Brevet FR3047916A1 — publié le 20170825

Arrière-plan de l'invention L'invention concerne un procédé de positionnement d'un outillage support à l'intérieur d'une pièce creuse de révolution et un procédé d'usinage d'une telle pièce creuse. L'usinage de la surface interne d'une pièce creuse peut tout d'abord comprendre l'introduction d'un support à l'intérieur de cette pièce. Ce support vient en appui sur une zone d'appui située sur la surface interne de cette pièce. L'usinage d'une zone de la surface interne distincte de la zone d'appui est ensuite réalisé. Lorsque la zone d'appui présente un état de surface irrégulier, il peut être difficile de contrôler précisément l'usinage effectué. Il existe donc un besoin pour améliorer le contrôle de l'usinage réalisé sur la surface interne de pièces creuses. Objet et résumé de l'invention A cet effet, l'invention propose, selon un premier aspect, un procédé de positionnement d'un outillage support à l'intérieur d'une pièce creuse de révolution, le procédé comprenant au moins les étapes suivantes : - introduction de l'outillage support à l'intérieur de la pièce creuse au travers d'une ouverture définie à l'une des extrémités de ladite pièce, la surface interne de la pièce présentant une première et une deuxième zones, la deuxième zone étant située entre la première zone et l'ouverture, la première zone présentant un état de surface irrégulier, l'outillage support introduit comprenant une première partie recouverte d'une composition de moulage à l'état fluide venant en appui sur la première zone, un film imperméable étant présent entre la composition de moulage et la première zone, l'outillage support introduit présentant en outre une deuxième partie de centrage venant en appui sur la deuxième zone, 3047916 2 - durcissement de la composition de moulage, cette dernière prenant la forme de la surface de la première zone de la pièce creuse, et - découpe, après durcissement de la composition de moulage, de la deuxième partie de l'outillage, la pièce restant supportée après cette 5 découpe par la première partie de l'outillage support. La mise en oeuvre de la composition de moulage prenant la forme de la surface de la première zone permet avantageusement d'améliorer l'appui de la pièce durant son usinage et d'améliorer ainsi la qualité de l'usinage effectué. En outre, la deuxième partie de l'outillage 10 permet d'assurer le centrage de ce dernier par rapport à l'axe de la pièce creuse. Cette deuxième partie de centrage est « sacrificielle » dans la mesure où une fois que l'outillage a été introduit de manière centrée par rapport à l'axe de la pièce creuse, cette deuxième partie est éliminée afin de permettre à un outil d'usinage d'accéder à la deuxième zone de la 15 surface interne à usiner. L'invention fournit avantageusement un procédé relativement simple à mettre en oeuvre permettant d'assurer l'obtention des caractéristiques dimensionnelles souhaitées pour la deuxième zone après usinage et ce même lorsque la zone d'appui présente un état de surface irrégulier. 20 Dans un exemple de réalisation, la pièce peut être en matériau composite, par exemple en matériau composite à matrice céramique. En particulier, la première zone peut présenter un recouvrement entre des couches de renfort fibreux lui conférant son état de surface irrégulier. 25 Dans un exemple de réalisation, les première et deuxième zones de la pièce peuvent avoir une forme conique. En variante, les première et deuxième zones de la pièce peuvent avoir une forme cylindrique. Dans un exemple de réalisation, les première et deuxième 30 parties de l'outillage peuvent être séparées par une gorge de dégagement ménagée dans l'outillage et la découpe de la deuxième partie de l'outillage peut être effectuée au niveau de la gorge de dégagement. La présence de cette gorge de dégagement est avantageuse car elle permet d'éviter tout risque de toucher la pièce lors de l'étape de 35 découpe de la deuxième partie de l'outillage. 