Brevet FR3091494A1 — publié le 20200710

Description Titre de l'invention : PROCEDE DE REALISATION D'UNE PIECE UTILISANT UN MANCHON TERMORETRACTABLE Domaine technique [0001] La présente invention concerne la fabrication de pièces par collage, en particulier pour les turbomachines. Technique antérieure [0002] Notamment, l'assemblage de deux pièces par collage nécessite un maintien et un contrôle en pression. L'utilisation d'une bâche à vide est la solution la plus communément utilisée en industrie pour assurer ces fonctions. Cependant, la mise en place d'une bâche à vide peut s'avérer très vite compliquée à mettre en oeuvre et, dans certains cas, n'est pas justifiée pour assurer les propriétés mécaniques d'un collage d'un film souple faiblement sollicité en service. [0003] La technique de la bâche à vide, telle que décrite par exemple dans le document FR- Al-3041030, présente en effet les inconvénients suivants : la nécessité de faire le vide sur l'intégralité de la pièce, même si l'assemblage n'est que local ; un encombrement important et le besoin d'un plan de travail ; la création de beaucoup de chute (en film hermétique, en tissu drainant, en scotch double face, etc...) ; le besoin d'un apport en énergie pour la mise en place du vide (fonctionnement d'une pompe à vide) ; une difficulté à être automatisée. [0004] Il existe donc un besoin, pour assembler des éléments sur la surface de pièces faiblement sollicitées, de disposer de moyens faciles à mettre en oeuvre et peu coûteux. [0005] La présente invention a pour but de proposer dans ce cas une alternative à la technique de la bâche à vide, en évitant notamment les inconvénients précités. Résumé de l'invention [0006] L'invention concerne un procédé de réalisation d'une pièce, cette pièce comportant une portion de surface sur laquelle vient être positionné un élément à assembler via un adhésif sur ladite portion de surface, [0007] caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes de : [0008] - montage d'un manchon en matériau thermorétractable autour d'au moins une partie dudit élément sur la pièce, [0009] - chauffage dudit manchon en vue de le rétreindre et d'appliquer ainsi une force d'application dudit élément sur ladite portion de surface, 2 [0010] - durcissement de l'adhésif, et [0011] - retrait dudit manchon. [0012] En utilisant les propriétés de matériaux thermorétractables disponibles de manière courante on peut ainsi appliquer une force d'application dudit élément sur la surface suffisante pour obtenir un collage résistant à des sollicitations modérées. On évite l'utilisation d'une bâche à vide, les problèmes énergétiques. Ici la seule chute concerne le manchon en matériau rétractable qui est un consommable du procédé. Les différentes étapes de ce procédé peuvent en outre être automatisées. [0013] Avantageusement, le manchon est monté de manière à entourer, perpendiculairement à une direction, au moins une partie de la pièce comportant ladite portion de surface. Le rétreint du manchon permet ainsi d'appliquer une force sur la circonférence de la pièce autour de ladite direction, assurant une application efficace de l'élément sur la face dans les directions perpendiculaires à ladite direction. De plus, le procédé peut s'appliquer localement à la partie de la pièce sur laquelle il faut coller ledit élément. Il n'est pas besoin d'entourer complètement une pièce ou de prévoir une bâche à vide volumineuse pour l'ensemble de la pièce. [0014] Le manchon peut être monté de manière à entourer une partie de la pièce comportant une surface opposée à la dite portion de surface, qui est nue ou sur laquelle une partie dudit élément a aussi été positionnée. [0015] La surface opposée permet au manchon, lorsqu'il est rétreint, de prendre appui pour appliquer une force d'application sur ladite portion de surface, et aussi sur la surface opposée lorsqu'il y a une portion d'élément à coller dessus. [0016] Avantageusement, le manchon est découpé lors de son retrait. [0017] Le procédé peut comprendre une étape préalable de dépose de l'adhésif sur ladite portion de surface ou sur ledit élément, sui une face de ce dernier avant sa mise en contact avec ladite portion de surface. [0018] Selon une variante de mise en oeuvre du procédé, l'élément peut ainsi être appliqué sur deux faces opposées perpendiculairement à ladite direction. [0019] Dans une variante de mise en oeuvre du procédé, la portion de surface est non plane. [0020] De préférence, notamment dans cette variante, une couche de matériau déformable est posée sur l'élément qui a été positionné sur ladite portion de surface, avant