Brevet FR2271024A1 — publié le 19751212

La présente invention concerne un procédé de réalisation par enroulement d'un corps creux renforcé de fibres et imprégné de résine synthétique avec un mandrin subsistant dans la pièce finie. Elle se rapporte également à un corps creux ainsi réalisé. Dans la réalisation de relativement grandes pièces de structure en matériaux renforcés de fibres, par exemple avec emploi de matières plastiques durcissables, un procédé a fait ses preuves : celui de l'enroulement de fils)dans lequel on pose les fils de renforcement sur un corps de soutien en rotation, lenman- drin" , que l'on retire après achèvement de l'enroulement. D'après l'ouvrage "Glasfaserverstärkte Kunststoffe" (Matières plastiques renforcées de fibres de verre) de P.H. Selden, édit. Springer Verlag, 1967, page 593, on connut des mandrins réutilisables, - en bois ou en métal, dont l'enlèvement après achèvement de l'enroulement ne donne lieu à aucune difficulté lorsque le corps enroulé constitue une partie cylindrique ou conique.En revanche, pour la réalisation de corps creux en genre de récipients avec fond et/ou couvercle, il existe d'autres mandrins dits perdus que llon broie ou fond après réalisation du corps enroulé et retire ensuite par des ouvertures placées dans l'axe longitudinal du corps enroulé : ils sont constitués par des métaux à bas points de fusion, du plâtre ou d'autres substances solubles ainsi que des masses de modelage plastiques. On connait en outre des mandrins que l'on peut démonter ou replier à l'intérieur du corps après durcissement des couches d'enroulement, puis retirer par de relativement faibles ouvertures de ce meme corps enroulé. L'utilisation de tous ces mandrins ou corps de soutien précités prend généralement beaucoup de temps et entraîne par conséquent de gros frais de main d'oeuvre. On a également mis au point un procédé dans lequel on réalise le corps de soutien ou mandrin, par exemple à partir d'une matière thermoplastique ou d'une matière en genre de caout chouc, avec une épaisseur de paroi relativement faible et, à l'ai- de d'une suppression, on le souffle et le raidit de façon à pouvoir poser au-dessus un laminat enroulé. Selon son matériau consti tutif, ce mandrin soufflé reste dans le laminat enroni nv bien on l'en retire comme la vessie d'un ballon de football. Ce procédé est moins co#teux, mais il présente surtout cet inconvénient que le mandrin est très souple et peu fidèle aux contours, si bien que la reproductibilité est insuffisante. On connatt enfin, par l'ouvrage précité, page 594s lignes 1 et 2, des mandrins constitués de demi-coquilles d'une rigidité suffisante qui restent dans la pièce finie après l'enroulée ment. leur emploi nécessite également une grande dépense de travail lors de l'installation du dispositif d'enroulement et, ne serait-ce que pour cela, reste limité à des cas d'application déterminés. Dans la mesure où de tels corps enroulés sollicitables en traction ou compression peuvent être utilisés, avec ou sans capots d'extrémité, dans le secteur de la navigation aérienne ou spatiale, il est en plus exigé qu'ils soient extr8mement légers. L'invention a pour objet un procédé selon lequel un corps creux constitué par un matériau renforcé de fibres et impré gné de résine synthétique puisse être réalisé, avec ou sans capots d'extrémité, comme il convient pour la fibre et pour la fabrication. Elle vise aussi un corps creux réalisé selon ce procédé en étant extrêment léger, corps creux dans lequel les zones de transition entre la partie centrale étirée en longueur et les capots d'extrémité soient capables de résister à des charges plus grandes que celles qu'indique le calcul et dans lequel finalement les caractéristiques et l'alignement des fibres de renforcement du corps creux soient optimisés en sorte quten cas de détérioration ou de destruc- tion partielle de la pièce, son aptitude au fonctionnement reste préservée. Ce procédé, du genre annoncé, est caractérisé par le fait que l'on moule et durcit comme mandrin un corps de soutien renforcé de fibres qui contribue à 11 édification de la structure du corps creux. Si donc la structure du corps creux achevé comprend par exemple plusieurs enroul-ements de matériaux de renforcement différents disposés en différentes couches d'enroulement par rapport à l'axe du mandrin,le corps le soutien utilisé comme mandrin présente déjà régulièrement une des caractéristiques de structure désirées dudit corps creux achevé. On obtient de la sorte une simplification de la fabrication ainsi qu'une économie de poids. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le corps de soutien creux est relié à deux capots d'extremité et muni d'au moins une couche d'enroulemen~ qui saisit lesdits corps de soutien et capots d'extrémité. Les capots d'extrémité peuvent Entre structurés en pièces moulées de matière plastique, en capots métalliques ou en assemblage de matériaux appropriés. En outre, les enroulements peuvent etre réalisés alternativement sous forme d'enroulements longitudinaux, avec angle d'enroulement aigu par rapport à l'axe longitudinal du mandrin, et sous forme d'enroulements périphériques, en renforcements radiaux, avec un angle d'enroulement voisin de 900, les diverses couches d'enroulement étant établies à partir de différentes fibres de renforcement, par exemple de fibres de verre et de fibres de charbon. Une partie centrale tubulaire établie et enroulée de la sorte à partir de diverses fibres rassemble dans une très large mesure les caractéristiques favorables de tous les matériaux utilisés. On a constaté que, par rapport à une tige métallique, une telle sstrleture hybride apporte de considérables avantages de rigidité et de poids, ce qui présente une grande importance, car} après achèvement de l'enroulement, le corps de soutien fait partie de la structure du corps creux. Autre avantage : en cas de surchage du corps creux achevé, si par exemple la couche renforçée de fibres de charbon faillit la première, la rigidité se trouve réduite, mais pas encore assez fortement pour qutil se produise aussitôt après une rupture totale, et la