FR3130672A1 - Dispositif de mise en forme d’une preforme fibreuse pour la realisation d’une piece aubagee de turbomachine - Google Patents
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Abstract
Dispositif (30) de mise en forme d’au moins une préforme fibreuse pour la réalisation d’une pièce aubagée (10) de turbomachine, ce dispositif comportant un moule (34) formé de plusieurs pièces imbriquées les unes dans les autres, ce moule définissant au moins une cavité interne (32) configurée pour recevoir la préforme et pour enfermer intégralement ladite préforme, cette cavité (32) étant destinée à avoir deux zones de plateforme (Z2, Z3) et une zone de pale (ZZ1) s’étendant entre les deux zones de plateforme, caractérisé en ce que ledit moule (34) comprend au moins une coque inférieure (38), une coque supérieure (46), une coque latérale (40), et des coques d’extrémité (42, 44), et en ce que chacune des coques latérale (40) et d’extrémité (42, 44) comprend trois éléments, respectivement inférieur (40a, 42a, 44a), intermédiaire (40b, 42b, 44b) et supérieur (40c, 42c, 44c). Figure pour l'abrégé : Figure 2
Description
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne un dispositif de mise en forme d’une préforme fibreuse pour la réalisation d’une pièce aubagée de turbomachine, ainsi qu’un procédé utilisant ce dispositif.
Arrière-plan technique
L’état de la technique comprend notamment les documents FR-A1-2 940 057, FR-A1-3 014 008, FR-A1-3 029 134, FR-A1-3 032 147, FR-A1-3 046 404, FR-A1-3 051 348 et WO-A1-2014/076 348.
L’utilisation de matériaux composites est avantageuse dans l’industrie aéronautique notamment car ces matériaux ont des performances mécaniques intéressantes pour des masses relativement faibles.
Un procédé de fabrication d’une pièce composite pour l’industrie aéronautique, qui est bien connu de l’homme du métier, est le procédé de moulage RTM dont les initiales font référence à l’acronyme anglo-saxon deResin Transfer Molding.
Il s’agit d’un procédé de réalisation d’une pièce en matériau composite à base de fibres imprégnées de résine. Un tel procédé est par exemple utilisé pour fabriquer une pièce aubagée de turbomachine telle qu’une aube de soufflante ou un aubage de redresseur.
Un procédé RTM comporte plusieurs étapes successives.
On commence par réaliser le tissage de fibres pour obtenir une ébauche de préforme en trois dimensions, puis on découpe l’ébauche pour obtenir une préforme présentant sensiblement la forme de la pièce aubagée à obtenir. Cette préforme est alors disposée dans un moule, qui est refermé.
Dans la technique actuelle, ce moule a deux fonctions ou deux utilisations successives. Le moule sert d’abord à réaliser une mise en forme de la préforme par compression à chaud. Il est ainsi mis sous presse et en étuve afin de comprimer la préforme et la rigidifier.
Le moule sert ensuite à injecter de la résine dans la préforme en vue de son imprégnation. La résine est injectée à travers un port d’alimentation du moule qui est ensuite mis en étuve pour provoquer la polymérisation de la résine et son durcissement.
La pièce aubagée est ensuite retirée du moule et peut subir différentes opérations successives notamment de finition.
Il est avantageux d’utiliser un seul moule pour la réalisation des deux étapes de mise en forme et d’injection de résine. Cependant, l’inconvénient de cette technologie est que le moule ne peut pas être spécifiquement adapté et optimisé pour l’une de ces étapes puisqu’il doit aussi convenir pour la réalisation de l’autre étape. Il cumule les contraintes des deux étapes et est donc plus complexe et plus coûteux.
Ce moule n’est de plus pas adapté pour la réalisation d’autres fonctions telles que le positionnement et la fixation d’un bouclier métallique sur un bord d’attaque de la pièce aubagée.
Le matériau composite de la pièce aubagée est relativement fragile, et en particulier sensible aux chocs, et il est connu de le protéger au moyen d’un bouclier métallique qui est rapporté et fixé sur le bord d’attaque de la pièce aubagée.
