WO2025017249A1 - Outillage pour le moulage de pièces avec compactage circonférentiel depuis la face externe d'une préforme - Google Patents

Outillage pour le moulage de pièces avec compactage circonférentiel depuis la face externe d'une préforme Download PDF

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core
closing
preform
guide
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Thomas Bernd Paulo Viassone
Thierry Patrick CHAUVIN
Dimitri Lavoine
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Safran SA
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Definitions

  • the technical field of the invention is that of the molding of revolution parts or parts with an oblong or oval profile in composite material by resin transfer.
  • the present invention relates to a tool for molding such parts and comprising a base, a cover and a set of shims coming into compacting support on a preform positioned inside a belt and intended to be impregnated with resin.
  • a mold 10' comprising a belt 40' and a core 50' which delimit a molding volume in which a preform 20' can be impregnated with resin.
  • This preform 20', wound around the core 50', is usually formed of fibers and needs to be compacted before resin injection.
  • the belt 40' usually comprises several identical shims 60' which are placed against each other by sliding them radially and horizontally in a plane P', compacting the preform 20' locally each time.
  • the invention offers a solution to the problems mentioned above, by providing a molding tool comprising two types of shim to be put in place in a defined order so that when a shim is put in place adjacent to another, it first comes into contact with the neighboring shim before coming to bear on the preform.
  • One aspect of the invention relates to a mold for producing a part with a longitudinal axis Y-Y' by molding and comprising a base extending along a main plane P perpendicular to the axis Y-Y', an annular-shaped belt extending along a plane parallel to the plane P, a core, a cover extending along a plane parallel to the plane P, said mold being characterized in that: the belt comprises a set of n removable guide wedges and n removable closing wedges, with n > 2, the guide and closing wedges each forming a sector of an annular disk on the axis Y-Y', and each closing wedge being located between two guide wedges within the belt; the guide and closing wedges each have an internal radial face and two lateral faces provided at the interface located between two adjacent removable wedges; the two lateral faces of each closing wedge are parallel.
  • a first holding and compacting of the preform is advantageously carried out by the installation of the guide wedges, which make it possible to prevent the preform from being folded or folded. Then, the installation of the closing wedges between two guide wedges, by a radial sliding inwards, makes it possible to finalize the holding and the circumferential compacting of the preform against the core.
  • the sliding of the lateral faces of the closing wedges along the lateral faces of the adjacent guide wedges advantageously makes it possible to guide the installation of the closing wedges and to finalize the compacting of the preform without this the latter is not pinched between the shims.
  • the mold according to the invention thus allows complete forming of the preform, by circumferential compaction from its external face, without pinching it.
  • the belt rests on the base
  • the core is centered on the Y-Y' axis
  • the cover rests on the belt and on the core
  • each closing wedge is located between two guide wedges.
  • each guide wedge has a surface area S7 and the internal radial face of each closing wedge has a surface area S8, with S7 ⁇ S8.
  • the internal radial face of each guide wedge has a surface area S7 which represents from 30% to 50% of the total surface area of the internal radial face of the belt.
  • the circumferential compaction of the forming preform is more effective with respect to the possible expansion of the latter when the contact surface of a shim with the preform is larger for the closing shims than for the guide shims.
  • the mold according to the invention advantageously makes it possible to reduce the quantity of material subject to expansion which is pushed back by the guide shims and which is likely to cause buckling of the preform.
  • the lateral faces of the guide wedges and the closing wedges are flat, which in particular simplifies their design and their installation, and advantageously makes it possible to make them interchangeable.
  • the lateral faces of the closing wedges are parallel to the lateral faces of the guide wedges, which in particular provides an absence of play. Indeed, the The presence of a clearance between the guide shims and the closing shims is likely to cause pinching of the preform, as illustrated in [Fig. 1] and [Fig. 2],
  • the guide shims are identical to each other.
  • the closing wedges are identical to each other.
  • the number n of guide or closing shims is between 4 and 8 and preferably equal to 6.
  • the mold according to the invention preferably comprises between eight and sixteen shims in total, and preferably twelve shims.
  • Another aspect of the invention relates to a molding method for producing a composite material part by impregnating a preform with resin and using a mold according to any one of the preceding claims, characterized in that said method comprises the following steps: placing the base; placing a preform around the core; placing the preform and the core on the base; placing the guide wedges by sliding on the base along a plane parallel to plane P and compacting the preform between the internal radial face of the guide wedges and the core; placing the closing wedges by sliding on the base along a plane parallel to plane P, each closing wedge being located between two adjacent guide wedges, and compacting the preform between the internal radial face of the closing wedges and the core; placing the cover on the core and the belt formed by the removable wedges, the belt and the core delimiting a molding volume; injection of liquid resin into the molding volume.
  • An additional aspect of the invention relates to a molding method for producing a composite material part by impregnating a preform with resin and using a mold according to any one of the preceding claims, characterized in that said method comprises the following steps: placing the base; placing the core; placing a preform on the base around the core; placing the guide wedges by sliding on the base along a plane parallel to plane P and compacting the preform between the internal radial face of the guide wedges and the core; placing the closing wedges by sliding on the base along a plane parallel to plane P, each closing wedge being located between two adjacent guide wedges, and compacting the preform between the internal radial face of the closing wedges and the core; placing the cover on the core and the belt formed by the removable wedges, the belt and the core delimiting a molding volume; injection of liquid resin into the molding volume.