capacité de fonctionnement de la pièce de construction se maintient encore assez longtemps. enfin, en cas d'utilisation des fibres de charbon hautement rigides, la charge et la longueur ms.ai#male possible du corps de soutien peuvent entre considérablement augmentées par rapport à un mandrin massif, ce qui mène occasionnellement à une importants réduction du poids. Suivant une extension de l'invention, le nouveau procédé est caractérisé par le fait que lnon réalise au moins une couche d'enroulement avec les caractéristiques d'un corps de soutien extérieur et lton peut poser en même temps des enroulements de renforcement dans la zone de transition entre le corps de soutien renforcé de fibres et les capots d'extrémité. Ce corps de soutien extérieur a pour fonction de compléter les enroulements longitudinaux et transversaux et de créer une transition continue entre la surface de la partie médiane enroulée et la surface des capots d'extrémité. Il entre dans le cadre de l'invention que les capots d'extrémité présentent, dans leur zone de transition vers le corps de soutien renforcé de fibres, des sillons ou autres empreinte de fixation dans lesquels sont insérés les enroulements de renforcement. L'invention sera mieux comprise à laide de la description détaillée de deux modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés schématiquement par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 représente, partie en vue latérale, partie en coupe axiale, une biellette de commande particulièrement légè- re telle qu'on en utilise surtout en navigation aérienne ou spatiale la figure 2 est une coupe partielle d'une structure de récipient conforme à l'invention. La biellette de commande selon la figure 1 se compose d'un corps de soutien tubulairtl réalisé par enroulement sur lequel sont collés les deux capots d'extrémité métalliques 2, 3. On bride entre les pointes 4, 5 d'un dispositif d'enroulement non représenté, mais analogue à un tour, le corps creux préparé de la sorte. On applique ensuite successivement sur le corps de soutien tubulaire 1, faisant fonction de mandrin, plusieurs couches d'enroulement de matériaux et angles d'enroulement différents: par exemple d'abord une couche d'enroulement longitudinale 6 en fil renforcé de fibre de verre, puis la couche périphérique 7, de renforcement radial, en matériau renforcé de fibre de charbon. Suivent d'autres couches d'enroulement 8 et 9 dans lesquelles on change également d'angle d'enroulement et de matériaux de renforcement, la couche 9 ayant par exemple une plus grande extension longitudinale et servant de couche de soutien. Cette dernière saisit par ses enroulements les deux capots d'ex trémité 2 et 3, les fils de renforcement s'insérant dans les sillons 11, 12 de la surface du capot d'extrémité 2 et reliant ce dernier rigidement au corps de soutien 1 après durcissement de la matière plastique. Des enroulements 13 sont en outre appliqués sur cette fixation pour augmenter la sécurité. Le capot d'extrémité 3 est fixé de la mème- façon. Selon la figure 2, le corps de soutien tubulaire 14 est collé sur des capots d'extrémité 15 dont un seul est repré sent6 Ce c#apot d'extrémité 15 se compose d'un tissu imprégné de résine synthétique, lequel est renforcé, notamment dans la zone centrale, par un épaississement de résine rempli de fibres courtes. Ledit capot est réalisé en pièce de moulage. Le corps de soutien 14 servant de mandrin, avec ses capots d'extrémité 15, fait partie de la structure d'un récipient réalisé, en procédé d'enroulement, par plusieurs couches d'enroulement 16 avec divers angles d'enroulement et emploi de fibres de renforcement de caractéristiques différentes. Pour procéder à l'enroulement, on enfile le mandrin constitué selon l'invention, avec ses capots d'extrémité, sur un tube 17 que lton bride dans un dispositif d'enroulement. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de réalisation par enroulement d'un corps creux renforcé de fibres et imprégné de résine synthétique avec un mandrin subsistant dans la pièce finie, procédé caractérisé par le fait que lton moule et durcit comme mandrin un corps de soutien renforcé de fibres qui contribue à l'édification de la structure du corps creux. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que llon relie le corps de soutien à deux capots d'extré- mité et on le munit d'une ou de plusieurs couches d'enroulement s'étendant auxdits corps de soutien et capots d'extrémité. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que l'on applique des couches d'enroulement alternativement sous la forme d'enroulements pêriphéri ques, en renforcement8 radiaux, à angle d'enroulement voisin de 900. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que l'on constitue les diverses couches d'enroulement de fibres de renforcement différentes, par exemple de fibres de verre et de fibres de charbon. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que l'on réalise une ou plusieurs couches d'enroulement avec les caractéristiques d'un corps de soutien extérieur. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé par le fait que l'on pose des enroulements de renforcement dans la zone de transition entre le corps de soutien renforcé de fibres et les capots d'extrémité. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 caractérisé par le fait que les capots d'extrémité présentent, dans leur zone de transistion vers le corps de soutien renforcé de fibres, des sillons ou autres empreintes de fixation analogues dans lesquelles on insère des enroulements de renforcement 8. Corps creux composé atun corps de soutien renforcé de fibres et imprégné de résine synthétique avec des capots d'extrémité qui sont reliés audit corps de soutien par des enroulements à plusieurs couches, covps CreUY réalisé selon l'ure quelconque des revendications 1 à 7 et caractérisé par le fait que les capots d'extrémité sont constitués par du métal. 9. Corps creux selon la revendication 8 caractérisé par le fait qu'il fait partie dtun tringlage de commande. 10. Corps creux selon la revendication 8 caractérisé par le fait qu'il est utilisé comme récipient.