Brevet FR3133335A1 — publié le 20230915

L’invention concerne un procédé de fabrication d’au moins une pièce (1) et d’au moins une éprouvette de caractérisation d’une telle pièce (1), caractérisé en ce qu’il comporte les étapes consistant à placer au moins une préforme tissée dans un moule, ladite préforme étant destinée à former un renfort fibreux de la pièce (1), placer au moins un renfort principal (9) dans ledit moule au niveau d’au moins une zone principale (2) de la préforme, placer au moins un renfort auxiliaire (10) au niveau d’au moins une zone auxiliaire de la préforme destinée à former une zone de rebut (8) de la pièce (1), insérer une résine dans ledit moule, ladite résine étant destinée à former une matrice, chauffer le moule de façon à polymériser ladite résine et à former ladite pièce (1), séparer au moins une zone de rebut (8) de la pièce (1). Figure à publier avec l’abrégé : [Fig. 3] Procédé de fabrication d’une pièce et d’une éprouvette Domaine technique de l’invention L’invention concerne un procédé de fabrication d’au moins une pièce et d’au moins une éprouvette de caractérisation d’une telle pièce. Etat de la technique antérieure Afin de réduire la masse et d’augmenter les capacités thermodynamiques de pièces de turbomachine, il est connu de réaliser certaines pièces en matériau composite obtenu à partir d’un renfort fibreux tissé, noyé dans une matrice polymère. Il est notamment connu de réaliser des aubes en matériau composite, de telles aubes étant destinées à s’étendre dans une veine d’écoulement d’un flux d’air. Chaque aube comporte classiquement une pale et un pied, la pale comprenant une surface d’intrados et une surface d’extrados reliées l’une à l’autre, à l’amont, par un bord d’attaque et, à l’aval, par un bord de fuite. Le bord d’attaque est exposé aux corps étrangers extérieurs pouvant pénétrer dans la veine d’écoulement d’air, tels que du sable, des grêlons ou encore des oiseaux. Le matériau composite étant sensible aux impacts de tels corps étrangers, différentes solutions ont été développés afin de protéger les bords d’attaque de tels impacts. En particulier, il est connu de rapporter un renfort métallique sur le bord d’attaque, par collage. Ce renfort métallique se présente par exemple sous la forme d’un cliquant qui a été préalablement formé de manière à présenter une forme tridimensionnelle correspondant à la forme tridimensionnelle du bord d’attaque de l’aube à protéger, un film de colle étant appliqué entre le cliquant et ledit bord d’attaque. Le document FR 3 090 465 divulgue un procédé de fabrication d’une pièce dans lequel une préforme tissée est placée dans un moule, ladite préforme étant destinée à former un renfort fibreux de la pièce, un renfort métallique étant également placé dans le moule, au niveau du bord d’attaque de la pièce à réaliser. Le renfort métallique se présente sous la forme d’un tissu métallique. Une résine destinée à former la matrice est ensuite injectée dans le moule, puis polymérisée par chauffage du moule. Après polymérisation de la résine, une pièce est obtenue, cette pièce comportant alors une structure de renfort métallique intégrée au bord d’attaque de la pièce. Le renfort métallique est ainsi moulé en même temps que la préforme. La fabrication de pièces composites et les opérations de collage sont des procédés nécessitant un contrôle qualité continu ou périodique des pièces. Deux techniques sont utilisées communément afin d’assurer un tel contrôle. Une première technique consiste à fabriquer une éprouvette d’essai mécanique attenante à la pièce, en même temps que cette dernière. L’inconvénient d’une telle technique est que l’éprouvette subit des contraintes thermiques qui ne sont pas exactement celles de la pièce, rendant cette éprouvette peu représentative de la pièce. Une seconde technique est de réaliser une dissection d’une pièce de manière périodique. L’inconvénient d’une telle technique est qu’elle est principalement une technique de contrôle visuel qui ne permet en général pas d’obtenir des données mécaniques quantitatives, par exemple au travers d’essais mécaniques. Par ailleurs, une telle technique, du fait de son caractère destructif, ne peut être réalisée que par échantillonnage et ne permet pas de caractériser l’ensemble des pièces fabriquées. Il est à noter également que la bonne exécution d’une opération de collage dépend de nombreux paramètres et que, en cas de défaut d’un tel collage, il est difficile de déterminer quel est le paramètre à l’origine d’un tel défaut. Présentation de l’invention L’invention vise à proposer une solution aux problèmes décrits ci-dessus. A cet effet, l’invention concerne un procédé de fabrication d’au moins une pièce et d’au moins une éprouvette de caractérisation d’une telle pièce, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes consistant à : - placer au moins une préforme tissée dans un moule, ladite préforme étant destinée à former un renfort fibreux de la pièce, - placer au moins un renfort principal dans ledit moule au niveau d’au moins une zone principale de la préforme, - placer au moins un renfort auxiliaire au niveau d’au moins une zone auxiliaire de la préforme destinée à former une zone de rebut de la pièce, - insérer une résine dans ledit moule, ladite résine étant destinée à former une matrice, - chauffer le moule de façon à polymériser ladite résine et à former ladite pièce, - séparer au moins une zone de rebut de la pièce, ladite zone de rebut étant apte à former une éprouvette de caractérisation de la pièce, ladite zone de rebut comportant un renfort fibreux formé par une partie de la préforme et noyé dans une matrice formée par la résine polymérisée, et un renfort auxiliaire solidaire de la matrice et du renfort fibreux. Le procédé permet ainsi d’obtenir, lors d’un unique cycle de moulage, une pièce composite et une ou plusieurs éprouvettes représentatives de la pièce, c’est-à-dire ayant été