  • FIG. 1 is a top view of a mold according to the prior art, where a preform is arranged around a core and where a belt formed of a plurality of shims is shown in the dissociated state.
  • FIG. 2 is a view similar to [Fig. 1], where one shim is in compacting support on the preform while the other shims are being moved into this compacting position in order to assemble the belt in its molding configuration.
  • FIG. 3 is a top view of a mold according to an exemplary embodiment of the invention where a preform is arranged around the internal core and where the belt is shown in the dissociated state.
  • FIG. 4 is a view similar to [Fig. 3], where the guide shims are in compacting support on the preform while the closing shims are set back.
  • FIG. 5 is a view similar to [Fig. 3], where the guide shims and the closing shims are in compacting support on the preform and where the belt is assembled in its molding configuration.
  • FIG. 6 is a perspective view from above and exploded of a complete mold according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a perspective view from below and exploded of the mold of [Fig. 6],
  • FIG. 8 is a vertical sectional view of a complete mold according to an exemplary embodiment of the invention in the closed molding position.
  • the mold 10 according to the invention makes it possible to produce a part in composite material by impregnating a preform 20 with resin.
  • the part in composite material is preferably a part of revolution or a part with an oblong or oval profile, with a longitudinal axis Y-Y'.
  • the mold 10 comprises a base 30, a belt 40, a core 50 and a cover 90. All of these elements are preferably rigid. They can be single-piece or consist of several parts. They are for example made of aluminum, steel or cast iron.
  • the base 30 extends along a main plane P perpendicular to the axis Y-Y’. It serves in particular as a support for the other elements of the mold 10 and closes the lower part of the mold 10. It is preferably in the form of a substantially flat disk having a lower face 38 and an upper face 39.
  • the belt 40 is annular in shape and extends along a plane parallel to the plane P. It has a lower face 48, an upper face 49, an external radial face 44 and an internal radial face 45 which is circular and intended to come into compacting support against the external radial face 24 of the preform 20.
  • the belt 40 is characterized in that it comprises several different shims 70, 80 to be assembled edge-to-edge to form the belt 40. These shims 70, 80 are preferably single-piece, as shown in the figures, but they can also be in several parts.
  • the core 50 is preferably circular, oblong or oval in shape, centered on the axis Y-Y' and it extends along a plane parallel to the plane P. It has a lower face 58, an upper face 59, a circular external radial face 54 intended to come into compacting support against the internal radial face 25 of the preform 20 or to serve as a winding surface for said preform 20.
  • the cover 90 extends along a plane parallel to the main plane P and serves in particular to close the upper part of the mold 10. It is preferably in the form of a substantially flat disk having a lower face 98 and an upper face 99.
  • the belt 40 comprises a set of removable shims comprising at least two removable guide shims 70 and two removable closing shims 80. It comprises as many guide shims 70 as closing shims 80.
  • the belt 40, the core 50 and the guide shims 70 are preferably centered and held in place on the base 30 in a conventional manner.
  • the centering of these parts is for example obtained by complementarity of shapes and/or by centering devices.
  • the holding of these parts is preferably obtained by laying only or by means of clamping elements, for example by screws.
  • the belt 40 comprises four guide wedges 70 and four closing wedges 80. It can however comprise any total number of removable wedges 70, 80, this number preferably being even and greater than or equal to 4.
  • the guide shims 70 are preferably identical to each other and the closing shims 80 are preferably identical to each other.
  • the guide shims 70 and closing shims 80 each form a sector of an annular disk. When assembled against each other within the mold 10, the guide shims 70 and closing shims 80 form a belt 40 in the form of said annular disk. The belt 40 then comprises an alternation of guide shims 70 and closing shims 80, where each closing shim 80 is bordered by two guide shims 70.
  • the guide shims 70 and closing shims 80 each have a lower face 78, 88, an upper face 79, 89 and two lateral faces 71, 72, 81, 82 provided at the interface located between two adjacent removable shims 70, 80.
  • the lateral faces 81, 82 of the closing shims 80 have a shape preferably complementary to that of the lateral faces 71, 72 of the adjacent guide shims 70. These lateral faces are preferably flat.
  • the closing wedges 80 are characterized in that the two opposite lateral faces 81, 82 of each closing wedge 80 are parallel to each other.
  • each closing wedge 80 is located between two guide wedges 70, and the guide wedges 70 and closing wedges 80 together form the aforementioned annular disk, which is centered on the axis Y-Y'.
  • each lateral face 71, 72 of a guide wedge 70 is in contact against a lateral face 82, 81 of a closing wedge 80 and preferably parallel thereto.
  • the lateral faces 81, 82 of the closing wedges 80 are then preferably parallel to the lateral faces 71, 72 of the guide wedges 70.
  • the belt 40 rests on the base 30, the core 50 is centered on the axis Y-Y’ and the cover 90 rests on the belt 40 and on the core 50.
  • the external radial face 54 of the core 50 and the internal radial face 45 of the belt 40 are in compacting support on the preform 20 and delimit between them a molding volume 100 in which the preform 20 can be impregnated with resin to form a part made of composite material.
  • This molding volume 100 can be closed in the upper part by the cover 90 and in the lower part by the base 30.