Le bouclier peut être fixé à la pale de plusieurs façons. Une première façon consiste à coller le bouclier sur la pièce aubagée, après polymérisation de la résine.
Une seconde façon de fixer un bouclier sur une pièce aubagée consiste à fixer le bouclier par co-moulage avec la préforme fibreuse. La préforme est disposée dans le moule et le bouclier est positionné voir collé sur le bord de la préforme destiné à former le bord d’attaque de la pale. La résine injectée imprègne la préforme et vient au contact du bouclier pour assurer sa solidarisation à la pale après polymérisation et durcissement. Un film de colle peut être interposé entre la préforme et le bouclier et est alors destiné à polymériser en même temps que la résine, ce qui rend l’appairage plus facile et supprime un cycle thermique sur la pièce finie.
Le moule précité de la technique actuelle n’est pas adapté au positionnement du bouclier sur la préforme ni à sa fixation.
La présente invention propose une solution à ces problèmes qui consiste à proposer un dispositif spécifiquement adapté à la mise en œuvre d’une seule des fonctions précitées, à savoir ici la mise en forme de la préforme, et qui est apte à réaliser également l’appairage du bouclier métallique au bord d’attaque de la préforme.
L’invention concerne un dispositif de mise en forme d’au moins une préforme fibreuse pour la réalisation d’une pièce aubagée de turbomachine, ce dispositif comportant un moule formé de plusieurs pièces imbriquées les unes dans les autres, ce moule définissant au moins une cavité interne configurée pour recevoir la préforme et pour enfermer intégralement ladite préforme, cette cavité étant destinée à avoir deux zones de plateforme et une zone de pale s’étendant entre les deux zones de plateforme,
caractérisé en ce que ledit moule comprend au moins :
- une coque inférieure qui forme une extrémité inférieure du moule et qui comprend une surface incurvée convexe de ladite zone de pale,
- une coque supérieure qui forme une extrémité supérieure du moule et qui comprend une surface incurvée concave de ladite partie de pale, les coques supérieure et inférieure étant fixées l’une sur l’autre, définissant un premier côté du moule et formant entre elles une première rainure de formation d’un bord de fuite de ladite zone de pale,
- une coque latérale qui forme un second côté du moule, ce second côté étant opposé au premier côté et formant une seconde rainure de formation d’un bord d’attaque de ladite zone de pale, et
- des coques d’extrémité situées à deux extrémités opposées du moule et entre lesquelles s’étendent les coques inférieure, supérieure et latérale, ces coques d’extrémité formant respectivement au moins une partie desdites zones de plateforme,
et en ce que chacune des coques latérale et d’extrémité comprend trois éléments, respectivement inférieur, intermédiaire et supérieur, les éléments des coques latérale et d’extrémité étant fixés de manière indépendante et amovible de façon à pouvoir être démontés et retirés du moule sans démontage des coques supérieure et inférieure.
Le dispositif est spécifiquement conçu et optimisé pour réaliser la mise en forme de la préforme, cette mise en forme étant de préférence réalisée par compression et chauffage de la préforme dans le moule. Le dispositif selon l’invention est de plus avantageusement conçu pour permettre le positionnement précis du bouclier métallique sur le bord d’attaque de la préforme.
Les différentes pièces du moule permettent de faciliter l’assemblage du moule autour de la préforme ainsi que le démontage du moule, et en particulier le démontage partiel du moule. Les éléments des coques d’extrémité peuvent en effet être montés et démontés indépendamment des coques supérieure et inférieure. Les éléments de la coque latérale peuvent également être montés et démontés de manière indépendante, ce qui permet d’avoir accès au bord d’attaque de la préforme en vue du positionnement du bouclier.
La surface incurvée convexe de la coque inférieure est configurée pour être complémentaire du côté concave de la pale, appelé intrados. La surface incurvée concave de la coque supérieure est configurée pour être complémentaire du côté convexe de la pale, appelé extrados.
