WO2024110703A1 - Ebauche fibreuse avec une variation d'epaisseur presentant des croisements de fils - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une ébauche fibreuse (1) réalisée par tissage entre des fils de chaîne et des fils de trame, ladite ébauche (1) comprenant une première et une deuxième portions (100, 200) reliées par une portion de transition (500), la première portion (100) étant plus épaisse que la deuxième portion (200) suivant une direction d'épaisseur (DE), chaque portion (100, 200, 500) comprenant suivant la direction d'épaisseur (DE) une partie de cœur (110, 210, 510) présente entre deux parties de surface (121, 122, 221, 222, 521, 522), la partie de cœur (110) de la première portion (100) comprenant une pluralité de premiers fils de chaîne (c1) et une pluralité de deuxièmes fils de chaîne (c2), ladite ébauche (1) étant caractérisée en ce que les premiers fils de chaîne (c1) croisent les deuxièmes fils de chaîne (c2) dans la portion de transition (500).
Description
Description
Titre de l'invention : EBAUCHE FIBREUSE AVEC UNE VARIATION D'EPAISSEUR PRESENTANT DES CROISEMENTS DE FILS
Domaine Technique
[0001] L'invention concerne une ébauche fibreuse présentant une variation d'épaisseur brutale, par exemple une ébauche fibreuse destinée à former le renfort fibreux d'une pièce de turbomachine, et en particulier d'une aube avec pied intégré.
Technique antérieure
[0002]Afin d'obtenir des pièces de turbomachine légères mais présentant d'excellentes propriétés thermomécaniques, on réalise de manière bien connue les pièces en matériau composite, c'est-à-dire des pièces comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice. L'utilisation de matériaux composites contribue à optimiser les performances de la turbomachine notamment par la baisse de la masse globale de la turbomachine, ce qui contribue à une diminution de la consommation en carburant et donc à une réduction significative des émissions polluantes.
[0003] Par ailleurs, les matériaux composites à matrice céramique supportent des températures allant de 600°C à 1400°C. De par leur meilleure résistance aux hautes températures, les matériaux composites à matrice céramique nécessitent moins de refroidissement. Ce refroidissement étant traditionnellement issu d'un prélèvement dans le compresseur qui impacte le rendement de la turbomachine, les matériaux composites permettent donc d'améliorer plus encore le rendement du moteur et de diminuer davantage la consommation en carburant.
[0004] En particulier, il est connu de réaliser l'ébauche fibreuse de la pièce par tissage tridimensionnel sur un métier à tisser de type jacquard, ladite ébauche étant ensuite mise en forme pour obtenir une préforme fibreuse de la pièce à réaliser, qui sera densifiée par la matrice.
[0005] Pour la réalisation de pièces présentant des variations d'épaisseur brutales ou importantes, comme par exemple une aube présentant une portion de pied épaisse
et une portion de profil aérodynamique plus fine, plusieurs méthodes sont connues de l'art antérieur.
[0006] Une première méthode consiste à utiliser un métier à tisser de type jacquard compatible avec des épaisseurs importantes d'ébauche et capables de manipuler un très grand nombre de fils. On réalise ainsi la partie de grande épaisseur de l'ébauche à réaliser avec un très grand nombre de fils, puis on réalise de nombreuses sorties de couches afin de retirer un nombre important de fils du tissage dans la partie de petite épaisseur de l'ébauche à réaliser. Toutefois, cette méthode coûteuse nécessite l'utilisation de métiers à tisser non standards, présentant notamment une tête jacquard et un harnais de taille beaucoup plus importante que ceux utilisés classiquement pour ces types de pièces. En outre, le grand nombre de fils à manipuler et les sorties de couches à effectuer complexifient fortement le tissage et augmentent les risques de défauts dans l'ébauche obtenue.
[0007] Une deuxième méthode consiste à utiliser des fils de trame plus gros dans les portions de l'ébauche que l'on souhaite épaissir, voire des assemblages de fils par exemple sous la forme d'une tresse. Une telle méthode est notamment décrite dans les documents WO 2021/005286 Al et WO 2010/061140 Al. Toutefois, l'utilisation d'éléments fibreux aussi épais engendre des augmentations locales non souhaitées du taux volumique de fibre et favorise des défauts de densification de la pièce finale en nuisant à l'infiltration de gaz, de poudre ou de résine dans l'ébauche. Le recours à cette méthode pour la réalisation d'une ébauche doit donc être limité afin de ne pas nuire aux caractéristiques mécaniques de la pièce densifiée finale.
[0008] Enfin, une troisième méthode consiste à réaliser des changements d'armure de tissage entre les différentes portions de l'ébauche fibreuse pour réaliser des épaisseurs différentes. Une telle méthode est notamment décrite dans le document EP 1 526 285 Al. Toutefois, cette méthode ne permet pas de réaliser de variations d'épaisseurs brutales entre deux portions de l'ébauche fibreuse sans générer un taux volumique de fibres irrégulier et des défauts de tissage dans la courte zone de transition entre les deux portions d'épaisseurs très différentes présentant des armures distinctes.
[0009] En outre, dans toutes les méthodes décrites précédemment, la courbure que doivent adopter les fibres rigides en surface à l'endroit d'une forte variation d'épaisseur est trop importante. Ainsi, dans la pièce finale obtenue, les fibres ne remplissent pas convenablement les zones présentant une forte variation d'épaisseur au niveau de la surface de la pièce, qui sont alors essentiellement constituées de matrice et insuffisamment renforcées.
Exposé de l'invention
[0010] La présente invention a donc pour but principal de remédier aux inconvénients précités en proposant une méthode pour réaliser le tissage d'une ébauche fibreuse présentant une variation d'épaisseur brutale et importante.
[0011]A cet effet, l'invention propose une ébauche fibreuse réalisée en une seule pièce par tissage tridimensionnel comprenant une pluralité de fils de chaîne s'étendant suivant une direction longitudinale et une pluralité de fils de trame s'étendant suivant une direction transversale, ladite ébauche comprenant suivant la direction longitudinale une première et une deuxième portions reliées par une portion de transition, la première portion étant plus épaisse que la deuxième portion suivant une direction d'épaisseur perpendiculaire aux directions transversale et longitudinale, chaque portion comprenant suivant la direction d'épaisseur une partie de cœur présente entre deux parties de surface, la partie de cœur de la première portion comprenant une pluralité de premiers fils de chaîne et une pluralité de deuxièmes fils de chaîne, ladite ébauche étant caractérisée en ce que les premiers fils de chaîne croisent les deuxièmes fils de chaîne dans la portion de transition.
[0012] Ainsi, la réalisation de croisements de fils de chaîne au cœur de l'ébauche fibreuse dans la portion de transition permet d'augmenter l'épaisseur maximale réalisable de l'ébauche fibreuse sans modifier la taille ou des éléments du métier à tisser. Cette technique permet en outre d'augmenter l'épaisseur maximale réalisable de l'ébauche fibreuse sans augmenter le nombre de couches de fils manipulées lors du tissage et sans réaliser d'opérations de tissage complexes comme des sorties de couches. La présente invention permet donc de réaliser une ébauche fibreuse présentant des variations d'épaisseur importantes sur une très faible distance, tout en limitant les variations du taux de fibres.
