WO2011116967A1 - Procede de fabrication d'un organe mecanique en materiau composite ayant une tenue mecanique accrue en traction-compression et en flexion - Google Patents

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WO2011116967A1
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pultruded
braided
mandrel
layers
reinforcing fibers
Prior art date
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PCT/EP2011/001479
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Inventor
Richard Masson
Patrick Dunleavy
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Messier-Bugatti-Dowty
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Publication date
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    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
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    • B29C70/083—Combinations of continuous fibres or fibrous profiled structures oriented in one direction and reinforcements forming a two dimensional structure, e.g. mats
    • B29C70/085—Combinations of continuous fibres or fibrous profiled structures oriented in one direction and reinforcements forming a two dimensional structure, e.g. mats the structure being deformed in a three dimensional configuration
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    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/06—Rods, e.g. connecting rods, rails, stakes

Definitions

  • the invention relates to a method for manufacturing a mechanical component such as an aircraft landing gear strut.
  • This assembly is then installed in a mold for injecting resin into the various layers carried by the mandrel before polymerizing this resin, for example by heating, to form a rigid raw rod that can be machined at its interfaces to form screeds.
  • the braiding of the reinforcing fiber layers is then ensured with a braiding installation which is represented in FIG. 1 by being marked with 1.
  • This installation essentially comprises a ring 2 extending in a vertical plane, the axis of revolution AX of this ring is thus horizontal.
  • This ring 2 carries a set of coils of reinforcing fibers 3, converging towards a region located on the axis AX and offset from the plane of the ring.
  • the mandrel which is marked by 4 is moved along the axis AX to cross the ring 2 beyond the point of convergence of the fibers.
  • the coils carried on the ring 2 by motorized mobile supports are actuated to manufacture a sock of reinforcing fibers on the outer face of this mandrel 4.
  • This sock covers the. -mandrin on all his length once it has completely traversed the ring, that is to say once it is located beyond the point of convergence of the fibers.
  • the reinforcing fiber layer is then cut downstream of the mandrel, and the mandrel is disassembled and then placed behind the ring, in order to cross it again for the formation of a second layer of reinforcing fibers radially superimposed on the first.
  • a braided layer comprises, on the one hand, said spindle fibers 8 and 9 which are inclined for example about thirty degrees on one side and the other with respect to the axis AX, and secondly longitudinal fibers 11, parallel to the axis AX, which are held in position by the spindle fibers 8 and 9 which interlace them.
  • connecting rod In such a connecting rod, it is essentially the longitudinal fibers that support the mechanical stresses occurring when the link is biased in traction-compression along the axis AX, and when it is biased in bending about any axis normal to the axis AX .
  • the longitudinal fibers 11 are in fact corrugated instead of being straight, which penalizes the level of mechanical stresses they are able to support according to AX direction.
  • This loss of resistance in the longitudinal direction is all the more important as the corrugation of the longitudinal fibers is high, since the tension applied to the fibers during the braiding must itself be important in order to ensure the greatest overall compactness possible.
  • the object of the invention is to propose a solution to remedy this drawback.
  • the subject of the invention is a method for manufacturing a mechanical member made of a composite material, such as a rod made of composite material, comprising successive operations for applying reinforcement fiber layers braided all around a mandrel and over all or part of the length of this mandrel being superimposed radially to one another, comprising between two operations of application of braided reinforcing fiber layers, a step:
  • each pultruded element being oriented longitudinally and extending over at least a portion of the length of the mandrel;
  • the pultruded elements constitute a set of fibers which remain substantially rectilinear after assembly with the braided layers and after injection and polymerization of the resin, which significantly increases the mechanical strength in the longitudinal direction.
  • each pultruded element is of the solid rod type.
  • the invention also relates to a method as defined above, in which the fixing of each pultruded element applied against the same layer of reinforcing fibers is provided with a product of glue or resin type.
  • the subject of the invention is also a method as defined above, in which the fixing of each pultruded element applied against the same layer of reinforcing fibers is ensured with a link passed around the assembly formed by the mandrel with the layers. he wears and pultruded elements to fix.