  • the internal radial face 74 of the guide wedges 70 in contact with the preform preferably covers a sector less than or equal to that covered by the internal radial face 84 of the closing wedges 80, for example approximately 30° to 45° in the case of four guide wedges 70 and four closing wedges 80.
  • the surface area S7 of the internal radial face 74 of the guide shims 70 is preferably less than or equal to the surface area S8 of the internal radial face 84 of the closing shims 80, for example such that 0.4 ⁇ S7/S8 ⁇ 1.
  • the surface area S7 preferably represents from 30% to 50% of the total surface area of the internal radial face 45 of the belt 40.
  • the shape of the outer radial face 54 of the core 50 defines at least partially the inner shape of the part to be produced, while the shape of the inner radial face 45 of the belt 40 defines the outer shape of the part molded in composite material obtained.
  • This part can for example be cylindrical, conical, frustoconical, barrel-shaped or half-barrel-shaped, but must have at least one open upper or lower face to allow the removal of the core 50, unless an element acting as a core is intended to remain permanently in the part.
  • a preferred example of producing a composite material part by impregnating a preform 20 with resin and using a mold 10 according to the invention comprises the following steps: placing the base 30; placing a preform 20 around the core 50; placing the preform 20 and the core 50 on the base 30; placing the guide shims 70 by sliding on the base 30 along a plane parallel to the plane P and compacting the preform 20 between the internal radial face 74 of the guide shims 70 and the core 50; placing the closing wedges 80 by sliding on the base 30 along a plane parallel to the plane P, each closing wedge 80 being located between two adjacent guide wedges 70, and compacting the preform 20 between the internal radial face 84 of the closing wedges 80 and the core 50; placing the cover 90 on the core 50 and the belt 40 formed by the removable wedges 70, 80, the belt 40 and the core 50 delimiting a molding volume 100; injecting resin in liquid
  • the shims can be put in place manually or with mechanical assistance, the closing and/or opening of the mold 10 being able to be fully automated.
  • a variant of the preceding example comprises the following steps: placing the base; placing the core; placing a preform on the base around the core; placing the guide shims by sliding on the base along a plane parallel to plane P and compacting the preform between the internal radial face of the guide shims and the core; placing the closing shims by sliding on the base along a plane parallel to plane P, each closing shim being located between two adjacent guide wedges, and compacting the preform between the inner radial face of the closing wedges and the core; placing the cover on the core and the belt formed by the removable wedges, the belt and the core delimiting a molding volume; injecting resin in liquid form into the molding volume.
  • the composite material part After hardening of the resin, for example by polymerization, by heating and/or by cooling, and removal of the cover 90 and the belt 40, the composite material part can be removed from the mold 10.
  • the distance separating the preform 20 from the core 50 before compacting said preform 20 has been deliberately exaggerated for reasons of clarity. This distance may be zero, in particular in the case where the preform 20 is wound around the core 50 by rotation of the latter in the manner of a mandrel.

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Abstract

Moule (10) pour la réalisation d'une pièce d'axe longitudinal (Y-Y'), comprenant une embase (30) s'étendant selon un plan (P) perpendiculaire à l'axe (Y-Y'), une ceinture (40) s'étendant parallèlement à (P), un noyau (50) et un couvercle (90) s'étendant parallèlement à (P). La ceinture (40) comprend n cales de guidage (70) amovibles et n cales de fermeture (80) amovibles, avec n ≥ 2, les cales de guidage (70) et de fermeture (80) formant chacune un secteur d'un disque annulaire sur l'axe (Y-Y'), et chaque cale de fermeture (80) étant située entre deux cales de guidage (70). Les cales de guidage (70) et de fermeture (80) présentent chacune une face radiale interne (74, 84), et deux faces latérales (71, 72, 81, 82) prévues au niveau de l'interface située entre deux cales amovibles (70, 80) adjacentes. Les deux faces latérales (81, 82) de chaque cale de fermeture (80) sont parallèles.

Description

Outillage pour le moulage de pièces avec compactage circonférentiel depuis la face externe d’une préforme
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
[0001] Le domaine technique de l’invention est celui du moulage de pièces de révolution ou de pièces à profil oblong ou ovale en matériau composite par transfert de résine.
[0002] La présente invention concerne un outillage pour le moulage de telles pièces et comprenant une embase, un couvercle et un ensemble de cales venant en appui de compactage sur une préforme positionnée à l’intérieur d’une ceinture et destinée à être imprégnée de résine.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
[0003] Pour le moulage par transfert de résine, et comme représenté sur [Fig. 1], il est connu d’utiliser un moule 10’ comprenant une ceinture 40’ et un noyau 50’ qui délimitent un volume de moulage dans lequel une préforme 20’ peut être imprégnée de résine. Cette préforme 20’, enroulée autour du noyau 50’, est habituellement formée de fibres et nécessite d’être compactée avant l’injection de résine.
[0004] Lors du moulage de pièces de révolution ou de pièces à profil oblong ou ovale, on peut effectuer un compactage circonférentiel de la préforme 20’, depuis sa face radiale externe 24’. Comme cela est représenté sur les [Fig. 1] et [Fig. 2], la ceinture 40’ comprend habituellement plusieurs cales 60’ identiques qui sont mises en place les unes contre les autres en les faisant glisser radialement et horizontalement dans un plan P’, en compactant à chaque fois localement la préforme 20’.