[0013] Par ailleurs, en réalisant les croisements des fils dans la portion de transition, on augmente le foisonnement à l'intérieur de la portion de transition, permettant ainsi aux fibres situées à la surface de la portion de transition de présenter la trajectoire souhaitée. Par conséquent, dans la pièce finale obtenue par densification de l'ébauche fibreuse, la portion de transition de la pièce finale entre la portion épaisse et la portion fine est convenablement renforcée par les fibres, y compris au niveau de sa surface.
[0014] En particulier, il existe au moins un plan de l'ébauche fibreuse perpendiculaire à la direction transversale dans lequel les premiers fils de chaîne croisent les deuxièmes fils de chaîne dans la portion de transition. De préférence, les premiers fils de chaîne croisent les deuxièmes fils de chaîne dans la partie de cœur de la portion de transition, afin de préserver les couches de surface de l'ébauche fibreuse et de conserver un état de surface satisfaisant.
[0015]Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la partie de cœur de la première portion présente une armure de tissage différente de l'armure de tissage de la partie de cœur de la deuxième portion.
[0016] L'utilisation d'armures de tissage différentes entre les deux portions permet encore d'augmenter la variation d'épaisseur dans l'ébauche fibreuse, les croisements dans la portion de transition assurant une transition satisfaisante entre les deux armures de tissage.
[0017] Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, la partie de cœur de la première portion comprend des fils de trame présentant une section plus grande que la section des fils de trame de la partie de cœur de la deuxième portion.
[0018] L'utilisation de fils de trame présentant une section importante, ou plus généralement d'éléments de foisonnement présentant une section importante, permet encore d'augmenter la variation d'épaisseur dans l'ébauche fibreuse, les croisements dans la portion de transition assurant une transition satisfaisante entre les fils de trame de section importante et ceux de section plus faible.
[0019] Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, les parties de surface de la première portion, de la portion de transition et de la deuxième portion présentent la même armure de tissage.
[0020] Ainsi, l'ébauche fibreuse, et par extension la pièce obtenue par densification de l'ébauche fibreuse, présente un état de surface contrôlé et constant dans toute sa longueur.
[0021]Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, la première portion, la portion de transition et la deuxième portion comprennent le même nombre de fils de chaîne dans chaque plan de l'ébauche perpendiculaire à la direction transversale.
[0022]Ainsi, on facilite le tissage de l'ébauche fibreuse en conservant un nombre de fils de chaîne constant, et on favorise un taux volumique de fibres peu variable dans l'ébauche fibreuse.
[0023]Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, chaque premier fil de chaîne croise chacun des deuxièmes fils de chaîne dans la portion de transition dans ledit au moins un plan de l'ébauche fibreuse perpendiculaire à la direction transversale. De préférence, chaque premier fil de chaîne croise une unique fois chacun des deuxièmes fils de chaîne dans la portion de transition dans ledit au moins un plan de l'ébauche fibreuse perpendiculaire à la direction transversale.
[0024] Réciproquement, chaque deuxième fil de chaîne peut croiser chacun des premiers fils de chaîne dans la portion de transition dans ledit au moins un plan de l'ébauche fibreuse perpendiculaire à la direction transversale. De préférence, chaque deuxième fil de chaîne peut croiser une unique fois chacun des premiers fils de chaîne dans la portion de transition dans ledit au moins un plan de l'ébauche fibreuse perpendiculaire à la direction transversale.
[0025] En particulier, chaque premier fil de chaîne croise, de préférence une unique fois, chacun des deuxièmes fils de chaîne dans la portion de transition dans tous les plans de l'ébauche fibreuse perpendiculaires à la direction transversale.
Réciproquement, chaque deuxième fil de chaîne croise, de préférence une unique
fois, chacun des premiers fils de chaîne dans la portion de transition dans tous les plans de l'ébauche fibreuse perpendiculaires à la direction transversale.
[0026]Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, chaque premier fil de chaîne croisant un deuxième fil de chaîne dans la portion de transition croise dans la portion de transition l'ensemble des deuxièmes fils de chaîne croisant des premiers fils de chaîne dans ledit au moins un plan de l'ébauche fibreuse perpendiculaire à la direction transversale. Réciproquement, chaque deuxième fil de chaîne croisant un premier fil de chaîne dans la portion de transition peut croiser dans la portion de transition l'ensemble des premiers fils de chaîne croisant des deuxièmes fils de chaîne dans ledit au moins un plan de l'ébauche fibreuse perpendiculaire à la direction transversale. Ces caractéristiques peuvent être réalisées dans tous les plans de l'ébauche fibreuse perpendiculaires à la direction transversale.
[0027] Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, la partie de cœur de la première portion comprend une première et une deuxième parties de cœur suivant la direction d'épaisseur, la première partie de cœur comprenant les premiers fils de chaîne et la deuxième partie de cœur comprenant les deuxièmes fils de chaîne.
[0028] La première partie de cœur et la deuxième partie de cœur peuvent être distinctes, et peuvent être adjacentes. Ainsi, le croisement des fils dans la portion de transition assure un meilleur foisonnement.
[0029] Selon un autre mode particulier de réalisation de l'invention, l'ébauche comprend au moins un plan perpendiculaire à la direction transversale dans lequel la portion de transition comprend une pluralité de colonnes de trame successives Tn avec n compris entre 1 et N, la colonne de trame Ti étant la colonne de trame adjacente à la première portion de l'ébauche, N correspondant au nombre de premiers fils de chaîne de la première portion croisant des deuxièmes fils de chaîne de la première portion, de sorte que dans la colonne de trame Tn, n premiers fils de chaîne de la première portion croisent n deuxièmes fils de chaîne de la première portion.
[0030] Les fils sont ainsi croisés de manière régulière, permettant un foisonnement optimal tout en limitant la variation du taux volumique de fibres.
[0031] L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une préforme fibreuse pour une pièce en matériau composite, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- la réalisation d'une ébauche fibreuse selon l'invention,
- la mise en forme de l'ébauche fibreuse de manière à obtenir une préforme fibreuse comprenant une portion sacrificielle et une portion utile adjacentes, la portion sacrificielle étant formée au moins par la première portion de l'ébauche fibreuse et la portion utile étant formée par la deuxième portion de l'ébauche fibreuse et au moins une partie de la portion de transition de l'ébauche fibreuse.
[0032] En outre, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce en matériau composite comprenant au moins les étapes suivantes :
- la réalisation d'une préforme fibreuse conformément au procédé de fabrication d'une préforme fibreuse selon l'invention,
- l'introduction d'une composition comprenant au moins un précurseur d'un matériau de matrice dans la préforme fibreuse,
- la transformation de la composition en matrice de manière à obtenir une pièce intermédiaire en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice, la pièce intermédiaire comprenant une portion sacrificielle dont le renfort fibreux est formé par la portion sacrificielle de la préforme fibreuse,
- le retrait de la portion sacrificielle de la pièce intermédiaire pour obtenir la pièce finale.
