FR3066715A1 - Texture fibreuse destinee a la fabrication d'un carter de moteur aeronautique - Google Patents

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Abstract

Une texture fibreuse (100) présente une forme de bande s'étendant dans une direction longitudinale (X) sur une longueur déterminée (L100) entre une partie proximale (110) et une partie distale (120) et dans une direction latérale (Y) sur une largeur déterminée (l100) entre des premier deuxième bords latéraux (101, 102). La texture fibreuse présente un tissage tridimensionnel ou multicouche. La partie proximale (110) de la texture fibreuse (100) comporte une portion d'extrémité (111) s'étendant dans la direction latérale (Y) en retrait d'au moins un des premier et deuxième bords latéraux (101, 102) et sur une largeur déterminée (l111) inférieure à la largeur (l100) de la texture fibreuse (100). La portion d'extrémité (111) fait saillie dans la direction longitudinale (X) à partir d'au moins un bord longitudinal (113) de la texture fibreuse, la portion d'extrémité (111) s'étendant dans la direction longitudinale (X) entre une première extrémité (1110) liée à la texture fibreuse (100) et une deuxième extrémité libre (1111) opposée à la première extrémité (1110).

Description

Arrière-plan de l'invention
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une texture fibreuse qui peut être utilisée en particulier mais non exclusivement pour former le renfort fibreux d'un carter de soufflante de moteur aéronautique en matériau composite (renfort fibreux densifié par une matrice).
La figure 1 illustre en coupe le profil d'un carter 10 de soufflante de moteur aéronautique. Le carter 10 présente une virole 11 qui s'étend en largeur dans une direction axiale Da, deux brides 12 et 13 s'étendant respectivement aux deux extrémités de la virole 11 suivant une direction radiale Dr.
La fabrication d'un tel carter débute par la réalisation d'une texture fibreuse sous forme de bande, la texture fibreuse étant réalisée par tissage tridimensionnel entre une pluralité de couches de fils de chaîne et une pluralité de couches de fils de trame. La texture fibreuse ainsi obtenue est enroulée sur plusieurs tours sur un moule ou outillage 90 présentant la forme du carter à réaliser et maintenue entre le moule 90 et des segments 94 formant contre-moule de manière à obtenir une préforme fibreuse 40 comme représentée sur la figure 2. Afin d'améliorer la résistance mécanique du carter, en particulier vis-à-vis des impacts, on aménage dans la préforme 40 une zone de recouvrement 41 (encore appelée « overlap ») dans laquelle l'épaisseur de la préforme et, par conséquent, celle du carter résultant, est surdimensionnée car elle comporte une épaisseur de préforme supplémentaire correspondant au chevauchement d'une portion proximale 42, à savoir le début de l'enroulement de la préforme sur le moule, avec une portion distale 43 de la préforme 40, à savoir la fin de l'enroulement de la préforme sur le moule. Ce chevauchement permet de conserver de bonnes caractéristiques mécaniques dans la zone correspondant au début et à la fin de l'enroulement de la préforme fibreuse.
Une fois la préforme fibreuse réalisée, c'est-à-dire à la fin de l'enroulement de la texture fibreuse, l'outillage portant la préforme fibreuse est fermé par des contres-moules puis transporté jusqu'à une étuve ou four dans lequel la densification de la préforme par une matrice est réalisée, la matrice pouvant être notamment obtenue par injection et polymérisation d'une résine précurseur de la matrice dans la préforme fibreuse.
Cependant, cette technique de fabrication présente des inconvénients, en particulier en ce qui concerne les brides au niveau de la zone de recouvrement. En effet, si une surépaisseur de la virole est nécessaire au niveau de la zone de chevauchement pour assurer les performances mécaniques du carter, cette même surépaisseur doit être éliminée dans une zone adjacente ou à proximité des brides afin de permettre le montage du carter sur le moteur aéronautique. Ainsi, une fois fabriquées par injection et polymérisation, les brides sont usinées dans la zone de chevauchement afin d'éliminer leur surépaisseur locale. Un tel usinage présente les inconvénients suivants : - augmentation du temps et du coût de fabrication ; - maîtrise dimensionnelle délicate car l'usinage surfacique des brides entraîne le relâchement de contraintes internes dans la pièce difficile à prévoir et à contrôler ; - risque de diminution des performances mécaniques du carter par rupture de certaines fibres lors de l'usinage.
Objet et résumé de l'invention L'invention vise à éviter de tels inconvénients et propose à cet effet une texture fibreuse présentant une forme de bande s'étendant dans une direction longitudinale sur une longueur déterminée entre une partie proximale et une partie distale et dans une direction latérale sur une largeur déterminée entre un premier bord latéral et un deuxième bord latéral, la texture fibreuse présentant un tissage tridimensionnel ou multicouche entre une pluralité de couches de fils de chaîne et une pluralité de couches de fils de trame, caractérisée en ce que la partie proximale de la texture fibreuse comporte une portion d'extrémité s'étendant dans la direction latérale en retrait d'au moins un des premier et deuxième bords latéraux et sur une largeur déterminée inférieure à la largeur de ladite texture fibreuse, la portion d'extrémité faisant saillie dans la direction longitudinale à partir d'au moins un bord longitudinal de la texture fibreuse, la portion d'extrémité s'étendant dans la direction longitudinale entre une première extrémité liée à la texture fibreuse et une deuxième extrémité libre opposée à la première extrémité.