  • the subject of the invention is also a process as defined above, in which a plurality of pultruded elements which are regularly spaced from each other around the longitudinal direction of the mandrel are applied against the same layer of braided fibers.
  • the invention also relates to a method as defined above, in which different pultruded elements are assembled by connecting them to each other by one or more transverse links to form a rack-type assembly, before setting up this system. assembly on the same layer of reinforcing fibers.
  • Figure 1 is a schematic representation showing in perspective a known braiding machine with a mandrel for receiving a layer of braided fibers
  • FIG. 2 is a diagrammatic cross-sectional view showing the layers constituting a connecting rod of known composite material
  • Figure 3 is a schematic view showing a portion of braided reinforcing fibers shown in perspective
  • Figure 4 is a schematic cross-sectional view of a cylindrical section rod body manufactured according to the method according to the invention.
  • Figure 5 is a schematic cross-sectional view of an elliptical cross-section body manufactured in accordance with the method according to the invention.
  • Figure 6 is a perspective view of a finished rod made of composite material manufactured with the method according to the invention.
  • Figure 7 is a longitudinal sectional view of a rod made of composite material manufactured according to the method according to the invention.
  • Figure 8 is a schematic view of an assembly of pultruded elements before placement and attachment to a braided layer.
  • the idea underlying the invention is to use a braiding manufacturing process in which prepolymerized or polymerized rectilinear rods, formed of pultruded reinforcing fibers, are integrated by placing them longitudinally between the consecutive braided fiber layers.
  • longitudinal rods are integrated into the connecting rod which are perfectly rectilinear and thereby significantly increase the mechanical strength of the connecting rod in tension-compression and bending.
  • the pultruded profiles are industrially manufactured constant section composite sections in a continuous process.
  • the fibers in the form of coils are unrolled continuously to be impregnated with resin before passing through a heated die polymerizing or prepolymerizing this resin, so as to continuously form a rigid section which is cut portions length desired over the production.
  • pultruded profiles are in particular in the form of solid or hollow rods consisting of parallel rectilinear reinforcing fibers being agglomerated to each other by the polymerized or prepolymerized resin.
  • the mechanical strength of the pultruded profiles is important along the main axis of the profile for a very competitive manufacturing cost.
  • the invention thus consists in integrating pultruded elements between the braiding of reinforcing fiber layers, with an installation of the type shown in FIG. 1 in order to manufacture a connecting rod.
  • a connecting rod manufactured in accordance with the invention thus comprises a mandrel 12, which here has a circular section, around which a layer of reinforcing fibers 13 is braided by passing through a braiding installation such as that of the figure 1.
  • the pultruded elements 14 are placed on the layer 13, so as to extend longitudinally, that is to say parallel to the axis AX of the connecting rod, being regularly spaced from each other. others around this AX axis.
  • These pultruded elements can be fixed by previously applying a product of the glue or resin type on the layer 13.
  • Another solution as regards the fixing of the pultruded elements consists in surrounding the assembly with a reinforcing fiber bond, so as to grip these elements against the outer face of the layer 13.
  • the following reinforcing fiber layer 16 is braided. This braiding is ensured by moving the assembly formed by the mandrel 12, the braided fiber layer 13, and the pultruded elements 14 through the ring of the braiding installation, along the axis of this ring.
  • This operation has the effect of forming a layer of braided fibers which then surrounds the pultruded elements 14 by enclosing them without significantly changing their position.
  • the elements 14 remain oriented longitudinally and regularly spaced from each other along the circumference of the layer 13.
  • the elements 14 are then firmly gripped between the layers 14 and 16, and they are oriented longitudinally along the axis AX.
  • the assembly formed by the mandrel 12, the layers 13 and 16 and the pultruded elements interposed between these layers, is installed in a mold for injecting resin through the layers of reinforcing fibers 14 and 16.
  • the pultruded sections are hollow rods, their ends are closed to prevent these rods from filling with resin during the injection phase.
