Brevet FR3036644A1 — publié le 20161202

EMBOUT SURMOULE L'invention se rapporte à un profilé creux tel qu'un tube réalisé en matériaux composite thermodurcissable préférentiellement constitué de fibres de carbone, sur lequel on surmoule un embout réalisé en matériaux thermoplastique ou en matériau composite thermoplastique pour la réalisation d'une pièce telle qu'une bielle, dans ce cas les deux extrémités seront surmoulées. Ce type de pièce est soumis à des efforts importants à la fois en traction et en compression, mais également en vibration en torsion et en température notamment dans le cas des bielles utilisées pour les secteurs industriels et aéronautiques. Il est donc nécessaire que la liaison entre le profilé et l'embout surmoulé soit suffisamment résistante. L'effort de traction auquel elle doit résister est supérieur à 1tonne avec un gradient de température jusqu'à 140'pour une section de profilé de diamètre ou de largeur maximum de 15mm. Les deux matériaux (carbone thermodurcissable et bouchon et embout thermoplastiques ont des coefficients de dilatation différents et les écarts de température induisent des risques de désolidarisation des deux matériaux et donc un risque d'accident. L'objet de l'invention est de proposer un ensemble et 25 un procédé de fabrication de l'ensemble qui permettent de répondre à ces problèmes. Le procédé de surmoulage d'un embout thermoplastique sur un profilé creux en composite thermodurcissable selon l'invention est caractérisé en ce qu'il présente les étapes 30 suivantes: usinage de forme du profilé en composite thermodurcissable sur la zone d'injection, positionnement du bouchon dans le profilé, 3036644 2 - mise en condition thermique de l'assemblage du profilé et du bouchon, - injection en composite thermoplastique de l'embout pour création de la jonction du profilé, du bouchon et de 5 l'embout. Ce procédé est simple car il nécessite peu d'étapes mais il permet d'obtenir des ensembles résistant à de fortes traction, compression, gradient de température et avec des matériaux de coefficients de dilatation différents. Le bouchon 10 aura de préférence une longueur supérieure ou égale à la longueur de la zone d'injection afin de résister à la pression d'injection exercée sur les parois du profilé. Le profilé pourra être en carbone thermodurcissable pultrudé ou non. L'usinage est réalisé l'extérieur du profilé mais un 15 deuxième usinage à l'intérieur peut aussi être envisagé. La forme de l'embout sera adaptée pour permettre un raccordement avec les structures périphériques de bielles. Avantageusement, le procédé comprend une étape de traitement chimique du profilé dans la zone d'injection. Ce 20 traitement chimique après l'usinage du profilé dans la partie usinée du profilé peut consister à l'utilisation d'un solvant, d'un adhésif ou d'un agent mouillant. Ce traitement va améliorer la liaison entre le profilé et l'embout. De façon optionnelle, le procédé comprend une étape de traitement laser du profilé dans la zone d'injection. Selon une première variante, le positionnement du bouchon se fait directement sur le profilé. Le bouchon est placé dans le profilé avant son placement dans l'outil d'injection. Dans ce cas le bouchon aura de préférence un rebord périphérique. Selon une deuxième variante, le positionnement du bouchon se fait en le positionnant dans un outil d'injection puis en installant le profilé dans l'outil d'injection. Dans ce cas, le bouchon pourra être creux et fileté pour être 3036644 3 maintenu dans l'outil, il suffira alors d'insérer le profilé autour du bouchon. L'invention concerne également un ensemble comprenant un profilé creux en composite thermodurcissable de diamètre 5 intérieur D1 et de diamètre extérieur D2 et un embout thermoplastique, il est caractérisé en ce qu'il comprend un bouchon disposé à l'intérieur du profilé et que le profilé comprend une partie usiné à une extrémité du profilé. L'ensemble pourra être en particulier une bielle réalisée à 10 partir d'un profilé creux qui peut être de forme tubulaire (avec un profil circulaire, carré, rectangulaire, triangulaire, de forme évasée ou non, etc...) et sur lequel un embout thermoplastique, composite ou non, est surmoulé. Le bouchon est placé dans le profilé du coté surmoulé afin 15 d'éviter que le profilé ne se remplisse. Le bouchon présente au moins une partie de son profil extérieur