[0005] En raison de la forme du profil des cales 60’ actuellement utilisées, lors de la mise en place de celles-ci autour de la préforme 20’, il est fréquent que celle-ci soit pincée entre deux cales 60’ au niveau de zones de pincement et de coincement C représentées sur les figures. En effet, lorsqu’une première cale est mise en place, compactant légèrement la préforme, et qu’une seconde cale adjacente à la première est mise en place, elle entre d’abord en contact avec la préforme avant de l’être avec la première cale, et la préforme est alors généralement pincée entre la première et la seconde cale.
[0006] Avant l’injection de la résine dans le moule, il est cependant nécessaire de s’assurer que la préforme ne soit ni plissée, ni pliée, ni coincée par les cales. [0007] Il existe donc un besoin pour un moule apte à réaliser un compactage circonférentiel depuis la face externe d’une préforme et qui n’est pas susceptible de provoquer de pincements de la préforme tout en permettant de s’assurer en outre que la préforme ne soit ni plissée, ni pliée par les cales.
RESUME DE L’INVENTION
[0008] L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en fournissant un outillage de moulage comprenant deux types de cale à mettre en place selon un ordre défini de sorte que lorsqu’une cale est mise en place adjacente à une autre, elle entre d’abord en contact avec la cale voisine avant de venir en appui sur la préforme.
[0009] Un aspect de l’invention concerne un moule pour la réalisation d'une pièce d’axe longitudinal Y-Y’ par moulage et comprenant une embase s’étendant selon un plan principal P perpendiculaire à l’axe Y-Y’, une ceinture de forme annulaire s’étendant selon un plan parallèle au plan P, un noyau, un couvercle s’étendant selon un plan parallèle au plan P, ledit moule étant caractérisé en ce que : la ceinture comprend un ensemble de n cales de guidage amovibles et de n cales de fermeture amovibles, avec n > 2, les cales de guidage et de fermeture formant chacune un secteur d’un disque annulaire sur l’axe Y-Y’, et chaque cale de fermeture étant située entre deux cales de guidage au sein de la ceinture ; les cales de guidage et de fermeture présentent chacune une face radiale interne et deux faces latérales prévues au niveau de l’interface située entre deux cales amovibles adjacentes ; les deux faces latérales de chaque cale de fermeture sont parallèles.
[0010] Un premier maintien et compactage de la préforme est avantageusement réalisé par la mise en place des cales de guidage, qui permettent d’éviter que la préforme ne soit plissée ou pliée. Ensuite, la mise en place des cales de fermeture entre deux cales de guidage, par un coulissement radial vers l’intérieur, permet de finaliser le maintien et le compactage circonférentiel de la préforme contre le noyau. Le coulissement des faces latérales des cales de fermeture le long des faces latérales des cales de guidage adjacentes permet avantageusement de guider la mise en place des cales de fermeture et de finaliser le compactage de la préforme sans que cette dernière ne soit pincée entre les cales. Lors de la fermeture du moule, la mise en contact des faces latérales des cales de fermeture avec les faces latérales des cales de guidage avant le contact des cales de fermeture avec la préforme, permet avantageusement d’éviter l’endommagement de la préforme et permet surtout d’éviter son pincement entre deux cales. Le moule selon l’invention permet ainsi un formage complet de la préforme, par compactage circonférentiel depuis sa face externe, sans pincement de celle-ci.
[0011] Selon un aspect de l’invention, en position fermée du moule, la ceinture est en appui sur l’embase, le noyau est centré sur l’axe Y-Y’, le couvercle est en appui sur la ceinture et sur le noyau, et chaque cale de fermeture est située entre deux cales de guidage.
[0012] Selon un autre aspect de l’invention, la face radiale interne de chaque cale de guidage présente une superficie S7 et la face radiale interne de chaque cale de fermeture présente une superficie S8, avec S7 < S8.
[0013] Selon un aspect supplémentaire de l’invention, 0,4 < S7/S8 < 1 .
[0014] Selon un aspect de l’invention, la face radiale interne de chaque cale de guidage présente une superficie S7 qui représente de 30 % à 50 % de la superficie totale de la face radiale interne de la ceinture.
[0015] Le compactage circonférentiel de la préforme formage est plus efficace vis- à-vis du foisonnement éventuel de celle-ci lorsque la surface de contact d’une cale avec la préforme est plus grande pour les cales de fermeture que pour les cales de guidage. En effet, le moule selon l’invention permet avantageusement de réduire la quantité de matière sujette à un foisonnement qui est repoussée par les cales de guidage et qui est susceptible de provoquer un flambement de la préforme.
[0016] Selon un autre aspect de l’invention, les faces latérales des cales de guidage et des cales de fermeture sont planes, ce qui simplifie notamment leur conception et leur mise en place, et permet avantageusement de les rendre interchangeables.
[0017] Selon un aspect supplémentaire de l’invention, en position fermée du moule, les faces latérales des cales de fermeture sont parallèles aux faces latérales des cales de guidage, ce qui procure notamment une absence de jeu . En effet, la présence d’un jeu entre les cales de guidage et les cales de fermeture est susceptible d’entraîner un pincement de la préforme, comme illustré sur [Fig. 1] et [Fig. 2],
[0018] Selon un aspect de l’invention, les cales de guidage sont identiques entre elles.