Le dispositif de mise en œuvre 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 :
- les trois éléments de ladite coque latérale comprennent :
+ un élément de coque inférieur qui est situé sous ladite seconde rainure et qui comprend une première surface supérieure de glissement,
+ un élément de coque intermédiaire qui est situé sur l’élément de coque inférieur et qui définit une partie inférieure de ladite seconde rainure, cet élément de coque intermédiaire comportant une seconde surface inférieure de glissement qui est configurée pour coopérer par glissement avec ladite première surface lors d’un démontage de l’élément de coque intermédiaire, et
+ un élément de coque supérieur qui est situé sur l’élément de coque intermédiaire et qui définit une partie supérieure de ladite seconde rainure ;
- les première et seconde surfaces sont inclinées d’un angle α par rapport à l’horizontale, cet angle α étant supérieur à un angle β d’inclinaison de ladite partie inférieure de la seconde rainure, qui est également mesuré par rapport à l’horizontale ;
- la partie inférieure de la seconde rainure et la partie supérieure de la seconde rainure définissent chacune une marche de surcompactage de la préforme ;
- les trois éléments de chacune desdites coques d’extrémité comprennent :
+ un élément de coque inférieur qui définit avec la coque inférieure une partie inférieure de la zone de plateforme correspondante,
+ un élément de coque supérieur qui définit avec la coque supérieure une partie supérieure de cette zone de plateforme, et
+ un élément de coque intermédiaire qui est intercalé entre les éléments de coque inférieur et supérieur et qui est configuré pour s’étendre dans le prolongement de la zone de pale ;
- l’élément de coque intermédiaire de chacune desdites coques d’extrémité comprend une nervure en saillie configurée pour être engagée dans un passage interne de la préforme ;
- l’élément de coque intermédiaire comprend des moyens d’indexage configurés pour coopérer avec des moyens complémentaires d’au moins l’une des coques inférieure, supérieure et latérale ;
- les coques et éléments de coque du moule sont fixés par des vis qui traversent des orifices de ces coques ou éléments de coque et sont vissées dans des orifices taraudés d’autres coques ou éléments de coque ;
- le moule a une forme générale parallélépipédique et comprend sur au moins certaines de ces faces des évidements d’allègement du moule.
La présente invention concerne également un procédé de mise en forme d’au moins une préforme pour la réalisation d’une pièce aubagée de turbomachine, au moyen d’un dispositif de mise en forme tel que décrit ci-dessus caractérisé en ce qu’il comprend les étapes de:
a) montage d’une préforme dans la cavité du moule, cette préforme comportant deux plateformes et une pale s’étendant entre les deux plateformes,
b) fermeture du dispositif de mise en forme de façon à compacter la préforme,
c) mise en étuve du dispositif de mise en forme afin de sécher la préforme, et
d) démontage du moule et retrait de la préforme.
Avantageusement, l’étape a) comprend les sous étapes de :
a1) montage de la préforme sur la coque inférieure du moule, ainsi que sur les éléments inférieur et intermédiaire de la coque latérale,
a2) montage de la coque supérieure et de l’élément de coque supérieur de la coque latérale sur la préforme,
a3) montage des éléments de coque intermédiaire des coques d’extrémité,
a4) montage des éléments de coque inférieur et supérieur des coques d’extrémité.
Le procédé peut comprendre, avant l’étape a), une étape 0) d’insertion d’un mandrin, tel qu’un bloc de mousse, dans un passage interne de la préforme, ce passage interne s’étendant à l’intérieur de la pale et débouchant au niveau des plateformes.
Le procédé peut comprendre entre les sous étapes a1) et a2), une sous étape y) supplémentaire d’installation d’un organe de positionnement du mandrin (bloc de mousse) à chacune des extrémités de la préforme, et entre les sous étapes a2) et a3), une sous étape z) de retrait de ces organes de positionnement.