[0033]Selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce en matériau composite à matrice céramique comprenant les étapes suivantes :
- la réalisation d'une préforme fibreuse conformément au procédé de fabrication d'une préforme fibreuse selon l'invention,
- la consolidation de la préforme fibreuse par infiltration chimique en phase vapeur,
- l'imprégnation de la préforme fibreuse consolidée par une suspension comprenant des particules céramiques, puis
- l'infiltration de silicium liquide dans la préforme fibreuse de manière à obtenir une pièce intermédiaire en matériau composite à matrice céramique comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice céramique, la pièce intermédiaire comprenant une portion sacrificielle dont le renfort fibreux est formé par la portion sacrificielle de la préforme fibreuse,
- le retrait de la portion sacrificielle de la pièce intermédiaire pour obtenir la pièce finale.
[0034] Finalement, l'invention concerne une utilisation du procédé de fabrication d'une pièce en matériau composition selon l'invention pour la fabrication d'une aube de turbomachine en matériau composite.
Brève description des dessins
[0035] [Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique en perspective d'une ébauche fibreuse selon l'invention.
[0036] [Fig. 2] La figure 2 est une représentation schématique d'un plan de tissage appartenant à l'ébauche fibreuse selon l'invention.
[0037] [Fig. 3] La figure 3 est une vue schématique en perspective éclatée montrant un outillage de formage conformément à un mode de réalisation de l'invention et le placement de l'ébauche fibreuse des figures 1 et 2 à l'intérieur de celui-ci.
[0038] [Fig. 4] La figure 4 est une vue schématique en perspective d'une préforme fibreuse selon l'invention obtenue par mise en forme de l'ébauche fibreuse des figures 1 et 2, et comprenant une portion sacrificielle.
[0039] [Fig. 5] La figure 5 est une vue schématique en perspective montrant une opération d'injection d'une composition liquide de précurseur de matrice dans la préforme fibreuse de la figure 5.
[0040] [Fig. 6] La figure 6 est une vue schématique en perspective d'une pièce en matériau composite obtenue suite à l'opération d'injection de la figure 6 avec le retrait de la portion sacrificielle.
Description des modes de réalisation
[0041] Les figures 1 à 3 illustrent une ébauche fibreuse 1 selon l'invention réalisée par tissage tridimensionnel entre une pluralité de couches de fils de chaîne et une pluralité de couches de fils de trame. Par « tissage tridimensionnel » ou « tissage 3D », on entend ici un mode de tissage par lequel certains au moins des fils de chaîne lient des fils de trame sur plusieurs couches de trame. Une inversion des rôles entre chaîne et trame est possible. L'ébauche fibreuse 1 est de préférence réalisée au moyen d'un métier à tisser de type jacquard. Un tel métier à tisser est par exemple décrit dans le document FR 3 047 744 Al.
[0042]Comme illustré sur la figure 1, l'ébauche fibreuse 1 s'étend en direction chaîne suivant une direction longitudinale DL et en direction trame suivant une direction transversale DT. L'ébauche fibreuse 1 s'étend en épaisseur suivant une direction d'épaisseur DE perpendiculaire aux directions longitudinale DL et transversale DT. Sur la figure 2, on représente un plan schématique de tissage de l'ébauche fibreuse 1 perpendiculaire à la direction transversale DT.
[0043] L'ébauche fibreuse 1 comprend suivant la direction longitudinale DL au moins une première portion 100 et une deuxième portion 200, séparées par une portion de transition 500. La première portion 100 est plus épaisse que la deuxième portion 200, c'est-à-dire que sa dimension suivant la direction d'épaisseur DE est plus importante que la dimension de la deuxième portion 200 suivant la direction d'épaisseur DE. La première portion 100 et la portion de transition 500 sont adjacentes suivant la direction longitudinale DL. La deuxième portion 200 et la portion de transition 500 sont adjacentes suivant la direction longitudinale DL. De préférence, la première portion 100 et la deuxième portion 200 s'étendent sur toute l'épaisseur de l'ébauche fibreuse 1 suivant la direction d'épaisseur DE, et sur toute la largeur de l'ébauche fibreuse 1 suivant la direction transversale DT.
[0044] Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, l'ébauche fibreuse 1 comprend uniquement la première portion 100, la portion de transition 500 et la deuxième portion 200. On ne sort bien entendu pas de cadre de l'invention si l'ébauche fibreuse comprend des portions supplémentaires suivant la direction longitudinale DL.
[0045] La première portion 100 de l'ébauche fibreuse 1 comprend une partie de cœur 110 et deux parties de surface 121 et 122. La partie de cœur 110 de la première portion 100 de l'ébauche fibreuse 1 s'étend suivant la direction d'épaisseur DE entre la première partie de surface 121 de la première portion 100 et la deuxième partie de surface 122 de la première portion 100. La première partie de surface 121 et la deuxième partie de surface 122 de la première portion 100 peuvent se rejoindre de part et d'autre de la partie de cœur 110 suivant la direction transversale DT. Dans cette configuration, les première et deuxième parties de surface 121 et 122 forment une partie de surface globale de la première portion 100 entourant la partie de cœur 110 de ladite première portion 100.
[0046] La deuxième portion 200 de l'ébauche fibreuse 1 comprend une partie de cœur 210 et deux parties de surface 221 et 222. La partie de cœur 210 de la deuxième portion 200 de l'ébauche fibreuse 1 s'étend suivant la direction d'épaisseur DE entre la première partie de surface 221 de la deuxième portion 200 et la deuxième partie de surface 222 de la deuxième portion 200. La première partie de surface 221 et la deuxième partie de surface 222 de la deuxième portion 200 peuvent se rejoindre de part et d'autre de la partie de cœur 210 suivant la direction transversale DT. Dans cette configuration, les première et deuxième parties de surface 221 et 222 forment une partie de surface globale de la deuxième portion 200 entourant la partie de cœur 210 de ladite deuxième portion 200.
[0047] La portion de transition 500 de l'ébauche fibreuse 1 comprend une partie de cœur 510 et deux parties de surface 521 et 522. La partie de cœur 510 de la portion de transition 500 de l'ébauche fibreuse 1 s'étend suivant la direction d'épaisseur DË entre la première partie de surface 521 de la portion de transition 500 et la deuxième partie de surface 522 de la portion de transition 500. La première partie de surface 521 et la deuxième partie de surface 522 de la portion de transition 500 peuvent se rejoindre de part et d'autre de la partie de cœur 510 suivant la direction transversale DT. Dans cette configuration, les première et deuxième parties de surface 521 et 522 forment une partie de surface globale de la portion de transition 500 entourant la partie de cœur 510 de ladite portion de transition 500.
[0048] De préférence, la première partie de surface 521 de la portion de transition 500 est située dans le prolongement de la première partie de surface 121 de la première portion 100 et dans le prolongement de la première partie de surface 221 de la deuxième portion 200. De préférence, la deuxième partie de surface 522 de la portion de transition 500 est située dans le prolongement de la deuxième partie de surface 122 de la première portion 100 et dans le prolongement de la deuxième partie de surface 222 de la deuxième portion 200. Par conséquent, de préférence, la partie de cœur 510 de la portion de transition 500 est située dans le prolongement de la partie de cœur 110 de la première portion 100 et dans le prolongement de la partie de cœur 210 de la deuxième portion 200.
