Brevet FR3009517A1 — publié le 20150213

PROCÉDÉ DE FORMATION D'UN PANNEAU COMPOSITE PERFORÉ 10 Domaine de l'Invention La présente invention se rapporte à un procédé de formation d'un panneau perforé et particulièrement à un procédé de formation d'un panneau composite perforé. 15 Arrière-plan de l'Invention Dans un système de propulsion d'aéronef typique, il est connu que des panneaux de revêtement soient utilisés pour isoler le courant de gaz d'échappement chaud du carter d'échappement et pour former ainsi un trajet guidé pour le flux d'air de refroidissement. Afin d'empêcher le courant de gaz 20 chaud de surchauffer le panneau de revêtement, il est connu que des trous soient incorporés dans le panneau de revêtement, à travers lesquels de l'air de refroidissement est amené à s'écouler. Ceci crée une barrière d'air froid entre le courant de gaz d'échappement chaud et le carter d'échappement. Cet air de refroidissement est typiquement dirigé selon un angle par 25 rapport au panneau de revêtement afin d'augmenter l'efficacité de refroidissement, de minimiser les pertes d'entrée, d'améliorer le mélange du courant de gaz d'échappement et du flux d'aif -de refroidissement. Cet angle peut atteindre 70 degrés par rapport à la normale à la surface de revêtement d'échappemant. 30 Ces trous de refroidissement sont typiquement formés par faisceau laser ou faisceau d'électrons en raison de la grande quantité de trous qui doit être formée. Dé plus, l'utilisation de procédés d'usinage classiques, tels que, par exemple le forage ou le fraisage, serait peu pratique étant donné que l'outil de coupe patinerait dès qu'il serait posé sur la surface du panneau. 35 Même si un guide-foret peut être utilisé pour placer le foret, il est probable que le foret puisse être susceptible de se rompre à de tels angles 15 faibles par rapport à la surface de substrat. De plus, l'utilisation de fraises en bout serait chronophage et coûteuse. Énoncés de l'Invention Selon un premier aspect de la présente invention, un procédé de production d'un panneau composite perforé est prévu, le panneau composite comprenant un substrat et une couche appliquée, le substrat ayant une première surface et une deuxième surface opposée, le procédé comprenant les étapes qui consistent : i. à découper une pluralité de premiers trous dans le substrat ; ii. à positionner la couche appliquée contre le substrat de sorte qu'une surface de la couche appliquée recouvre la première surface du substrat, pour former ainsi le panneau composite ; iii. à placer un ou plusieurs élément(s) de référence. iv. à déterminer l'emplacement et la direction d'axe pour chacun des premiers trous dans le substrat, par rapport à l'élément de référence ou à chaque élément de référence ; et v. à découper une pluralité de deuxièmes trous dans la couche appliquée, chacun de la pluralité de deuxièmes trous coïncidant avec un trou correspondant de la pluralité de premiers trous, et étant coaxial à celui-ci. Dans un mode de réalisation de l'invention, le panneau de revêtement peut comprendre une ou plusieurs couche(s) appliquée(s) fixée(s) à un substrat où les matériaux de couche appliquée présentent une résistance à l'usinage différente de celle du substrat. Les couches appliquées peuvent être utilisées pour fournir au substrat une protection contre la corrosion ou une isolation thermique. Le forage d'un trou traversant par des procédés classiques peut être peu pratique étant donné qu'il peut provoquer des endommagements aux couches appliquées. En outre, la composition chimique des couches appliquées peut ne pas être adaptée au chauffage, par exemple par un laser. Éventuellement, l'étape ii. comprend l'étape ultérieure supplémentaire qui consiste : ii'. à coller de manière adhésive la surface de la couche appliquée à la première surface du substrat. Dans un mode de réalisation de l'invention, la couche appliquée est collée au substrat avec un adhésif. Ceci est un procédé pratique et simple pour un utilisateur. Dans d'autres agencements, la couche appliquée peut être collée au substrat en utilisant une autre technique d'assemblage telle que, par exemple le rivetage. Éventuellement, l'étape I. comprend l'étape initiale supplémentaire qui consiste : i'. à mettre en forme le substrat sous une forme prédéterminée. Dans un mode de réalisation de l'invention où le panneau composite adopte une forme incurvée simple, l'étape de mise en forme du substrat est réalisée avant que la pluralité de trous ne soient découpés dans le substrat. Étant donné que la forme du panneau composite incorpore des courbes simples l'étape de formation du panneau ne provoque pas une distorsion significative à l'agencement de position de la pluralité de trous. Éventuellement, l'étape i. comprend l'étape ultérieure supplémentaire qui consiste : i'. à mettre en forme le substrat sous une forme prédéterminée. Dans un mode de réalisation de l'invention où la forme du panneau composite fini