Brevet FR3093299A1 — publié le 20200904

Description Titre de l'invention : Procédé de réparation d'une pièce en matériau composite comportant un orifice traversant et pièce en matériau composite réparée selon ledit procédé mol j La présente demande se rapporte à un procédé de réparation d'un orifice traversant d'une pièce en matériau composite ainsi qu'à une pièce en matériau composite ainsi réparée. [0002] Sur la figure 1, on a représenté une pièce 10 en matériau composite qui présente des première et deuxième faces 10.1, 10.2 ainsi qu'un orifice 12 la traversant et débouchant au niveau des première et deuxième faces 10.1, 10.2. [0003] Dans certaines circonstances, après son perçage, l'orifice 12 de la pièce 10 peut présenter au moins un défaut, comme par exemple un défaut de localisation, un défaut d'orientation, et/ou la pièce 10 peut présenter autour de l'office 12 au moins un endommagement, conune par exemple un délaminage, un écaillage, un pointage parasite. Si ces défauts et/ou endommagements ne s'étendent pas au-delà d'une certaine zone périphérique 14 entourant l'orifice 12, il est possible de réparer la pièce 10. [0004] Le procédé de réparation d'un orifice 12 d'une pièce 10 comprend une étape de réa- lisation d'un alésage cylindrique 16 présentant un diamètre, supérieur à l'orifice 12, déterminé de manière à ce que l'alésage cylindrique 16 englobe le défaut et/ou l'endommagement ainsi qu'une étape de mise en place et de collage d'une bague cylindrique 18 métallique dans l'alésage cylindrique 16, un film de colle étant intercalé entre la bague cylindrique 18 et la pièce 10. [0005] Ce mode opératoire n'est pas satisfaisant car il peut subsister un jeu résiduel entre la bague cylindrique 18 et la pièce 10 et/ou un désaffleurement entre la bague cylindrique 18 et la pièce 10 au niveau de la première ou deuxième face 10.1, 10.2. Un décollement entre la bague cylindrique 18 et la pièce 10 peut également survenir lors de l'usinage d'un trou traversant dans la bague cylindrique 18. Enfin, la différence de matière entre la pièce 10 et la bague cylindrique 18 génère un couple galvanique qu'il est nécessaire de traiter. [0006] La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur. 1. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de réparation d'une pièce en matériau composite comportant un orifice qui s'étend entre des première et deuxième faces de la pièce ainsi qu'au moins un défaut dans une zone périphérique autour de l'orifice, caractérisé en ce que le procédé de réparation comprend les étapes : 2 a. de réalisation d'un orifice élargi tronconique, englobant le (ou les) défaut(s), qui comprend une face périphérique présentant un grand diamètre dans le plan de la première face et un petit diamètre dans le plan de la deuxième face, h. de réalisation d'une bague tronconique destinée à être insérée dans l'orifice élargi, qui présente des première et deuxième faces terminales et une face périphérique ayant une conicité sensiblement égale à celle de la face périphérique de l'orifice élargi, et c. d'emmanchement de la bague tronconique dans l'orifice élargi. [0007] Selon l'invention, les formes coniques de la face périphérique de l'orifice élargi et de la face périphérique de la bague tronconique permettent d'augmenter les surfaces de contact entre la pièce et la bague tronconique. De plus, cet emmanchement conique permet d'obtenir naturellement une adhérence par coincement entre la bague tronconique et la pièce. [0008] Selon une autre caractéristique, la bague tronconique a une épaisseur supérieure à une longueur de l'orifice. [0009] Selon une autre caractéristique, le procédé de réparation comprend une étape de contrôle de l'affleurement des première et deuxième faces terminales de la bague tronconique et, si besoin, une étape de rectification d'au moins une des première et deuxième faces terminales de manière à ce que chacune des première et deuxième faces terminales affleure la première ou deuxième face de la pièce correspondante. [0010] Selon une autre caractéristique, la première face terminale présente un petit diamètre inférieur au petit diamètre de l'orifice élargi et/ou la deuxième face terminale présente un grand diamètre supérieur au grand diamètre de l'orifice élargi. [0011] Selon un mode de réalisation, la face périphérique de l'orifice élargi présente une conicité de l'ordre de 2°. [0012] Selon une autre caractéristique, le procédé de réparation comprend une étape de véri- fication de l'ajustement conique entre la bague tronconique et l'orifice élargi de la pièce. [0013] Selon une autre caractéristique, la bague tronconique est réalisée dans un même matériau que la pièce. [0014] Selon une autre caractéristique, le procédé de réparation comprend une étape d'encollage d'au moins une des faces périphériques de l'orifice élargi et/ou de la bague tronconique. [0015] Selon une autre caractéristique, le procédé de réparation comprend une étape de protection des première et deuxième faces terminales de la bague tronconique. [0016] L'invention a également pour objet une pièce en matériau composite réparée à partir du procédé de réparation selon l'une des caractéristiques précédentes. 