[0049] La partie de cœur 110 de la première portion 100 comprend une première partie de cœur 111 et une deuxième partie de cœur 112. La première partie de cœur 111 s'étend suivant la direction d'épaisseur DË entre la première partie de surface 121 et la deuxième partie de cœur 112. La deuxième partie de cœur 112 s'étend suivant la direction d'épaisseur DË entre la première partie de cœur 111 et la deuxième partie de surface 122.
[0050] Des premiers fils de chaîne Ci lient entre eux les fils de trame ti de la première partie de cœur 111 de la première portion 100 de l'ébauche 10. Des deuxièmes fils de chaîne C2 lient entre deux les fils de trame t2 de la deuxième partie de cœur 112. Les premiers et deuxièmes fils de chaînes Ci et C2 lient ensuite entre eux les fils de trame t5 de la partie de cœur 510 de la portion de transition 500. De préférence, tous les fils de chaîne de la première partie de cœur 111 de la première portion 100 de l'ébauche 10 sont des premiers fils de chaîne Ci et tous les fils de chaîne de la deuxième partie de cœur 112 de la première portion 100 de l'ébauche 1 sont des deuxièmes fils de chaîne C2.
[0051] Dans l'exemple illustré sur la figure 2, une partie des premiers fils de chaîne Ci issus de la première partie de cœur 111 de la première portion 100 croise une partie des deuxièmes fils de chaîne C2 issus de la deuxième partie de cœur 112 de la première portion 100 dans la partie de cœur 510 de la portion de transition 500. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si la totalité des premiers fils de chaîne Ci issus de la première partie de cœur 111 de la première portion 100 croise
la totalité des deuxièmes fils de chaîne C2 issus de la deuxième partie de cœur 112 de la première portion 100 dans la partie de cœur 510 de la portion de transition 500.
[0052] La portion de transition 500 comprend une pluralité de colonnes de trame Ti, T2, ... T7 adjacentes orientées selon la direction d'épaisseur DE. En particulier, la portion de transition 500 s'étend suivant la direction longitudinale DL entre d'une part la première colonne de trame Ti et la dernière colonne de trame T7. La première colonne de trame Ti de la portion de transition 500 est définie comme la colonne de trame comprenant au moins un croisement entre un premier fil de chaîne Ci et un deuxième fil de chaîne C2 la plus proche de la première portion 100 de l'ébauche fibreuse 1. La dernière colonne de trame T7 de la portion de transition 500 est définie comme la colonne de trame comprenant au moins un croisement entre un premier fil de chaîne Ci et un deuxième fil de chaîne C2 la plus proche de la deuxième portion 200 de l'ébauche fibreuse 1. De préférence, la première colonne de trame Ti de la portion de transition 500 est la colonne de trame de la portion de transition 500 adjacente à la première portion 100 de l'ébauche 10. De préférence, la dernière colonne de trame T7 de la portion de transition 500 est la colonne de trame de la portion de transition 500 adjacente à la deuxième portion 200 de l'ébauche 10.
[0053] De préférence, comme illustré sur la figure 2, dans chaque plan l'ébauche 1 perpendiculaire à la direction transversale DT, il n'y a pas de croisements entre les fils de chaîne dans la première portion 100, et il n'y a pas de croisements entre les fils de chaîne dans la deuxième portion 200. De préférence, il n'y a pas non plus de croisements entre ou avec des fils de chaîne issus d'une partie de surface 121, 122, 521, 522, 221, 222 de la première portion 100, de la portion de transition 500 ou de la deuxième portion 200 de l'ébauche fibreuse 1.
[0054] Les croisements entre fils de chaîne issus de la première portion 100 de l'ébauche fibreuse 1 dans la portion de transition 500 peuvent être présents dans tous les plans de l'ébauche fibreuse 1 perpendiculaires à la direction transversale DT, ou seulement dans une partie des plans de l'ébauche fibreuse 1 perpendiculaires à la direction transversale DT.
[0055] De préférence, comme illustré sur la figure 2, chaque premier fil de chaîne Ci croisant un deuxième fil de chaîne C2 croise une unique fois chaque deuxième fil de chaîne C2. De manière réciproque, chaque deuxième fil de chaîne C2 croisant un premier fil de chaîne Ci croise une unique fois chaque premier fil de chaîne Ci.
[0056] De préférence, comme illustré sur la figure 2, le croisement des premiers fils de chaîne Ci issus de la première partie de cœur 111 de la première portion 100 avec les deuxièmes fils de chaîne C2 issus de la deuxième partie de cœur 112 de la première portion 100 se fait de manière régulière, en croisant d'abord les premiers fils de chaîne Ci les plus proches de la deuxième partie de cœur 112 et les deuxièmes fils de chaîne C2 les plus proches de la première partie de cœur 111, puis en croisant progressivement des fils de chaîne Ci et C2 de plus en plus éloignés. Ainsi, dans la première colonne de trame Ti la plus proche de la première portion 100 appartenant à portion de transition 500, un unique premier fil de chaîne Cn issu de la première partie de cœur 111 de la première portion 100 croise un unique deuxième fil de chaîne C21 issu de la deuxième partie de cœur 112 de la première portion 100 : le premier fil de chaîne Cn le plus proche de la deuxième partie de cœur 112 dans la première portion 100 croise le deuxième fil de chaîne C21 le plus proche de la première partie de cœur 111 dans la première portion 100. Dans la deuxième colonne de trame T2 la plus proche de la première portion 100 appartenant à la portion de transition 500, seulement deux premiers fils de chaîne C11, C12 issus de la première partie de cœur 111 de la première portion 100 croisent seulement deux deuxièmes fils de chaîne C21, C22 issus de la deuxième partie de cœur 112 de la première portion 100 : le premier fil de chaîne Cn croise le deuxième fil de chaîne C22 et le premier fil de chaîne C12 croise le deuxième fil de chaîne C21. Dans la troisième colonne de trame T3 la plus proche de la première portion 100 appartenant à la portion de transition 500, seulement trois premiers fils de chaîne C11, C12, C13 issus de première partie de cœur 111 de la première portion 100 croisent seulement trois deuxièmes fils de chaîne C21, C22, C23 issus de la deuxième partie de cœur 112 de la première portion 100: le premier fil de chaîne Cn croise le deuxième fil de chaîne C23, le premier fil de chaîne C12 croise le deuxième fil de chaîne C22 et le premier fil de chaîne C13 croise le deuxième fil de chaîne C21.