le montage du manchon. [0021] Avantageusement, le chauffage est réalisé au moyen d'un outillage délivrant de l'air chaud. L'outillage peut être un pistolet à ait- chaud manuel, ce qui autorise une mise en oeuvre simple du procédé pour des interventions de maintenance sur un aéronef, sous aile par exemple. L'outillage peut aussi être des buses d'air chaud sur une chaîne de montage, dans le cas d'une version automatisée du procédé. [0022] La pièce peut également être chauffée pour favoriser le durcissement de l'adhésif, et 3 en particulier sa polymérisation. Brève description des dessins [0023] La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la des- cription qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : [0024] [fig.l] La figure 1 représente une vue de dessus d'une pièce sur laquelle doit être assemblé un élément par le procédé selon l'invention. [0025] [fig.2] La figure 2 représente schématiquement une coupe longitudinale de la partie de la pièce de la figurc 1 sur laquelle doit assemblé un élément par le procédé selon l' invention. [0026] [fig.3] La figure 3 représente schématiquement une coupe longitudinale de la partie de la pièce de la figure 1 sur laquelle est installé un élément dans une première étape du procédé selon l'invention. [0027] [fig.4] La figure 4 représente une vue de dessus de la pièce de la figure 1 sur laquelle est installé un élément dans une première étape du procédé selon l'invention. [0028] [fig.5] La figure 5 représente schématiquement une coupe longitudinale de la partie de la pièce de la figure 1 sur laquelle est installé un élément dans une variante de la première étape du procédé selon l'invention. [0029] [fig.6] La figure 6 représente schématiquement une coupe longitudinale de la partie de la pièce de la figure 1 sur laquelle est installé un élément dans une variante de la première étape du procédé selon l'invention. [0030] [fig.7] La figure 7 représente une vue de dessus de la pièce de la figure 1 sur laquelle doit être assemblé ledit élément à la fin d'une seconde étape du procédé où le manchon a été monté sur l'élément. [0031] [fig.8] La figure 8 représente schématiquement une coupe longitudinale de la partie de la pièce de la figure 1 sur laquelle doit être assemblé ledit élément à la fin d'une seconde étape du procédé où le manchon a été monté sur l'élément. [0032] [fig.9] La figure 9 représente schématiquement une coupe transversale de la partie de la pièce de la figure 1 sur laquelle doit être assemblé ledit élément à la fin d'une seconde étape du procédé où le manchon a été monté sur l'élément. [0033] [fig.10] La figure 10 représente schématiquement une coupe longitudinale de la partie de la pièce de la figure 1 sur laquelle doit être assemblé ledit élément à la fin d'une troisième étape du procédé où le rétreint du manchon a été effectué. [0034] [fig.11] La figure 11 représente schématiquement une coupe transversale de la partie de la pièce de la figure 1 sur laquelle doit être assemblé ledit élément à la fin d'une troisième étape du procédé où le rétreint du manchon a été effectué. [0035] [fig.12] La figure 12 représente une vue de dessus de la pièce de la figure 1 sur laquelle doit être assemblé ledit élément à la fin d'une troisième étape du procédé où le rétreint du manchon a été effectué. [0036] [fig.13] La figure 13 représente une vue de dessus de la pièce de la figure 1 sur laquelle doit être assemblé ledit élément au cours d'une cinquième étape du procédé dans laquelle le manchon est retiré après durcissement de l'adhésif [0037] [fig.14] La figure 14 représente schématiquement une coupe longitudinale d'une partie d'une pièce dont la surface sur laquelle doit être assemblé ledit élément présente un décochement, telle qu'elle se trouve à la fin d'une seconde étape d'une seconde mise en oeuvre du procédé, où le manchon a été monté au-dessus d'une couche intermédiaire posée sur l'élément. [0038] [fig.15] La figure 15 représente schématiquement une coupe transversale de la pièce de la figure 14, au-dessus du décochement. [0039] [fig.16] La figure 16 représente schématiquement une coupe longitudinale de la pièce dans l'état de la figure 14 après la troisième étape de la seconde mise en oeuvre du procédé, lorsque le rétreint du manchon a été effectué. [0040] [fig.17] La figure 17 représente schématiquement une coupe transversale de la pièce dans l'état de la figure 16, au-dessus du décochement. Description détaillée de l'invention [0041] Le procédé selon l'invention est présenté dans un premier temps dans le cas où la forme de la portion de surface de la pièce à réaliser