solution pour supprimer ce défaut d'étanchéité consiste à fabriquer la pièce de jonction, non pas par pliage mais par emboutissage, soit selon un procédé d'estampage de type poinçon-matrice, soit par un 30 procédé de formage superplastique où le flan métallique est poussé lentement et à haute température dans l'empreinte de la matrice au moyen d'une pression de gaz. Sans décrire de manière plus détaillée ces procédés connus de l'homme du métier, ceux-i présentent l'inconvénient soit de ne pas permettre l'obtention des caractéristiques mécaniques visées et / ou de ne pas permettre d'atteindre la qualité géométrique requise. En effet les alliages d'aluminium à hautes caractéristiques telles que les alliages des séries 2000, basés sur le système aluminium-cuivre, ou des séries 7000 basés sur le système aluminium-magnésiumcuivre ne présentent pas un allongement suffisant à l'état revenu, qui correspond à l'état final d'utilisation, pour subir un emboutissage par estampage de cette forme sans rupture. Il est donc nécessaire de réaliser l'emboutissage à l'état trempé ou recuit puis de pratiquer un traitement thermique adapté, traitement thermique au cours duquel la pièce se déforme par relaxation des contraintes internes, dégradant ainsi sa qualité géométrique.

Dans le cas de l'utilisation du formage superplastique celui-ci peut par exemple être réalisé avec des alliages d'aluminium de la série 7475 qui ne nécessitent pas de traitement thermique ultérieur, mais qui d'une part sont d'un coût très élevé et d'autre part, par le principe même de ce procédé, présenteront un amincissement non uniforme entraînant le nonparallèlisme des faces internes et externes de la pièce trièdre. L'utilisation d'autres alliages, tels que des alliages de titane ou des aciers peut également constituer une solution, laquelle solution s'avère beaucoup moins intéressante à la fois en termes de coût et en termes de masse. Finalement, les alliages d'aluminium ne présentent qu'une résistance limitée en cas d'élévation de température, leurs propriétés mécaniques étant fortement réduites au delà de 250°C, ce qui implique leur protection thermique en zone soute. En effet, les jonctions trièdres doivent répondre aux exigences de sécurité, notamment en ce qui concerne les structures secondaires de soute, à la norme CS25.855 (c) App. F Part III qui défini les conditions de test à la pénétration de la flamme des revêtements de soute. Cette norme impose, entre autres, la non pénétration de la flamme après 5 minutes d'exposition à une flamme de kérosene grade 2 selon un débit de 7,6 litre par heure et située à 20cm de la cloison. Une telle flamme correspond à une température de 1038°C +/- 38° C. Afin d'assurer cette tenue à la flamme, les pièces de jonction trièdre selon l'art antérieur sont protégées par un feuillard en acier recouvrant la zone de jonction et assurant la fonction d'écran anti-calorique temporaire en cas d'élévation de la température dans la soute. Cette disposition de protection, outre le fait de rendre l'installation de la structure secondaire plus complexe, a également un impact défavorable sur la masse. Il existe donc un besoin pour des pièces de jonction trièdres économiques dont les caractéristiques structurelles permettent d'assurer une jonction étanche à la fumée sans bouchage, capables de résister à des températures élevées dans des conditions conformes aux exigences et sans écran anti-calorique. Avantageusement ces pièces de jonction seraient de masse inférieure ou égale aux pièces équivalentes réalisées en alliages d'aluminium à hautes caractéristiques de l'art antérieur. Avantageusement, ces jonctions trièdres pourront être réalisées avec des caractéristiques d'épaisseur équivalentes à celles des jonctions de l'art antérieur, de manière à pouvoir les substituer dans des assemblages existants sans modification des autres pièces. Les composites à matrice thermoplastique renforcés par des fibres continues, sont utilisés dans des applications aéronautiques. Ces matériaux, sont connus pour leur résistance aux conditions feu, fumée . Il s'agit typiquement de composites ayant un renfort sous forme de fibres continues dans une matrice constituée de résine polyetherimide (PEI), de polysulphone (PPS) ou de polyether-ethercétone (PPEK), le taux de fibres étant compris entre 50% et 70% en volume. Il est également connu de fabriquer des pièces en matériau composite de ce type par estampage ou emboutissage à chaud d'un flan pré-consolidé constitué d'un tel matériau. Les mécanismes de déformation mis en oeuvre au cours de ce type de formage ne font pas appel à une plastification de la matière mais à un mécanisme de glissement inter-plis associé au décompactage - re- compactage du composite. Un tel mécanisme de formage est décrit par exemple dans EP1543942, notamment dans le cas de pièces présentant des faces selon plusieurs plans sécants telles que des pièces en forme de boîte, et par analogie des pièces formant un trièdre. Ce mécanisme de formage permet de conserver des faces parallèles sans amincissement y compris dans le cas d'un formage avec des bords tombés de profondeur importante. Selon le procédé de formage connu de l'homme du métier les flans constitués de plaques en composite à matrice thermoplastique et renfort fibreux sous forme de fibres continues, sont préalablement chauffés avant d'être positionnés sur la matrice d'estampage et d'être formés par la descente du poinçon. Pour que le formage puisse avoir lieu, le flan doit être porté à une température proche de la température de fusion de la matrice thermoplastique, ceci afin d'assurer le glissement interlaminaire des plis durant le formage. Pour que ce type de formage soit réalisable il est nécessaire que le flan soit chauffé de manière uniforme sur toutes ses faces et dans tout son volume. A cette fin il est connu, dans un contexte de production automatisée, de réaliser ce chauffage par l'intermédiaire de panneaux radians infrarouge de part et d'autre du flan au cours de son transfert vers la presse, celui-ci étant placé sur un film fin de polyimide résistant à la température de chauffage, film qui assure à la fois le support du flan et son transfert. Toujours de manière connue, lors de l'opération d'estampage, le film reste sous le flan au cours de la mise en forme et subit donc l'opération de formage en même temps que le flan. Le film de polyimide étant très fin, son épaisseur étant généralement comprise entre 30pm et 50pm, dans la plupart des cas, il suit la déformation de la matière. Cependant, lorsque l'embouti est une forme non développable comme c'est le cas d'une pièce trièdre ou d'une boîte fermée en périphérie, le film polyimide, qui ne possède pas de plasticité à la température d'estampage, se froisse et les plis produits s'impriment sur les surfaces de la pièce.