  • a heating cycle is then triggered to polymerize this resin, to form a rigid raw link whose interfaces can then be machined by drilling to form screeds, before mounting in these holes metal rings.
  • FIG. 4 shows only a set of pultruded elements 14 interposed between two braided layers 13 and 16.
  • the method according to the invention makes it possible to interpose between each pair of consecutive braided layers a set of elements pultruded for a generally increase the mechanical strength in traction-compression and bending of this rod, and thereby its resistance to buckling.
  • the pultruded elements 14 do not necessarily have to be distributed over the entire circumference of the braided layer which carries them, but they can advantageously be arranged only in certain zones of this circumference, without necessarily being regularly spaced from each other.
  • the mandrel 12 has a section which is elliptical instead of circular, to constitute a connecting rod having increased flexural strength around the minor axis of the ellipse corresponding to its section. .
  • the resistance in traction-compression is also increased in this rod.
  • the first layer 13 ' is braided around the mandrel 12', as for the example of FIG. 4.
  • Pultruded elements 14 ' are then placed only at the opposite ends which are furthest from this ellipse. , so as to increase the resistance to bending stress around the minor axis of this ellipse.
  • next layer 16 ' is then braided, before proceeding to the establishment of other pultruded elements 17', which are also placed at the level of ends of this ellipse that are furthest apart from each other.
  • a new braided layer 18 ' is then applied before proceeding with the resin injection in the assembly and its polymerization.
  • the pultruded elements extend essentially along the body of the connecting rod which is indicated by 21 in FIG. 6 where this connecting rod is shown in its finished state.
  • This body 21 corresponds to the central region of the connecting rod 19, which is a wall of regulated type, this body 21 having for example a constant section.
  • the pultruded elements can marry substantially curved shapes, because their rigidity is relatively important allows them to marry these forms while curving as little as possible.
  • these pultruded elements can be placed on curved shapes and their rigidity ensures that they adopt shapes that are not curved enough to offer high mechanical strength.
  • the pultruded elements marked here by 14 are arranged radially in the form of three layers, but they do not cover a priori the ends 22 and 23 of the connecting rod 21, that is to say the interfaces of this rod, because these ends have highly scalable unregulated sections not suitable for the application of rectilinear elements.
  • the pultruded elements 14 are radially distributed over three layers each interposed between two braided layers, but these elements are integrated into the connecting rod while extending only between the ends 22 and 23 of this connecting rod .
  • the pultruded elements can be applied and held one by one on the braided layer which makes them carry. But advantageously, the pultruded elements 14, 14 ', 14'',17' can be prepared prior to their application to form a rack type assembly shown schematically in FIG. 8.
  • the pultruded elements are for example arranged flat parallel to each other being spaced regularly from each other, and they are secured to each other by means of several pairs of reinforcing fibers 24 regularly spaced from each other along these elements.
  • Each pair 24 then comprises two fibers generally oriented in a direction perpendicular to the general direction of the pultruded elements, and these two fibers are interwoven around each pultruded element, which makes it possible to secure these elements to each other while keeping them parallel and spaced two by two from a predetermined distance.
  • the establishment of the elements pultruded on a layer of braided fibers consists of grasping the rack thus formed, to apply it to the outer face of the layer in question, and to stick to it, or to surround the whole with one or more circumferential reinforcing fiber bonds.
  • the rod manufactured according to the method according to the invention comprises two interfaces, which are here two screeds. But the invention applies equally well to other types of rods such as landing gears that have an interface at each of their ends and a third interface located between these ends.
  • the example of the figures illustrates the implementation of the invention for the manufacture of a rod of composite material. But the invention applies to the manufacture of other types of mechanical members, as for example the manufacture of carbon blades of an aircraft propeller, or the manufacture of a carbon mast intended to equip a sailboat.
  • the blades of a propeller as well as the mast of a sailboat are subject to mechanical stresses oriented mainly according to their main direction, that is to say the direction of pultruded elements that are integrated, so that the method according to the invention then offers a significant increase in the mechanical strength for this type of mechanical member.