et de l'élément à y coller s'ajustent. [0042] Sur l'exemple présenté par les figures 1 et 2, la pièce comporte une partie formant une plaque 1 parallèle à un plan déterminé par deux directions X et Y, avec une première face 2 et une deuxième face 3 opposées dans la direction Z perpendiculaire audit plan. Cette plaque 2 présente en outre des bords libres, 4 et 5, opposés dans au moins l'une des directions Y. [0043] Ici, les première 2 et deuxième 3 faces sont planes niais elles peuvent avoir des formes différentes, à condition que la portion de surface sur laquelle on souhaite coller un élément soit suffisamment régulière pour que la face interne dudit élément s'ajuste à cette forme. [0044] Dans un premier mode de mise en oeuvre du procédé, illustré sur les figures 3, 4 et 5, l'élément ajouté, 6 ou 6', s'applique uniquement sur la première face 2 de ladite partie 1 de la pièce. [0045] Dans une première étape, en référence à la figure 3, l'élément 6 est assemblé à la première face 2 par un film 7 de matériau adhésif, tel de la colle. [0046] Une variante de cette étape, illustrée sur la figure 5 consiste à réaliser un élément 6' pré-imprégné d'un adhésif et à l'appliquer sur la surface de ladite première face 2. [0047] A la fin de cette étape, comme illustré sur la figure 4, l'élément, 6 ou 6', adhère suf- fisamment à ladite première face 2 de la plaque 1 pour permettre des manipulations niais il faut encore le presser contre la plaque 1 pour assurer un contact parfait entre les surfaces et pour que la liaison ait les bonnes caractéristiques lorsque l'adhésif 7 aura durci. [0048] A cet effet, dans une deuxième étape, comme illustré sur les figures 7, 8 et 9, on entoure la plaque 1 d'un film en matériau thennorétractable, afin de former un manchon 8 autour de la partie de la pièce portant l'élément, ici la plaque 1. Cette plaque 1 ayant des bords libres 4-5 dans la direction Y, le manchon 8 de matériau thermorétractable entoure ladite plaque 1 autour de l'autre direction X du plan, en passant par lesdits bords libres 4 et 5, comme indiqué sur la figure 8. Sur l'exemple, le manchon 8 couvre entièrement l'élément 6 à coller. Par contre, si l'élément 6 à coller est suffisamment rigide pour transmettre une pression qui lui est exercée en un endroit sur toute sa surface de contact avec ladite première face 2 de la pièce, le manchon 8 peut ne couvrir qu'une partie de l'élément 6 à coller. [0049] A la fin de cette deuxième étape, comme illustré sur la figure 8, le manchon 8 de matériau thermorétractable est positionné autour de la plaque 1 et de l'élément 6 mais n'est pas plaqué contre eux. Il n'épouse pas leurs formes. [0050] Le matériau thermorétractable utilisé pour former ledit manchon 8 est choisi pour avoir les propriétés suivantes : il se rétracte à une température TI de chauffage supérieure à la température ambiante, lors de la deuxième étape, mais ladite température TI reste in- 6 féricure à un niveau qui dégraderait les propriétés du matériau adhésif du film 7; le coefficient de rétractation obtenu est important, de manière à ce que, lors du rétreint, le manchon 8 vienne se plaquer contre la forme extérieure de l'ensemble formé par la plaque 1 et l'élément collé 6 ; Le rétreint s'accompagne d'une force suffisante pour plaquer l'élément 6 contre la surface de la pièce, ici la première face 2 de la plaque 1, en contraignant l'adhésif 7 à se fixer uniformément sur les surfaces de contact, ce qui implique aussi que le manchon 8 présente une épaisseur suffisante de matériau thermorétractahle ; et Avantageusement, le rétreint est irréversible. [0051] Dans ces conditions, la troisième étape consiste à exposer l'ensemble formé de la partie de pièce, ici la plaque 1, entourée du manchon 8, au niveau de température T1 et durant une durée assurant le rétreint complet du manchon 8 en matériau thermorétractable, de manière à ce qu'il épouse la forme extérieure de l'ensemble formé par la plaque 1 et l'élément collé 8, et qu'il y applique une pression homogène. [0052] Une manière peu coûteuse de réaliser cette étape consiste à chauffer l'ensemble avec un pistolet chauffant, pouvant être tenu à la main, qui projette de l'air chaud sur le manchon. Un tel pistolet chauffant, comportant par exemple un ventilateur et une résistance chauffante pour souffler de l'air chaud, est un outillage standard et n'est pas représenté sur les figures. [0053] Dans une variante correspondant plus à une version automatisée du procédé, cette troisième étape peut être réalisée en plaçant la pièce dans un four ou en la faisant passer devant des buses soufflant de l'air