Brevet FR2566322A1 — publié le 19851227

1. La présente invention concerne le moulage de ma- tériaux composites. Il est connu de fabriquer des organes, tels que des capots de nez-de moteur à turbine à gaz, à partir de matériaux composites en plaçant des fibres de renforcement dans un moule aux formes appropriées et ensuite d'injecter une résine appropriée dans le moule de façon à en imprégner les fibres. Des précautions particulières doivent cependant être prises pour s'assurer que les fibres restent dans la configuration souhaitée. Un autre procédé de fabrication est d'appliquer des couches de fibres qui ont été imprégnées au préalable d'un liant résineux dans un moule aux formes appropriées et ensuite de mouler les: fibres appliquées par le procédé dit de dilatation du caoutchouc. Selon ce procédé,les fi- bres appliquées sont comprimées par un élément en caoutchouc silicone à la forme appropriée et l'ensemble est chauffé de façon à ce que le caoutchouc se dilate et exerce une pression complémentaire sur les fibres de façon à ce qu'elles se consolident et que la résine cuise. Un 2. inconvénient de cette technique est que les moyens de contrôle de la pression que le caoutchouc exerce sur les fibres appliquées sont très limités. Un deuxième autre procédé de fabrication est de comprimer les fibres appliquées entre moules adaptés. Ce- pendant, ce procédé ne convient qu'à la fabrication de certains organes ayant des formes qui s'y prêtent. C'est un des objets de la présente invention de proposer une méthode de moulage de matériaux composites qui est une variante et une amélioration de la technique dite de dila- tation du caoutchouc. Conformément à la présente invention, un procédé de moulage de matériaux composites comprend l'application d'une pluralité de couches de fibres imprégnées de résine dans un moule aux formes appropriées, le recouvrement des fibres imprégnées appliquées par un élément résilient dé- formable dont les formes correspondent généralement à cel- les dudit moule, le pré-chauffage de l'ensemble à une température inférieure à celle à laquelle ladite résine cuit,l'application d'une pression sur ledit élément rési- lient déformable de façon à ce qu'il se déforme pour qu'il comprime lesdites fibres imprégnées de résine appliquée contre ledit moule, le chauffage de l'ensemble de façon à ce que ledit élément résilient déformable se dilate pour accroître la pression exercée sur lesdites fibres appli- quées imprégnées de résine pendant la diminution simul- tanée de la pression exercée sur ledit élément résilient déformable dans des proportions telles que la pression exercée par ledit élément résilient déformable sur lesdi- tes fibres appliquées imprégnées de résine reste sensible- ment constante et la continuation du chauffage desdites fibres imprégnées de résine et le maintien de l'exercice de ladite pression sensiblement constante jusqu'à ce que lesdites fibres appliquées imprégnées de résine se soient consolidées. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront 3. au cours de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-joint qui fera bien comprendre comment l'invention peut être réali- sée. La figure représente une vue en coupe de c8té d'un dispositif destiné à être utilisé selon le procédé de la présente invention. Le dispositif de moulage globalement indiqué en comprend un moule en métal 11 dont la surface intérieu- re 12 a une forme telle qu'elle délimite la forme extérieu- re d'un capot de nez de moteur à'turbine à gaz. Une plura- lité de couches 13 de fibres de verre imprégnées de rési- ne époxy est appliquée sur la surface 12 du moule. Les couches 13 sont à leur tour recouvertes par un élément 14 en caoutchouc silicone dont la forme de la surface extérieu- re 15 correspond généralement à celle de la surface inté- rieure 12 du moule 1.L L'élment en caoutchouc siliconp 14 est géné- ralement d'épaisseur constante de façon à ce qu'il soit ap- te à recevoir un insert en métal 16. L'insert en métal est muni d'un élément de réception 17 qui lui permet de rece- voir une plaque d'appui 18. Un joint étanche est prévu en- tre la plaque d'appui 18 et le moule 11 sous la forme d'un diaphragme annulaire.en caoutchouc 19. Un piston plongeur hydraulique 20 est positionné au-dessus de la plaque d'appui 18 de façon à ce que son vérin 21 agisse sur la surface supé- rieure de la plaque d'appui 18. Conformément au procédé de la présente inven- tion, le dispositif de moulage 10 est placé dans un four approprié non représenté et l'intérieur du moule 11 est vidé par l'intermédiaire d'une ouverture 22 qui y est pré- vue. La température du four est alors augmentée jusqu'à un niveau qui est inférieur à celui auquel la résine cuit,de façon à permettre à l'ensemble du dispositif de moulage d'atteindre une température constante et à l'élément de caoutchouc silicone de se dilater jusqu'à un certain point. 