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Abstract

L' invention concerne un procédé de fabrication d'un organe mécanique en matériau composite tel qu'une bielle (19), comprenant des opérations successives d'application de couches de fibres renforçantes tressées tout autour d'un mandrin, comportant entre deux opérations d'application de couches de fibres renforçantes tressées, une étape : - de mise en place, d'au moins un élément formé de fibres renforçantes pultrudées (14''), orienté longitudinalement (AX); - et de fixation au moins temporaire de chaque élément pultrudé (14'') à la dernière couche de fibres renforçantes tressée, et dans lequel une résine est ensuite injectée dans les différentes couches tressées avant de polymériser cette résine pour constituer une bielle brute.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UN ORGANE MECANIQUE EN MATERIAU COMPOSITE AYANT UNE TENUE MECANIQUE ACCRUE EN TRACTION-COMPRESSION ET EN FLEXION
L' invention concerne un procédé pour fabriquer en matériau composite un organe mécanique tel qu'une bielle de contrefiche d ' atterrisseur d'aéronef.
ARRIERE PLAN DE L' INVENTION
Il est connu, notamment du document de brevet FR2932409 de fabriquer une telle bielle à partir d'un mandrin sur lequel on tresse une ou plusieurs couches de fibres de carbone se superposant radialement les unes aux autres .
Cet ensemble est ensuite installé dans un moule pour injecter de la résine dans les différentes couches portées par le mandrin avant de polymériser cette résine, par exemple par chauffage, afin de constituer une bielle brute rigide pouvant être usinée au niveau de ses interfaces pour y former des chapes.
Le tressage des couches de fibres renforçantes est alors assuré avec une installation de tressage qui est représentée en figure 1 en y étant repérée par 1. Cette installation comporte essentiellement un anneau 2 s' étendant dans un plan vertical, l'axe de révolution AX de cet anneau étant ainsi horizontal. Cet anneau 2 porte un ensemble de bobines de fibres renforçantes 3, convergeant vers une région située sur l'axe AX et décalée par rapport au plan de l'anneau.
Lorsque le cycle de tressage est lancé, le mandrin qui est repéré par 4 est déplacé le long de l'axe AX pour traverser l'anneau 2 au delà du point de convergence des fibres. En même temps, les bobines portées sur l'anneau 2 par des supports mobiles motorisés sont actionnées, pour fabriquer une chaussette de fibres renforçantes à la face externe de ce mandrin 4.
Cette chaussette recouvre le. -mandrin sur toute sa longueur une fois qu'il a complètement traversé l'anneau, c'est-à-dire une fois qu'il est situé au delà du point de convergence des fibres.
La couche de fibres renforçantes est alors sectionnée en aval du mandrin, et le mandrin est démonté, puis replacé en arrière de l'anneau, afin de le traverser à nouveau pour la formation d'une seconde couche de fibres renforçantes se superposant radialement à la première .
Ainsi, comme représenté schématiquement en figure 2, on peut fabriquer une structure générale comportant dans sa région centrale le mandrin formant support pour deux couches de fibres tressées 6, 7, ou plus, qui s'étendent tout autour de celui-ci et sur toute sa longueur .
Concrètement, comme représenté en figure 2, une couche tressée comporte d'une part des fibres dites de fuseau 8 et 9 qui sont inclinées par exemple à environ trente degrés d'un côté et de l'autre par rapport à l'axe AX, et d'autre part des fibres longitudinales 11, parallèles à l'axe AX, qui sont maintenues en position par les fibres de fuseaux 8 et 9 qui les entrelacent.
Dans une telle bielle, ce sont essentiellement les fibres longitudinales qui supportent les contraintes mécaniques apparaissant lorsque la bielle est sollicitée en traction-compression selon l'axe AX, et lorsqu'elle est sollicitée en flexion autour de tout axe normal à l'axe AX.
