Brevet FR2322190A1 — publié le 19770325

Un des problèmes liés à l'utilisation des corps composites utilisant des fibres à haut module associées à une matrice organique, réside dans 1'assemblage par collage de ces composites entre eux ou de l'assemblage par collage de ces mimes composites à un autre substrat. Par exemple, il est parfois nécessaire d'assembler par collage une plaque en stratifié composée de fibres de carbone à haut module (ou à haute résistance), et de résine thermodurcissable, sur une plaque en alliage de titane. I1 y a lieu également d'assembler par collage une telle plaque en stratifié sur une autre plaque de m*me nature. On utilisera à cet effet un adhésif qui peut se présenter sous différentes formes - Liquide à un ou deux composants - Piteux à un ou deux composants - Film calandré, supporté ou non supporté, de nature thermo durcissable ou non. Toutefois et en supposant résolus les problèmes relatifs à la valeur intrinsèque de cet adhésif en fonction de la mission proposée pour l'élément et des conditions d'environnement telles que températures, milieu... et en supposant également résolu le traitement de surface du substrat, il reste que la concentration de contraintes, lors d'une sollicitation en cisaillement par exemple sur les fibres extérieures du composite,est telle qu'elle introduit dans les liaisons fibres-résines des ruptures locales rendant fragile la liaison optimale recherchée. La présente invention est relative à un procédé de liaison d'éléments composites à base de résines thermodurcissables et concerne tout particulièrement les éléments chargés de fibres à haut module telles que les fibres de carbone par exemple. De tels éléments composites sont couramment, ou bien assemblés entre eux par collage, ou bien assemblés par collage à des substrats divers dont les plus usuels sont par exemple représentés, dans l'industrie aéronautique, par 11 acier, les alliages de titane ou bien encore les alliages légers. Le procédé selon l'invention consiste essentiellement à lier par collage deux pièces dont l'une au moins est un élément composite en résine theriodurcissable, en enrichissant en résine la région de sa face 1adnérence de telle sorte que ledit enrichissement soit apte à atténuer les contraintes de dilatation différentielles introduites lors du cycle thermique nécessaire à l'assemblage final. Cet enrichissement, qui est effectué lors de la confection du matériau, supprime les inconvénients précités et confère à la liaison ainsi-réalisée une amélioration de la cohésion des fibrilbs superficielles et une répartition des contraintes dans le joint de telle sorte que les ruptures fragiles par délaminage local soient supprimées. Dans le cas particulier d'assemblage d'un élément composite avec un second élément constitué par du titane ou des alliages de titane, la surface de contact de ce dernier peut être de préférence, mais non exclusivement, préparée selon la demande de brevet déposée par la Demanderesse le 28 Mars 1975 sous le n" 75/09 959, pour : nProeNdé de préparation de surface du titane et de ses alliages La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut entre mise en pratique. La figure 1 montre en coupe une pièce composite constituée par une résine thermodurcissable dans la masse de laquelle sont noyés des filaments de carbone. La figure 2 représente la Stxe pièce traite selon l'invention. La figure 3 montre les éléments dtassemblage de deux pièces de mtme nature que celle de la figure 2. La figure 4 représente l'assemblage réalisé. La figure 5 montre-les éléments d'asssemblage d'une pièce selon la figure 2 et d'une pièce de nature différente. La figure 6 représente l'assemblage terminé. L'éliment composite 1 représenté figure 1 comporte des fibres à haut module telles que des fibres de carbone par exemple, associées à une matrice organique qui peut titre une résine thermodurcissable. Selon l'invention, comme le montre la figure 2, dans la région de l'assemblage de l'élément 1 un enrichissement en résine 2 est effectué au moment de l'élaboration du composite et cette résine subit le cycle de cuisson de telle sorte qu'elle se trouve ainsi complètement durcie et liée intimement audit composite. La surface 3 que ce composite 1 offre alors est une surface enrichie en résine apte à atténuer les contraintes de dilatation di fférenti elles introduites lors du cycle thermique nécessaire à l'assemblage