[0019] Selon un autre aspect de l’invention, les cales de fermeture sont identiques entre elles.
[0020] L’utilisation de cales identiques pour un même type de cales amovibles facilite avantageusement la conception et la fabrication du moule, tout en réduisant son coût.
[0021] Selon un aspect supplémentaire de l’invention, le nombre n de cales de guidage ou de fermeture est compris entre 4 et 8 et de préférence égal à 6. Ainsi, le moule selon l’invention comprend préférentiellement entre huit et seize cales au total, et douze cales de préférence.
[0022] Un autre aspect de l’invention concerne un procédé de moulage pour la réalisation d'une pièce en matériau composite par imprégnation d'une préforme avec de la résine et utilisant un moule selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes : mise en place de l’embase ; mise en place d'une préforme autour du noyau ; mise en place de la préforme et du noyau sur l’embase ; mise en place des cales de guidage par coulissement sur l’embase selon un plan parallèle au plan P et compactage de la préforme entre la face radiale interne des cales de guidage et le noyau ; mise en place des cales de fermeture par coulissement sur l’embase selon un plan parallèle au plan P, chaque cale de fermeture étant située entre deux cales de guidage adjacentes, et compactage de la préforme entre la face radiale interne des cales de fermeture et le noyau ; mise en place du couvercle sur le noyau et la ceinture formée par les cales amovibles, la ceinture et le noyau délimitant un volume de moulage ; injection de résine sous forme liquide dans le volume de moulage. [0023] Un aspect supplémentaire de l’invention concerne un procédé de moulage pour la réalisation d'une pièce en matériau composite par imprégnation d'une préforme avec de la résine et utilisant un moule selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes : mise en place de l’embase ; mise en place du noyau ; mise en place d'une préforme sur l’embase autour du noyau ; mise en place des cales de guidage par coulissement sur l’embase selon un plan parallèle au plan P et compactage de la préforme entre la face radiale interne des cales de guidage et le noyau ; mise en place des cales de fermeture par coulissement sur l’embase selon un plan parallèle au plan P, chaque cale de fermeture étant située entre deux cales de guidage adjacentes, et compactage de la préforme entre la face radiale interne des cales de fermeture et le noyau ; mise en place du couvercle sur le noyau et la ceinture formée par les cales amovibles, la ceinture et le noyau délimitant un volume de moulage ; injection de résine sous forme liquide dans le volume de moulage.
[0024] L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0025] Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. Sur les dessins, les flèches blanches représentent des forces de pression exercées sur les cales.
[0026] [Fig. 1] est une vue de dessus d’un moule selon l’art antérieur, où une préforme est disposée autour d’un noyau et où une ceinture formée d’une pluralité de cales est représentée à l’état dissocié.
[0027] [Fig. 2] est une vue similaire à [Fig. 1], où une cale est en appui de compactage sur la préforme tandis que les autres cales sont en cours de déplacement dans cette position de compactage afin d’assembler la ceinture dans sa configuration de moulage. [0028] [Fig. 3] est une vue de dessus d’un moule selon un exemple de réalisation de l’invention où une préforme est disposée autour du noyau interne et où la ceinture est représentée à l’état dissocié.
[0029] [Fig. 4] est une vue similaire à [Fig. 3], où les cales de guidages sont en appui de compactage sur la préforme tandis que les cales de fermeture sont en retrait.
[0030] [Fig. 5] est une vue similaire à [Fig. 3], où les cales de guidages et les cales de fermeture sont en appui de compactage sur la préforme et où la ceinture est assemblée dans sa configuration de moulage.
[0031] [Fig. 6] est une vue en perspective de dessus et en éclaté d’un moule complet selon un exemple de réalisation de l’invention.
[0032] [Fig. 7] est une vue en perspective de dessous et en éclaté du moule de [Fig. 6],
[0033] [Fig. 8] est une vue en coupe verticale d’un moule complet selon un exemple de réalisation de l’invention en position fermée de moulage.
DESCRIPTION DETAILLEE
[0034] Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
[0035] Par convention, dans la présente demande, lorsqu’on se réfère au moule selon l’invention, par supérieur, inférieur, dessus et dessous on se réfère au moule tel que représenté sur les dessins, les [Fig. 1] à [Fig. 5] étant des vues de dessus. De même, par vertical on se réfère à une direction selon un axe s’étendant de façon perpendiculaire au plan principal P dans lequel s’étend l’embase du moule. Sur les figures, l’axe longitudinal Y-Y’ de la pièce à mouler est vertical. Cet longitudinal Y-Y’ est perpendiculaire au plan P. Enfin, par intérieur on se réfère à une direction dirigée vers le centre du moule, par extérieur on se réfère à une direction opposée.
[0036] Le moule 10 selon l’invention permet de réaliser une pièce en matériau composite par imprégnation d'une préforme 20 avec de la résine. La pièce en matériau composite est préférentiellement une pièce de révolution ou une pièce à profil oblong ou ovale, d’axe longitudinal Y-Y’.