Ainsi, grâce à la présence d'une portion d'extrémité ayant une largeur réduite dans la partie proximale par rapport à la largeur de texture fibreuse hors de cette partie proximale, on évite la formation d'une surépaisseur dans les zones latérales de la texture fibreuse destinées à la formation de la ou les brides du carter au niveau de la portion de chevauchement entre la partie proximale et la partie distale. Par conséquent, l'usinage de la pièce résultante au niveau de la ou les portions de bride dans la zone de chevauchement nécessaire pour obtenir un carter à la forme et aux dimensions souhaitées est considérablement réduit, voire supprimé.
Selon une première caractéristique particulière de la texture fibreuse de l'invention, celle-ci comporte une couche de tissu bidimensionnel s'étendant depuis le bord longitudinal de la texture fibreuse à partir duquel la portion d'extrémité fait saillie et un bord latéral de la portion d'extrémité, la couche de tissu bidimensionnel présentant une épaisseur inférieure à l'épaisseur de la texture fibreuse. La couche de tissu bidimensionnel permet d'améliorer l'aspect final de la pièce dans les zones de découpe car les résidus ou foisonnement de fibres au niveau des fils découpés sont recouverts par la couche de tissu bidimensionnel et ne sont donc pas visibles sur la pièce finale.
Selon une deuxième caractéristique particulière de la texture fibreuse de l'invention, la portion d'extrémité fait saillie dans la direction longitudinale à partir de premier et deuxième bords longitudinaux de la texture fibreuse et à une position intermédiaire entre les premier et deuxième bords latéraux de la texture fibreuse, la portion d'extrémité s'étendant dans la direction longitudinale entre une première extrémité liée à la texture fibreuse et une deuxième extrémité libre opposée à la première extrémité. Cette configuration de la portion d'extrémité est avantageuse lorsque la texture fibreuse est destinée à la fabrication d'un carter ayant deux brides (amont et aval).
Dans ce cas, selon une troisième caractéristique particulière de la texture fibreuse de l'invention, celle-ci comporte une première couche de tissu bidimensionnel s'étendant depuis le premier bord longitudinal de la texture fibreuse et le premier bord latéral de la portion d'extrémité, et une deuxième couche de tissu bidimensionnel s'étendant depuis le deuxième bord longitudinal de la texture fibreuse et le deuxième bord latéral de la portion d'extrémité, les première et deuxième couches de tissu bidimensionnel présentant une épaisseur inférieure à l'épaisseur de la texture fibreuse. Les couches de tissu bidimensionnel permettent d'améliorer l'aspect final de la pièce dans les zones de découpe car les résidus ou foisonnement de fibres au niveau des fils découpés sont recouverts par les couches de tissu bidimensionnel et ne sont donc pas visibles sur la pièce finale.
Selon une quatrième caractéristique particulière de la texture fibreuse de l'invention, le ou les bords longitudinaux de la texture fibreuse et l'extrémité libre de la portion d'extrémité présentent une forme en biseau. La forme en biseau du ou des bords longitudinaux ainsi que de l'extrémité libre permet d'éviter une transition trop abrupte lors de l'empilement des premiers tours de la texture fibreuse sur la partie proximale.
Selon une cinquième caractéristique particulière de la texture fibreuse de l'invention, les premier et deuxième bords latéraux de la portion d'extrémité présentent une forme en biseau. La forme en biseau des bords latéraux permet d'éviter une transition trop abrupte lors de l'empilement des premiers tours de la texture fibreuse sur la partie proximale.
Selon une sixième caractéristique particulière de la texture fibreuse de l'invention, la partie distale de la texture fibreuse comporte un bord longitudinal présentant une forme de biseau. La forme en biseau du bord longitudinal de la partie distale permet d'éviter une transition trop abrupte lors de l'empilement du dernier tour de texture fibreuse sur la partie proximale.
Selon une septième caractéristique particulière de la texture fibreuse de l'invention, la partie distale de la texture fibreuse comporte un bord longitudinal présentant une première portion en forme de biseau inversé par rapport au biseau des premier et deuxième bords longitudinaux de la texture fibreuse et de l'extrémité libre de la portion d'extrémité et s'étendant dans la direction latérale depuis le premier bord latéral de la texture fibreuse et sur une largeur inférieure à la largeur de la texture fibreuse, une deuxième portion en forme de biseau inversé par rapport au biseau des premier et deuxième bords longitudinaux de la texture fibreuse et de l'extrémité libre de la portion d'extrémité et s'étendant dans la direction latérale depuis le deuxième bord latéral de la texture fibreuse et sur une largeur inférieure à la largeur de la texture fibreuse, et une troisième portion de forme rectiligne, c'est-à-dire sans biseau, présente entre les première et deuxième portions, la troisième portion s'étendant dans la direction latérale sur une largeur correspondant à la largeur de la portion d'extrémité de la partie proximale de la texture fibreuse.
La forme en biseau des première et deuxième portions du bord longitudinal de la partie distale permet d'éviter une transition trop abrupte lors de l'empilement du dernier tour de texture fibreuse sur la partie proximale. L'invention a également pour objet un carter de turbine à gaz en un matériau composite avec un renfort fibreux comprenant une pluralité de couches superposées d'une texture fibreuse selon l'invention, ledit renfort fibreux étant densifié par une matrice. L'invention a encore pour objet un moteur aéronautique à turbine à gaz ayant un carter de soufflante selon l'invention.
Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un carter de soufflante en matériau composite selon l'art antérieur, la figure 2 est une vue schématique en coupe radiale montrant une préforme fibreuse destinée à la fabrication du carter de la figure 1, la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un métier à tisser montrant le tissage tridimensionnel d'une texture fibreuse, la figure 4A est une vue schématique en perspective d'une texture fibreuse conformément à un mode de réalisation du procédé de l'invention, la figure 4B est une vue schématique en perspective d'une texture fibreuse conformément à un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, la figure 5 est une vue schématique en perspective de la texture fibreuse de la figure 4B montrant le chevauchement entre une partie distale et une partie proximale de la texture fibreuse, la figure 6 est une vue schématique en perspective montrant le chevauchement entre une partie distale et une partie proximale d'une texture fibreuse conformément à un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, la figure 7A est une vue schématique en perspective montrant le chevauchement entre une partie distale et une partie proximale d'une texture fibreuse conformément à un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, la figure 7B est une vue schématique en perspective montrant le chevauchement entre une partie distale et une partie proximale d'une texture fibreuse conformément à un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, la figure 8A est une vue schématique en perspective montrant le chevauchement entre une partie distale et une partie proximale d'une texture fibreuse conformément à un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, la figure 8B est une vue schématique en perspective montrant le chevauchement entre une partie distale et une partie proximale d'une texture fibreuse conformément à un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, la figure 9 est une vue schématique en perspective montrant le chevauchement entre une partie distale et une partie proximale d'une texture fibreuse conformément à un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, la figure 10 est une vue schématique en perspective montrant le chevauchement entre une partie distale et une partie proximale d'une texture fibreuse conformément à un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, la figure 11 est une vue schématique montrant un exemple de réalisation d'une diminution progressive d'épaisseur dans la texture fibreuse des figures 4 et 5 permettant d'obtenir un bord en forme de biseau, la figure 12 est une vue schématique montrant un exemple de réalisation d'une diminution progressive d'épaisseur dans la texture fibreuse de la figure 9 permettant d'obtenir un bord en forme de biseau, la figure 13 est une vue schématique en perspective montrant l'enroulement d'une texture fibreuse sur un outillage de mise en forme, la figure 14 est une demi-vue en coupe axiale d'une préforme de carter obtenue par enroulement d'une texture fibreuse comme montré sur la figure 13, la figure 15 est une vue en coupe montrant le positionnement de secteurs d'injection sur la préforme du carter de la figure 14, la figure 16 est une vue en perspective d'un moteur aéronautique conformément à un mode de réalisation de l'invention.
Description détaillée de modes de réalisation L'invention s'applique d'une manière générale à la fabrication de structures textiles destinées à la fabrication de carters en matériau composite, ces carters comportant un fût ou une virole avec des brides annulaires à leurs extrémités.
Comme représentée sur la figure 3, une texture fibreuse 100 est réalisée de façon connue par tissage au moyen d'un métier à tisser de type jacquard 5 sur lequel on a disposé un faisceau de fils de chaîne ou torons 20 en une pluralité de couches, les fils de chaîne étant liés par des fils ou torons de trame 30. La texture fibreuse est réalisée par tissage tridimensionnel. Par « tissage tridimensionnel » ou « tissage 3D », on entend ici un mode de tissage par lequel certains au moins des fils de trame lient des fils de chaîne sur plusieurs couches de fils de chaîne ou inversement. Un exemple de tissage tridimensionnel est le tissage dit à armure « interlock ». Par tissage « interlock », on entend ici une armure de tissage dans laquelle chaque couche de fils de trame lie plusieurs couches de fils de chaîne, avec tous les fils d'une même colonne de trame chaîne ayant le même mouvement dans le plan de l'armure.
Comme illustrée sur la figure 4A, la texture fibreuse 100 présente une forme de bande qui s'étend en longueur dans une direction longitudinale X correspondant à la direction de défilement des fils ou torons de chaîne 20 et en largeur ou transversalement dans une direction latérale Y entre un premier et un deuxième bords latéraux 101 et 102, la direction latérale Y correspondant à la direction des fils ou torons de trame 30. La texture fibreuse s'étend longitudinalement sur une longueur déterminée Lioo dans la direction X entre une partie proximale 110 destinée à former, de préférence mais non exclusivement, le début de l'enroulement d'une préforme fibreuse sur un outillage de mise en forme et une partie distale 120 destinée à former, de préférence mais non exclusivement, la fin de l'enroulement de la préforme fibreuse, les parties proximale et distale se chevauchant dans l'enroulement. La texture fibreuse présente en outre une zone centrale 130 s'étendant sur une largeur déterminée Ino dans la direction Y, la zone centrale 130 étant destinée à former le fût ou la virole du carter. La zone centrale 130 est délimitée entre une zone latérale 150 s'étendant sur une largeur déterminée liso dans la direction Y et le bord latéral 101, la zone latérale 150 étant destinée au moins en partie à former une bride annulaire du carter.
Conformément à l'invention, la partie proximale 110 de la texture fibreuse 100 comporte une portion d'extrémité 111 s'étendant dans la direction latérale Y en retrait du deuxième bord latéral 102 et sur une largeur déterminée lin inférieure à la largeur lioo de la texture fibreuse 100. La portion d'extrémité 111 fait saillie dans la direction longitudinale X à partir d'un bord longitudinal 113 de la texture fibreuse 100. La portion d'extrémité 111 s'étendant dans la direction longitudinale X entre une première extrémité 1110 liée à la structure fibreuse 100 et une deuxième extrémité libre 1111 opposée à la première extrémité 1110.