Compte tenu de la tension des fibres de fuseau nécessaire au tressage, et contrairement à la représentation schématique de la figure 3, les fibres longitudinales 11 sont en fait ondulées au lieu d'être rectilignes, ce qui pénalise le niveau de contraintes mécaniques qu'elles sont capables de supporter selon la direction AX. Cette perte de résistance selon la direction longitudinale est d'autant plus importante que l'ondulation des fibres longitudinales est élevée, car la tension appliquées aux fibres durant le tressage doit elle-même être importante afin d'assurer à l'ensemble la plus grande compacité possible.
OBJET DE L' INVENTION
Le but de l'invention est de proposer une solution pour remédier à cet inconvénient.
RESUME DE L' INVENTION
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un organe mécanique en matériau composite, tel qu'une bielle en matériau composite, comprenant des opérations successives d'application de couches de fibres renforçantes tressées tout autour d'un mandrin et sur tout ou partie de la longueur de ce mandrin en étant superposées radialement les unes aux autres, comportant entre deux opérations d'application de couches de fibres renforçantes tressées, une étape :
- de mise en place sur la dernière couche de fibres tressées, d'au moins un élément formé de fibres renforçantes pultrudées, chaque élément pultrudé étant orienté longitudinalement et s' étendant sur au moins une portion de la longueur du mandrin ;
- et de fixation au moins temporaire de chaque élément pultrudé à la dernière couche de fibres renforçantes tressée,
et dans lequel une fois que tous les éléments pultrudés ont été mis en place et que toutes les couches tressées ont été appliquées, une résine est injectée dans les différentes couches tressées avant de polymériser l'ensemble pour constituer une pièce brute.
Avec cette solution, les éléments pultrudés constituent un ensemble de fibres qui restent sensiblement rectilignes après assemblage avec les couches tressées et après injection et polymérisation de la résine, ce qui permet d'accroître significativement la tenue mécanique selon la direction longitudinale.
L'invention a également pour objet un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel chaque élément pultrudé est de type tige pleine.
L'invention a également pour objet un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel la fixation de chaque élément pultrudé appliqué contre une même couche de fibres renforçantes est assurée avec un produit de type colle ou résine.
L'invention a également pour objet un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel la fixation de chaque élément pultrudé appliqué contre une même couche de fibres renforçantes est assurée avec un lien passé autour de l'ensemble constitué par le mandrin avec les couches qu'il porte et les éléments pultrudés à fixer.
L'invention a également pour objet un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel on applique contre une même couche de fibres tressées plusieurs éléments pultrudés qui sont régulièrement espacés les uns des autres autour de la direction longitudinale du mandrin.
L'invention a également pour objet un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel on assemble différents éléments pultrudés en les reliant les uns aux autres par un ou plusieurs liens transversaux pour constituer un assemblage de type claie, avant de mettre en place cet assemblage sur une même couche de fibres renforçantes.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 est une représentation schématique montrant en perspective une machine de tressage connue avec un mandrin destiné à recevoir une couche de fibres tressées ;
La figure 2 est une vue schématique en section transversale montrant les couches constituant une bielle en matériau composite connue ;
La figure 3 est une vue schématique montrant une portion de fibres renforçantes tressées représentée en perspective ;
La figure 4 est une vue schématique en section transversale d'un corps de bielle à section cylindrique fabriqué conformément au procédé selon l'invention ;
La figure 5 est une vue schématique en section transversale d'un corps de bielle à section elliptique fabriqué conformément au procédé selon l'invention ;
La figure 6 est une vue en perspective d'une bielle finie en matériau composite fabriquée avec le procédé selon l'invention ;
La figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'une bielle en matériau composite fabriquée conformément au procédé selon l'invention ;
La figure 8 est une vue schématique d'un assemblage d'éléments pultrudés avant mise en place et fixation sur une couche tressée.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
L'idée à la base de l'invention est d'utiliser un procédé de fabrication par tressage dans lequel on intègre des tiges rectilignes prépolymérisées ou polymérisées, formées de fibres renforçantes pultrudées, en les plaçant longitudinalement entre les couches de fibres tressées consécutives. On intègre ainsi à la bielle des fibres longitudinales qui sont parfaitement rectilignes et qui augmentent par là même significativement la tenue mécanique de la bielle en traction-compression et en flexion.
