FR3128659A1 - DEVICE AND METHOD FOR REMOVING A METAL ALLOY CORE IN A PART MADE OF COMPOSITE MATERIAL. - Google Patents
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Abstract
Le procédé d’élimination d’un noyau (3) en alliage métallique dans une pièce (2) en matériau composite comportant une structure à base de fibres noyées dans une matrice polymérique comprend la succession d’étapes suivantes, une étape de chauffage d’un bain d’huile (5) contenu dans un récipient (4), à une température supérieure à une température de fusion de l’alliage, une étape d’immersion complète et de déplacement de la pièce (2) dans le bain d’huile (5), et une étape d’extraction de la pièce (2) du bain d’huile (5) après fusion et élimination du noyau (3). Figure pour l'abrégé : Figure 2The process for eliminating a metal alloy core (3) in a composite material part (2) comprising a structure based on fibers embedded in a polymer matrix comprises the following succession of steps, a step of heating an oil bath (5) contained in a container (4), at a temperature above a melting temperature of the alloy, a step of complete immersion and displacement of the part (2) in the bath of oil (5), and a step of extracting the part (2) from the oil bath (5) after melting and removal of the core (3). Figure for abstract: Figure 2
Description
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
La présente invention concerne un procédé d’élimination d’un noyau en alliage métallique dans une pièce en matériau composite. La présente invention concerne également un dispositif d’élimination du noyau en alliage métallique dans la pièce en matériau composite.The present invention relates to a process for eliminating a metal alloy core in a part made of composite material. The present invention also relates to a device for eliminating the metal alloy core in the composite material part.
Arrière-plan techniqueTechnical background
L’utilisation de matériaux composites est particulièrement avantageuse dans l’industrie aéronautique car ces matériaux sont relativement légers et ont de bonnes propriétés mécaniques.The use of composite materials is particularly advantageous in the aeronautical industry because these materials are relatively light and have good mechanical properties.
Un matériau composite classiquement utilisé pour l’aéronautique comprend une préforme fibreuse noyée dans une résine polymérique. La préforme peut être issue d’un tissage en trois dimensions ou peut être obtenue par drapage et superposition de plusieurs tissus.A composite material conventionally used for aeronautics comprises a fibrous preform embedded in a polymeric resin. The preform can come from a three-dimensional weaving or can be obtained by draping and superimposing several fabrics.
La résine (ou matrice) peut être injectée dans la préforme ou bien la préforme peut être préalablement imprégnée avec la résine.The resin (or matrix) can be injected into the preform or else the preform can be impregnated beforehand with the resin.
La mise en forme de la pièce finale est en général réalisée au moyen d’un outillage comportant un moule. Dans le cas où une résine doit être injectée dans une préforme, la préforme est disposée dans la cavité d’un moule et le moule est recouvert d’un contre-moule. L’outillage comprend un port d’injection de résine dans la cavité du moule ainsi qu’un port de mise sous vide de la cavité du moule.The shaping of the final part is generally carried out using tools comprising a mould. In the case where a resin must be injected into a preform, the preform is placed in the cavity of a mold and the mold is covered with a counter-mold. The tooling includes a port for injecting resin into the mold cavity as well as a port for vacuuming the mold cavity.
Dans le cas où la préforme est déjà imprégnée avec la résine, la préforme est disposée dans la cavité d’un moule qui peut être recouverte avec une bâche souple ou un contre-moule.In the case where the preform is already impregnated with the resin, the preform is placed in the cavity of a mold which can be covered with a flexible tarpaulin or a counter-mold.
Cependant, certaines pièces en matériau composite présentent des géométries complexes qui ne peuvent pas être obtenues par moulage. Dans ce cas, il est connu de former la pièce en matériau composite autour d’un noyau en alliage métallique eutectique. Le noyau eutectique est ensuite retiré de la pièce en matériau composite en plaçant l’ensemble dans une étuve et en augmentant la température au-delà de la température de fusion du noyau eutectique afin de le faire fondre. La fusion est généralement réalisée par convection gazeuse, par conduction ou encore par induction. Ce type de procédé nécessite des temps d’exposition du noyau et de la pièce en matériau composite assez long (de l’ordre d’une quinzaine d’heure à une température supérieure de 25° Celsius à la température de fusion). Or, une température trop élevée ou un temps d’exposition prolongé risque d’endommager la pièce en générant une dégradation de ses propriétés mécaniques.However, some composite material parts have complex geometries that cannot be obtained by molding. In this case, it is known to form the part in composite material around a core in eutectic metal alloy. The eutectic core is then removed from the composite material part by placing the assembly in an oven and increasing the temperature beyond the melting point of the eutectic core in order to melt it. Melting is generally carried out by gas convection, by conduction or even by induction. This type of process requires fairly long exposure times for the core and the composite material part (about fifteen hours at a temperature 25° Celsius above the melting temperature). However, too high a temperature or a prolonged exposure time risks damaging the part by causing a deterioration in its mechanical properties.