Ceci à pour conséquence que les surfaces en contact avec le film polyimide dans les zones de formation des fronces, présentent des ondulations et ne peuvent donc pas être des surfaces fonctionnelles de positionnement. De plus, les fibres sous jacentes à ces surfaces reproduisent lesdites ondulations et les caractéristiques mécaniques du composite s'en trouvent amoindries, notamment vis à vis des sollicitations de compression. Il existe donc un besoin pour un procédé d'estampage selon des formes non développables, de composites à matrice thermoplastique et à renfort fibreux sous forme de fibres continues permettant d'éviter l'impression des plis de froissement du film de transfert sur les surfaces en contact avec ledit film.

EXPOSE DE L'INVENTION L'invention présente permet de palier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé de formage automatisé par estampage à chaud de flans en composite à matrice thermoplastique et renfort fibreux continu, sans film polyimide de transfert. Ce procédé permet de former des pièces composites selon des surfaces non développables sans générer d'ondulation de surface. Selon un mode de réalisation avantageux le procédé objet de l'invention permet de positionner de manière précise le flan par rapport à la matrice de formage. Il permet ainsi d'obtenir des pièces présentant des surfaces fonctionnelles additionnelles telles que des soyages, localisées de manière précises par rapport aux faces principales de la pièce.

Les caractéristiques de ce procédé peuvent avantageusement être utilisées pour fabriquer de manière économique des pièces de jonction trièdres étanches à la fumée, répondant aux contraintes géométriques et mécaniques requises pour ce type d'application. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS • La figure 1 représente un exemple de structure secondaire d'aéronef, telle qu'une soute à marchandises avec la localisation des noeuds où sont utilisées les pièces de jonction trièdres objet de l'invention • La figure 2 présente schématiquement les différentes configurations d'assemblage et justifie la nécessité de pouvoir utiliser l'une ou l'autre face de référence de la pièce de jonction • La figure 3 présente des exemples de réalisation de la jonction trièdre objet de l'invention selon l'art antérieur • La figure 4 représente une vue en élévation de la 30 jonction de deux panneaux de structure secondaire, selon l'art antérieur, au voisinage du cheminement d'un système et la protection thermique de la jonction par un feuillard d'acier. • La figure 5 présente des exemples de pièces de jonction selon la présente invention. • La figure 6 représente un synopsis du procédé de formage de flans consolidés en composite thermoplastique renforcé de fibres continues selon l'art antérieur • la figure 7 représente un dispositif de transfert selon l'invention permettant le chauffage de flans consolidés sans film polyimide • La figure 8 représente un détail du dispositif de mise en oeuvre du procédé de l'invention permettant un positionnement précis du flan par rapport à la matrice d'estampage DESCRIPTION DETAILLEE L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante et des dessins.