[0057] De manière générale, on désigne par Tn la n-ième colonne de trame de la portion de transition 500 la plus proche de la première portion 100 pour n compris entre 1 et N inclus, N étant le nombre de premiers fils Cn, C12, C13, C14 croisant des deuxièmes fils C21, C22, C23, C24 dans la portion de transition 500 ou N étant le nombre de deuxièmes fils C21, C22, C23, C24 croisant des premiers fils Cn, C12, C13, C14 dans la portion de transition 500. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, le nombre N a pour valeur 4. Ainsi, dans chaque colonne Tn, n premiers fils de chaîne issus de la première partie de cœur 111 de la première portion 100 croisent n deuxièmes fils de chaîne issus de la deuxième partie de cœur 112 de la première portion 100. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, pour n = N, on a bien dans la quatrième colonne T4 4 premiers fils de chaîne Cn, C12, C13, C14 issus de la première partie de cœur 111 de la première portion 100 qui croisent 4 deuxièmes fils de chaîne C21, C22, C23, C24 issus de la deuxième partie de cœur 112 de la première portion 100.
[0058] En outre, dans chaque colonne Tn, le premier fil de chaîne Ci n-i croise le deuxième fil de chaîne C2 i+i pour i compris entre 0 et n-1 inclus. Ainsi, dans l'exemple illustré sur la figure 2, dans la colonne T2, soit n = 2, l'incrémentation i = 0 indique bien que le premier fil de chaîne Ci 2-0 , soit C12, croise le deuxième fil de chaîne C20+1, soit C21, et l'incrémentation i = 1 indique bien que le premier fil de chaîne Ci 2-1, soit Cn, croise le deuxième fil de chaîne C21+1, soit 022-
[0059] L'ébauche fibreuse 1 selon l'invention peut en outre comprendre des éléments de foisonnement dans la partie de cœur 110 de la première portion 100 de l'ébauche 1. Ces éléments de foisonnement sont de préférence des fils de trame avec un titre important, c'est-à-dire présentant une épaisseur et une section importante. Ainsi, une partie des fils de trame de la partie de cœur 110 de la première portion 100 présentent une taille de section plus importante que les fils de trame des parties de surface 121 et 122 de la première portion 100 et présentent une taille de section plus importante que les fils de trame de la partie de cœur 210 de la deuxième portion 200. Ainsi, les fils de trame situés dans les parties de surface 121 et 122 de la première portion 100 peuvent ainsi présenter une première taille de section, c'est- à-dire une première épaisseur, et les fils de trame situés au centre de la partie de cœur 110 de la première portion 100 peuvent présenter une deuxième taille de
section, c'est-à-dire une deuxième épaisseur. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, les fils de trame de la partie de cœur 110 les plus éloignés du centre de ladite partie de cœur 110 présentent également la première taille de section, c'est-à-dire la première épaisseur.
[0060] Les fils de trame peuvent présenter différentes tailles de section, par exemple de sorte à obtenir des tailles de section de fil de trame progressives dans l'épaisseur de la première portion 100. Des fils de trame intermédiaires peuvent être présents entre les fils de trame présentant la première taille de section, c'est-à-dire la première épaisseur, et les fils de trame présentant la deuxième taille de section, c'est-à-dire la deuxième épaisseur, lesdits fils de trame intermédiaire présentant une taille de section intermédiaire comprise entre la première et la deuxième sections, c'est-à-dire une épaisseur intermédiaire comprise entre la première et la deuxième sections. Par exemple, la deuxième taille de section est deux à dix fois supérieure à la première taille de section.
[0061] Les éléments de foisonnement, ou les fils de trame correspondant aux éléments de foisonnement, peuvent se présenter sous la forme d'un assemblage de filaments ou sous la forme d'une tresse.
[0062] La présence de tels éléments de foisonnement dans la première portion 100 peut permettre d'augmenter l'épaisseur de la portion de transition 500. Des éléments de foisonnement peuvent également être présents dans la portion de transition 500, dans la partie de la portion de transition 500 directement adjacente à la première portion 100. De préférence, les éléments de foisonnement de la première portion 100 et de la portion de transition 500 ne sont pas destinés à faire partie de la pièce en matériau composite finale, mais sont seulement des moyens d'augmenter l'épaisseur et le foisonnement de l'ébauche fibreuse.
[0063]Comme illustré sur la figure 2, la partie de cœur 110 de la première portion 100 présente une première armure de tissage et la partie de cœur 210 de la deuxième portion 200 présente une deuxième armure de tissage, la deuxième armure de tissage étant de préférence différente de la première armure de tissage. Afin d'augmenter le foisonnement, et donc l'épaisseur, de la première portion 100 par rapport à la deuxième portion 200, on choisit une première armure permettant
un foisonnement plus important que la deuxième armure. De préférence, la première armure et la deuxième armure sont choisies de sorte à permettre un taux volumique de fibre similaire dans les première et deuxième portions 100 et 200.
[0064] Afin d'augmenter encore le foisonnement de la partie de cœur 110 de la première portion 100, il est possible de réaliser des doublements de trame, comme illustré sur la figure 2. Par doublement de trame, on entend que, dans un plan de l'ébauche fibreuse 1 perpendiculaire à la direction transversale DT, les fils de chaîne Ci et C2 de la partie de cœur 110 de la première portion 100 lient les fils de trame par deux, c'est-à-dire que les paires de fils de trame ne sont pas séparées par un fil de chaîne dans ledit plan perpendiculaire à la direction transversale DT.
[0065] De préférence, la partie de cœur 110 de la première portion 100 ou la partie de cœur 210 de la deuxième portion 200 est réalisée par tissage de type interlock, afin d'obtenir des propriétés mécaniques aussi homogènes que possible au sein de ladite partie de cœur 110 ou 210 et de favoriser une densification homogène par la matrice. Par "tissage interlock", on entend ici une armure de tissage tridimensionnel dont chaque couche de chaîne lie plusieurs couches de trames avec tous les fils de la même colonne de chaîne ayant le même mouvement dans le plan de l'armure.
[0066]Si, dans un plan de l'ébauche fibreuse 1 perpendiculaire à la direction transversale DT, des fils de chaîne issus de la partie de cœur 110 de la première portion 100 ne croisent pas d'autres fils de chaîne dans la portion de transition 500, ceux-ci peuvent présenter une armure de tissage dans la portion de transition 500 identique à l'armure de tissage de la partie de cœur 110 de la première portion 100.
[0067]Comme illustré sur la figure 2, les parties de surface 121 et 122 de la première portion 100, les parties de surface 521 et 522 de la portion de transition et/ou les parties de surface 221 et 222 de la deuxième portion 200 sont de préférence réalisées par tissage avec une armure de type toile, satin ou sergé afin de limiter les irrégularités de surface, une armure de type satin procurant en outre un aspect de surface lisse. Ainsi, après densification de l'ébauche fibreuse 1, l'utilisation de ces types d'armure favorise l'obtention d'un état de surface exempt d'irrégularités importantes, c'est-à-dire un bon état de finition pour éviter ou limiter des opérations de finition par usinage ou pour éviter la formation d'amas de résine
dans le cas de composites à matrice résine. De préférence et comme illustré sur la figure 2, la première partie de surface 121 de la première portion 100, la première partie de surface 521 de la portion de transition 500 et la première partie de surface 221 de la deuxième portion 200 présentent une armure de tissage identique et continue suivant la direction longitudinale DL, afin d'assurer un état de surface contrôlé sur toute la longueur de la pièce finale densifiée obtenue à partir de l'ébauche 1.