3047916 3 Dans un exemple de réalisation, la composition de moulage à l'état fluide peut être déposée sur la première partie de l'outillage avant l'introduction de l'outillage à l'intérieur de la pièce creuse. En variante, la première partie de l'outillage peut être revêtue par la composition de 5 moulage pendant ou après l'introduction de l'outillage à l'intérieur de la pièce creuse. La présente invention vise également un procédé d'usinage d'une pièce creuse comprenant au moins les étapes suivantes : - positionnement d'un outillage support à l'intérieur de la pièce par 10 mise en oeuvre d'un procédé tel que décrit plus haut, et - usinage de la deuxième zone de la surface interne de la pièce creuse, la pièce étant durant l'usinage supportée par la première partie de l'outillage support revêtue par la composition de moulage durcie. La pièce ainsi usinée peut constituer une partie au moins d'un 15 cône d'éjection pour turboréacteur d'aéronef. La pièce ainsi usinée peut ensuite être assemblée avec une autre pièce au niveau de la deuxième zone. Brève description des dessins 20 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en section le long de l'axe longitudinal 25 de la pièce creuse représentant l'introduction de l'outillage support à l'intérieur de ladite pièce conformément à un exemple de procédé selon l'invention, - la figure 2 est une vue en section le long de l'axe longitudinal de la pièce creuse représentant l'outillage support ainsi introduit, 30 - la figure 3 représente un détail de la figure 2, - la figure 4 représente la structure des figures 2 et 3 après durcissement de la composition de moulage et découpe de la deuxième partie de l'outillage support, - la figure 5 représente l'usinage de la deuxième zone de la 35 surface interne de la pièce creuse effectué sur la structure de la figure 4, 3047916 4 - la figure 6 représente un cône d'éjection pour turboréacteur d'aéronef obtenu après l'usinage illustré à la figure 5, - les figures 7 et 8 sont des vues en section le long de l'axe longitudinal d'une pièce creuse représentant le moulage de la forme de la 5 première zone effectué dans le cadre d'une variante de procédé selon l'invention, et - les figures 9 et 10 sont des vues en section le long de l'axe longitudinal d'une pièce creuse représentant le moulage de la forme de la première zone effectué dans le cadre d'une autre variante de procédé 10 selon l'invention. Description détaillée de modes de réalisation On a représenté aux figures 1 à 5 la succession de différentes étapes d'un même exemple de procédé selon l'invention. 15 La figure 1 illustre l'introduction d'un outillage support 1 à l'intérieur d'une pièce creuse 3. L'outillage 1 est fixé, avant son introduction dans la pièce 3, sur un système pointe 7 / contre-pointe 5. L'outillage 1 présente comme illustré des ajours traversant 8 au travers desquels un élément de fixation 9 est présent lequel permet d'assurer la 20 fixation de l'outillage 1 au système pointe 7 / contre-pointe 5. L'outillage peut être formé par une mousse haute densité. La mousse haute densité peut par exemple être une mousse LABELITE 320. La pièce creuse 3 est positionnée sur une machine-outil (non représentée), par exemple sur un tour parallèle. La pièce creuse 3 25 présente une ouverture 6 à l'une de ses extrémités au travers de laquelle l'outillage 1 est destiné à être introduit. La pièce creuse 3 est maintenue au niveau de son extrémité opposée à l'ouverture 6 par un cimblot 35. La pièce creuse 3 s'étend comme illustré le long d'un axe X correspondant ici à son axe longitudinal. La pièce creuse 3 présente, dans l'exemple illustré 30 aux figures 1 à 5, une forme conique. On ne sort toutefois pas du cadre de l'invention lorsque la pièce creuse présente une autre forme comme il sera détaillé plus bas. La pièce creuse 3 est en matériau composite à matrice céramique et comporte une pluralité de couches de renfort fibreux 35 drapées présentes dans une matrice céramique. La surface interne S de la pièce 3 présente une première 11 et une deuxième 13 zones. La deuxième 3047916 5 zone 13 est située entre la première zone 11 et l'ouverture 6 (la deuxième zone 13 est située du côté de l'ouverture 6). La deuxième zone 13 est plus proche de l'ouverture 6 que la première zone 11. Les première 11 et deuxième 13 zones ont dans l'exemple illustré une forme tronconique et 5 s'étendent de manière circonférentielle autour de l'axe X. Les zones de recouvrement entre les couches de renfort fibreux de la pièce 3 produisent des variations d'épaisseur locales à la surface de la première zone 11 conférant à cette dernière un état de surface irrégulier. La première zone 11 est, avant introduction de l'outillage 1, 10 revêtue d'un film imperméable 15 à la composition de moulage qui va être utilisée. Le film imperméable 15 peut être en matière plastique. On peut par exemple utiliser un film imperméable commercialisé sous la dénomination Wrightlon® 7400 par la société