[0037] La préforme 20, parfois également désignée en tant que renfort, comprend habituellement une structure fibreuse, dont les fibres peuvent être pré-imprégnées. [0038] Tel que représenté sur [Fig. 3] et suivantes, le moule 10 comprend une embase 30, une ceinture 40, un noyau 50 et un couvercle 90. Tous ces éléments sont préférentiellement rigides. Ils peuvent être monoblocs ou être constitués de plusieurs parties. Ils sont par exemple fabriqués en aluminium, en acier ou en fonte.
[0039] L’embase 30 s’étend selon un plan principal P perpendiculaire à l’axe Y-Y’. Elle sert notamment de support pour les autres éléments du moule 10 et ferme la partie inférieure du moule 10. Elle est préférentiellement sous la forme d’un disque sensiblement plat présentant une face inférieure 38 et une face supérieure 39.
[0040] La ceinture 40 est de forme annulaire et s’étend selon un plan parallèle au plan P. Elle présente une face inférieure 48, une face supérieure 49, une face radiale externe 44 et une face radiale interne 45 circulaire et destinée à venir en appui de compactage contre la face radiale externe 24 de la préforme 20. La ceinture 40 se particularise en ce qu’elle comprend plusieurs cales 70, 80 différentes à assembler bords-à-bords pour former la ceinture 40 . Ces cales 70, 80 sont préférentiellement monoblocs, telles que représentées sur les figures, mais elles peuvent aussi être en plusieurs parties.
[0041] Le noyau 50 est préférentiellement de forme circulaire, oblongue ou ovale, centré sur l’axe Y-Y’ et il s’étend selon un plan parallèle au plan P. Il présente une face inférieure 58, une face supérieure 59, une face radiale externe 54 circulaire destinée à venir en appui de compactage contre la face radiale interne 25 de la préforme 20 ou à servir de surface d’enroulement pour ladite préforme 20.
[0042] Le couvercle 90 s’étend selon un plan parallèle au plan principal P et sert notamment à refermer la partie supérieure du moule 10. Il est préférentiellement sous la forme d’un disque sensiblement plat présentant une face inférieure 98 et une face supérieure 99.
[0043] La ceinture 40 comprend un ensemble de cales amovibles comprenant au moins deux cales de guidage 70 amovibles et deux cales de fermeture 80 amovibles. Elle comprend autant de cales de guidage 70 que de cales de fermeture 80.
[0044] La ceinture 40, le noyau 50 et les cales de guidage 70 sont préférentiellement centrés et maintenus en place sur l’embase 30 de manière classique. Le centrage de ces pièces est par exemple obtenu par complémentarité de formes et/ou par des centreurs. Le maintien de ces pièces est préférentiellement obtenu par posage uniquement ou au moyens éléments de bridage, par exemple par des vis.
[0045] Selon un mode de réalisation préféré représenté sur les figures, la ceinture 40 comprend quatre cales de guidage 70 et quatre cales de fermeture 80. Elle peut cependant comprendre n’importe quel nombre total de cales amovibles 70, 80, ce nombre étant préférentiellement pair et supérieur ou égal à 4.
[0046] Les cales de guidage 70 sont préférentiellement identiques entre elles et les cales de fermeture 80 sont préférentiellement identiques entre elles.
[0047] Les cales de guidage 70 et de fermeture 80 forment chacune un secteur d’un disque annulaire. Lorsqu’elles sont assemblées les unes contre les autres au sein du moule 10, les cales de guidage 70 et de fermeture 80 forment une ceinture 40 sous la forme dudit disque annulaire. La ceinture 40 comprend alors une alternance de cales de guidage 70 et de cales de fermeture 80, où chaque cale de fermeture 80 est bordée par deux cales de guidage 70.
[0048] Les cales de guidage 70 et de fermeture 80 présentent chacune une face inférieure 78, 88, une face supérieure 79, 89 et deux faces latérales 71 , 72, 81 , 82 prévues au niveau de l’interface située entre deux cales amovibles 70, 80 adjacentes. Les faces latérales 81 , 82 des cales de fermeture 80 présentent une forme préférentiellement complémentaire à celle des faces latérales 71 , 72 des cales de guidage 70 adjacentes. Ces faces latérales sont préférentiellement planes.
[0049] Les cales de fermeture 80 se particularisent en ce que les deux faces latérales 81 , 82 opposées de chaque cale de fermeture 80 sont parallèles entre elles.
[0050] Ainsi, lorsque les cales de guidage 70 sont mise en place, compactant légèrement la préforme 20, et qu’une cale de fermeture 80 est ensuite mise en place bords à bords entre deux cales de guidage 70, cette cale de fermeture 80 entre d’abord en contact avec ces deux cales de guidage 70 avant de l’être avec la préforme 20, ce qui empêche la préforme 20 d’être pincée entre les faces latérales 71 , 72, 81 , 82 de deux cales 70, 80 adjacentes.
[0051] En position de fermeture du moule 10, chaque cale de fermeture 80 est située entre deux cales de guidage 70, et les cales de guidage 70 et de fermeture 80 forment ensemble le disque annulaire précité, qui est centré sur l’axe Y-Y’. Au sein de ce disque, chaque face latérale 71 , 72 d’une cale de guidage 70 est en contact contre une face latérale 82, 81 d’une cale de fermeture 80 et préférentiellement parallèle à celle-ci. Les faces latérales 81 , 82 des cales de fermeture 80 sont alors préférentiellement parallèles aux faces latérales 71 , 72 des cales de guidage 70.