Le procédé peut comprendre, entre les étapes c) et d), une étape x) d’appairage d’un bouclier métallique sur le bord d’attaque de la préforme, cette étape comprenant les sous étapes de :
x1) démontage et retrait de l’élément de coque supérieur de la coque latérale,
x2) démontage et retrait de l’élément de coque intermédiaire de la coque latérale, et
x3) positionnement du bouclier sur le bord d’attaque de la préforme.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels :
Claims (14)
- Dispositif (30) de mise en forme d’au moins une préforme fibreuse pour la réalisation d’une pièce aubagée (10) de turbomachine, ce dispositif comportant un moule (34) formé de plusieurs pièces imbriquées les unes dans les autres, ce moule définissant au moins une cavité interne (32) configurée pour recevoir la préforme et pour enfermer intégralement ladite préforme, cette cavité (32) étant destinée à avoir deux zones de plateforme (Z2, Z3) et une zone de pale (Z1) s’étendant entre les deux zones de plateforme,
caractérisé en ce que ledit moule (34) comprend au moins :
- une coque inférieure (38) qui forme une extrémité inférieure du moule (34) et qui comprend une surface incurvée convexe (48) de ladite zone de pale (Z1),
- une coque supérieure (46) qui forme une extrémité supérieure du moule (34) et qui comprend une surface incurvée concave (52) de ladite partie de pale (Z1), les coques supérieure et inférieure (46, 38) étant fixées l’une sur l’autre, définissant un premier côté du moule et formant entre elles une première rainure (60) de formation d’un bord de fuite (12b) de ladite zone de pale (Z1),
- une coque latérale (40) qui forme un second côté du moule (34), ce second côté étant opposé au premier côté et formant une seconde rainure (62) de formation d’un bord d’attaque (12a) de ladite zone de pale (Z1), et
- des coques d’extrémité (42, 44) situées à deux extrémités opposées du moule et entre lesquelles s’étendent les coques inférieure (38), supérieure (46) et latérale (40), ces coques d’extrémité formant respectivement au moins une partie desdites zones de plateforme (Z2, Z3),
et en ce que chacune des coques latérale (40) et d’extrémité (42, 44) comprend trois éléments, respectivement inférieur (40a, 42a, 44a), intermédiaire (40b 42b, 44b) et supérieur (40c, 42c, 44c), les éléments des coques latérale (40) et d’extrémité (42, 44) étant fixés de manière indépendante et amovible de façon à pouvoir être démontés et retirés du moule sans démontage des coques supérieure (46) et inférieure (38). - Dispositif de mise en forme (30) selon la revendication précédente, dans lequel les trois éléments de ladite coque latérale (40) comprennent :
- un élément de coque inférieur (40a) qui est situé sous ladite seconde rainure (62) et qui comprend une première surface supérieure de glissement (70),
- un élément de coque intermédiaire (40b) qui est situé sur l’élément de coque inférieur (40a) et qui définit une partie inférieure (62a) de ladite seconde rainure (62), cet élément de coque intermédiaire (40b) comportant une seconde surface inférieure de glissement (72) qui est configurée pour coopérer par glissement avec ladite première surface (70) lors d’un démontage de l’élément de coque intermédiaire (40b), et
- un élément de coque supérieur (40c) qui est situé sur l’élément de coque intermédiaire (40b) et qui définit une partie supérieure (62b) de ladite seconde rainure (62). - Dispositif de mise en forme (30) selon la revendication précédente, dans lequel les première et seconde surfaces (70, 72) sont inclinées d’un angle α par rapport à l’horizontale, cet angle α étant supérieur à un angle β d’inclinaison de ladite partie inférieure (62b) de la seconde rainure (62), qui est également mesuré par rapport à l’horizontale.
- Dispositif de mise en forme (30) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la partie inférieure (62a) de la seconde rainure (62) et la partie supérieure (62b) de la seconde rainure (62) définissent chacune une marche (74) de surcompactage de la préforme.
- Dispositif de mise en forme (30) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les trois éléments de chacune desdites coques d’extrémité (42, 44) comprennent :
- un élément de coque inférieur (42a, 44a) qui définit avec la coque inférieure (38) une partie inférieure de la zone de plateforme (Z2, Z3) correspondante,
- un élément de coque supérieur (42c, 44c) qui définit avec la coque supérieure (46) une partie supérieure de cette zone de plateforme (Z2, Z3), et
- un élément de coque intermédiaire (42b, 44b) qui est intercalé entre les éléments de coque inférieur et supérieur (42a, 44a, 42c, 44c) et qui est configuré pour s’étendre dans le prolongement de la zone de pale (Z1). - Dispositif de mise en forme (30) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’élément de coque intermédiaire (42b, 44b) de chacune desdites coques d’extrémité (42, 44) comprend une nervure en saillie (76) configurée pour être engagée dans un passage interne (78) de la préforme.