La portion d'extrémité est obtenue 111 en réalisant une découpe Dc2 dans la texture fibreuse au niveau de la partie proximale 110. La découpe Dc2 s'étend dans la direction latérale Y de la texture fibreuse 100 depuis le deuxième bord latéral 102 de la texture fibreuse et sur une largeur déterminée inférieure à la largeur lioo de la texture fibreuse, la largeur de la découpe Dc2 correspondant de préférence à la largeur liso de la zone latérale 150 destinée à former une bride et une partie du fût du carter à réaliser. La découpe Dc2 délimite la portion d'extrémité 111 de la texture fibreuse 100 qui est ici destinée à la fabrication d'un carter ayant une seule bride amont ou aval.
La figure 4B montre une variante de réalisation de la texture fibreuse 100 dans laquelle la partie proximale 110 de la texture fibreuse 100 comporte une portion d'extrémité 111 s'étendant dans la direction latérale Y en retrait des premier et deuxième bords latéraux 101 et 102 et sur une largeur déterminée lui inférieure à la largeur lioo de la texture fibreuse 100. La portion d'extrémité 111 fait saillie dans la direction longitudinale X à partir de premier et deuxième bords longitudinaux 112 et 113 de la texture fibreuse 100 et à une position intermédiaire entre les premier et deuxième bords latéraux 101 et 102 de la texture fibreuse. La portion d'extrémité 111 s'étendant dans la direction longitudinale X entre une première extrémité 1110 liée à la structure fibreuse 100 et une deuxième extrémité libre 1111 opposée à la première extrémité 1110.
La portion d'extrémité est obtenue 111 en réalisant des première et deuxième découpes Dci et Dc2 dans la texture fibreuse au niveau de la partie proximale 110. La première découpe Dci s'étend dans la direction latérale Y de la texture fibreuse 100 depuis le premier bord latéral 101 de la texture fibreuse et sur une largeur déterminée inférieure à la largeur lioo de la texture fibreuse, la largeur de la première découpe Dci correspondant de préférence à la largeur Iho de la zone latérale 140 destinée à former une des brides et une partie du fût du carter à réaliser. De même, la deuxième découpe Dc2 s'étend dans la direction latérale Y de la texture fibreuse 100 depuis le deuxième bord latéral 102 de la texture fibreuse et sur une largeur déterminée inférieure à la largeur lioo de la texture fibreuse, la largeur de la deuxième découpe Dc2 correspondant de préférence à la largeur liso de la zone latérale 150 destinée à former une des brides et une partie du fût du carter à réaliser. Les première et deuxième découpes Dci et Da délimitent la portion d'extrémité 111 de la texture fibreuse 100 qui est ici destinée à la fabrication d'un carter comportant deux brides (amont et aval).
Comme illustrée sur la figure 5, la partie distale 120 est destinée à chevaucher la partie proximale 110 une fois la texture fibreuse 100 enroulée sur elle-même. La longueur Lioo de la texture fibreuse 100 est déterminée en fonction de la circonférence de l'outillage ou du moule de mise en forme de manière à permettre un nombre de tours déterminé de la texture fibreuse, par exemple quatre tours, ainsi que le chevauchement des parties proximale et distale en fin d'enroulement de la texture fibreuse sur l'outillage.
Ainsi, grâce à la présence d'une portion d'extrémité ayant une largeur réduite dans la partie proximale par rapport à la largeur de la texture fibreuse hors de cette partie proximale, on évite la formation d'une surépaisseur dans les zones latérales de la texture fibreuse destinées à la formation des brides au niveau de la portion de chevauchement entre la partie proximale et la partie distale.
Dans le mode de réalisation décrit ici, les premier et deuxième bords longitudinaux 112 et 113 délimitant le début de la partie proximale 110 de la structure fibreuse 100 et l'extrémité libre 1111 de la portion d'extrémité 111 présentent une forme en biseau encore appelé « scarf ». Une telle forme de biseau est obtenue en réduisant progressivement l'épaisseur de la texture fibreuse au niveau des bords 112 et 113 et de l'extrémité libre 1111. Comme illustré sur la figure 11, qui montre la réalisation du bord longitudinal 112, la forme de biseau est obtenue en réalisant des sorties de couches progressives dans la texture fibreuse et en découpant chacune des couches extraites de la texture fibreuse. Plus précisément, sur la figure 11, la texture fibreuse 100 comporte 4 couches de fils de chaîne Chi à Ch4 liant entre elles 4 couches de fils de trame Cti à Cm. Le tissage de la texture fibreuse est modifié au moment de la sortie des couches afin de permettre l'extraction d'une couche de fil de chaîne avec la couche de fils de trame correspondante. Sur la figure 11, le tissage des fils de chaîne appartenant à la couche de fils de chaîne Chi passe d'un tissage tridimensionnel à un tissage bidimensionnel avec la couche de fils de trame Cti au niveau du point de sortie Si à partir duquel la couche de fils de chaîne Chi et la couche de fils de trame Cti sont extraites de la texture fibreuse, ces couches étant découpées au niveau du point de sortie Si. La même modification du tissage est réalisée entre les couches Ch2 et Ct2, Ch3 et Cg, et Ch4 et Cm au niveau respectivement des points de sortie S2, S3 et S4 à partir desquels les couches Q12 et Ct2, Ch3 et Ct3, et Cm et Ct4 sont extraites de la texture fibreuse. Les points de sorties Si à S4 étant décalés les uns par rapport aux autres dans la direction X, on réalise ainsi une diminution d'épaisseur progressive permettant d'obtenir un bord longitudinal en forme de biseau. On réalise une diminution d'épaisseur progressive similaire au niveau du deuxième bord longitudinal 113 de la structure fibreuse 100 et de l'extrémité libre 1111 de la portion d'extrémité 111 pour obtenir une forme en biseau.