complémentaire du profil intérieur du profilé et de taille sensiblement identique afin de le boucher. Le bouchon a une longueur supérieure ou égale à la longueur de la partie surmoulé du 20 profilé surmoulé et de l'embout. Il a ainsi une double fonction de fermer le profilé et de reprendre les efforts radiaux exercés lors de l'injection sur les parois du profilé. Le profilé reste donc en grande partie vide, ce qui permet d'obtenir une pièce de faible poids, de coûts réduits car il y 25 a moins de matière. Le profilé pourra être réalisé en carbone thermodurcissable et être obtenu par pultrusion. Selon une disposition particulière, la partie usinée du profilé est percée. Ces trous vont permettre au matériau thermoplastique d'entrer dans le profilé jusqu'à atteindre le 30 bouchon, ce qui améliore la tenue de l'ensemble. Dans ce cas, un usinage interne au profilé est intéressant car la surface de contact du matériau thermoplastique avec le profilé est alors plus importante. 3036644 4 Selon une deuxième variante, la partie usinée du profilé présente des sillons ou des gorges circulaires hélicoidales ou non. Ces sillons pourront avoir différents profils: en V, carré, pentagonal, arrondi, etc.... Il est aussi 5 possible de prévoir un seul évidement. Selon une troisième variante, la partie usinée du profilé a reçu un traitement laser. Le traitement laser permet de réaliser des stries de très petites dimensions. Il est possible de prévoir une liaison chimique en 10 plus sur la partie usinée du profilé. Selon une caractéristique particulière, le bouchon a un diamètre extérieur d1 inférieur au diamètre intérieur D1 du profilé sur une portion de sa longueur. Ceci laisse un espace entre le profilé et le bouchon où le matériau thermoplastique 15 pourra entrer si le profilé est perforé ou, où le profilé pourra subir une légère déformation lors de l'injection du matériau thermoplastique. Selon une autre caractéristique particulière, le bouchon présente un bord périphérique de diamètre d2 supérieur 20 au diamètre extérieur D2 du profilé. Ceci lui permet de tenir sur le bord du profilé et éviter de s'enfoncer dans le profilé lors de l'injection de thermoplastique. Le bouchon peut présenter des parties de dimensions inférieures à celles de l'intérieur du profilé et dans ce cas 25 il sera tenu lors de l'injection dans l'outil d'injection lui- même. D'autres avantages pourront encore apparaître à l'homme du métier à la lecture des exemples ci-dessous, illustrés par les figures annexées, donnés à titre d'exemple: 30 - La figure 1 est un premier exemple de profilé selon l'invention, - La figure 2 représente un deuxième exemple de profilé selon l'invention, 3036644 5 La figure 3 est un troisième exemple de profilé selon l'invention, La figure 4 est une coupe d'un premier mode de réalisation de l'ensemble avant l'injection selon l'invention, 5 La figure 5 est une coupe d'un deuxième mode de réalisation de l'ensemble avant l'injection selon l'invention, - La figure 6 est une vue en coupe partielle de l'ensemble de la figure 4 après l'injection, La figure 7 est une vue en coupe d'un ensemble 10 après l'injection. Le profilé 1 illustré en figure 1 est un tube creux en matériau composite thermodurcissable, par exemple du carbone thermodurcissable, réalisé ou non par pultrusion, avec une extrémité usinée avec des trous 10. Ces trous 10 vont 15 permettre le passage du matériau thermoplastique à l'intérieur du profilé 1. A la figure 2 le profilé 1 a une extrémité avec des sillons 11. La longueur 1 du la partie avec des sillons sera de préférence sensiblement de la même longueur que la zone 20 d'injection 13 du matériau thermoplastique. Sur la figure 3, le profilé 1 a une extrémité avec des aspérités 12, elles pourront être réalisées par usinage ou par laser. La surface des aspérités sera de préférence sensiblement de la même longueur 1 que la zone d'injection 13 25 du matériau thermoplastique. D'autres formes de surfaces sont aussi possibles. On voit à la figure 4 une coupe d'un profilé en matériau composite thermodurcissable avec un premier type de bouchon 2 en matériau thermoplastique inséré dans le profilé 1 30 sous la zone d'injection 13 correspondant à la partie du profilé 1 comprenant l'extrémité usinée ou avec des sillons ou des aspérités. Le bouchon 2 comprend un bout 20 dont le diamètre do est sensiblement égal au diamètre