L'invention est ici présentée appliquée à des jonctions trièdres d'une structure secondaire délimitant la soute à marchandises d'un aéronef. Cet exemple n'est pas limitatif et l'invention peut s'appliquer à tout type de jonction trièdre présentant des exigences comparables à savoir grande rigidité mécanique précision d'assemblage faible masse étanchéité aux fumées résistance au feu qu'il s'agisse d'une structure secondaire d'aéronef ou de toute autre structure. La figure 1 présente en perspective un exemple de structure secondaire (10) de soute (3) d'un aéronef. Cette structure secondaire délimite un volume à l'intérieur du fuselage dont la structure primaire (1) constituée d'une peau rigidifiée transversalement par des cadres (2) et longitudinalement par des lisses est représentée en traits mixtes. La structure secondaire est constituée de panneaux (11) assemblés. Les pièces trièdres objet de l'invention sont situées aux noeuds (12) de cette structure secondaire. Ces noeuds sont des liaisons entre deux panneaux formant entre eux un angle inférieur à 180° et le plafond ou le plancher de cette structure secondaire. Pour des raisons de sécurité une telle zone de soute doit être un espace de confinement étanche aux fumées et aux liquides.

Comme on peut le voir schématiquement sur la vue en élévation de la figure 2, les pièces de jonction (20) objet de l'invention relient entre eux les panneaux de structure secondaires (11) et sont systématiquement situées sur les faces des panneaux extérieurs à la soute (3). Il est donc indispensable que les faces internes (côté concave de la pièce) des pièces de jonction trièdres (20) (figure 2A), tout comme les faces externes (côté convexe de la pièce) desdites pièces de jonction (20) (figure 2B) constituent des faces de référence, par conséquent que le parallélisme entre les faces internes et externes de la pièce de jonction trièdre soit assuré par son procédé de fabrication. Selon l'art antérieur (figure 3) les pièces de jonction sont fabriquées par pliage d'une tôle en alliage d'aluminium, typiquement choisi dans la série 2000. La disposition trièdre des faces de référence peut être obtenue soit directement par pliage (figure 3A) soit par pliage et assemblage (figure 3B). Dans le cas d'une solution assemblée (figure 3B) une première pièce (20.1) constitue par pliage deux faces du trièdre, laquelle est assemblée à une seconde pièce (20.2) constituant la troisième face du trièdre. Dans ce cas, un cordon de mastic (30) doit être interposé à l'interface entre la pièce pliée (20.1) et la face supérieure (20 .2) afin d'assurer l'étanchéité. Selon l'autre mode de réalisation de l'art antérieur (figure 3A), la pièce de jonction (20) est obtenue par double pliage d'une tôle en alliage d'aluminium, par exemple au moyen d'une presse à cellule fluide. Dans ce cas les faces du trièdre sont constituées par la partie supérieure du flan initial (22) et par les bords tombés (21) pliés selon un rayon suffisant (23) au cours du formage. Selon ce mode de réalisation la pièce présente une ouverture (0) au niveau du raccordement des bords tombés (21) entre eux et avec la face supérieure (22). Toujours selon l'art antérieur (figure 4) du fait de la présence de mastic (30) assurant l'étanchéité de la jonction trièdre et des caractéristiques intrinsèques des alliages d'aluminium dont les caractéristiques mécaniques chutent rapidement avec l'élévation de température au delà de 250°C, les pièces de jonction (20) doivent être protégées par un feuillard d'acier (40) qui constitue un écran thermique vis à vis de l'intérieur de la soute (3) en cas d'élévation de température à l'intérieur de celle-ci. Cet aspect est particulièrement important lorsque des systèmes ou des cheminements de fluide (50) se trouvent derrière la jonction.