La forme en biseau des bords longitudinaux 112 et 113 ainsi que de l'extrémité libre 1111 permet d'éviter une transition trop abrupte lors de l'empilement des premiers tours de la texture fibreuse sur la partie proximale.
La figure 6 illustre une texture fibreuse 200 qui diffère de la structure 100 décrite ci-avant en ce que la portion d'extrémité 211 présente dans la partie proximale 210 de la texture fibreuse 200 comporte des premier et deuxième bords latéraux 2112 et 2113 présentant une forme en biseau qui peut être obtenue par une diminution d'épaisseur progressive par sorties de couches de trame comme décrite précédemment en relation avec la figure 11. De même que pour la texture fibreuse 100, les premier et deuxième bords longitudinaux 212 et 213 délimitant le début de la partie proximale 210 de la structure fibreuse 200 et l'extrémité libre 2111 de la portion d'extrémité 211 présentent une forme en biseau. Les autres caractéristiques de la texture fibreuse 200 sont identiques à la texture fibreuse 100 déjà décrite ci-avant et ne sont pas décrites ici à nouveau par souci de simplification. On rappelle seulement que la structure fibreuse 200 comprend une partie distale 220 destinée à chevaucher la partie proximale 210 en fin d'enroulement de la texture fibreuse 200 sur un outillage de mise en forme.
La forme en biseau des bords latéraux 2112 et 2113 permet d'éviter une transition trop abrupte lors de l'empilement des premiers tours de la texture fibreuse sur la partie proximale.
La figure 7A illustre une texture fibreuse 300 qui diffère de la structure 100 décrite ci-avant en ce que la partie proximale 310 comporte une couche de tissu bidimensionnel 314 présente d'un côté de la portion d'extrémité 311 dans la direction Y. En d'autres termes, la portion évidée au niveau d'une découpe dans la texture fibreuse 100 comportent ici une couche de tissu bidimensionnel 314. Plus précisément, la couche de tissu bidimensionnel 314 s'étend depuis le premier bord longitudinal 312 délimitant de début de la partie proximale 310 de la texture fibreuse 300 et le bord latéral 3112 de la portion d'extrémité 311. La couche de tissu bidimensionnel 314 présente une épaisseur inférieure à l'épaisseur de la texture fibreuse 300. La couche de tissu bidimensionnel 314 peut par exemple être obtenue en conservant la couche de tissu bidimensionnel formée entre la couche de fils de chaîne Oi4 et la couche de fils de trame Ct4 sur la figure 11, c'est-à-dire en ne découpant pas cette couche de tissu bidimensionnel au niveau du point de sortie S4. On obtient ainsi à la fois un bord longitudinal 312 en forme de biseau et une couche de tissu bidimensionnel 314 s'étendant à partir du bord longitudinal 312.
La couche de tissu bidimensionnel 314 permet d'améliorer l'aspect final de la pièce dans la zone de découpe car les résidus ou foisonnement de fibres au niveau des fils découpés (points de sortie Si à S3 par exemple) sont recouverts par la couche de tissu bidimensionnel et ne sont donc pas visibles sur la pièce finale.
Les autres caractéristiques de la texture fibreuse 300 sont identiques à la texture fibreuse 100 déjà décrite ci-avant et ne sont pas décrites ici à nouveau par souci de simplification. On rappelle seulement que la structure fibreuse 300 comprend une partie distale 320 destinée à chevaucher la partie proximale 310 en fin d'enroulement de la texture fibreuse 300 sur un outillage de mise en forme.
La figure 7B illustre une variante de réalisation de la texture fibreuse 300 dans laquelle la partie proximale 310 comporte des première et deuxième couches de tissu bidimensionnel 314 et 315 présentes respectivement d'un côté et de l'autre de la portion d'extrémité 311 dans la direction Y. En d'autres termes, les portions évidées au niveau des première et deuxième découpes Dci et Dc2 dans la texture fibreuse 100 comportent ici une couche de tissu bidimensionnel 314, 315. Plus précisément, la première couche de tissu bidimensionnel 314 s'étend depuis le premier bord longitudinal 312 délimitant de début de la partie proximale 310 de la texture fibreuse 300 et le premier bord latéral 3112 de la portion d'extrémité 311. La deuxième couche de tissu bidimensionnel 315 s'étend depuis le deuxième bord longitudinal 313 délimitant de début de la partie proximale 310 de la texture fibreuse 300 et le deuxième bord latéral 3113 de la portion d'extrémité 311. Les première et deuxième couches de tissu bidimensionnel 314 et 315 présentent une épaisseur inférieure à l'épaisseur de la texture fibreuse 300. Les couches de tissu bidimensionnel 314 et 315 peuvent par exemple être obtenues en conservant la couche de tissu bidimensionnel formée entre la couche de fils de chaîne Cm et la couche de fils de trame Cw sur la figure 11, c'est-à-dire en ne découpant pas cette couche de tissu bidimensionnel au niveau du point de sortie S4. On obtient ainsi à la fois un bord longitudinal 312 ou 313 en forme de biseau et une couche de tissu bidimensionnel 314 ou 315 s'étendant à partir du bord longitudinal 312 ou 313.