Airtech Europe. L'outillage 1 est ensuite introduit au travers de l'ouverture 6 le long de l'axe X comme 15 illustré à la figure 1. L'outillage 1 présente une première partie 12 et une deuxième partie 14 de centrage. L'outillage 1 présente une forme de révolution. L'outillage 1 peut comme illustré être creux et définir une cavité C (voir figure 3). Les première 12 et deuxième 14 parties ont, dans l'exemple illustré, une forme tronconique et s'étendent de manière 20 circonférentielle autour de l'axe X lorsque l'outillage 1 est positionné à l'intérieur de la pièce 3. Dans l'exemple de procédé selon l'invention décrit en lien avec les figures 1 à 5, une composition de moulage à l'état fluide 17 est déposée sur la première partie 12 de l'outillage 1 avant l'introduction de 25 ce dernier à l'intérieur de la pièce creuse 3. Comme il sera détaillé plus bas, on ne sort toutefois pas du cadre de l'invention lorsque la première partie de l'outillage est revêtue par la composition de moulage pendant ou après l'introduction dudit outillage à l'intérieur de la pièce creuse. La composition de moulage 17 peut être un mastic ou une mousse 30 anaérobie. La composition de moulage 17 peut, par exemple, être du mastic Valentine ou du mastic Celofer ou encore une mousse anaérobie commercialisée sous la référence commerciale Nec+ Mouss Prise rapide 2C. L'outillage 1 est introduit à l'intérieur de la pièce creuse 3 35 jusqu'à ce que sa deuxième partie 14 vienne en appui sur la deuxième zone 13 et que la composition de moulage à l'état fluide 17 recouvrant la 3047916 6 première partie 12 de l'outillage 1 vienne en appui sur la première zone 11. La structure obtenue après introduction de l'outillage 1 est illustré aux figures 2 et 3. La composition de moulage à l'état fluide 17 va prendre la forme de l'état de surface de la première zone 11. La composition de 5 moulage 17 à l'état fluide vient en appui sur toute la circonférence de la première zone 11. La présence du film imperméable 15 entre la composition de moulage 17 et la première zone 11 permet avantageusement d'éviter que la composition de moulage 17 n'entre en contact avec la première zone 11 et n'adhère à cette dernière. Le film 10 imperméable 15 est au contact de la composition de moulage à l'état fluide 17 et de la première zone 11. La deuxième partie 14 de l'outillage 1 est quant à elle en appui sur la deuxième zone 13 qui constitue la zone à usiner ultérieurement. La deuxième partie 14 de l'outillage 1 est au contact de cette deuxième zone 13. La première partie 12 de l'outillage 1 15 présente, comme illustré à la figure 2, un rayon r1 inférieur au rayon r2 de la deuxième partie 14 de l'outillage 1. Sauf mention contraire, le rayon d'une partie de l'outillage correspond au plus grand rayon externe de cette partie mesuré à partir de l'axe de la pièce creuse 3 et perpendiculairement à cet axe X. 20 Le durcissement de la composition de moulage 17 introduite est alors réalisé en laissant la composition de moulage en appui sur la première zone 11 comme représenté aux figures 2 et 3 pendant une durée suffisante. Ce durcissement peut être réalisé du fait de la polymérisation de la composition de moulage 17. La polymérisation de la composition de 25 moulage 17 peut être réalisée à température ambiante pendant 30 minutes. La composition de moulage durcie 19 ainsi obtenue illustrée à la figure 4 prend la forme de l'état de surface de la première zone 11. Après ce durcissement, la composition de moulage durcie 19 peut être à l'état solide. 30 Les première 12 et deuxième 14 parties de l'outillage 1 sont, dans l'exemple illustré, séparées par une gorge de dégagement 21 ménagée dans l'outillage 1. La gorge de dégagement 21 est présente entre la première partie 12 et la deuxième partie 14. Le rayon r3 de la gorge de dégagement 21 est inférieur ou égal au rayon ri de la première 35 partie 12 et inférieur au rayon r2 de la deuxième partie 14. 3047916 7 Dans l'exemple illustré aux figures 2 et 3, la découpe de la deuxième partie 14 de l'outillage 1 est effectuée au niveau de la gorge de dégagement 21 le long de la ligne de découpe D représentée à la figure 3. Pour cela, un outil de découpe (non représenté) est introduit dans la 5 cavité C délimitée par l'outillage 1 de forme creuse. L'outil de découpe peut par exemple être un disque diamanté. On obtient, après découpe, la structure illustrée par exemple à la figure 4 dans laquelle la pièce 3 reste supportée par la première partie 12 de l'outillage support 1 revêtue de la composition de moulage durcie 19. 