Les pièces de jonctions trièdres selon l'invention (figure 5) sont fabriquées par estampage d'un flan composite à matrice thermoplastique et à renfort fibreux sous forme de fibres continues. L'utilisation d'un procédé d'estampage à partir d'un flan plan consolidé pour la fabrication de cette pièce permet d'obtenir une fermeture complète de la surface de peau de la pièce de jonction, notamment à la pointe (P) du trièdre, là où les solutions connues de l'art antérieur laissaient subsister une ouverture (0).

Ainsi les faces fonctionnelles (210,211,220) de la pièce de jonction sont reliées par des surfaces de liaison (230) continues et sans ouverture. Préférentiellement, la matrice thermoplastique utilisée sera telle que celle-ci présente un comportement conforme aux exigences en matière de résistance aux expositions feu-fumée. Des matrices de type polyetherimide (PEI), polysulphone (PPS), polyetherethercétone (PEEK) sont particulièrement adaptées à ce type d'application en raison de leurs caractéristiques de résistance à ces sollicitations et en raison de leur facilité de mise en œuvre par estampage.

Ces matrices sont renforcées par des fibres continues, c'est à dire des fibres qui s'étendent d'un bord à un autre de la pièce sans discontinuité, les renforts se présentant sous forme de tissus ou de nappes non tissées de fibres de carbone, de verre ou d'aramide, disposées en empilement dans l'épaisseur de la pièce, chaque couche dudit empilement, ou pli, étant orientée selon une direction définie. Selon un mode de réalisation particulier les pièces de jonction sont constituées par un empilement de 4 à 8 plis de fibre de carbone dans une matrice PPS. Optionnellement la pièce peut recevoir un pli de verre sur ses faces intérieures (côté concave de la pièce) et/ou l'extérieures de manière à l'isoler électriquement des pièces métalliques en contact avec la jonction. Ces configurations correspondent à des épaisseurs comprises entre 0,9 et 2,25 millimètres, pour un taux de fibres compris entre 50% et 70% en volume.

Cette configuration permet de fabriquer des pièces de jonction trièdres dites étanches sans perte d'épaisseur, les rayons de raccordement (230) entre les faces étant compris entre 10 et 30 fois l'épaisseur. La tolérance d'épaisseur des faces du trièdre est alors de 0, 05mm. Ainsi constituées les pièces de jonction sont également faciles à usiner et à assembler. Avantageusement il est possible, pour des jonctions trièdre de géométrie simple (sans soyage), d'estamper des pièces génériques et d'adapter ces dernières à l'application par un détourage mécanique ultérieur.