soumises aux mêmes contraintes thermiques et mécaniques que la pièce lors du moulage. Un tel procédé permet ainsi de réaliser des tests permettant de quantifier précisément différents paramètres de l’interface de collage. Les tests réalisés peuvent par exemple permettre de quantifier la résistance au pelage de l’interface de collage, la résistance à l’impact de l’interface de collage ou tout autre essai permettant de caractériser les propriétés mécaniques d’intérêt représentative des sollicitations de la pièce lors de son service. Dans le cas de la réalisation de plusieurs éprouvettes dans des zones de rebut situées en plusieurs endroits du moule, il est également possible de caractériser l’homogénéité du moule, et donc de la pièce réalisée. La pièce est une aube de turbomachine. La pièce est par exemple une aube de soufflante de la turbomachine ou une aube directrice, par exemple une aube de type OGV (pour Outlet Guide Vane en anglais). L’aube peut comporter une pale et un pied, ladite pale comportant une première extrémité rattachée au pied et une seconde extrémité opposée à la première extrémité, ladite pale comportant en outre une surface d’intrados et une surface d’extrados reliées par un bord d’attaque et par un bord de fuite, au moins un renfort principal étant situé dans une zone de la préforme destinée à former le bord d’attaque, au moins un renfort auxiliaire étant situé dans une zone destinée à former une zone de rebut, à proximité du bord d’attaque et/ou à proximité de la seconde extrémité et/ou à proximité du pied. Les zones de rebut destinées à former des éprouvettes peuvent ainsi être situées à des endroits d’intérêt de l’aube, où la caractérisation de cette dernière par des essais mécaniques, optiques ou thermiques par exemple est la plus importante. Le renfort principal et/ou le renfort auxiliaire peuvent être métalliques. Le renfort principal et le renfort auxiliaire peuvent se présenter sous la forme de clinquants métalliques ou sous la forme de tissus métalliques. Un film de colle peut être appliqué entre le renfort principal et/ou le renfort auxiliaire, d’une part, et la préforme, d’autre part. La colle est par exemple une résine époxy. En variante, l’adhésion entre le renfort principal ou le renfort auxiliaire et le reste de la préforme peut être obtenu directement à l’aide de la résine servant de matrice. La préforme peut être réalisée en tissu tissé en trois dimensions, à base de fibres de carbone. La préforme et la résine peuvent être chauffés à une température comprise entre 80 et 200°C, pendant une durée comprise entre 2 et 6 heures. La séparation entre la zone de rebut et la pièce peut être réalisée par usinage. En variante, une telle séparation peut être réalisée par simple retrait manuel de la pièce, par exemple dans le cas où la zone de rebut est positionnée dans une cavité séparée du moule. Brève description des figures est un diagramme illustrant les étapes successives du procédé de fabrication selon le présent document, est une vue schématique partielle illustrant le positionnement des renforts, est une également vue schématique illustrant le positionnement des renforts. Procédé de fabrication d’au moins une pièce (1) et d’au moins une éprouvette de caractérisation d’une telle pièce (1), caractérisé en ce qu’il comporte les étapes consistant à : placer au moins une préforme tissée dans un moule, ladite préforme étant destinée à former un renfort fibreux de la pièce (1), placer au moins un renfort principal (9) dans ledit moule au niveau d’au moins une zone principale (2) de la préforme, placer au moins un renfort auxiliaire (10) au niveau d’au moins une zone auxiliaire de la préforme destinée à former une zone de rebut (8) de la pièce (1), insérer une résine dans ledit moule, ladite résine étant destinée à former une matrice, chauffer le moule de façon à polymériser ladite résine et à former ladite pièce (1), séparer au moins une zone de rebut (8) de la pièce (1), ladite zone de rebut (8) étant apte à former une éprouvette de caractérisation de la pièce (1), ladite zone de rebut (8) comportant un renfort fibreux formé par une partie de la préforme et noyé dans une matrice formée par la résine polymérisée, et un renfort auxiliaire solidaire de la matrice et du renfort fibreux. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la pièce (1) est une aube de turbomachine. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l’aube comporte une pale (2) et un pied, ladite pale (2) comportant une première extrémité (4) rattachée au pied et une seconde extrémité (5) opposée à la première extrémité (4), ladite pale (2) comportant en outre une surface d’intrados et une surface d’extrados reliées par un bord d’attaque (6) et par un bord de fuite (7), au moins un renfort principal (9) étant situé dans une zone de la préforme destinée à former le bord d’attaque (6), au moins un renfort auxiliaire (10) étant situé dans une zone destinée à former une zone de rebut (8), à proximité du bord d’attaque (6) et/ou à proximité de la seconde extrémité (5) et/ou à proximité du pied (3). Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le renfort principal (9) et le renfort auxiliaire (10) sont métalliques. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel un film de colle est appliqué entre le renfort principal (9) et/ou le renfort auxiliaire (10), d’une part, et la préforme, d’autre part. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la colle est une résine époxy. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la préforme est réalisée en tissu tissé en trois dimensions, à base de fibres de carbone. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la préforme et la résine sont chauffés à une température comprise entre 80 et 200°C, pendant une durée comprise entre 2 et 6 heures. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la séparation entre la zone de rebut (8) et la pièce (1) est réalisée par usinage.