est une forme complexe il peut être nécessaire de mettre en forme d'abord le substrat sous la forme géométrique requise et de découper ensuite, ultérieurement, dans le substrat mis en forme la pluralité de trous. Ceci présente l'avantage que le processus de mise en forme ne provoque pas la distorsion de l'agencement de position de la pluralité de trous. Éventuellement, un ou plusieurs support(s) est/sont fixé(s) à la deuxième surface du substrat. Ceci permet au panneau composite d'être fixé facilement à la structure d'un conduit d'échappement. Étant donné que la deuxième surface est opposée à la première surface au-dessus de laquelle le flux de gaz d'échappement principal passe, les supports ne réduisent pas l'efficacité d'écoulement du flux de gaz d'échappement. Éventuellement, le substrat est formé d'un premier matériau et la couche appliquée est formée d'un deuxième matériau, une dureté du premier matériau étant supérieure à une dureté correspondante du deuxième matériau. Un avantage du procédé de la présente invention est qu'étant donné que les matériaux du substrat et des couches appliquées ont des indices l'usinabilité différents, il devient possible pour un trou formé en premier dans le premier matériau plus dur d'agir en tant que guide pour une opération de mise en forme ultérieure pour découper un trou correspondant dans le deuxième matériau plus souple. Éventuellement, l'axe de chacun des premiers trous est incliné selon un angle aigu par rapport au plan du substrat. Ce qui permet au flux de l'air de refroidissement sortant des trous et entrant dans le flux de gaz d'échappement d'être entraîné plus facilement et plus efficacement dans le courant de flux de gaz d'échappement principal. Ceci rend le panneau plus efficace en termes du passage du flux de gaz au-dessus de sa surface. Éventuellement, le diamètre de chacun de la pluralité de deuxièmes trous est plus petit que le diamètre du trou correspondant de la pluralité de premiers trous. Ceci permet au deuxième trou d'être découpé par un outil de coupe qui s'étend d'abord à travers le premier trou dans le substrat avant de rencontrer le matériau de la couche appliquée et de découper celui-ci. Un avantage de cette caractéristique est que l'outil de coupe formant la pluralité de deuxièmes trous n'entrera pas en contact avec la surface périphérique du premier trou, lequel contact pourrait provoquer des endommagements au substrat qui, à son tour, pourrait affecter négativement les caractéristiques d'écoulement du gaz passant à travers le trou. Éventuellement, chacun de la pluralité de deuxièmes trous est découpé de la deuxième surface du substrat. En découpant la pluralité de trous de la deuxième surface il devient possible de minimiser l'effet négatif des erreurs de balayage et de tolérances sur la précision de position de la pluralité de trous. Éventuellement, deux ou plusieurs des premiers trous sont découpés simultanément. Éventuellement, deux ou plusieurs des deuxièmes trous sont découpés simultanément. Dans un mode de réalisation, une machine de forage multi-tête peut être employée pour découper plusieurs trous simultanément de manière à rendre le procédé de l'invention plus simple, plus rapide et par conséquent plus efficace pour un utilisateur. D'autres aspects de l'invention fournissent des dispositifs, des procédés et des systèmes qui comportent et/ou mettent en oeuvre certaines ou la totalité des actions décrites ici. Les aspects illustratifs de l'invention sont conçus pour résoudre un ou plusieurs des problèmes décrits ici et/ou un ou plusieurs autre(s) problème(s) non exposé(s). Brève description des dessins Il s'ensuit maintenant une description d'un mode de réalisation de l'invention, à titre d'exemple non limitatif, référence étant faite aux dessins annexés dans lesquels : La Figure 1 montre une vue en coupe schématique d'un panneau composite perforé formé par le procédé de la présente invention ; La Figure 2 montre un organigramme schématique illustrant le procédé de la présente invention ; et La Figure 3 montre une vue en coupe schématique d'un agencement de l'étape de formation d'un trou à travers le panneau. Il est à noter que les dessins peuvent ne pas être à l'échelle. Les dessins sont destinés à représenter uniquement des aspects typiques de l'invention, et ne doivent par conséquent pas être considérés comme limitant l'étendue de l'invention. Dans les dessins, les numéros semblables représentent des éléments semblables entre les dessins. Description détaillée En se référant à la Figure 1, un panneau composite perforé formé par un mode de réalisation de l'invention est désigné globalement par le numéro de référence 100. Le panneau composite perforé 100 comprend un substrat 110 et une couche appliquée 120. Le substrat 110 a une première surface 112 et une deuxième surface opposée 114. La couche appliquée 120 s'étend au-dessus de la première surface 112 du substrat 110 et recouvre celle-ci. Le