chaud. [0054] A la fin de cette troisième étape, comme illustré sur les figures 10, 11, et 12, le manchon 8 de matériau thennorétractable épouse les formes externes de l'ensemble formé par la plaque 1 et l'élément 6, en exerçant une pression homogène de l'élément 6 sur la deuxième face 2 de la plaque 1, au niveau de leur surface de contact. [0055] Dans une quatrième étape, on arrête le chauffage et on laisse la pression du manchon 8 s'exercer le temps de la polymérisation de l'adhésif 7. Dans une variante, notamment lors d'un passage au four, on peut continuer à chauffer la pièce pour favoriser le durcissement de l'adhésif 7. [0056] Dans une cinquième étape, on sépare mécaniquement le manchon 8 de l'ensemble formé par la plaque 1 et l'élément 6 qui lui est collé. Comme illustré sur la figure 13, on peut, par exemple, découper le manchon 8 suivant une ligne sensiblement parallèle à la direction X, puis le forcer à s'écarter de la pièce en le déroulant autour de cette direction X parce qu'il ne colle pas à la surface de l'ensemble qu'il entoure, formé par l'élément 6 et la plaque 1. 7 [0057] A la fin de cette étape, la pièce et l'élément 6 sont correctement solidarisés par l'adhésif sur la première face 2 de la plaque 1. [0058] Dans une variante de mise en oeuvre, le procédé décrit par les étapes précédentes peut s'appliquer au cas où, comme illustré sur la figure 6, l'élément 6" à coller s'applique sur deux faces en vis-à-vis, ici la première 2 et la deuxième 3 face de la plaque 1. Comme indiqué sur la figure 6, l'élément 6" peut en outre former un capuchon entourant un bord 9 de la plaque reliant les deux faces 2, 3, en vis-à-vis. [0059] Si l'on reprend, successivement les étapes précédentes, on s'aperçoit qu'elles permettent de placer un manchon qui applique une pression homogène sur les principales surfaces de contact entre la plaque 1 et l'élément 6", notamment au niveau de la première 2 et de la deuxième 3 face, lors des troisième et quatrième étape. Si l'extension du bord 9 entre la première 2 et la deuxième 3 face est suffisamment faible par rapport à l'extension des surfaces collées sur lesdites faces, le manchon 8 peut ne pas recouvrir ledit bord 9 sans affecter le résultat du processus pour solidariser l'élément 6" à la plaque 1. [0060] Un deuxième mode de réalisation du procédé peut s'appliquer au cas où la portion de surface 12 de collage sur la pièce présente une zone de forte courbure, une aspérité ou un décrochement, que la forme initiale de l'élément à y coller n'épouse pas. On admet cependant, que le matériau de l'élément à coller présente une plasticité suffisante pour s'y conformer sous l'effet de la pression exercée par le manchon. [0061] Ce cas est illustré sur les figures 14 à 17, où le procédé est appliqué à une pièce similaire à celle des figures 1 et 2 mais où la première surface 12 de la plaque 11 où l'on veut coller un élément 16 présente un décochement de hauteur h2. [0062] La première étape de ce mode de réalisation consiste ici, comme lors de la première variante présentée, à assembler l'élément 16 à la première face 12 par un film 17 de matériau adhésif, tel de la colle. Cependant, comme on le voit sur la figure 14, qui montre l'état de l'ensemble lors de la deuxième étape, au moment du montage du manchon 16, une partie de l'ensemble formé par l'élément 16 et l'adhésif 17 reste écartée de ladite deuxième face 12 à gauche du décochement. [0063] Dans ce mode de réalisation, la deuxième étape comporte, avant de placer le manchon 18, une action consistant à recouvrir l'élément 16 d'une couche 19 de matériau intermédiaire déformable, de type mousse, dont l'épaisseur hl est équivalente à celle h2 du décochement. On installe ensuite le manchon 18 comme précédemment, ainsi que c'est illustré sur les figures 14 et 15. [0064] On applique ensuite à cet ensemble, les troisième et quatrième étapes, chauffage, et maintien du rétreint pendant le temps nécessaire à la polymérisation de l'adhésif 17, comme dans le mode de réalisation précédent. Comme illustré sur la figure 16, la présence de la couche 19 de matériau intermédiaire permet de répartir les contraintes 8 au niveau du décochement pour appliquer sans vide l'élément 16 déformé avec son adhésif 17 sur la deuxième face 12 de la plaque. [0065] Dans la cinquième étape de cette variante, on enlève le manchon 18 de matériau ré- tractable, puis la couche 19 de matériau intermédiaire pour obtenir la pièce finale avec son élément 16 collé épousant la forme du décochcment sur la deuxième face 12 de la plaque 11. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9]