Les profils pultrudés sont des profilés de matériau composite à section constante fabriqués de manière industrielle, selon un processus continu. Concrètement, les fibres sous forme de bobines sont déroulées continuellement pour être imprégnées de résine avant de passer dans une filière chauffée polymérisant ou prépolymérisant cette résine, de manière à former de façon continue un profilé rigide dont on tronçonne des portions de longueur souhaitée au fil de la production.
Ces profilés pultrudés se présentent notamment sous forme de tiges pleines ou creuses constituées de fibres renforçantes rectilignes parallèles en étant agglomérées les unes aux autres par la résine polymérisée ou prépolymérisée . La tenue mécanique des profilés pultrudés est importante suivant l'axe principal du profilé pour un coût de fabrication très compétitif.
L'invention consiste ainsi à intégrer des éléments pultrudés entre le tressage de couches de fibres renforçantes, avec une installation du type de celle représentée en figure 1 afin de fabriquer une bielle.
Comme représenté schématiquement en figure 4, une bielle fabriquée conformément à l'invention comporte ainsi un mandrin 12, qui présente ici une section circulaire, autour duquel est tressée une couche de fibres renforçantes 13 par passage dans une installation de tressage telle que celle de la figure 1.
Une fois que cette tresse 13 a été appliquée sur toute la longueur du mandrin 12, c'est-à- dire une fois que le mandrin a traversé le plan de l'anneau portant les bobines de fibres renforçantes, l'installation est arrêtée. La couche de fibres renforçantes est alors sectionnée en aval du mandrin, et l'ensemble formé par le mandrin 12 et la couche 13 qu'il porte sont retirés pour être installés à nouveau en amont de l'anneau portant les bobines, en vue du tressage d'une nouvelle couche de fibres renforçantes.
A ce stade, les éléments pultrudés 14 sont mis en place sur la couche 13, de manière à s'étendre longitudinalement , c'est-à-dire parallèlement à l'axe AX de la bielle, en étant régulièrement espacés les uns des autres autour de cet axe AX. Ces éléments pultrudés peuvent être fixés en appliquant préalablement un produit de type colle ou bien résine sur la couche 13.
Une autre solution en ce qui concerne la fixation des éléments pultrudés consiste à entourer l'ensemble avec un lien de fibres renforçantes, de façon à enserrer ces éléments contre la face externe de la couche 13.
Une fois que les éléments pultrudés ont été mis en place et qu' ils sont maintenus en position de façon stable, on procède au tressage de la couche de fibres renforçantes suivante, repérée par 16. Ce tressage est assuré en déplaçant l'ensemble formé par le mandrin 12, la couche de fibres tressées 13, et les éléments pultrudés 14 à travers l'anneau de l'installation de tressage, le long de l'axe de cet anneau.
Cette opération a pour effet de former une couche de fibres tressées qui entoure alors les éléments pultrudés 14 en les enserrant sans modifier significativement leur position. Au cours de l'opération de tressage de la couche 16, les éléments 14 restent orientés longitudinalement et régulièrement espacés les uns des autres selon la circonférence de la couche 13.
Dans ces conditions, et comme représenté schématiquement en figure 4, les éléments 14 se trouvent alors fermement enserrés entre les couches 14 et 16, et ils sont orientés longitudinalement selon l'axe AX.
A ce stade, l'ensemble formé par le mandrin 12, les couches 13 et 16 et les éléments pultrudés intercalés entre ces couches, est installé dans un moule pour injecter de la résine à travers les couches de fibres renforçantes 14 et 16. Dans le cas où les profilés pultrudés sont des tiges creuses, on bouche leurs extrémités pour éviter que ces tiges ne se remplissent de résine durant la phase d'injection.
Un cycle de chauffage est ensuite déclenché pour polymériser cette résine, afin de constituer une bielle brute rigide dont les interfaces peuvent ensuite être usinées par perçage pour former des chapes, avant de monter dans ces perçages des bagues métalliques.