[0052] Lorsque le moule 10 est fermé en configuration de moulage, la ceinture 40 est en appui sur l’embase 30, le noyau 50 est centré sur l’axe Y-Y’ et le couvercle 90 est en appui sur la ceinture 40 et sur le noyau 50.
[0053] En configuration de moulage, la face radiale externe 54 du noyau 50 et la face radiale interne 45 de la ceinture 40 sont en appui de compactage sur la préforme 20 et délimitent entre elles un volume de moulage 100 dans laquelle la préforme 20 peut être imprégnée avec de la résine pour former une pièce en matériau composite. Ce volume de moulage 100 peut être fermé en partie supérieure par le couvercle 90 et en partie inférieure par l’embase 30.
[0054] En position fermée du moule 10, la face radiale interne 74 des cales de guidage 70 en contact avec la préforme couvre préférentiellement un secteur inférieur ou égal à celui couvert par la face radiale interne 84 des cales de fermeture 80, par exemple d’environ 30° à 45° dans le cas de quatre cales de guidage 70 et quatre cales de fermeture 80.
[0055] La superficie S7 de la face radiale interne 74 des cales de guidage 70 est préférentiellement inférieure ou égale à la superficie S8 de la face radiale interne 84 des cales de fermeture 80, par exemple tel que 0,4 < S7/S8 < 1 . En effet, la superficie S7 représente préférentiellement de 30 % à 50 % de la superficie totale de la face radiale interne 45 de la ceinture 40.
[0056] La forme de la face radiale externe 54 du noyau 50 définit au moins partiellement la forme intérieure de la pièce à réaliser, tandis que la forme de la face radiale interne 45 de la ceinture 40 définit la forme extérieure de la pièce moulée en matériau composite obtenue. Cette pièce peut par exemple être cylindrique, conique, tronconique, en forme de tonneau ou de demi-tonneau, mais doit présenter au moins une face supérieure ou inférieure ouverte pour permettre le retrait du noyau 50, sauf si un élément faisant office de noyau est destiné à reste à demeure dans la pièce .
[0057] Les pièce moulées peuvent par exemple être des carters de rétention, des viroles de carter interne ou des entretoises de dérivation de débit (connues sous le terme anglais de flow bypass spacer). [0058] Un exemple préféré de réalisation d'une pièce en matériau composite par imprégnation d'une préforme 20 avec de la résine et utilisant un moule 10 selon l’invention comprend les étapes suivantes : mise en place de l’embase 30 ; mise en place d'une préforme 20 autour du noyau 50 ; mise en place de la préforme 20 et du noyau 50 sur l’embase 30 ; mise en place des cales de guidage 70 par coulissement sur l’embase 30 selon un plan parallèle au plan P et compactage de la préforme 20 entre la face radiale interne 74 des cales de guidage 70 et le noyau 50 ; mise en place des cales de fermeture 80 par coulissement sur l’embase 30 selon un plan parallèle au plan P, chaque cale de fermeture 80 étant située entre deux cales de guidage 70 adjacentes, et compactage de la préforme 20 entre la face radiale interne 84 des cales de fermeture 80 et le noyau 50 ; mise en place du couvercle 90 sur le noyau 50 et la ceinture 40 formée par les cales amovibles 70, 80, la ceinture 40 et le noyau 50 délimitant un volume de moulage 100 ; injection de résine sous forme liquide dans le volume de moulage 100.
[0059] Selon leur taille et masse les cales peuvent être mises en place manuellement ou avec une assistance mécanisée, la fermeture et/ou l’ouverture du moule 10 pouvant être entièrement automatisée.
[0060] Une variante de l’exemple précédent comprend les étapes suivantes : mise en place de l’embase; mise en place du noyau ; mise en place d'une préforme sur l’embase autour du noyau ; mise en place des cales de guidage par coulissement sur l’embase selon un plan parallèle au plan P et compactage de la préforme entre la face radiale interne des cales de guidage et le noyau ; mise en place des cales de fermeture par coulissement sur l’embase selon un plan parallèle au plan P, chaque cale de fermeture étant située entre deux cales de guidage adjacentes, et compactage de la préforme entre la face radiale interne des cales de fermeture et le noyau ; mise en place du couvercle sur le noyau et la ceinture formée par les cales amovibles , la ceinture et le noyau délimitant un volume de moulage ; injection de résine sous forme liquide dans le volume de moulage. mise en place de l’embase ; mise en place du noyau ; mise en place d'une préforme sur l’embase autour du noyau mise en place des cales de guidage par coulissement sur l’embase selon un plan parallèle au plan P et compactage de la préforme entre la face radiale interne des cales de guidage et le noyau ; mise en place des cales de fermeture par coulissement sur l’embase selon un plan parallèle au plan P, chaque cale de fermeture étant située entre deux cales de guidage adjacentes, et compactage de la préforme entre la face radiale interne des cales de fermeture et le noyau ; mise en place du couvercle sur le noyau et la ceinture formée par les cales amovibles , la ceinture et le noyau délimitant un volume de moulage ; injection de résine sous forme liquide dans le volume de moulage .
[0061] Après durcissement de la résine, par exemple par polymérisation, par chauffage et/ou par refroidissement, et retrait du couvercle 90 et de la ceinture 40, la pièce en matériau composite peut être retirée du moule 10.