3 [0017] D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l'invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels : [0018] [fig.1] est une coupe transversale d'une pièce présentant un défaut et/ou un endom- magement en périphérie d'un orifice, [0019] [fig.2] est une coupe transversale de la pièce visible sur la figure 1 après un élargissement de l'orifice qui illustre un mode de réalisation de l'art antérieur, [0020] [fig.3] est une coupe transversale de la pièce visible sur la figure 2 réparée à l'aide d'une bague cylindrique qui illustre un mode de réalisation de l'art antérieur, [0021] [fig.4] est une coupe transversale d'une pièce présentant un défaut et/ou un endom- magement en périphérie d'un orifice, [0022] [fig.5] est une coupe transversale de la pièce visible sur la figure 4 après un élargissement de l'orifice qui illustre un mode de réalisation de l'invention, [0023] [fig.6] est une coupe transversale d'une bague tronconique qui illustre un mode de réa- lisation de l'invention, [0024] [fig.7] est une coupe transversale de la pièce visible sur la figure 5 réparée à l'aide de la bague tronconique visible sur la figure 6 qui illustre un mode de réalisation de l'invention, et [0025] [fig.8] est une coupe transversale de la pièce visible sur la figure 7 après une étape de recti- fication d'au moins une face terminale de la bague tronconique qui illustre un mode de réalisation de l'invention. [0026] Selon une configuration visible sur la figure 4, une pièce 20 en matériau composite présente des première et deuxième faces 20.1 et 20.2, approximativement planes et parallèles entre elles, ainsi qu'un orifice 22 traversant la pièce 20 et débouchant au niveau des première et deuxième faces 20.1. 20.2. L'orifice 22 présente un axe A22, un diamètre D22 et une longueur L22 (dimension entre les première et deuxième faces 20.1, 20.2). [0027] Selon un mode de réalisation, le matériau composite comprend des fibres de renfort noyées dans une matrice. A titre d'exemple, les fibres de renfort sont en carbone et la matrice est en matière plastique. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ces matières. [0028] Dans certaines circonstances, notamment lors de son usinage, l'orifice 22 de la pièce 20 peut présenter au moins un défaut, comme par exemple un défaut de localisation, un défaut d'orientation, et/ou la pièce 20 peut présenter autour de l'orifice 22 au moins un endommagement, comme par exemple un délaminage, un écaillage, un pointage parasite. Ces défauts et/ou endommagements sont positionnés dans une zone périphérique 24 entourant l'orifice 22. [0029] Pour la suite de la présente demande, on entend par défaut aussi bien un défaut qu'un endommagement. [0030] Pour que l'orifice 22 soit réparable, la zone périphérique 24, concentrique à l'orifice 22, doit avoir un diamètre inférieur ou égal à six fois le diamètre D22 de l'orifice 22. [0031] Un procédé de réparation de l'orifice 22 de la pièce 20 comprend une étape de réa- lisation d'un orifice élargi 26 tronconique qui englobe le ou les défaut( s), comme illustré sur la figure 5. A titre d'exemple, l'orifice élargi 26 est réalisé par usinage à l'aide d'un alésoir conique. [0032] Selon une configuration, l'orifice élargi 26 comprend une face périphérique 28 présentant une conicité de l'ordre de 2'. [0033] L'orifice élargi 26 présente un grand diamètre D26 dans le plan de la première face 20.1 et un petit diamètre d26 dans le plan de la deuxième face 20.2. [0034] Le petit diamètre d26 de l'orifice élargi 26 est supérieur ou égal au diamètre de la zone périphérique 24. A titre d'exemple, pour un orifice 22 ayant un diamètre de l'ordre de 6,35 mm et une zone périphérique 24 présentant au moins un défaut ayant un diamètre de 15,85 mm, l'orifice élargi 26 présente un petit diamètre de l'ordre de 16 min et un grand diamètre de l'ordre de 17,22 mm [0035] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cette configuration. Ainsi, lorsque le défaut ne s'étend pas sur toute l'épaisseur de la pièce, le petit diamètre d26 pourrait être inférieur à la zone périphérique dans la mesure où le défaut est positionné dans la zone retirée après l'étape de réalisation de l'orifice élargi 26. [0036] Le fait de réaliser un orifice élargi 26 tronconique confère une souplesse au procédé de réparation dans la mesure où l'ajustement des petit et grand diamètres d26, D26 est obtenu en enfonçant plus ou moins l'alésoir conique et non en changeant d'alésoir cylindrique comme pour l'art antérieur. [0037] Le procédé de réparation de l'orifice 22 comprend une étape de réalisation d'une bague tronconique 30, destinée à être insérée dans l'orifice élargi 26, qui présente une conicité sensiblement égale à celle de l'orifice élargi 26, comme illustré sur la figure 6. [0038] Selon un mode de réalisation, la bague tronconique 30 est réalisée dans un même matériau que la pièce 20 à réparer. Ainsi, la bague tronconique 30 est en un matériau composite