Brevet FR3128659A1 — publié le 20230505

Le procédé d’élimination d’un noyau (3) en alliage métallique dans une pièce (2) en matériau composite comportant une structure à base de fibres noyées dans une matrice polymérique comprend la succession d’étapes suivantes, une étape de chauffage d’un bain d’huile (5) contenu dans un récipient (4), à une température supérieure à une température de fusion de l’alliage, une étape d’immersion complète et de déplacement de la pièce (2) dans le bain d’huile (5), et une étape d’extraction de la pièce (2) du bain d’huile (5) après fusion et élimination du noyau (3). Figure pour l'abrégé : Figure 2 DISPOSITIF ET PROCÉDÉ D’ÉLIMINATION D’UN NOYAU EN ALLIAGE MÉTALLIQUE DANS UNE PIÈCE EN MATÉRIAU COMPOSITE. Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un procédé d’élimination d’un noyau en alliage métallique dans une pièce en matériau composite. La présente invention concerne également un dispositif d’élimination du noyau en alliage métallique dans la pièce en matériau composite. Arrière-plan technique L’utilisation de matériaux composites est particulièrement avantageuse dans l’industrie aéronautique car ces matériaux sont relativement légers et ont de bonnes propriétés mécaniques. Un matériau composite classiquement utilisé pour l’aéronautique comprend une préforme fibreuse noyée dans une résine polymérique. La préforme peut être issue d’un tissage en trois dimensions ou peut être obtenue par drapage et superposition de plusieurs tissus. La résine (ou matrice) peut être injectée dans la préforme ou bien la préforme peut être préalablement imprégnée avec la résine. La mise en forme de la pièce finale est en général réalisée au moyen d’un outillage comportant un moule. Dans le cas où une résine doit être injectée dans une préforme, la préforme est disposée dans la cavité d’un moule et le moule est recouvert d’un contre-moule. L’outillage comprend un port d’injection de résine dans la cavité du moule ainsi qu’un port de mise sous vide de la cavité du moule. Dans le cas où la préforme est déjà imprégnée avec la résine, la préforme est disposée dans la cavité d’un moule qui peut être recouverte avec une bâche souple ou un contre-moule. Cependant, certaines pièces en matériau composite présentent des géométries complexes qui ne peuvent pas être obtenues par moulage. Dans ce cas, il est connu de former la pièce en matériau composite autour d’un noyau en alliage métallique eutectique. Le noyau eutectique est ensuite retiré de la pièce en matériau composite en plaçant l’ensemble dans une étuve et en augmentant la température au-delà de la température de fusion du noyau eutectique afin de le faire fondre. La fusion est généralement réalisée par convection gazeuse, par conduction ou encore par induction. Ce type de procédé nécessite des temps d’exposition du noyau et de la pièce en matériau composite assez long (de l’ordre d’une quinzaine d’heure à une température supérieure de 25° Celsius à la température de fusion). Or, une température trop élevée ou un temps d’exposition prolongé risque d’endommager la pièce en générant une dégradation de ses propriétés mécaniques. Par ailleurs, une fois que le noyau eutectique a fondu, des résidus des matériaux formant l’alliage peuvent se retrouver sur les surfaces de la pièce en matériau composite, ce qui implique une étape supplémentaire de nettoyage de ces surfaces. En outre, lors de la fusion par convection gazeuse, conduction ou induction, le gradient de température que subit le noyau conduit à une séparation de phase de l’alliage métallique ainsi qu’à des phénomènes d’oxydation des matériaux le composant. Cela a pour conséquence d’augmenter la température de fusion de l’alliage métallique. Il devient alors plus difficile de réutiliser ces noyaux. Les procédés actuels ne sont donc pas tout à fait satisfaisants. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en éliminant les noyaux des pièces en matériau composite par convection liquide. La présente invention concerne un procédé d’élimination d’un noyau en alliage métallique dans une pièce en matériau composite comportant une structure à base de fibres noyées dans une matrice polymérique. Selon l’invention, ledit procédé d’élimination comprend la succession d’étapes suivantes : - une étape de chauffage d’un bain d’huile contenu dans un récipient, à une température supérieure à une température de fusion de l’alliage, - une étape d’immersion complète et de déplacement de la pièce dans le bain d’huile, et - une étape d’extraction de la pièce du bain d’huile après fusion et élimination du noyau. Ainsi, grâce à l’invention, l’élimination des noyaux est réalisée par convection liquide, ce qui maximise le coefficient de convection. Par ailleurs, le déplacement de la pièce dans le bain d’huile génère des flux liquides qui passent à travers des zones de la pièce où est inséré le noyau. Ainsi, l’ensemble des résidus de la fusion du noyau qui auraient pu rester à la surface de la pièce sont retirés. Le procédé d’élimination selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ou étapes suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres : - lors de l’étape d’immersion et de déplacement, la pièce est portée et déplacée par un élément de support qui se déplace le long d’au moins un guide, - ledit élément de support est un chariot et ledit au moins un guide est au moins un rail sur lequel se déplace ledit chariot, - lors de l’étape d’immersion et de déplacement, la pièce est soumise à au moins un mouvement de rotation, - la température de l’huile est supérieure ou égale à la température de réticulation ou de cuisson de ladite matrice polymérique, cette