[0068] Par conséquent, il est possible selon l'invention de combiner les méthodes de l'art antérieur, qui concernent l'ajout de fils de trame d'épaisseur forte et l'utilisation d'armures de tissage différentes, avec la méthode de l'invention qui décrit le croisement de fils de chaîne à l'intérieur de la portion de transition. Des essais ont été menés pour étudier la combinaison des méthodes décrites précédemment avec la nouvelle méthode proposée dans la présente invention, dans le but d'obtenir des parties de grande épaisseur dans une ébauche fibreuse au moyen d'un métier à tisser standard.
[0069]Avec le métier à tisser standard utilisé lors de ces essais, sans recourir aux deux méthodes de l'art antérieur et à la méthode de croisement de l'invention, il est possible de réaliser des ébauches fibreuses présentant une épaisseur maximale de 7 mm. D'après les essais menés, en utilisant un changement d'armure seul, il n'est possible de réaliser que des ébauches fibreuses présentant une épaisseur de 13 mm. En combinant le changement d'armure et la méthode de croisement de l'invention, il est possible d'augmenter l'épaisseur obtenue à 14 mm, tout en conservant un taux volumique de fibre satisfaisant. Par ailleurs, en combinant le changement d'armure à des fils de trame d'épaisseur importante, il n'est possible de réaliser que des ébauches fibreuses présentant une épaisseur de 20 mm. En combinant le changement d'armure, les fils de trame d'épaisseur importante et la méthode de croisement de l'invention, il est possible de dépasser les 20 mm d'épaisseur de l'ébauche, tout en conservant un taux volumique de fibre satisfaisant. La combinaison des trois méthodes, prévue par l'invention, peut donc permettre de tripler localement l'épaisseur de l'ébauche fibreuse.
[0070] De préférence, l'ébauche fibreuse 1 selon l'invention ne comprend pas de sortie de couches, ce qui signifie que le nombre de couches de fils de chaîne est identique dans la première portion 100, dans la portion de transition 500 et dans la deuxième portion 200. En particulier, le nombre de couches de fils de chaîne est de préférence identique dans la partie de cœur 110 de la première portion 100, dans la partie de cœur 510 de la portion de transition 500 et dans la partie de cœur 210 de la deuxième portion 200 de l'ébauche fibreuse 1.
[0071] De préférence, l'ébauche fibreuse 1 correspond à une texture fibreuse
« sèche », c'est-à-dire non imprégnée par une résine ou assimilé. L'ébauche fibreuse 100 peut comporter une pluralité de fils ou de filaments de diverses natures, en particulier des fils en céramique ou en carbone ou encore un mélange de tels fils. De préférence, l'ébauche fibreuse 100 peut être réalisée à partir de fibres en carbure de silicium. De manière générale, l'ébauche fibreuse 100 peut également être réalisées à partir de fibres constituées des matériaux suivants : l'alumine, la mullite, la silice, un aluminosilicate, un borosilicate, du carbone, ou un mélange de plusieurs de ces matériaux.
[0072] De préférence, l'ébauche fibreuse 1 est mise en forme par compactage pour former une préforme fibreuse prête à être densifiée. A cet effet, l'ébauche fibreuse 1 est placée dans un outillage de formage 30 qui, comme illustré sur la figure 3, comprend une première coquille 31 comprenant en son centre une première empreinte 31a correspondant en partie à la forme et aux dimensions de la pièce à réaliser, l'empreinte 31a étant entourée par un premier plan de contact 31b.
[0073] L'outillage 30 comprend également une deuxième coquille 32 comprenant en son centre une deuxième empreinte 32a correspondant en partie à la forme et aux dimensions de la pièce à réaliser, la deuxième empreinte 32a étant entourée d'un deuxième plan de contact 32b destiné à coopérer avec le premier plan de contact 31a de la première coquille 31.
[0074] L'ébauche fibreuse 1 est tout d'abord positionnée dans l'empreinte 31a de la première coquille 31, la deuxième coquille 32 étant ensuite posée sur la première coquille 31 afin de fermer l'outillage de formage 30. Une fois l'outillage 30 fermé, les première et deuxième coquilles sont dans une position dite « position
d'assemblage », c'est-à-dire une position dans laquelle les première et deuxième empreintes 31a, 32a sont placées en regard l'une de l'autre tandis que les premier et deuxième plans de contact 31b et 32b sont également en regard l'un de l'autre. Dans cette configuration, les première et deuxième empreintes 31a, 32a définissent ensemble un volume interne ayant la forme de la pièce à réaliser et dans lequel est placée l'ébauche fibreuse 1.
[0075] Dans le cas de la fabrication d'une aube de turbomachine, l'empreinte 31a est destinée à former le côté intrados de la préforme fibreuse d'aube tandis que l'empreinte 32a est destinée à former le côté extrados de la préforme d'aube. Grâce à la présence de la première portion 100 de l'ébauche fibreuse 10 et aux croisements de fils décrits précédemment, la portion de transition présente une épaisseur suffisante pour remplir la partie élargie du volume interne de l'outillage 30 destinée à conformer le pied d'aube.
[0076] Puis, l'outillage de formage 30 avec l'ébauche fibreuse 1 à l'intérieur de celui- ci est placé dans une presse de compactage. La presse comprend une partie inférieure sur laquelle repose la première coquille 31 de l'outillage de formage 30 et une partie supérieure placée sur la deuxième coquille 32 de l'outillage de formage 30.
[0077] L'outillage de formage 30 est ensuite soumis à l'application d'une pression de compactage appliquée par la presse. L'application de la pression entraine le rapprochement des première et deuxième coquilles 31 et 32 jusqu'à ce que les premier et deuxième plans de contact 31b et 32b se rejoignent, ce qui permet à la fois de compacter l'ébauche fibreuse 1 selon un taux de compaction déterminé afin d'obtenir un taux de fibres également déterminé et de mettre en forme l'ébauche fibreuse suivant le profil de l'aube à fabriquer. On obtient alors une préforme fibreuse 10 présentant la forme de la pièce à réaliser et comportant une portion sacrificielle 12 correspondant au moins à la première portion 100 de l'ébauche fibreuse 1 et une portion utile 11 adjacente correspondant à la deuxième portion 200 de l'ébauche fibreuse 1 et à au moins une partie de la portion de transition 500 de l'ébauche fibreuse 1. La portion de transition 500 de l'ébauche 1 peut être entièrement incluse dans la portion utile 11 de la préforme 10. Une partie de la
portion de transition 500 de l'ébauche 1 peut être incluse dans la portion sacrificielle 12 de la préforme 10. De préférence, la portion utile 11 ne comprend pas de fils de trame présentant une section de taille importante, c'est-à-dire présentant une épaisseur importante. En particulier, de préférence, la portion utile 11 ne comprend pas de fils de trame présentant une section de taille plus de deux fois supérieure à la taille de section maximale des fils de trame de la deuxième portion 200 de l'ébauche fibreuse 1.