Les couches de tissu bidimensionnel 314 et 315 permettent d'améliorer l'aspect final de la pièce dans les zones de découpe car les résidus ou foisonnement de fibres au niveau des fils découpés (points de sortie Si à S3 par exemple) sont recouverts par les couches de tissu bidimensionnel et ne sont donc pas visibles sur la pièce finale.
La figure 8A illustre une texture fibreuse 400 qui diffère seulement de la texture fibreuse 300 décrite ci-avant en relation avec la figure 7A en ce que la portion d'extrémité 411 présente dans la partie proximale 410 destinée à être chevauchée par la partie distale 420 comporte un bord latéral 4112 présentant une forme en biseau qui peut être obtenue par une diminution d'épaisseur progressive par sorties de couches comme décrite précédemment en relation avec la figure 11.
La figure 8B illustre une texture fibreuse 400 qui diffère seulement de la texture fibreuse 300 décrite ci-avant en relation avec la figure 7B en ce que la portion d'extrémité 411 présente dans la partie proximale 410 destinée à être chevauchée par la partie distale 420 comporte des premier et deuxième bords latéraux 4112 et 4113 présentant une forme en biseau qui peut être obtenue par une diminution d'épaisseur progressive par sorties de couches comme décrite précédemment en relation avec la figure 11.
La figure 9 illustre une texture fibreuse 500 qui diffère seulement de la texture fibreuse 300 décrite ci-avant en ce que la partie distale 520 destinée à chevaucher la partie proximale 510 comporte un bord longitudinal 521 qui présente une forme en biseau suivant une inclinaison inversée par rapport à la forme en biseau des bords longitudinaux 512 et 513 délimitant le début de la partie proximale 510 de la texture fibreuse 500 et de l'extrémité libre 5111 de la portion d'extrémité 511. La forme en biseau du bord longitudinal 521 telle que représentée sur la figure 9 peut être obtenue par une diminution d'épaisseur progressive par sorties de couches de manière inversée par rapport à la figure 11. Plus précisément, comme illustré sur la figure 12, qui montre la réalisation du bord longitudinal 521, la forme de biseau est obtenue en réalisant des sorties de couches progressives dans la texture fibreuse et en découpant chacune des couches extraites de la texture fibreuse. Sur la figure 12, la texture fibreuse 100 comporte 4 couches de fils de chaîne Cm' à Cm' liant entre elles 4 couches de fils de trame Cti' à Ct4'. Le tissage de la texture fibreuse est modifié au moment de la sortie des couches afin de permettre l'extraction d'une couche de fil de chaîne avec la couche de fils de trame correspondante. Sur la figure 12, le tissage des fils de chaîne appartenant à la couche de fils de chaîne Cm' passe d'un tissage tridimensionnel à un tissage bidimensionnel avec la couche de fils de trame Ct4' au niveau du point de sortie SI' à partir duquel la couche de fils de chaîne Cm' et la couche de fils de trame Ct4' sont extraites de la texture fibreuse, ces couches étant découpées au niveau du point de sortie Si'. La même modification du tissage est réalisée entre les couches Ch3' et Ct3', Ch2' et Ct2', et Cm' et Cti' au niveau respectivement des points de sortie S2', S3' et S4' à partir desquels les couches Cra' et Ct3', Ch2' et Ct2', et Cm' et Cti' sont extraites de la texture fibreuse. Les points de sorties Si' à S4' étant décalés les uns par rapport aux autres dans la direction X, on réalise ainsi une diminution d'épaisseur progressive permettant d'obtenir un bord longitudinal en forme de biseau.
La forme en biseau du bord longitudinal 521 permet d'éviter une transition trop abrupte lors de l'empilement du dernier tour de la texture fibreuse sur la partie proximale.
La figure 10 illustre une texture fibreuse 600 qui diffère seulement de la texture fibreuse 500 décrite ci-avant en ce que le bord longitudinal 621 de la partie distale 620 destinée à chevaucher la parte proximale de la texture fibreuse 600 présente une première portion en forme de biseau 6210 s'étendant dans la direction latérale Y depuis le premier bord latéral 601 de la texture fibreuse 600 et sur une largeur I6210 inférieure à la largeur 1600 de la texture fibreuse, une deuxième portion en forme de biseau 6212 s'étendant dans la direction latérale Y depuis le deuxième bord latéral 602 de la texture fibreuse 600 et sur une largeur I6212 inférieure à la largeur 1600 de la texture fibreuse 600, et une troisième portion 6211 de forme rectiligne présente entre les première et deuxième portions 6210 et 6212, la troisième portion 6211 s'étendant dans la direction latérale Y sur une largeur 16211 correspondant à la largeur Iôh de la portion d'extrémité 611 de la partie proximale 610 de la texture fibreuse 600.
La forme en biseau des première et deuxième portions 6210 et 6212 du bord longitudinal 621 de la partie distale 620 permet d'éviter une transition trop abrupte lors de l'empilement du dernier tour de la texture fibreuse sur la partie proximale.