dernière étant par exemple de 180°C, -- la température de l’huile est supérieure à la température de fusion de l’eutectique, -- pour un eutectique qui fond à 195°C, la température de l’huile peut être comprise entre 200 et 210°C, et -- l’huile est minérale ou de synthèse. La présente invention concerne également un dispositif d’élimination pour la mise en œuvre d’un procédé tel que décrit ci-dessus, dans lequel il comporte : - un récipient contenant un bain d’huile, cette huile présentant une température supérieure à une température de fusion du noyau en alliage métallique destiné à être fondu, - au moins un guide, et - un élément de support configuré pour supporter la pièce en matériau composite, cet élément de support étant apte à être déplacé sur ledit au moins un guide jusque dans le bain d’huile, en vue de l’immersion de ladite pièce, et jusqu’à l’extérieur du bain d’huile en vue de l’extraction de la pièce. Le dispositif selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres : - ledit au moins un guide comprend au moins un rail et de préférence deux rails parallèles, et ledit au moins un élément de support est un chariot mobile sur ce ou ces rails, - ledit au moins un guide comprend une première partie située en entrée du bain d’huile, une seconde partie située au fond du bain d’huile et une troisième partie située en sortie du bain d’huile, - l’élément de support comporte également un élément de maintien configuré pour maintenir la pièce sur l’élément de support au cours de son déplacement dans le bain d’huile, et - l’élément de support est configuré pour réaliser au moins un mouvement de rotation de la pièce à l’intérieur du bain d’huile. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : La illustre une vue schématique en perspective d’un dispositif d’élimination selon un mode de réalisation de l’invention; La montre une vue schématique en perspective d’un élément de support du dispositif d’élimination selon un mode de réalisation de l’invention ; La représente une vue schématique en perspective d’un élément de support dans un récipient du dispositif d’élimination selon un mode de réalisation de l’invention ; et La illustre schématiquement les étapes principales d’un procédé d’élimination d’un noyau dans une pièce en matériau composite selon un mode de réalisation de l’invention. Procédé d’élimination d’un noyau (3) en alliage métallique dans une pièce (2) en matériau composite comportant une structure à base de fibres noyées dans une matrice polymérique, caractérisé en ce que ledit procédé comprend la succession d’étapes suivantes : - une étape de chauffage (E1) d’un bain d’huile (5) contenu dans un récipient (4), à une température supérieure à une température de fusion de l’alliage, - une étape (E2) d’immersion complète et de déplacement de la pièce (2) dans le bain d’huile (5), et - une étape (E3) d’extraction de la pièce (2) du bain d’huile (5) après fusion et élimination du noyau (3). Procédé d’élimination selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors de l’étape (E2) d’immersion et de déplacement, la pièce (2) est portée et déplacée par un élément de support (10) qui se déplace le long d’au moins un guide (6). Procédé d’élimination selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément de support (10) est un chariot et ledit au moins un guide (6) est au moins un rail (6) sur lequel se déplace ledit chariot. Procédé d’élimination selon l’une quelconques des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors de l’étape (E2) d’immersion et de déplacement, la pièce (2) est soumise à au moins un mouvement de rotation. Procédé d’élimination selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température de l’huile est supérieure ou égale à la température de réticulation de ladite matrice polymérique de la pièce (2). Dispositif d’élimination pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’une des revendications précédentes, ledit dispositif (1) étant caractérisé en ce qu’il comporte : - un récipient (4) contenant un bain d’huile (5), cette huile présentant une température supérieure à une température de fusion du noyau (3) en alliage métallique destiné à être fondu, - au moins un guide (6), et - un élément de support (10) configuré pour supporter la pièce (2) en matériau composite, cet élément de support (10) étant apte à être déplacé sur ledit au moins un guide (6) jusque dans le bain d’huile (5), en vue de l’immersion de ladite pièce (2), et jusqu’à l’extérieur du bain d’huile (5) en vue de l’extraction de la pièce (2). Dispositif d’élimination selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit au moins un guide (6) comprend au moins un rail (6) et de préférence deux rails (6A, 6B) parallèles, et ledit au moins un élément de support (10) est un chariot mobile sur ce ou ces rails (6, 6A, 6B). Dispositif d’élimination selon l’une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que ledit au moins un guide (6) comprend une première partie (7A, 7B) située en entrée du bain d’huile (5), une seconde partie (8A, 8B) située au fond (4A) du bain d’huile (5), et une troisième partie (9A, 9B) située en sortie du bain d’huile (5). Dispositif d’élimination selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l’élément de support (10) comporte également un élément de maintien configuré pour maintenir la pièce (2) sur l’élément de support (10) au cours de son déplacement dans le bain d’huile (5). Dispositif d’élimination selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que l’élément de support (10) est configuré pour réaliser au moins un mouvement de rotation de la pièce (2) à l’intérieur du bain d’huile (5).