Par ailleurs, une fois que le noyau eutectique a fondu, des résidus des matériaux formant l’alliage peuvent se retrouver sur les surfaces de la pièce en matériau composite, ce qui implique une étape supplémentaire de nettoyage de ces surfaces.Moreover, once the eutectic core has melted, residues of the materials forming the alloy can be found on the surfaces of the composite material part, which implies an additional step of cleaning these surfaces.
En outre, lors de la fusion par convection gazeuse, conduction ou induction, le gradient de température que subit le noyau conduit à une séparation de phase de l’alliage métallique ainsi qu’à des phénomènes d’oxydation des matériaux le composant. Cela a pour conséquence d’augmenter la température de fusion de l’alliage métallique. Il devient alors plus difficile de réutiliser ces noyaux.In addition, during melting by gas convection, conduction or induction, the temperature gradient that the core undergoes leads to a phase separation of the metal alloy as well as to oxidation phenomena of the materials composing it. This has the effect of increasing the melting temperature of the metal alloy. It then becomes more difficult to reuse these cores.
Les procédés actuels ne sont donc pas tout à fait satisfaisants.The current methods are therefore not entirely satisfactory.
La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en éliminant les noyaux des pièces en matériau composite par convection liquide.The object of the present invention is to overcome these drawbacks by eliminating the cores of the parts made of composite material by liquid convection.
La présente invention concerne un procédé d’élimination d’un noyau en alliage métallique dans une pièce en matériau composite comportant une structure à base de fibres noyées dans une matrice polymérique.The present invention relates to a process for eliminating a metal alloy core in a part made of composite material comprising a structure based on fibers embedded in a polymer matrix.
Selon l’invention, ledit procédé d’élimination comprend la succession d’étapes suivantes :
- une étape de chauffage d’un bain d’huile contenu dans un récipient, à une température supérieure à une température de fusion de l’alliage,
- une étape d’immersion complète et de déplacement de la pièce dans le bain d’huile, et
- une étape d’extraction de la pièce du bain d’huile après fusion et élimination du noyau.According to the invention, said elimination process comprises the following succession of steps:
- a step of heating an oil bath contained in a container, to a temperature above a melting temperature of the alloy,
- a step of complete immersion and displacement of the part in the oil bath, and
- a step of extracting the part from the oil bath after melting and elimination of the core.
Ainsi, grâce à l’invention, l’élimination des noyaux est réalisée par convection liquide, ce qui maximise le coefficient de convection. Par ailleurs, le déplacement de la pièce dans le bain d’huile génère des flux liquides qui passent à travers des zones de la pièce où est inséré le noyau. Ainsi, l’ensemble des résidus de la fusion du noyau qui auraient pu rester à la surface de la pièce sont retirés.Thus, thanks to the invention, the elimination of the nuclei is carried out by liquid convection, which maximizes the convection coefficient. In addition, the movement of the part in the oil bath generates liquid flows which pass through areas of the part where the core is inserted. Thus, all the residues of the fusion of the core which could have remained on the surface of the part are removed.
Le procédé d’élimination selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ou étapes suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres :
- lors de l’étape d’immersion et de déplacement, la pièce est portée et déplacée par un élément de support qui se déplace le long d’au moins un guide,
- ledit élément de support est un chariot et ledit au moins un guide est au moins un rail sur lequel se déplace ledit chariot,
- lors de l’étape d’immersion et de déplacement, la pièce est soumise à au moins un mouvement de rotation,
- la température de l’huile est supérieure ou égale à la température de réticulation ou de cuisson de ladite matrice polymérique, cette dernière étant par exemple de 180°C,
-- la température de l’huile est supérieure à la température de fusion de l’eutectique,The elimination process according to the invention may comprise one or more of the following characteristics or steps, taken separately from each other, or in combination with each other:
- during the immersion and movement step, the part is carried and moved by a support element which moves along at least one guide,
- said support element is a carriage and said at least one guide is at least one rail on which said carriage moves,
- during the immersion and displacement step, the part is subjected to at least one rotational movement,
- the temperature of the oil is greater than or equal to the crosslinking or curing temperature of said polymer matrix, the latter being for example 180° C.,
-- the temperature of the oil is higher than the melting temperature of the eutectic,
-- pour un eutectique qui fond à 195°C, la température de l’huile peut être comprise entre 200 et 210°C, et
-- l’huile est minérale ou de synthèse.-- for a eutectic which melts at 195°C, the temperature of the oil can be between 200 and 210°C, and
-- the oil is mineral or synthetic.