Il est également avantageux d'intégrer des formes plus complexes tels que des soyages (26) sur certaines faces, de manière à tenir compte de discontinuités géométriques locales des panneaux de structure secondaire. Les jonctions trièdres selon l'invention permettent d'intégrer de tels accidents de forme tout en conservant l'étanchéité de la jonction. Le procédé de fabrication utilisé permet en outre une localisation précise de ces soyages par rapport aux faces de références. La fabrication des pièces de jonction trièdre selon l'invention comprend les étapes consistant à : -draper à plat des tissus ou des nappes de fibres de carbone, de verre ou d'aramide, pré-imprégnées de résine thermoplastique de type PEI, PPS ou PEEK, - de consolider cet empilement en le soumettant à une température égale ou supérieure à la température de fusion de la résine thermoplastique et une pression d'au moins 0,1MPa, ce qui permet d'obtenir une plaque solide de composite à matrice thermoplastique et fibres continues, découper, préférentiellement par jet d'eau abrasif haute pression, dans cette plaque une panoplie de 25 flans de formes adaptées, -chauffer ces flans (200) de manière uniforme en surface et en épaisseur à une température au moins égale 90% de la température de fusion de la matrice thermoplastique, 30 à estamper à chaud ledit flan ainsi préchauffé entre un poinçon (110) et une matrice d'estampage (100) de formes adaptées au moyen d'une presse mécanique, la matrice d'estampage (100) étant chauffée à une température supérieure à la température de transition vitreuse de la résine thermoplastique constituant la flan. Avantageusement l'étape de chauffage du flan (200) est réalisée pendant son transfert vers la presse au moyen de panneaux radians (150). Selon l'art antérieur, pendant cette étape et jusqu'au positionnement du flan (200) sur la matrice d'estampage (100), celui-ci est soutenu sur un film polyimide résistant à haute température (120), ledit film assurant à la fois le soutien du flan (200), ramolli par le chauffage, et son transfert sur la presse. Il est en effet très délicat de manipuler un flan ainsi chauffé, d'une part à cause de la température de celui-ci, entre 250°C et 350°C selon la nature de la résine constitutive du matériau composite, d'autre part, car celui-ci est dans un état mou et finalement du fait de la température de la matrice d'estampage (100), elle-même chauffée à une température relativement élevée. L'utilisation de ce film polyimide présente donc les avantages suivants : le film polyimide étant très fin (épaisseur inférieure ou égale à 50pm) et translucide il ne perturbe pas le chauffage de la pièce par les panneaux radiant. Conservant ses caractéristiques mécaniques à haute température il soutient efficacement le flan chaud pendant le transfert. 17 2922276 - De largeur fixe, il peut recevoir tout format de flan compatible avec la presse. Le film polyimide de type THERMALIMIDE est placé tendu entre deux pinces, le flan (200) étant placé 5 sur le film. Les deux pinces s'enclenchent sur le dispositif de guidage et de transfert de la presse (160). Le flan {200) ayant été enduit d'un agent de démoulage de type FREEKOTE , l'estampage est réalisé 10 alors que le film polyimide se trouve toujours sous le flan. Par conséquent, film polyimide (120) subit également l'emboutissage. Suite à l'estampage le film polyimide peut être arraché de la pièce sans dégrader les surfaces 15 contre lesquelles il était en contact du fait de la présence de l'agent démoulant qui évite le collage du film sur lesdites surfaces. Dans le cas où la forme ainsi estampée n'est pas développable, ce qui est le cas des pièces de 20 jonction trièdres notamment du fait de la fermeture de ces pièces en pointe de trièdre (P), le film polyimide (120) tend à se froisser au cours de ce processus. Les fronces ainsi formées dans le film s'impriment très facilement à la surface de la 25 pièce, la résine thermoplastique se trouvant à l'état pâteux à cette température. Ces fronces, imprimées sur la surface des pièces, dégradent la qualité géométrique desdites surfaces et se traduisent également par des ondulations des fibres 30 sous jacentes, dégradant ainsi également les caractéristiques mécaniques de la pièce.