La figure 4 montre uniquement un ensemble d'éléments pultrudés 14 interposé entre deux couches tressées 13 et 16. Mais le procédé selon l'invention permet d' interposer entre chaque paire de couches tressées consécutives, un ensemble d'éléments pultrudés pour d' une manière générale accroître la tenue mécanique en traction-compression et en flexion de cette bielle, et par là même sa tenue au flambage.
Les éléments pultrudés 14 n'ont pas nécessairement à être répartis sur toute la circonférence de la couche tressée qui les porte, mais ils peuvent avantageusement être disposés uniquement dans certaines zones de cette circonférence, sans y être nécessairement régulièrement espacés les uns des autres.
Ainsi, dans l'exemple de la figure 5, le mandrin 12' présente une section qui est elliptique au lieu d'être circulaire, pour constituer une bielle présentant une tenue en flexion accrue autour du petit axe de l'ellipse correspondant à sa section. La tenue en traction-compression étant elle aussi accrue dans cette bielle .
Dans ce cas, la première couche 13' est tressée autour du mandrin 12', comme pour l'exemple de la figure 4. Mais des éléments pultrudés 14' sont alors placés uniquement au niveau des extrémités opposées qui sont les plus éloignées de cette ellipse, de manière à accroître la tenue à une sollicitation en flexion autour du petit axe de cette ellipse.
La couche suivante 16' est alors tressée, avant de procéder à la mise en place d'autres éléments pultrudés 17', qui sont également placés au niveau des extrémités de cette ellipse qui sont les plus éloignées l'une de l'autre. Une nouvelle couche tressée 18' est ensuite appliquée avant de procéder à l'injection de résine dans l'ensemble et à sa polymérisation.
Les éléments pultrudés, s'étendent essentiellement le long du corps de la bielle qui est repéré par 21 dans la figure 6 où cette bielle est représentée dans son état fini. Ce corps 21 correspond à la région centrale de la bielle 19, qui est une paroi de type réglée, ce corps 21 ayant par exemple une section constante .
Cela étant, les éléments pultrudés peuvent épouser des formes sensiblement courbes, car leur rigidité qui est relativement importante leur permet d'épouser ces formes tout en se courbant le moins possible. Autrement dit, ces éléments pultrudés peuvent être mis en place sur des formes courbes et leur rigidité assure qu' ils adoptent des formes peu incurvées pour offrir une tenue mécanique élevée.
Les éléments pultrudés repérés ici par 14'', sont disposés radialement sous forme de trois couches, mais ils ne couvrent a priori pas les extrémités 22 et 23 de la bielle 21, c'est-à-dire les interfaces de cette bielle, car ces extrémités présentent des sections fortement évolutives non réglées ne se prêtant pas à l'application d'éléments rectilignes.
Ainsi, comme visible dans la figure 7, les éléments pultrudés 14 sont répartis radialement sur trois couches interposée chacune entre deux couches tressées, mais ces éléments sont intégrés à la bielle en s' étendant uniquement entre les extrémités 22 et 23 de cette bielle formant chapes.
Dans les exemples décrits à l'appui des figures 4 et 7, les éléments pultrudés peuvent être appliqués et maintenus uns à uns sur la couche tressée qui les portent. Mais avantageusement, les éléments pultrudés 14, 14', 14'', 17' peuvent être préparés préalablement à leur application pour constituer un assemblage de type claie représenté schématiquement en figure 8.
Dans ce cas, les éléments pultrudés sont par exemple disposés à plat parallèlement les uns aux autres en étant espacés régulièrement les uns des autres, et ils sont solidarisés les uns aux autres au moyen de plusieurs paires de fibres renforçantes 24 régulièrement espacées les unes des autres le long de ces éléments.
Chaque paire 24 comporte alors deux fibres généralement orientées selon une direction perpendiculaire à la direction générale des éléments pultrudés, et ces deux fibres sont entrelacées autour de chaque élément pultrudés, ce qui permet de solidariser ces éléments les uns aux autres tout en les maintenant parallèles et espacés deux à deux d'une distance prédéterminée .