[0062] Sur les figures, la distance qui sépare la préforme 20 du noyau 50 avant compactage de ladite préforme 20 a été volontairement exagérée pour des raisons de clarté. Cette distance peut être nulle, notamment dans le cas où la préforme 20 est enroulée autour du noyau 50 par rotation de ce dernier à la manière d’un mandrin.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Moule (10) pour la réalisation d'une pièce d’axe longitudinal (Y-Y’) par moulage et comprenant une embase (30) s’étendant selon un plan principal (P) perpendiculaire à l’axe (Y-Y’), une ceinture (40) de forme annulaire s’étendant selon un plan parallèle au plan (P), un noyau (50), un couvercle (90) s’étendant selon un plan parallèle au plan (P), ledit moule (10) étant caractérisé en ce que :
- la ceinture (40) comprend un ensemble de n cales de guidage (70) amovibles et de n cales de fermeture (80) amovibles, avec n > 2, les cales de guidage (70) et de fermeture (80) formant chacune un secteur d’un disque annulaire sur l’axe (Y-Y’), et chaque cale de fermeture (80) étant située entre deux cales de guidage (70) au sein de la ceinture (40) ;
- les cales de guidage (70) et de fermeture (80) présentent chacune une face radiale interne (74, 84), et deux faces latérales (71 , 72, 81 , 82) prévues au niveau de l’interface située entre deux cales amovibles (70, 80) adjacentes ;
- les deux faces latérales (81 , 82) de chaque cale de fermeture (80) sont parallèles ; et en ce que
- les faces latérales (71 , 72, 81 , 82) des cales de guidage (70) et des cales de fermeture (80) sont planes.
[Revendication 2] Moule (10) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, en position fermée du moule (10), la ceinture (40) est en appui sur l’embase (30), le noyau (50) est centré sur l’axe (Y-Y’), le couvercle (90) est en appui sur la ceinture (40) et sur le noyau (50), et chaque cale de fermeture (80) est située entre deux cales de guidage (70).
[Revendication 3] Moule (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la face radiale interne (74) de chaque cale de guidage (70) présente une superficie S7 et la face radiale interne (84) de chaque cale de fermeture (80) présente une superficie S8, avec S7 < S8.
[Revendication 4] Moule (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que 0,4 < S7/S8 < 1 .
[Revendication s] Moule (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cales de guidage (70) sont identiques entre elles.
[Revendication s] Moule (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cales de fermeture (80) sont identiques entre elles.
[Revendication 7] Moule (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre n de cales de guidage ou de fermeture est compris entre 4 et 8 et de préférence égal à 6.
[Revendication 8] Procédé de moulage pour la réalisation d'une pièce en matériau composite par imprégnation d'une préforme (20) avec de la résine et utilisant un moule (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes :
- mise en place de l’embase (30) ;
- mise en place d'une préforme (20) autour du noyau (50) ;
- mise en place de la préforme (20) et du noyau (50) sur l’embase (30) ;
- mise en place des cales de guidage (70) par coulissement sur l’embase (30) selon un plan parallèle au plan (P) et compactage de la préforme (20) entre la face radiale interne (74) des cales de guidage (70) et le noyau (50) ;
- mise en place des cales de fermeture (80) par coulissement sur l’embase (30) selon un plan parallèle au plan (P), chaque cale de fermeture (80) étant située entre deux cales de guidage (70) adjacentes, et compactage de la préforme (20) entre la face radiale interne (84) des cales de fermeture (80) et le noyau (50) ;
- mise en place du couvercle (90) sur le noyau (50) et la ceinture (40) formée par les cales amovibles (70, 80), la ceinture (40) et le noyau (50) délimitant un volume de moulage (100) ;
- injection de résine sous forme liquide dans le volume de moulage (100). [Revendication 9] Procédé de moulage pour la réalisation d'une pièce en matériau composite par imprégnation d'une préforme (20) avec de la résine et utilisant un moule (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes :
- mise en place de l’embase (30) ;
- mise en place du noyau (50) ;
- mise en place d'une préforme (20) sur l’embase (30) autour du noyau (50) ;
- mise en place des cales de guidage (70) par coulissement sur l’embase (30) selon un plan parallèle au plan (P) et compactage de la préforme (20) entre la face radiale interne (74) des cales de guidage (70) et le noyau (50) ;
- mise en place des cales de fermeture (80) par coulissement sur l’embase (30) selon un plan parallèle au plan (P), chaque cale de fermeture (80) étant située entre deux cales de guidage (70) adjacentes, et compactage de la préforme (20) entre la face radiale interne (84) des cales de fermeture (80) et le noyau (50) ;
- mise en place du couvercle (90) sur le noyau (50) et la ceinture (40) formée par les cales amovibles (70, 80), la ceinture (40) et le noyau (50) délimitant un volume de moulage (100) ;
- injection de résine sous forme liquide dans le volume de moulage (100).
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FR3108867A1 (fr) * 2020-04-07 2021-10-08 Safran Aircraft Engines Moule pour la fabrication d’un carter de soufflante de turbomachine en matériau composite
WO2023041861A1 (fr) * 2021-09-16 2023-03-23 Safran Aircraft Engines Cale de compactage d'un moule de carter de soufflante

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