final ultérieur. Cet assemblage final peut être de deux genres dirfé- rents : - soit qu'il comporte la liaison de deux composites de type 1 (fig. 3 et 4), - soit qu'il comporte la liaison d'un composite de type 1 et un substrat 4 de nature différente (fig. 5 et 6). Dans les deux cas, il est nécessaire d'interposer entre les surfaces d'adhérence un adhésif 5 qui peut être, soit une pellicule liquide ou ptteuse, soit un film qui peut éventuellement entre armé par un tissu de verre ou encore par une dispersion de fibres telles que de carbone par exemple. La surface d'adhérence 6 du substrat non composite 4 peut subir une préparation particulière lorsque ledit substrat est un alliage de titane. Cette surface peut i cet effet, après une opération préliminaire de dégraissage et de décapage, ttre immergée dans un bain contenant des fluorures en milieu acide, puis rincée ~1~~~~~~~~~~ dans de l'eau déminéralisée à une température d'au moins 500C. Bien entendu, tous les substrats non composites peuvent être utilisés en vue de la liaison conforme à l'invention avec un composite. Notamment tous les matériaux en usage dans l'aRronau- tique peuvent entre mis en oeuvre tel notamment, outre le titane et les alliages de titane, l'acier ainsi que tous les alliages d'aluminium. I1 est bien entendu que l'enrichissement en résine 2 de la région d'adhérence doit titre compatible avec l'adhésif de liaison 5. Cette compatibilité naturelle peut être encore améliorée, si cela semble nécessaire, par un traitement mécanique conve- noblement choisi, notamment par ponçage, et effectué immédiate- ment avant }'assemblage dans le but de conduire à un état de surface présentant les meilleures qualités de mouillage recherchées. Ce traitement mécanique peut titre rendu nécessaire lorsque la surface 3 destinée à être assemblée par collage se trouve souillée lors de manipulations ou par contacts avec des matières grasses par exemple. Ce traitement mécanique peut titre rendu obligatoire en fabrication industrielle, pour éliminer les inconvénients dus aux stockages prolongés en atelier. En outre, un tel traitement mécanique verra son action d'autant plus efficace qu'il précédera immédiatement l'opération d'assemblage final par collage. - REVENDICATIONS 1.- Procédé de liaison par collage de deux pièces dont l'une au moins est un élément composite en résine thermodurcissabi, caractérisé par le fait mulon enrichit en résine, dans la région de sa surface d'adhérence, ledit élément composite, un film adhésif étant ensuite interposé entre ladite surface dtadhérenee de l'élément composite et l'autre pièce constitutive de la liaison. 2.- Procédé de liaison selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on traite de la mime façon la seconde pièce à assembler lorsqu'elle est également constituée par un élément thermodurci ssable. 3.- Procédé de liaison selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on soumet d un traitement préparatoire, avant le collage, la surface de la deuxième pièce lorsque celle-ci ntest pas un élément composite en résine thermoduroissable. 4.- Procédé de liaison par collage.de deux pièces selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lorsque la deu xième pièce est en alliage de titane, sa surface est, après une opération préliminaire de dégraissage et de décapage, immergée dans un bain contenant des fluorures en milieu acide puis cette surface est rincée dans de liteau déminéralisée à une température d'au moins 500C. 5.- Procedé de liaison selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que le film adhésif est armé. 6.- Procédé de liaison selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'armature du film adhésif est un tissu de verre ou une dispersion de fibres. 7.- Procédé de liaison selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que ltenriehissement en résine des élé- ments composites en résine thermodurcissable est obtenu lors du moulage à chaud desdits éléments. 8.- Procédé de liaison selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la surface d'adhérence de ltélément composite subit un traitement mécanique propre à accrottre les qualités de mouillage recherchées. 9.- Liaison collée par application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que l'élément composite est constitué par une résine organique thermodurcissable chargée par une dispersion de fibres de carbone à haut module.