La mise en place des éléments pultrudés sur une couche de fibres tressées consiste à saisir la claie ainsi constituée, à l'appliquer à la face externe de la couche considérée, et à la coller à celle-ci, ou bien à entourer l'ensemble avec un ou plusieurs liens en fibres renforçantes circonférentiels .
Dans l'exemple des figures, la bielle fabriquée conformément au procédé selon l'invention comporte deux interfaces, qui sont ici deux chapes. Mais l'invention s'applique aussi bien à d'autres types de bielles comme par exemple les balanciers d' atterrisseurs qui comportent une interface à chacune de leurs extrémités et une troisième interface située entre ces extrémités.
Par ailleurs, l'exemple des figures illustre la mise en œuvre de l'invention pour la fabrication d'une bielle en matériau composite. Mais l'invention s'applique à la fabrication d'autres types d'organes mécaniques, comme par exemple la fabrication des pales en carbone d'une hélice d'aéronef, ou bien la fabrication d'un mat en carbone destiné à équiper un voilier.
En effet, les pales d'une hélice aussi bien que le mat d'un voilier sont sujets à des contraintes mécaniques orientées principalement selon leur direction principale, c'est-à-dire la direction des éléments pultrudé qui y sont intégrés, de sorte que le procédé selon l'invention offre alors une augmentation significative de la tenue mécanique pour ce type d'organe mécanique .

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un organe mécanique en matériau composite, tel qu'une bielle (19) en matériau composite, comprenant des opérations successives d'application de couches (13, 16 ; 13', 16', 18') de fibres renforçantes tressées tout autour d'un mandrin (12 ; 12') et sur tout ou partie de la longueur de ce mandrin (12 ; 12') en étant superposées radialement les unes aux autres, comportant entre deux opérations d'application de couches (13, 16 ; 13', 16', 18') de fibres renforçantes tressées, une étape :
- de mise en place sur la dernière couche de fibres tressées (13 ; 13', 16'), d'au moins un élément formé de fibres renforçantes pultrudées (14 ; 14', 17' ; 14''), chaque élément pultrudé étant orienté longitudinalement (AX) et s' étendant sur au moins une portion de la longueur du mandrin (12 ; 12') ;
- et de fixation au moins temporaire de chaque élément pultrudé (14 ; 14', 17' ; 14'') à la dernière couche de fibres renforçantes tressée,
et dans lequel une fois que tous les éléments pultrudés ont été mis en place et que toutes les couches tressées (13, 16 ; 13', 16', 18') ont été appliquées, une résine est injectée dans les différentes couches tressées (13, 16 ; 13', 16', 18') avant de polymériser l'ensemble pour constituer une pièce brute.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel chaque élément pultrudé (14 ; 14', 17' ; 14'') est du type tige pleine.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la fixation de chaque élément pultrudé (14 ; 14', 17' ; 14'') appliqué contre une même couche de fibres renforçantes est assurée avec un produit de type colle ou résine .
4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la fixation de chaque élément pultrudé (14 ; 14', 17' ; 141 ' ) appliqué contre une même couche de fibres renforçantes est assurée avec un lien passé autour de l'ensemble constitué par le mandrin (12 ; 12') avec les couches qu'il porte et les éléments pultrudés à fixer (14 ; 14 ' , 17 ' ; 14 * * ) .
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel on applique contre une même couche de fibres tressées (13, 16 ; 13', 16', 18') plusieurs éléments pultrudés (14 ; 14', 17' ; 14'') qui sont régulièrement espacés les uns des autres autour de la direction longitudinale (AX) du mandrin (12 ; 12').
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel on assemble différents éléments pultrudés (14 ; 14', 17' ; 14'') en les reliant les uns aux autres par un ou plusieurs liens transversaux pour constituer un assemblage de type claie, avant de mettre en place cet assemblage sur une même couche de fibres renforçantes.
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