La présente invention concerne également un dispositif d’élimination pour la mise en œuvre d’un procédé tel que décrit ci-dessus, dans lequel il comporte :
- un récipient contenant un bain d’huile, cette huile présentant une température supérieure à une température de fusion du noyau en alliage métallique destiné à être fondu,
- au moins un guide, et
- un élément de support configuré pour supporter la pièce en matériau composite, cet élément de support étant apte à être déplacé sur ledit au moins un guide jusque dans le bain d’huile, en vue de l’immersion de ladite pièce, et jusqu’à l’extérieur du bain d’huile en vue de l’extraction de la pièce.The present invention also relates to a disposal device for implementing a method as described above, in which it comprises:
- a container containing an oil bath, this oil having a temperature higher than a melting temperature of the metal alloy core intended to be melted,
- at least one guide, and
- a support element configured to support the part made of composite material, this support element being capable of being moved on said at least one guide into the oil bath, with a view to immersing said part, and up to outside the oil bath in view of extracting the part.
Le dispositif selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres :
- ledit au moins un guide comprend au moins un rail et de préférence deux rails parallèles, et ledit au moins un élément de support est un chariot mobile sur ce ou ces rails,
- ledit au moins un guide comprend une première partie située en entrée du bain d’huile, une seconde partie située au fond du bain d’huile et une troisième partie située en sortie du bain d’huile,
- l’élément de support comporte également un élément de maintien configuré pour maintenir la pièce sur l’élément de support au cours de son déplacement dans le bain d’huile, et
- l’élément de support est configuré pour réaliser au moins un mouvement de rotation de la pièce à l’intérieur du bain d’huile.The device according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken separately from each other, or in combination with each other:
- said at least one guide comprises at least one rail and preferably two parallel rails, and said at least one support element is a carriage movable on this or these rails,
- said at least one guide comprises a first part located at the inlet of the oil bath, a second part located at the bottom of the oil bath and a third part located at the outlet of the oil bath,
- the support element also comprises a holding element configured to hold the part on the support element during its movement in the oil bath, and
- the support element is configured to perform at least one rotational movement of the part inside the oil bath.
Brève description des figuresBrief description of figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear during the reading of the detailed description which will follow for the understanding of which reference will be made to the appended drawings in which:
Claims (10)
- une étape de chauffage (E1) d’un bain d’huile (5) contenu dans un récipient (4), à une température supérieure à une température de fusion de l’alliage,
- une étape (E2) d’immersion complète et de déplacement de la pièce (2) dans le bain d’huile (5), et
- une étape (E3) d’extraction de la pièce (2) du bain d’huile (5) après fusion et élimination du noyau (3).Process for removing a metal alloy core (3) from a composite material part (2) comprising a structure based on fibers embedded in a polymer matrix, characterized in that said process comprises the following succession of steps:
- a heating step (E1) of an oil bath (5) contained in a container (4), to a temperature higher than a melting temperature of the alloy,
- a step (E2) of complete immersion and displacement of the part (2) in the oil bath (5), and
- a step (E3) of extracting the part (2) from the oil bath (5) after melting and removal of the core (3).
- un récipient (4) contenant un bain d’huile (5), cette huile présentant une température supérieure à une température de fusion du noyau (3) en alliage métallique destiné à être fondu,
- au moins un guide (6), et
- un élément de support (10) configuré pour supporter la pièce (2) en matériau composite, cet élément de support (10) étant apte à être déplacé sur ledit au moins un guide (6) jusque dans le bain d’huile (5), en vue de l’immersion de ladite pièce (2), et jusqu’à l’extérieur du bain d’huile (5) en vue de l’extraction de la pièce (2).Elimination device for implementing a method according to one of the preceding claims, said device (1) being characterized in that it comprises:
- a container (4) containing an oil bath (5), this oil having a temperature higher than a melting temperature of the metal alloy core (3) intended to be melted,
- at least one guide (6), and
- a support element (10) configured to support the part (2) made of composite material, this support element (10) being adapted to be moved on said at least one guide (6) into the oil bath (5 ), for the immersion of said part (2), and to the outside of the oil bath (5) for the extraction of the part (2).
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2021
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