La texture fibreuse de l'invention peut être notamment tissée à partir de fils de fibres de carbone, de céramique telle que du carbure de silicium, de verre, ou encore d'aramide.
Comme illustré sur la figure 13, un renfort fibreux est formé par enroulement sur un mandrin 50 de la texture fibreuse 100 décrite précédemment, le renfort fibreux constituant une préforme fibreuse tubulaire complète d'un carter formant une seule pièce. A cet effet, le mandrin 50 présente une surface externe 51 dont le profil correspond à la surface interne du carter à réaliser. Le mandrin 50 comporte également deux flasques 52 et 53 pour former des parties de préforme fibreuse correspondant aux brides du carter.
La figure 14 montre une vue en coupe de la préforme fibreuse 60 obtenue après enroulement de la texture fibreuse 100 en plusieurs couches sur le mandrin 50, la vue montrant la préforme dans la zone de chevauchement entre la partie distale et la partie proximale de la texture fibreuse. Le nombre de couches ou spires est fonction de l’épaisseur désirée et de l’épaisseur de la texture fibreuse. Il est de préférence au moins égal à 2. Dans l'exemple décrit ici, la préforme 60 comprend 4 couches de texture fibreuse 100.
On obtient une préforme fibreuse 60 avec une partie centrale 61 présentant une surépaisseur due au chevauchement des parties distale et proximale et des parties d’extrémité 62, 63 d'épaisseur moindre correspondant aux brides du carter à réaliser. L'épaisseur réduite des parties d'extrémités 62 et 63 est obtenue grâce à la partie proximale 110 de la texture fibreuse 100 qui comporte la portion d'extrémité 111 qui présente une largeur lin inférieure à la largeur lioo de la texture fibreuse 100 (figure 5).
On procède ensuite à la densification de la préforme fibreuse 60 par une matrice.
La densification de la préforme fibreuse consiste à combler la porosité de la préforme, dans tout ou partie du volume de celle-ci, par le matériau constitutif de la matrice.
La matrice peut être obtenue de façon connue en soi suivant le procédé par voie liquide.
Le procédé par voie liquide consiste à imprégner la préforme par une composition liquide contenant un précurseur organique du matériau de la matrice. Le précurseur organique se présente habituellement sous forme d’un polymère, tel qu'une résine, éventuellement dilué dans un solvant. La préforme fibreuse est placée dans un moule pouvant être fermé de manière étanche avec un logement ayant la forme de la pièce finale moulée. Comme illustré sur la figure 15, la préforme fibreuse 60 est ici placée entre une pluralité de secteurs 54 formant contre-moule et le mandrin 50 formant support, ces éléments présentant respectivement la forme extérieure et la forme intérieure du carter à réaliser. Ensuite, on injecte le précurseur liquide de matrice, par exemple une résine, dans tout le logement pour imprégner toute la partie fibreuse de la préforme.
La transformation du précurseur en matrice organique, à savoir sa polymérisation, est réalisée par traitement thermique, généralement par chauffage du moule, après élimination du solvant éventuel et réticulation du polymère, la préforme étant toujours maintenue dans le moule ayant une forme correspondant à celle de la pièce à réaliser. La matrice organique peut être notamment obtenue à partir de résines époxydes, telle que, par exemple, la résine époxyde à hautes performances vendue, ou de précurseurs liquides de matrices carbone ou céramique.
Dans le cas de la formation d'une matrice carbone ou céramique, le traitement thermique consiste à pyrolyser le précurseur organique pour transformer la matrice organique en une matrice carbone ou céramique selon le précurseur utilisé et les conditions de pyrolyse. A titre d'exemple, des précurseurs liquides de carbone peuvent être des résines à taux de coke relativement élevé, telles que des résines phénoliques, tandis que des précurseurs liquides de céramique, notamment de SiC, peuvent être des résines de type polycarbosilane (PCS) ou polytitanocarbosilane (PTCS) ou polysilazane (PSZ). Plusieurs cycles consécutifs, depuis l'imprégnation jusqu'au traitement thermique, peuvent être réalisés pour parvenir au degré de densification souhaité.
Selon un aspect de l'invention, la densification de la préforme fibreuse peut être réalisée par le procédé bien connu de moulage par transfert dit RTM ("Resin Transfert Moulding"). Conformément au procédé RTM, on place la préforme fibreuse dans un moule présentant la forme du carter à réaliser. Une résine thermodurcissable est injectée dans l'espace interne délimité entre la pièce en matériau rigide et le moule et qui comprend la préforme fibreuse. Un gradient de pression est généralement établi dans cet espace interne entre l'endroit où est injecté la résine et les orifices d'évacuation de cette dernière afin de contrôler et d'optimiser l'imprégnation de la préforme par la résine.
La résine utilisée peut être, par exemple, une résine époxyde. Les résines adaptées pour les procédés RTM sont bien connues. Elles présentent de préférence une faible viscosité pour faciliter leur injection dans les fibres. Le choix de la classe de température et/ou la nature chimique de la résine est déterminé en fonction des sollicitations thermomécaniques auxquelles doit être soumise la pièce. Une fois la résine injectée dans tout le renfort, on procède à sa polymérisation par traitement thermique conformément au procédé RTM.