4o Une température de l'ordre de 120 C convient. Le piston plongeur 20 est alors commandé pour exercer une pression sur la plaque d'appui 18 et donc sur l'insert en métal 16. L'insert en métal 16 exerce à son tour une pression sur l'organe en caoutchouc silicone 14 de façon à ce que l'organe en caoutchouc silicone 14 se déforme pour compri- mer les fibres de verre appliquées imprégnées de résine contre la surface intérieure 12 du moule de façon à ce que les couches 13 adoptent la forme du moule 11.o La pression exercée par le piston plongeur 20 est celle qui est néces- saire pour amener l'élément en caoutchouc silicone 14 à exercer une pression suffisante sur les couches de fi- bres de verre pour les consolider à une température éle- vée. Nous avons ainsi trouvé qu'une pression du piston plon- geur de 550 livres par pouce carré (soit environ 38 kg/cm) amenait l'élément en caoutchouc au silicone 14 à exercer une pression de 80 livres par pouce carré (soit environ ,6 kg/cm) sur les couches 13 est suffisante pour obtenir la consolidation à température élevée. Quand la pression de consolidation est atteinte, la température du four est augmentée jusqu2à celle qui est nécessaire pour entraîner la cuisson de la résine époxy et la consolidation des cou- ches 13 de fibres de verre. Dans le cas particulier de la résine époxy utilisée pour imprégner les fibres de verre dans les couches 13, cette température est de 175 C. Au fur et à mesure que la température du dispo- sitif de moulage 10 augmente, l'élément en caoutchouc sili- cone 14 se dilate ce qui, puisque l'insert 16 est mainte- nu par la plaque d'appui 18, amène une augmentation de la pression exercée par l'organe 14 sur les couches 13 de fibres de verre. Cependant, dès que ceci commence à surve- nir, la pression exercée par le piston plongeur est rédui- te de façon à ce que la pression qu'il exerce sur la plaque d'appui 18 et donc la pression que l'élément en caoutchouc' silicone 14 exerce sur les couches 13 de fibres de verre 5. restent sensiblement constantes à 550 et 80 livres par pouce carré respectivement. Cette réduction de pression peut être effectuée manuellement bien que nous préfére- rions que cette opération soit assurée automatiquement par un système de contrôle approprié. La pression sur les couches de fibre de verre 13 est maintenue jusqu'à ce que les couches 13 soient consolidées et que la résine époxy cuise, moment auquel la pression est relâchée, le disposi- tif de moulage est sorti du four et le capot de nez moulé qui en résulte est retiré du moule 11. On s'apercevra que bien que la présente inven- tion ait été décrite en se référant au moulage d'un maté- riau composite qui comprend une résine thermodurcissable elle est également applicable à des matériaux composites qui comprennent une résine thermoplastique. Dans ce cas, l'application de la pression ne serait bien sûr nécessaire que pour obtenir la consolidation des couches 13, mais pas la cuisson de la résine. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de varian- tes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 6. REVENDICATIONS 1 - Procédé de moulage d'un matériau composite comprenant l'application d'une pluralité de couches de fibres imprégnées de résine dans un moule à la forme appropriée, le recouvrement desdites fibres: imprégnées de résine appliquées par un élément résilient déformable dont la forme correspond généralement à celle dudit mou- le, le pré-chauffage de l'ensemble à une température en-dessous de celle à laquelle ladite résine cuit, l'exer- cice d'une pression sur ledit élément résilient déforma- ble de façon à ce qu'il se déforme pour comprimer lesdi- tes fibres imprégnées de résine appliquées sur ledit mou- le, et le chauffage de l'ensemble de façon à ce que l'élé- ment résilient déformable se dilate pour accroître la pres- sion qui est exercée de ce fait sur lesdites fibres impré- gnées de résine appliquées, caractérisé en ce que la pres- sion exercée sur ledit élément résilient déformable (14) est simultanément diminuée dans des proportions telles que la pression exercée par ledit élément résilient défor- mable (14) sur lesdites fibres imprégnées de résine appli- quées (13) reste sensiblement constante et que le chauffa- ge desdites fibres imprégnées de résine (13) et le main- tien sur elles de l'exercice de ladite pression sensible- ment constante sont poursuivis jusqu'à ce que lesdites fibres imprégnées de résines appliquées se soient consoli- dées. 2 - Procédé de moulage d'un matériau composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites fibres sont imprégnées d'une résine thermodurcissable et que le chauffage desdites fibres imprégnées de résine (13) et le maintien sur elles de ladite pression sensi- blement constante sont poursuivis jusqu'à ce que lesdites fibres se soient consolidées et que ladite résine soit cuite. 3 - Procédé de moulage d'un matériau composi- te selon la revendication 1, ou la revendication 2, 7. caractérisé en ce que ladite pression appliquée audit élément résilient déformable (14) est appliquée par des moyens (20) actionnés hydrauliquement. 4 - Procédé de moulage d'un matériau composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on fait le vide dans le volume défini par ledit moule (11) et ledit élément déformable rési- lient (14) qu'occupentlesdites fibres imprégnées de résine (13) avant le chauffage et la mise sous pression desdites fibres (13) imprégnées de résine. - Procédé de moulage d'un matériau composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément résilient déformable (14) est fabriqué à partir d'un caoutchouc silicone. 6 - Procédé de moulage d'un matériau composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moule (11) a une forme telle que ledit matériau composite (13) est moulé en la forme d'un capot de nez pour moteur à turbine à gaz. 7 - Pièce caractérisée en ce qu'elle est fabri- quée selon le procédé de l'une des revendications 1 à 6