L'épaisseur du film polyimide étant généralement comprise entre 30pm et 50pm, l'empreinte laissée à la surface par une telle fronce est de l'ordre de 2 fois l'épaisseur du film, soit au minimum de l'ordre de 0,06 à 0,1 mm selon l'épaisseur du film utilisé. Or, pour des applications exigeantes telles que les applications aéronautiques, et plus particulièrement pour des pièces de jonction trièdres objet de l'invention, tant pour des questions de géométrie que pour des questions de santé matière, les écarts d'épaisseur sont particulièrement critiques. Il est d'usage de considérer que les écarts d'épaisseur acceptables sur une face ne peuvent excéder 0,05mm, d'une part, et d'autre part que l'épaisseur finale de la pièce ne doit pas différer de plus de 0,05mm de son épaisseur théorique obtenue en sommant l'épaisseur des plis. En effet un écart trop important entre l'épaisseur réelle et l'épaisseur théorique de la pièce implique soit des vides à l'intérieur du matériau soit des zones d'essorage c'est à dire des zones où la résine a été expulsée entre deux fibres. Ces deux types de défauts favorisent le délaminage du composite sous charge. Par ailleurs une variation d'épaisseur se traduit également par un défaut d'orientation de certaines fibres. L'épaisseur d'une pièce en composite à matrice thermoplastique estampée est réglée par l'entrefer entre le poinçon et la matrice. Or c'est justement à cet entrefer que se produisent les fronces du film polyimide. Le poinçon et la matrice d'estampage étant infiniment rigides en regard du flan, la surface de ce dernier sera nécessairement marquée. La présence de ces fronces, qui apparaissent de manière aléatoire en termes de localisation, est donc particulièrement désavantageuse pour la réalisation par estampage de pièces composites à matrice thermoplastique non développables telles que les pièces de jonction trièdres à surface continue objet de l'invention.

Pour palier à cet inconvénient majeur, l'invention consiste à utiliser un procédé de transfert-chauffage du flan n'utilisant pas le support d'un film polyimide. Selon l'invention (figure 7) les flans sont positionnés dans un cadre réglable (161). Les pinces (121) qui initialement assuraient le couplage avec le dispositif de transfert et le pincement du film polyimide, conservent leur fonction d'entraînement du transfert mais sont équipées de glissières (122) sur lesquelles coulissent des supports en forme de cornière (123), qui s'étendent entre les deux glissières (122) dans une direction perpendiculaire à celles-ci. Ces supports sont ajustés à la longueur du flan, par l'intermédiaire d'une goupille introduite dans un réseau de trous pratiqués dans les glissières (122). Chacun des deux supports (123) soutient une des extrémités du flan (200). Sur ces supports (123) coulissent deux rails (124) également en forme de cornière, perpendiculaires audits supports (123) et s'étendant entre ceux-ci selon une direction parallèle aux glissières (122).

L'écartement des rails (124) est ajusté et maintenu en position par l'intermédiaires de goupilles venant se loger dans l'un des trous alignés pratiqués le long des supports (123).

Chaque rail est placé de part et d'autre du flan (200) dans le sens de la largeur. Le flan (200) est donc maintenu par les rails (124) et les supports (123) perpendiculaires entre eux et qui forment un cadre de soutien pour le flan (200), lequel flan n'est donc maintenu que sur sa périphérie. De manière surprenante, ce maintien très réduit du flan (200), uniquement sur sa périphérie, suffit à le conserver sensiblement dans sa configuration initiale, qu'il occupait avant chauffage, sans effondrement dudit flan (200) durant le transfert. Ce résultat est à mettre sur le compte de la viscosité élevée des résines thermoplastiques de type résistant à haute température telles que le PEI, le PPS ou le PEEK, au voisinage de leur température de fusion, ainsi que de la rapidité du transfert entre la zone de chauffage et la presse d'estampage. Ce procédé de transfert du flan sur un cadre de transfert (161), outre le fait de supprimer le problème des froissement du film polyimide, offre l'avantage d'être plus économique que la solution de l'art antérieur, car n'utilisant pas de film polyimide ni d'agent démoulant.