Après l'injection et la polymérisation, la pièce est démoulée. Au final, la pièce est détourée pour enlever l'excès de résine et les chanfreins sont usinés pour obtenir un carter 810 présentant une forme de révolution comme illustré sur la figure 16. Le carter 810 représenté sur la figure 16 est un carter d'une soufflante de moteur aéronautique à turbine à gaz 80. Un tel moteur, comme montré très schématiquement par la figure 16 comprend, de l'amont vers l'aval dans le sens de l'écoulement de flux gazeux, une soufflante 81 disposée en entrée du moteur, un compresseur 82, une chambre de combustion 83, une turbine haute-pression 84 et une turbine basse pression 85. Le moteur est logé à l'intérieur d'un carter comprenant plusieurs parties correspondant à différents éléments du moteur. Ainsi, la soufflante 81 est entourée par le carter 810.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Texture fibreuse (100) présentant une forme de bande s'étendant dans une direction longitudinale (X) sur une longueur déterminée (Lioo) entre une partie proximale (110) et une partie distale (120) et dans une direction latérale (Y) sur une largeur déterminée (lioo) entre un premier bord latéral (101) et un deuxième bord latéral (102), la texture fibreuse présentant un tissage tridimensionnel ou multicouche entre une pluralité de couches de fils de chaîne (20) et une pluralité de couches de fils de trame (30), caractérisée en ce que la partie proximale (110) de la texture fibreuse (100) comporte une portion d'extrémité (111) s'étendant dans la direction latérale (Y) en retrait d'au moins un des premier et deuxième bords latéraux (101, 102) et sur une largeur déterminée (lui) inférieure à la largeur (lioo) de ladite texture fibreuse (100), la portion d'extrémité (111) faisant saillie dans la direction longitudinale (X) à partir d'au moins un bord longitudinal (112 ; 113) de la texture fibreuse, la portion d'extrémité (111) s'étendant dans la direction longitudinale (X) entre une première extrémité (1110) liée à la texture fibreuse (100) et une deuxième extrémité libre (1111) opposée à la première extrémité (1110).
  2. 2. Texture selon la revendication 1, comportant une couche de tissu bidimensionnel (314) s'étendant depuis le bord longitudinal (312) de la texture fibreuse (300) à partir duquel la portion d'extrémité fait saillie et un bord latéral (3112) de la portion d'extrémité (311), la couche de tissu bidimensionnel (314) présentant une épaisseur inférieure à l'épaisseur de la texture fibreuse (300).
  3. 3. Texture selon la revendication 1, dans laquelle la portion d'extrémité (111) fait saillie dans la direction longitudinale (X) à partir de premier et deuxième bords longitudinaux (112, 113) de la texture fibreuse et à une position intermédiaire entre les premier et deuxième bords latéraux (101, 102) de la texture fibreuse, la portion d'extrémité (111) s'étendant dans la direction longitudinale (X) entre une première extrémité (1110) liée à la texture fibreuse (100) et une deuxième extrémité libre (1111) opposée à la première extrémité (1110).
  4. 4. Texture selon la revendication 3, comportant une première couche de tissu bidimensionnel (314) s'étendant depuis le premier bord longitudinal (312) de la texture fibreuse (300) et le premier bord latéral (3112) de la portion d'extrémité (311), et une deuxième couche de tissu bidimensionnel (315) s'étendant depuis le deuxième bord longitudinal (313) de la texture fibreuse et le deuxième bord latéral (3113) de la portion d'extrémité (311), les première et deuxième couches de tissu bidimensionnel (314, 315) présentant une épaisseur inférieure à l'épaisseur de la texture fibreuse (300).
  5. 5. Texture selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le ou les bords longitudinaux (112, 113) de la texture fibreuse (100) et l'extrémité libre (1111) de la portion d'extrémité (111) présentent une forme en biseau.
  6. 6. Texture selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle les premier et deuxième bords latéraux (2112, 2113) de la portion d'extrémité (211) présentent une forme en biseau.
  7. 7. Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la partie distale (520) ou la partie proximale de la texture fibreuse (500) comporte un bord longitudinal (521) présentant une forme de biseau.
  8. 8. Structure selon la revendication 5, dans laquelle la partie distale (620) de la texture fibreuse (600) comporte un bord longitudinal (621) présentant une première portion en forme de biseau (6210) inversé par rapport au biseau des premier et deuxième bords longitudinaux de la texture fibreuse et de l'extrémité libre de la portion d'extrémité et s'étendant dans la direction latérale (Y) depuis le premier bord latéral (601) de la texture fibreuse et sur une largeur (I6210) inférieure à la largeur (ieoo) de la texture fibreuse, une deuxième portion en forme de biseau (6212) inversé par rapport au biseau des premier et deuxième bords longitudinaux de la texture fibreuse et de l'extrémité libre de la portion d'extrémité et s'étendant dans la direction latérale depuis le deuxième bord latéral (602) de la texture fibreuse et sur une largeur (I6212) inférieure à la largeur (1600) de la texture fibreuse, et une troisième portion de forme rectiligne (6211) présente entre les première et deuxième portions (6210, 6212), la troisième portion s'étendant dans la direction latérale (Y) sur une largeur (I6211) correspondant à la largeur (Ιβιι) de la portion d'extrémité (611) de la partie proximale (610) de la texture fibreuse (600).
  9. 9. Carter (810) de turbine à gaz en un matériau composite avec un renfort fibreux comprenant une pluralité de couches superposées d'une texture fibreuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, ledit renfort fibreux étant densifié par une matrice.
  10. 10. Moteur aéronautique (80) à turbine à gaz ayant un carter de soufflante (810) selon la revendication 9.
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