panneau composite perforé 100 forme un panneau de revêtement 100 pour le système d'échappement (non représenté) d'une turbine à gaz (également non représentée). La turbine à gaz est installée dans un aéronef (également non représenté) mais peut également être installée dans une autre forme de moyen de transport (également non représenté) ou même dans une installation fixe (également non représentée) telle que, par exemple, une installation de génération d'énergie électrique (également non représentée). Dans le mode de réalisation montré, le substrat 110 est formé en tant que feuille d'alliage de titane. En variante le substrat 110 peut être formé d'un autre métal ou d'un autre matériau en feuille d'alliage métallique. Dans une autre variante, le substrat 110 peut être formé d'un matériau composite renforcé par des fibres tel que, par exemple, un matériau en feuille renforcé par des fibres de carbone. La couche appliquée 120 est fixée à la première surface 112 du substrat 110 par un composé adhésif. En variante la couche appliquée 120 peut être fixée au substrat par une autre technique de fixation telle que, par exemple, par des rivets ou des vis. Dans le procédé de l'invention, une pluralité de premiers trous 130 sont formés dans le substrat 110. Dans le procédé tel que montré dans la Figure 2 la pluralité de premiers trous 130 sont formés dans le substrat 110 pendant que le substrat 110 est encore dans sa forme de feuille non mise en forme. Chacun de la pluralité de 'premiers trous 130 est formé de sorte que l'axe 132 de chaque premier trou 130 soit orienté selon un angle aigu 134 par rapport à la normale 118 au plan 116 du substrat 110. Dans un mode de réalisation de l'invention, chacun de la pluralité de premiers trous 130 est formé selon un angle de 70° par rapport au plan 116 du substrat 110. Dans d'autres modes de réalisation de l'invention, chacun de la pluralité de premiers trous 130 peut être formé selon un autre angle 134 par rapport à la normale 118 au plan 116 du substrat 110. Le substrat perforé 110 est alors mis en forme par une technique de mise en forme appropriée selon une forme géométrique tridimensionnelle prédéterminée. Dans un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, le substrat 110 peut d'abord se présenter sous la forme géométrique tridimensionnelle prédéterminée et ensuite être perforé ultérieurement avec la pluralité de premiers trous 130. L'étape de perforation du substrat 110 avec la pluralité de premiers trous 130 peut être accomplie en utilisant une technique de formation de trous classique quelconque telle que, par exemple, la formation au laser, l'usinage par électroérosion ou la coupe mécanique. À ce stade, un ou plusieurs support(s) 140 peut/peuvent être fixé(s) à la deuxième surface 114 du substrat 110. Dans le mode de réalisation montré, le/les support(s) 140 sert/servent à fixer le panneau composite perforé 100 à la surface interne (non représentée) du système d'échappement. Le panneau composite assemblé 100 est ensuite placé dans un dispositif de serrage (non représenté) qui permet à un ou à plusieurs élément(s) de référence 150 d'être défini(s) sur la première surface 112 du panneau composite 100. La première surface 112 du panneau composite 100 est ensuite balayée dans le but d'identifier les positions, et l'orientation de l'axe correspondant, de chacun des premiers trous 130 par rapport à l'élément de référence ou à chaque élément de référence 150. Dans le procédé de l'invention, ce processus de balayage est réalisé par une machine de balayage par ultrasons. En variante une autre technique de balayage peut être employée pour localiser en position la pluralité de premiers trous 130. Une fois que la position et l'orientation de chacun de la pluralité de premiers trous 130 a été déterminée alors une pluralité de deuxièmes trous 160 peuvent être découpés dans la couche appliquée 120 avec chacun des deuxièmes trous 160 correspondant à un trou respectif des premiers trous 130. 20 Chacun des deuxièmes trous 160 est découpé de manière à être concentrique et coaxial à un trou correspondant des premiers trous 130. Une fois que la position de chacun des premiers trous 130 a été établie chacun des deuxièmes trous 160 peut être foré d'un côté ou de l'autre du panneau composite 100 pour produire une combinaison alignée de premiers et 25 de deuxièmes trous correspondants 130, 160. Dans la pratique, il est probable que chacun des deuxièmes trous 160 soit foré à partir de la direction de la deuxième surface 114 du substrat 110 pour minimiser l'effet de l'erreur de balayage et de tolérances. Étant donné que la couche appliquée 120 est réalisée en un matériau 30 facilement usiné alors des trous de très petit diamètre peuvent être forés de manière à ce que des trous à rapport longueur/diamètre élevé puissent être produits (le rapport longueur/diamètre étant défini comme étant le rapport du diamètre du trou sur sa longueur). En