10 La deuxième zone 13 est alors usinée par mise en rotation de la pièce 3 autour de son axe X et par mise en contact, durant cette rotation, de la deuxième zone 13 avec un outil d'usinage 25 (voir figure 5). La deuxième zone 13 est usinée sur toute sa circonférence. La pièce 3 est, durant cette étape d'usinage, supportée par la première partie 12 de 15 l'outillage support 1 recouverte de la composition de moulage durcie 19. La composition de moulage durcie 19 reprenant la forme de la première zone 11 fournit un appui situé en dehors de la zone à usiner s'adaptant aux défauts de surface de la première zone 11. Cela permet avantageusement d'éviter la génération de déformations lors de l'usinage, 20 et d'obtenir ainsi une pièce présentant les caractéristiques dimensionnelles souhaitées, et de réduire les vibrations lors de l'usinage. La figure 6 illustre la pièce 27 obtenue après usinage de la deuxième zone 13. La pièce 27 ainsi obtenue constitue, dans l'exemple illustré, un cône d'éjection pour turboréacteur d'aéronef. 25 On a représenté aux figures 7 et 8 une variante de réalisation dans laquelle l'outillage 100 est dépourvu de composition de moulage 17 avant son introduction à l'intérieur de la pièce creuse 30. Dans cette variante, la première partie 120 de l'outillage 100 est revêtue par la composition de moulage 17 durant l'introduction de l'outillage 100 à 30 l'intérieur de la pièce creuse 30. En outre, dans l'exemple des figures 7 à 10, la pièce creuse 30 n'est pas de forme conique mais présente une forme cylindrique de révolution et l'outillage 100 n'est pas de forme creuse. De la même manière que décrit plus haut et comme illustré à la 35 figure 7 notamment, la surface interne S1 de la pièce creuse 30 est initialement recouverte d'un film imperméable 15 au niveau de la première 3047916 8 zone 110. La composition de moulage 17 est ensuite déposée sur la première zone 110. L'outillage 100 est alors introduit dans la pièce creuse 30 le long de l'axe X1 de cette dernière jusqu'à ce que la première partie 120 de l'outillage 100 soit recouverte par la composition de moulage 17. 5 La première partie 120 de l'outillage support 100 ainsi introduit est recouverte par la composition de moulage 17 à l'état fluide laquelle vient en appui sur la première zone 110 de la pièce 30. L'outillage 100 introduit présente en outre une deuxième partie 140 venant en appui sur une deuxième zone 130 de la pièce 30, cette 10 deuxième zone 130 constituant la zone à usiner ultérieurement. La première partie 120 de l'outillage 100 présente un rayon inférieur au rayon de la deuxième partie 140 de l'outillage 100. La composition de moulage 17 est ensuite laissée durcir afin de former une composition durcie prenant la forme de la première zone 110 de la pièce 30. Il est alors 15 procédé à la découpe de la deuxième partie 120 de l'outillage 100 le long de la ligne de découpe D1 puis à l'usinage de la deuxième zone 130 de la pièce 30 d'une manière similaire à celle décrite plus haut. On notera que, dans l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit, l'outillage 100 ne présente pas de gorge de dégagement. 20 On a représenté aux figures 9 et 10 une autre variante de procédé selon l'invention. De la même manière que décrit plus haut, la surface interne de la pièce creuse cylindrique 30 est initialement revêtue d'un film imperméable 15 au niveau de la première zone 110. L'outillage 1000 est ensuite introduit à l'intérieur de la pièce creuse 30 de manière à 25 positionner la deuxième partie 1400 dudit outillage 1000 en appui sur une deuxième zone 130 à usiner et à positionner la première partie 1200 en regard de la première zone 110 de la pièce 30. L'outillage 1000 comporte un canal d'injection 1500 de la composition de moulage 17. Ce canal 1500 communique avec le volume V présent entre la première partie 1200 de 30 l'outillage 1000 et la première zone 110 de la pièce 30. La composition de moulage à l'état fluide 17 est ensuite, comme illustré à la figure 10, injectée au travers du canal 1500 afin de recouvrir la première partie 1200 de l'outillage 1000. La composition de moulage 17 ainsi injectée vient en appui sur la première zone 110 de la pièce 30 afin de prendre sa forme de 35 la même manière que décrit précédemment. L'outillage 1000 peut avantageusement être transparent au rayonnement visible. Cela permet 3047916 9 de visualiser