[0078] Dans le cas de la fabrication d'une aube de turbomachine, la portion utile 11 de la préforme fibreuse 10 comprend une partie de profil aérodynamique lia destinée à former le renfort fibreux du profil aérodynamique de l'aube, et comprend une partie de pied 11b destinée à former le renfort fibreux du pied de l'aube.
[0079]0n procède ensuite à la densification de la préforme fibreuse 10. La densification de la préforme fibreuse 10 destinée à former le renfort fibreux de la pièce à fabriquer consiste à combler la porosité de la préforme, dans tout ou partie du volume de celle-ci, par le matériau constitutif de la matrice.
[0080]Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la préforme fibreuse 10 est de préférence densifiée par une matrice céramique, afin d'obtenir une pièce en matériau composite à matrice céramique, dite « CMC ». En effet, les matériaux composites à matrice céramique présentent des propriétés mécaniques intéressantes à haute température, ce qui est particulièrement utile pour la fabrication d'aubes de turbomachine.
[0081] Ainsi, la préforme fibreuse peut être consolidée ou densifiée de manière bien connue par voie gazeuse par infiltration chimique en phase vapeur de la matrice, dite « CVI ». La préforme fibreuse correspondant au renfort fibreux de l'aube à réaliser est placée dans un four dans lequel est admise une phase gazeuse réactionnelle. La pression et la température régnant dans le four et la composition de la phase gazeuse sont choisies de manière à permettre la diffusion de la phase gazeuse au sein de la porosité de la préforme pour y former au moins une partie de la matrice par dépôt, au cœur du matériau au contact des fibres, d'un matériau solide résultant d'une décomposition d'un constituant de la phase gazeuse ou d'une réaction entre plusieurs constituants, contrairement aux conditions de pression et
températures propres aux procédés CVD ("Chemical Vapor Deposition") qui conduisent exclusivement à un dépôt à la surface du matériau. La formation d'une matrice SiC peut être obtenue avec du méthyltrichlorosilane (MTS) donnant du SiC par décomposition du MTS.
[0082] Une densification combinant voie gazeuse et voie liquide peut être utilisée de manière bien connue pour faciliter la mise en oeuvre et limiter les coûts et les cycles de fabrication tout en obtenant des caractéristiques satisfaisantes pour l'utilisation envisagée. Dans cette configuration, on réalise une consolidation de la préforme fibreuse par voie gazeuse comme décrit précédemment, puis on réalise une imprégnation de la préforme fibreuse avec une barbotine (« slurry cast ») contenant par exemple des particules de SiC et des liants organiques, suivie d'une infiltration avec du silicium liquide (« melt infiltration »).
[0083] La consolidation de la préforme fibreuse peut être réalisée de façon connue en soi suivant le procédé par voie liquide (CVL). Le procédé par voie liquide consiste à imprégner la préforme par une composition liquide contenant un précurseur du matériau de la matrice céramique. La préforme est placée dans un moule pouvant être fermé de manière étanche avec un logement ayant la forme de l'aube finale moulée. Ensuite, on referme le moule et on injecte le précurseur liquide de matrice céramique dans tout le logement pour imprégner toute la partie fibreuse de la préforme.
[0084] La transformation du précurseur en matrice, 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.
[0085] Dans le cas de la formation d'une matrice carbone ou céramique, le traitement thermique consiste à pyrolyser le précurseur pour transformer la matrice en une matrice carbone ou céramique selon le précurseur utilisé et les conditions de pyrolyse. A titre d'exemple, des précurseurs liquides de céramique, notamment de SiC, peuvent être des résines de type polycarbosilane (PCS) ou polytitanocarbosilane (PTCS) ou polysilazane (PSZ), tandis que des précurseurs liquides de carbone
peuvent être des résines à taux de coke relativement élevé, telles que des résines phénoliques. Plusieurs cycles consécutifs, depuis l'imprégnation jusqu'au traitement thermique, peuvent être réalisés pour parvenir au degré de densification souhaité.
[0086]Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, la préforme fibreuse 10 peut être densifiée par une matrice organique, afin d'obtenir une pièce en matériau composite à matrice organique, dite « CMO ».
[0087] La densification de la préforme fibreuse peut alors 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 extérieure de la pièce à réaliser. Une résine est injectée dans l'espace interne du moule 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.
[0088] L'injection d'une composition liquide précurseur de matrice dans l'ébauche fibreuse ainsi que sa transformation en matrice sont réalisées dans un outillage d'injection 70 représenté sur la figure 5. De même que pour l'outillage de formage 30, l'outillage d'injection 70 comprend une première coquille 71 comprenant en son centre une première empreinte correspondant en partie à la forme et aux dimensions de la pièce à réaliser et une deuxième coquille 72 comprenant en son centre une deuxième empreinte correspondant en partie à la forme et aux dimensions de la pièce à réaliser. Une fois l'outillage 70 fermé, les première et deuxième empreintes respectivement des première et deuxième coquilles 71 et 72 définissent ensemble un volume interne 700 ayant la forme de la pièce à réaliser et dans lequel est placée la préforme fibreuse 10.
[0089] L'outillage 70 comprend en outre des moyens permettant de réaliser l'injection d'un précurseur liquide de matrice et la transformation de ce précurseur en matrice. Plus précisément, dans l'exemple décrit ici, la première coquille 71 de l'outillage 70 comprend un port d'injection 71a destiné à permettre l'injection d'une composition liquide précurseur de matrice 7 dans la préforme fibreuse tandis que la deuxième coquille comprend un port d'évacuation 72a destiné à coopérer avec un
système de pompage pour la mise sous vide de l'outillage et le tirage d'air lors de l'injection. L'outillage d'injection 70 comprend également une partie inférieure 74 et une partie supérieure 75 entre lesquels les première et deuxième coquilles 71 et 72 sont placées, la partie inférieure 74 et la partie supérieure 75 étant équipées de moyens de chauffage (non représentés sur la figure 5).
[0090]Une fois l'outillage 70 fermé, on procède au moulage de l'aube en imprégnant la préforme 10 avec par exemple une résine thermodurcissable que l'on polymérise par traitement thermique. On utilise à cet effet le procédé bien connu de moulage par injection ou transfert dit RTM ("Resin Transfert Moulding"). Conformément au procédé RTM, on injecte via le port d'injection 71a de la première coquille 71 une résine 7, par exemple une résine thermodurcissable, dans le volume interne 700 occupé par la préforme 10. Le port 723 de la deuxième coquille 720 est relié à un conduit d'évacuation maintenu sous pression (non représentés sur la figure 5). Cette configuration permet l'établissement d'un gradient de pression entre la partie inférieure de la préforme 10 où la résine est injectée et la partie supérieure de la préforme située à proximité du port 72a. De cette manière, la résine 7 injectée sensiblement au niveau de la partie inférieure de la préforme va imprégner progressivement l'ensemble de la préforme en circulant dans celle-ci jusqu'au port d'évacuation 72a par lequel le surplus est évacué. Bien entendu, les première et deuxième coquilles 71 et 72 de l'outillage 70 peuvent comprendre respectivement plusieurs ports d'injection et plusieurs ports d'évacuation.