d'autres termes un foret à rapport longueur/diamètre élevé est un foret qui est long et mince. Des trous ayant un 35 diamètre en dessous de 0,6 mm peuvent être générés Des machines de forage multi-tête peuvent être utilisées pour augmenter le temps de fabrication. Afin de maximiser la précision, le balayage et le forage peuvent être effectués par étapes ou par petites zones à la fois avec le dispositif de balayage sur la machine ou la tête de forage. Dans la pratique le foret utilisé pour former chacun des deuxièmes trous 160 peut être un peu plus petit que le diamètre du premier trou 130 dans le substrat 110 dans le but d'empêcher le foret de s'accrocher sur les côtés du premier trou 130 dans le substrat 110, ce qui peut provoquer des endommagements de foret. Les différences dans les diamètres du premier trou 130 et du deuxième trou 160 auront besoin de s'adapter, par exemple, à l'effet de tolérances de position et de l'usure de foret. Dans l'endroit où les endommagements de foret n'ont pas lieu, le foret sera alors agencé pour forer chaque deuxième trou 160 aussi près que possible en pratique du premier trou 130 dans le substrat 110. La Figure 3 montre le foret passant à travers un premier trou 130 dans le substrat 110. En Particulier si le foret est tenu par la main alors le substrat 110 pourrait être utilisé en tant que guide pour l'outil de forage. Pour éviter la rupture du foret 'en flexion', un élément d'entraînement flexible, tel qu'un tube en caoutchouc de petit diamètre ou un raccord propriétaire peut alors être placé entre le foret et l'outil de forage. La description précédente de différents aspects de l'invention a été présentée à des fins d'illustration et de description. Elle n'est pas censée être exhaustive ou limiter l'invention à la forme précise divulguée, et évidemment, plusieurs modifications et variations sont possibles. De telles modifications et variations qui peuvent être évidentes pour un homme du métier sont incluses dans l'étendue de l'invention telle que définie par les revendications annexées. 35 REVENDICATIONS1. Procédé de production d'un panneau composite perforé, le panneau composite comprenant un substrat et une couche appliquée, le substrat ayant 5 une première surface et une deuxième surface opposée, le procédé comprenant les étapes qui consistent : L à découper une pluralité de premiers trous dans le substrat ; ii. à positionner la couche appliquée contre le substrat de sorte qu'une surface de la couche appliquée recouvre la première surface du substrat, pour 10 former ainsi le panneau composite ; iii. à placer un ou plusieurs élément(s) de référence sur le panneau composite ; iv. à déterminer l'emplacement et la direction d'axe pour chacun des premiers trous dans le substrat, par rapport à l'élément de référence ou à 15 chaque élément de référence ; et v. à découper une pluralité de deuxièmes trous dans la couche appliquée, chacun de la pluralité de deuxièmes trous coïncidant avec un trou correspondant de la pluralité de premiers trous, et étant coaxial à celui-ci. 2. Procédé tel que revendiqué dans la revendication 1, dans lequel 20 l'étape ii. comprend l'étape ultérieure supplémentaire qui consiste : ii'. à coller de manière adhésive la surface de la couche appliquée à la première surface du substrat. 3. Procédé tel que revendiqué dans la revendication 1 ou 2, dans lequel l'étape i. comprend l'étape initiale supplémentaire qui consiste : 25 i'. à mettre en forme le substrat sous une forme prédéterminée. 4. Procédé tel que revendiqué dans la revendication 1 ou 2, dans lequel l'étape i. comprend l'étape ultérieure supplémentaire qui consiste : i'. à mettre en forme le substrat sous une forme prédéterminée. 5. Procédé tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 30 1 à 4, dans lequel un ou plusieurs support(s) sont fixé(s) à la deuxième surface du substrat. 6. Procédé tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le substrat est formé d'un premier matériau et la couche appliquée est formée d'un deuxième matériau, une dureté du premier matériau 35 étant supérieure à une dureté correspondante du deuxième matériau. 7. Procédé tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'axe de chacun des premiers trous est incliné selon un angle aigu par rapport au plan du substrat. 8. Procédé tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le diamètre de chacun de la pluralité de deuxièmes trous est plus petit que le diamètre du trou correspondant de la pluralité de premiers trous. 9. Procédé tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel chacun de la pluralité de deuxièmes trous est découpé de la deuxième surface du substrat. 10. Procédé tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel deux ou plusieurs des premiers trous sont découpés simultanément. 11. Procédé tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel deux ou plusieurs des deuxièmes trous sont découpés simultanément. 25 30 35