au travers de l'outillage 1000 la composition de moulage 17 et de contrôler l'injection de cette dernière. L'outillage peut ainsi par exemple être en poly(méthacrylate de méthyle) (Plexiglas()). Une fois la composition de moulage injectée et durcie une découpe de la deuxième 5 partie 1400 est réalisée selon la ligne de découpe D1 et la deuxième zone 130 de la pièce 30 est usinée d'une manière similaire à celle décrite plus haut. Une fois l'usinage de la deuxième zone effectué, la pièce creuse peut être retirée de la machine-outil. La pièce creuse ainsi usinée peut 10 ensuite être fixée à une autre pièce au niveau de la deuxième zone. Le fait de contrôler précisément les caractéristiques dimensionnelles de la deuxième zone usinée par mise en oeuvre du procédé selon l'invention permet avantageusement d'éviter la présence d'un jeu au niveau de cette deuxième zone lors de l'assemblage et d'améliorer la qualité du produit 15 obtenu lors de cet assemblage. REVENDICATIONS1. Procédé de positionnement d'un outillage support (1 ; 100 ; 1000) à l'intérieur d'une pièce creuse de révolution (3 ; 30), le procédé comprenant au moins les étapes suivantes : - introduction de l'outillage support (1 ; 100 ; 1000) à l'intérieur de la pièce creuse (3 ; 30) au travers d'une ouverture (6) définie à l'une des extrémités de ladite pièce (3 ; 30), la surface interne (S ; Si) de la pièce présentant une première (11 ; 110) et une deuxième (13 ; 130) zones, la deuxième zone étant située entre la première zone et l'ouverture, la première zone (11 ; 110) présentant un état de surface irrégulier, l'outillage support (1 ; 100 ; 1000) introduit comprenant une première partie (12 ; 120 ; 1200) recouverte d'une composition de moulage à l'état fluide (17) venant en appui sur la première zone (11 ; 110), un film imperméable (15) étant présent entre la composition de moulage (17) et la première zone (11 ; 110), l'outillage support (1 ; 100 ; 1000) introduit présentant en outre une deuxième partie de centrage (14 ; 140 ; 1400) venant en appui sur la deuxième zone (13 ; 130), - durcissement de la composition de moulage (17), cette dernière prenant la forme de la surface de la première zone (11 ; 110) de la pièce creuse, et - découpe, après durcissement de la composition de moulage, de la deuxième partie (14 ; 140 ; 1400) de l'outillage, la pièce (3 ; 30) restant supportée après cette découpe par la première partie (12 ; 120 ; 1200) de l'outillage support. 2. Procédé selon la revendication 1, la pièce (3 ; 30) étant en matériau composite. 3. Procédé selon la revendication 2, la pièce (3 ; 30) étant en matériau composite à matrice céramique. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, la première zone (11 ; 110) présentant un recouvrement entre des couches de renfort fibreux lui conférant son état de surface irrégulier. 3047916 11 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, les première (11) et deuxième (13) zones de la pièce (3) ayant une forme conique. 5 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, les première (12) et deuxième (14) parties de l'outillage (1) étant séparées par une gorge de dégagement (21) ménagée dans l'outillage et la découpe de la deuxième partie (14) de l'outillage étant effectuée au niveau de la gorge de dégagement (21). 10 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, la composition de moulage (17) à l'état fluide étant déposée sur la première partie (12) de l'outillage (1) avant l'introduction de l'outillage (1) à l'intérieur de la pièce creuse (3). 15 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, la première partie (120 ; 1200) de l'outillage (100 ; 1000) étant revêtue par la composition de moulage (17) pendant ou après l'introduction de l'outillage (100 ; 1000) à l'intérieur de la pièce creuse (30). 20 9. Procédé d'usinage d'une pièce creuse (3 ; 30) comprenant au moins les étapes suivantes : - positionnement d'un outillage support (1 ; 100 ; 1000) à l'intérieur de la pièce (3 ; 30) par mise en oeuvre d'un procédé selon l'une 25 quelconque des revendications 1 à 8, et - usinage de la deuxième zone (13 ; 130) de la surface interne de la pièce creuse, la pièce (3 ; 30) étant durant l'usinage supportée par la première partie (12 ; 120 ; 1200) de l'outillage support revêtue par la composition de moulage durcie (19). 30 10. Procédé selon la revendication 9, la pièce (27) ainsi usinée constituant une partie au moins d'un cône d'éjection pour turboréacteur d'aéronef.