intérieur D1 du 3036644 6 profilé 1 afin d'assurer l'étanchéité du profilé 1 au matériau thermoplastique qui sera injecté en bouchant l'ouverture. Ici le bouchon 2 sera maintenu par l'outil d'injection dans le profilé 1, par exemple par un filetage intérieur (non 5 représenté). Il reste un espace 15 entre le profilé 1 et le bouchon 2. Dans la figure 5, c'est une coupe d'un tube en matériau composite thermodurcissable avec un deuxième type de bouchon 3 en matériau thermoplastique avec un bout 30 de 10 diamètre do sensiblement égal au diamètre intérieur D1 du profilé 1 et un bord périphérique 31 de diamètre do supérieur au diamètre extérieur D2 dudit profilé 1 et en appui sur son extrémité 14. C'est le bord périphérique 31 qui maintient le bouchon 3 au bout du profilé 1. Il reste un espace 15 entre le 15 profilé 1 et le bouchon 3. La figure 6 montre la coupe partielle du profilé 1 de la figure 1 avec un bouchon 2 du premier type après l'injection du matériau thermoplastique constituant l'embout 4. Le matériau thermoplastique est entré dans les trous 10 20 pour remplir l'espace 15 ce qui permet une meilleure adhérence de l'embout 4 sur le profilé 1. La figure 7 est une coupe d'un profilé de la figure 1 avec un bouchon 3 du deuxième type après l'injection de l'embout 5. Le matériau thermoplastique constituant l'embout 5 25 a été moulé autour du profilé 1 dans la partie usinée. La mise en oeuvre du procédé selon l'invention se passe de la façon suivante: on part d'un profilé 1, on réalise un usinage tel que celui des figures 1 à 3, puis on insère un bouchon 2 dans l'outil d'injection par exemple par vissage sur 30 un élément de l'outil, puis le profilé 1 dans l'outil d'injection comme sur la figure 4, ou, on place le bouchon 3 dans le profilé 1 comme à la figure 5 pour ensuite le placer dans l'outil d'injection, on met en condition thermique de l'assemblage du profilé 1 et du bouchon 2 ou 3 dans ledit 3036644 7 outil d'injection, puis on réalise l'injection du matériau thermoplastique dans un moule de la forme de l'embout 4 ou 5. Selon la forme de l'usinage du profilé, le matériau thermoplastique va entrer dans les trous 10, ou les sillons 5 11, ou entre les aspérités 12. Bien entendu, on réalisera un embout à chaque extrémité du profilé 1 pour réaliser une bielle. REVENDICATIONS1. Procédé de surmoulage d'un embout thermoplastique (4, 5) sur un profilé (1) creux en composite thermodurcissable caractérisé en ce qu'il présente les étapes suivantes: usinage de forme du profilé (1) en composite thermodurcissable sur une zone d'injection (13), - positionnement du bouchon (2, 3) dans le profilé (1), - mise en condition thermique de l'assemblage du profilé (1) et du bouchon (2, 3), - injection en composite thermoplastique de l'embout (4, 5) pour création d'une jonction du profilé (1), du bouchon (2, 3) et de l'embout (4, 5). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de traitement chimique du profilé (1) dans la zone d'injection (13). 3. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de traitement laser du profilé (1) dans la zone d'injection (13). 4. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le positionnement du bouchon (3) se fait directement sur le profilé (1). 30 5. Procédé selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le positionnement du bouchon (2) se fait en le positionnant dans un outil d'injection puis en installant le profilé (1) dans l'outil d'injection. 25 3036644 9 6. Ensemble comprenant un profilé (1) creux en composite thermodurcissable de diamètre intérieur D1 et de diamètre extérieur D2 et un embout (4, 5) thermoplastique, caractérisé en ce qu'il comprend un bouchon (2, 3) disposé 5 à l'intérieur du profilé (1) et que le profilé (1) comprend une partie usiné à une extrémité du profilé (1). 7. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la partie usinée du profilé (1) est 10 percée. 8. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie usinée du profilé (1) a reçu un traitement laser. 15 9. Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que le bouchon (2, 3) a un diamètre extérieur d1 inférieur au diamètre intérieur D1 du profilé (1) sur une portion de sa longueur. 20 10. Ensemble selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que bouchon (3) présente un bord périphérique de diamètre d2 supérieur au diamètre extérieur D2 du profilé (1).25