[0091] La résine utilisée peut être, par exemple, une résine époxyde de classe de température 180 °C (température maximale supportée sans perte de caractéristiques). 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.
[0092] Les procédés de densification décrits ci-avant permettent de réaliser, à partir de l'ébauche fibreuse de l'invention, principalement des pièces en matériau composite à matrice organique (CMO), à matrice carbone (C/C) et à matrice céramique (CMC). Les pièces en matériau composite obtenues par les procédés de densification précédents peuvent éventuellement subir un cycle de post-cuisson pour améliorer leurs caractéristiques thermomécaniques. Au final, la pièce peut être détourée pour enlever un éventuel excès de résine et des chanfreins peuvent être usinés.
[0093]Comme illustrée sur la figure 6, on obtient une pièce 1000, ici une aube de turbomachine, formée d'un renfort fibreux densifié par une matrice qui comporte dans sa partie inférieure un pied 1100b formé par la partie de pied 11b de la préforme fibreuse 10 qui se prolonge par une pale ou un profil aérodynamique 1100a formé par la partie de profil aérodynamique lia de la préforme fibreuse 10.
[0094] La pièce 1000 est de préférence obtenue par le retrait de la portion sacrificielle 1200 formée par le renfort fibreux densifié de la portion sacrificielle 12 de la préforme fibreuse 10.
[0095] L'ébauche fibreuse selon la présente invention peut notamment être utilisée pour réaliser une aube de turbomachine présentant une géométrie plus complexe que l'aube représentée sur la figure 6, comme des aubes comportant, en outre de celle de la figure 6, une ou plusieurs plateformes permettant de réaliser des fonctions comme celles d'étanchéité de veine, d'anti-basculement, etc.
Claims
[Revendication 1] Ebauche fibreuse (1) réalisée en une seule pièce par tissage tridimensionnel comprenant une pluralité de fils de chaîne s'étendant suivant une direction longitudinale (DL) et une pluralité de fils de trame s'étendant suivant une direction transversale (DT), ladite ébauche (1) comprenant suivant la direction longitudinale (DL) une première et une deuxième portions (100, 200) reliées par une portion de transition (500), la première portion (100) étant plus épaisse que la deuxième portion (200) suivant une direction d'épaisseur (DE) perpendiculaire aux directions transversale (DT) et longitudinale (DL), chaque portion (100, 200, 500) comprenant suivant la direction d'épaisseur (DE) une partie de cœur (110, 210, 510) présente entre deux parties de surface (121, 122, 221, 222, 521, 522), la partie de cœur (110) de la première portion (100) comprenant une pluralité de premiers fils de chaîne (ci) et une pluralité de deuxièmes fils de chaîne (C2), ladite ébauche (1) étant caractérisée en ce qu'il existe au moins un plan de l'ébauche fibreuse (1) perpendiculaire à la direction transversale (DT) dans lequel les premiers fils de chaîne (ci) croisent les deuxièmes fils de chaîne (C2) dans la portion de transition (500).
[Revendication 2] Ebauche fibreuse (1) selon la revendication 1, dans laquelle la partie de cœur (110) de la première portion (100) présente une armure de tissage différente de l'armure de tissage de la partie de cœur (210) de la deuxième portion (200).
[Revendication 3] Ebauche fibreuse (1) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la partie de cœur (110) de la première portion (100) comprend des fils de trame présentant une section plus grande que la section des fils de trame de la partie de cœur (210) de la deuxième portion (200).
[Revendication 4] Ebauche fibreuse (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle les parties de surface (121, 122, 221, 222, 521, 522) de la première portion (100), de la portion de transition (500) et de la deuxième portion (200) présentent la même armure de tissage.
[Revendication 5] Ebauche fibreuse (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la première portion (100), la portion de transition (500) et la deuxième portion (200) comprennent le même nombre de fils de chaîne dans chaque plan de l'ébauche (1) perpendiculaire à la direction transversale (DT)
[Revendication 6] Ebauche fibreuse (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, chaque premier fil de chaîne croise chacun des deuxièmes fils de chaîne dans la portion de transition (500) dans ledit au moins un plan de l'ébauche fibreuse (1) perpendiculaire à la direction transversale (DT).
[Revendication 7] Ebauche fibreuse (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle chaque premier fil de chaîne croisant un deuxième fil de chaîne dans la portion de transition (500) croise dans la portion de transition (500) l'ensemble des deuxièmes fils de chaîne croisant des premiers fils de chaîne dans ledit au moins un plan de l'ébauche fibreuse (1) perpendiculaire à la direction transversale (DT).
[Revendication 8] Ebauche fibreuse (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle la partie de cœur (110) de la première portion (100) comprend une première et une deuxième parties de cœur (111, 112) suivant la direction d'épaisseur (DE), la première partie de cœur (111) comprenant les premiers fils de chaîne (ci) et la deuxième partie de cœur (112) comprenant les deuxièmes fils de chaîne (C2).
[Revendication 9] Ebauche fibreuse (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant au moins un plan perpendiculaire à la direction transversale (DT) dans lequel la portion de transition (500) comprend une pluralité de colonnes de trame successives Tn (Ti, T2, ... T7) avec n compris entre 1 et N, la colonne de trame Ti étant la colonne de trame adjacente à la première portion (100) de l'ébauche (1), N correspondant au nombre de premiers fils de chaîne (ci) de la première portion (100) croisant des deuxièmes fils de chaîne (C2) de la première portion (100), de sorte que dans la colonne de trame Tn, n premiers fils de chaîne (ci) de la première portion (100) croisent n deuxièmes fils de chaîne (C2) de la première portion (100).
[Revendication 10] Procédé de fabrication d'une préforme fibreuse (10) pour une pièce en matériau composite, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- la réalisation d'une ébauche fibreuse (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,
- la mise en forme de l'ébauche fibreuse (1) de manière à obtenir une préforme fibreuse
(10) comprenant une portion sacrificielle (12) et une portion utile (11) adjacentes, la portion sacrificielle (12) étant formée au moins par la première portion (100) de l'ébauche fibreuse (1) et la portion utile (11) étant formée par la deuxième portion (200) de l'ébauche fibreuse (1) et au moins une partie de la portion de transition (500) de l'ébauche fibreuse (1).
[Revendication 11] Procédé de fabrication d'une pièce (1000) en matériau composite comprenant au moins les étapes suivantes :
- la réalisation d'une préforme fibreuse (10) conformément au procédé de fabrication d'une préforme fibreuse selon la revendication 10,
- l'introduction d'une composition (7) comprenant au moins un précurseur d'un matériau de matrice dans la préforme fibreuse (10),
- la transformation de la composition (7) en matrice de manière à obtenir une pièce intermédiaire en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice, la pièce intermédiaire comprenant une portion sacrificielle (1200) dont le renfort fibreux est formé par la portion sacrificielle (12) de la préforme fibreuse (10),
- le retrait de la portion sacrificielle (1200) de la pièce intermédiaire pour obtenir la pièce (1000) finale.
[Revendication 12] Utilisation du procédé selon la revendication 11, pour la fabrication d'une aube (1000) de turbomachine en matériau composite.
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