Avantageusement le cadre de transfert (161) peut être muni d'un dispositif de centrage du flan (figure 8) ce qui permet un positionnement rigoureux de celui-ci vis à vis de la matrice d'estampage (100). Le dispositif de centrage est constitué d'un support (125) en forme de Cé qui s'installe sur l'un des rails (124) du cadre de transfer. La mise et le maintien en position du support sur le rail sont assurés par brochage au moyen d'une goupille (126) introduite dans l'un des trous pré-percés dans le rail (124). Le support comporte un centreur, par exemple sous la forme d'une pige coudée (127) ladite pige venant se loger dans un alésage pratiqué à l'une des extrémités du flan. Avantageusement cet alésage est réalisé lors du détourage de la panoplie dans la plaque pré-consolidée, préalablement au processus d'estampage. La pige de centrage présente une extrémité hémisphérique (128) et une faible hauteur de dépassement par rapport à la surface supérieure du flan. Ainsi, dès le premier contact du poinçon (110) avec le flan, l'axe de l'alésage pratiqué dans le flan se désaligne de l'axe de la pige de centrage, l'extrémité du flan entamant un mouvement de rotation (130) d'axe perpendiculaire à celui de la pige. La forme hémisphérique de l'extrémité favorise la désolidarisation de l'alésage et de la pige (127) par glissement et par conséquent la présence de ce centrage n'interfère pas avec le processus d'estampage tout en procurant un positionnement précis du flan par rapport à la matrice d'estampage.

Ce positionnement est particulièrement avantageux pour la fabrication de pièces de jonction trièdres incorporant des soyages (26) sur leurs faces fonctionnelles.

Le procédé d'estampage et son dispositif de mise en oeuvre décrits ci-avant sont donc particulièrement adaptés à la fabrication économique et en série de pièces de jonction trièdre en composite thermoplastique à renfort fibreux sous forme de fibres continues. Les procédés connus de l'art antérieur ne permettent pas de réaliser ce type de pièce en répondant aux exigences de précision géométrique et de tenue structurale. Cependant, l'application de ce procédé n'est pas limitée à ces pièces de jonction trièdres et l'homme du métier l'adaptera facilement à la fabrication par estampage de tout type de pièce composite à renfort fibreux continu.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Une pièce de jonction trièdre (20.a,20.b) comportant des surfaces de liaison (230) continues et sans ouverture entre ses faces fonctionnelles (210,211,220) caractérisée en ce que ladite pièce de jonction (20.a, 20.b) est constituée d'un matériau composite à renfort fibreux continu apte à résister au feu et à la fumée.

2. Une pièce de jonction trièdre (20.a,20.b) selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle est fabriquée par estampage d'un flan composite à matrice thermoplastique consolidé(200).

3. Une pièce de jonction trièdre selon la revendication 2 caractérisée en ce que les variations d'épaisseur des faces fonctionnelles (210,211,220) sur l'ensemble de la pièce sont inférieures à 0,05mm.

4. Une pièce de jonction trièdre selon la revendication 3 caractérisée en ce qu'elle comporte un soyage (26) sur une de ses faces fonctionnelles (210,211,220).

5.Un procédé d'estampage apte à produire une pièce de jonction trièdre selon la revendication 4 etcomprenant les étapes consistant à : - poser un flan (200) constitué d'un matériau composite à renfort fibreux continu consolidé sur un dispositif de transfert (160), - chauffer ledit flan (200) à une température au moins égale à 90% de la température de fusion du polymère constituant la matrice durant le transfert vers la presse, -positionner le flan toujours maintenu dans le dispositif de transfert(160) au-dessus de la matrice d'estampage (100), 15 - estamper le flan (200) entre la matrice (100) et le poinçon (110), caractérisé en ce que le flan (200) est maintenu uniquement sur sa périphérie durant toute les 20 étapes jusqu'à l'estampage.

6.Un dispositif (161) de mise en œuvre du procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il 25 comporte deux supports (123) ajustables en longueur et 2 rails (124) ajustables en largeur et aptes à supporter la périphérie du flan durant toutes les étapes du procédé jusqu'à l'estampage. 10

7. Un dispositif (161) selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de centrage (125,127) du flan (200).

8. Un dispositif (161) selon la revendication 7 caractérisé en ce que le dispositif de centrage(125,127) comporte des caractéristiques géométriques (128) aptes à permettre la désolidarisation automatique du flan (200) et du centreur (127) au cours de l'estampage.