- Dispositif de mise en forme (30) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’élément de coque intermédiaire (42b, 44b) comprend des moyens d’indexage (80a) configurés pour coopérer avec des moyens (80b) complémentaires d’au moins l’une des coques inférieure (38), supérieure (46) et latérale (40).
- Dispositif de mise en forme (30) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les coques et éléments de coque du moule (34) sont fixés par des vis (54, 64, 82) qui traversent des orifices (56, 66, 84) de ces coques ou éléments de coque et sont vissées dans des orifices taraudés (58, 68, 86) d’autres coques ou éléments de coque.
- Dispositif de mise en forme (30) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le moule (34) a une forme générale parallélépipédique et comprend sur au moins certaines de ces faces des évidements (88) d’allègement du moule.
- Procédé de mise en forme d’au moins une préforme pour la réalisation d’une pièce aubagée (10) de turbomachine, au moyen d’un dispositif de mise en forme (30) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes de:
a) montage d’une préforme dans la cavité (32) du moule (34), cette préforme comportant deux plateformes (16a, 16b) et une pale (12) s’étendant entre les deux plateformes,
b) fermeture du dispositif de mise en forme (30) de façon à compacter la préforme,
c) mise en étuve du dispositif de mise en forme (30) afin de sécher la préforme, et
d) démontage du moule (34) et retrait de la préforme. - Procédé selon la revendication 10, dans lequel l’étape a) comprend les sous étapes de :
a1) montage de la préforme sur la coque inférieure (38) du moule (34), ainsi que sur les éléments inférieur (40a) et intermédiaire (40b) de la coque latérale (40),
a2) montage de la coque supérieure (46) et de l’élément de coque supérieur (40c) de la coque latérale (40) sur la préforme,
a3) montage des éléments de coque intermédiaire (42b, 44b) des coques d’extrémité (42, 44),
a4) montage des éléments de coque inférieur (42a, 44a) et supérieur (42c, 44c) des coques d’extrémité (42, 44). - Procédé selon la revendication 10 ou 11, dans lequel il comprend, avant l’étape a), une étape 0) d’insertion d’un mandrin, tel qu’un bloc de mousse (90), dans un passage interne (78) de la préforme, ce passage interne s’étendant à l’intérieur de la pale (12) et débouchant au niveau des plateformes (16a, 16b).
- Procédé selon la revendication 12, dans lequel il comprend entre les sous étapes a1) et a2), une sous étape y) supplémentaire d’installation d’un organe (92) de positionnement du mandrin à chacune des extrémités de la préforme, et entre les sous étapes a2) et a3), une sous étape z) de retrait de ces organes de positionnement (92).
- Procédé selon l’une des revendications 10 à 13, dans lequel il comprend, entre les étapes c) et d), une étape x) d’appairage d’un bouclier métallique (22) sur le bord d’attaque (12a) de la préforme, cette étape comprenant les sous étapes de :
x1) démontage et retrait de l’élément de coque supérieur (40c) de la coque latérale (40),
x2) démontage et retrait de l’élément de coque intermédiaire (40b) de la coque latérale (40), et
x3) positionnement du bouclier (22) sur le bord d’attaque (12a) de la préforme.
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| FR2113617A Active FR3130672B1 (fr) | 2021-04-28 | 2021-12-16 | Dispositif de mise en forme d’une preforme fibreuse pour la realisation d’une piece aubagee de turbomachine |
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| WO2014076348A1 (fr) | 2012-11-13 | 2014-05-22 | Marioff Corporation Oy | Procédé d'excitation basé sur un dérivé de température pour systèmes d'extinction d'incendie |
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2021
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2022
- 2022-04-22 US US18/557,003 patent/US20240059039A1/en active Pending
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| FR3130672B1 (fr) | 2023-11-03 |
| US20240059039A1 (en) | 2024-02-22 |
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