qui présente la même matrice que la pièce 20. Le fait que la bague tronconique 30 et la pièce 20 soient dans la même matière améliore l'adhésion par collage et limite l'apparition d'un couple galvanique. [0039] La bague tronconique 30 présente des première et deuxième faces terminales 32, 34, approximativement planes et parallèles, ainsi qu'une face périphérique 36 tronconique. La première face 32 correspond à la grande base de la bague tronconique 30 et présente un grand diamètre D32. La deuxième face 34 correspond à la petite base de la bague tronconique 30 et présente un petit diamètre D34. La bague tronconique 30 présente une épaisseur E30 correspondant à la distance séparant les première et deuxième faces terminales 32, 34. [0040] Selon une configuration, la bague tronconique 30 comprend un trou traversant 38, reliant les première et deuxième faces terminales 32, 34, présentant un diamètre inférieur ou égal au diamètre D22 de l'orifice 22 à réparer. Le trou traversant 38 est utilisé pour la fabrication par tournage de la bague tronconique 30, pour la manipuler et/ou pour faciliter son perçage. [0041] Selon une caractéristique, l'épaisseur E30 de la bague tronconique 30 est supérieure à la longueur L22 de l'orifice 22. Cette caractéristique confère au procédé de réparation une plus grande souplesse concernant l'ajustement des faces périphériques 28, 36 de l'orifice élargi 26 et de la bague tronconique 30. [0042] Selon un mode de réalisation, l'épaisseur E30 de la bague tronconique 30 est dé- terminée de manière à ce que les première et deuxième faces terminales 32, 34 soient en saillie par rapport aux première et deuxième faces 20.1, 20.2 de la pièce 20 lorsque la bague tronconique 30 est positionnée dans l'orifice élargi 26. [0043] Le petit diamètre D32 de la bague tronconique 30 est inférieur au petit diamètre d26 de l'orifice élargi 26 et/ou le grand diamètre D34 de la bague tronconique 30 est supérieur au grand diamètre D26 de l'orifice élargi 26. [0044] Le procédé de réparation comprend une étape d'emmanchement de la bague tronconique 30 dans l'orifice élargi 26, comme illustré sur la figure 7. [0045] Les formes coniques de la face périphérique 28 de l'orifice élargi 26 et de la face pé- riphérique 36 de la bague tronconique 30 permettent d'augmenter les surfaces de contact entre la pièce 20 et la bague tronconique 30. De plus, cet emmanchement conique permet d'obtenir naturellement une adhérence par coincement entre la bague tronconique 30 et la pièce 20. [0046] Selon un mode de réalisation, le procédé de réparation comprend une étape d'encollage d'au moins une des faces périphériques 28, 36 de l'orifice élargi 26 et/ou de la bague tronconique 30, préalablement à l'étape d'emmanchement. Selon ce mode de réalisation, à l'issue de la réparation, un film de colle 40 est interposé entre la bague tronconique 30 et la pièce 20. [0047] Selon un mode opératoire, le procédé de réparation comprend une étape de véri- 6 fication de l'ajustement conique entre la bague tronconique 30 et la pièce 20. A cet effet, l'une des faces périphériques 28, 36 de l'orifice élargi 26 ou de la bague tronconique 30 est enduite d'un colorant et la bague tronconique 30 est positionnée dans l'orifice élargi 26, sans effort d'emmanchement pour pouvoir facilement l'extraire par la suite. La superficie des surfaces de contact entre la bague tronconique 30 et la pièce 20 est déterminée en fonction de la coloration de l'autre face périphérique 28, 36 de l'orifice élargi 26 ou de la bague tronconique 30. Si la superficie des surfaces de contact n'est pas satisfaisante ou est inférieure à un seuil donné alors la bague tronconique 30 est rectifiée ou refaite et/ou l'orifice élargi 26 est rectifié. [0048] Selon un mode de réalisation, le procédé de réparation comprend une étape de contrôle de l'affleurement des première et deuxième faces terminales 32, 34. Cette étape peut être réalisée simultanément à l'étape de vérification de l'ajustement conique. Pour cette étape de contrôle de l'affleurement, la bague tronconique est positionnée dans l'orifice élargi 26 sans effort d'emmanchement pour pouvoir facilement l'extraire par la suite. Si besoin, le procédé de réparation comprend une étape de rectification d'au moins une des première et deuxième faces terminales 32, 34 de manière à ce que chacune des première et deuxième faces terminales 32, 34 affleure la première ou deuxième face 20.1, 20.2 de la pièce 20 correspondante, comme illustré sur la figure 8. Cette étape de rectification peut être réalisée par ponçage. [0049] Enfin, le procédé de réparation comprend une étape de protection des première et deuxième faces terminales 32, 34, par dépose d'un film protecteur 42 par exemple. Selon un mode opératoire, chaque face 20.1, 20.2 rectifiée de la pièce 20 et/ou chaque face terminale 32 et 34 rectifiée de la bague tronconique 30 est protégée par la dépose d'un film protecteur 42. [0050] Le fait de protéger la bague tronconique 30 et la pièce 20 de la même manière limite l'apparition d'un couple galvanique. 7 [Revendication 1]