Brevet FR3130186A1 — publié le 20230616

L’invention concerne un moule (12) pour outillage de fabrication d’une pièce en matériau composite comportant : une partie support (14) et une partie moulante (16), la partie moulante étant mobile par rapport à la partie support afin de délimiter une cavité (15) et coopérer avec la partie support pour conformer la pièce dans le moule, l’un parmi la partie support et la partie moulante comporte une zone périphérique destinée à venir en contact avec l’autre de la partie support et la partie moulante, et un organe d’étanchéité (30) agencé entre la partie support et la partie moulante et comprenant un joint principal (32) agencé dans une gorge (42) ménagée dans la zone périphérique, et plusieurs éléments d’ancrage (34) du joint principal insérés dans des orifices (44) ménagés le long de la gorge (32) dans la zone périphérique de manière à bloquer le joint principal (32) dans la gorge. Figure pour l'abrégé : Figure 4 MOULE POUR OUTILLAGE DE FABRICATION D’UNE PIÈCE EN MATÉRIAU COMPOSITE À MATRICE POLYMERE La présente invention concerne le domaine de la fabrication de pièces en matériau composite comprenant une matrice polymère renforcée par une structure fibreuse notamment pour dans la fabrication de pièces aéronautiques ou de turbomachines pour des aéronefs. L’invention concerne plus particulièrement un moule pour un outillage utilisé dans la fabrication de telles pièces. Dans les moteurs aéronautiques et en particulier dans les turbines à gaz ou turbomachines de tels moteurs, les pièces soumises à de hautes températures sont depuis longtemps réalisées en alliages métalliques. Les exigences actuelles et futures en matière de réduction de consommation spécifique, diminution de pollution, etc… dans les moteurs aéronautiques engendrent un accroissement de masse significative pour ces derniers. Afin de réduire de façon significative la masse et admettre des températures de fonctionnement plus élevées que celles autorisées avec les alliages métalliques actuels, on utilise de plus en plus des matériaux composites à matrice polymère. De façon bien connue, les pièces en matériau composite sont formées par un renfort fibreux tissé ou non tissé lié par une matrice polymère intégrée à la structure fibreuse de départ ou rapportée dans l’outillage au cours d’une opération d’injection. Le renfort fibreux est également appelé préforme fibreuse. Il est connu d’utiliser par exemple des procédés de moulage dit LCM pour « Liquid Composite Molding » en anglais. Selon ce procédé, la préforme fibreuse est enfermée et compactée dans un moule de géométrie figée comprenant une première partie formant support de la préforme fibreuse et une deuxième partie formant contre-moule que l'on vient déposer sur la préforme fibreuse et dont la forme correspond à la pièce que l'on souhaite obtenir. Enfin, la pièce finale est démoulée puis détourée et éventuellement usinée pour obtenir la pièce finale souhaitée. Ainsi, ce type de procédés mettant en œuvre des matériaux composites à matrice polymère nécessitent une étanchéité de l’outillage en périphérie de la cavité de moulage formée entre les deux parties d’un moule. C’est notamment le cas des procédés de moulage LCM tels que décrits précédemment et des procédés de moulage à la presse entre poinçon et matrice. Généralement, la fonction d’étanchéité est assurée par un joint corde de section circulaire réalisé en élastomère silicone ou fluoro-silicone, logé dans une gorge qui définit son positionnement. Afin d’assujettir le joint dans son logement, il est connu de réaliser ce dernier avec un profil dit « en queue d’aronde » avec une largeur en sortie de gorge légèrement inférieure au diamètre du joint afin de le bloquer dans ce logement. Toutefois, notamment pour les procédés de moulage LCM et les procédés de moulage à la presse le profil en queue d’aronde pose deux problèmes. En effet, sous l’effet de la forte pression nécessaire à la fermeture de l’outillage, le joint est blessé sur les bords de la queue d’aronde et risque de ne plus assurer sa fonction. Ensuite, ces procédés de mise en œuvre entrainent des flux importants de résine qui s’écoulent jusqu’au joint et à son logement rendant difficile le nettoyage d’un profil en queue d’aronde lorsque celui-ci est partiellement rempli de résine solidifiée. Pour les raisons évoquées précédemment, le profil de gorge généralement adopté est un profil rectangulaire tel que représenté sur la . La gorge 2 présente une section rectangulaire de largeur L1 et de profondeur H1, la largeur L1 étant égale au diamètre D du joint circulaire 4 tandis que la profondeur H1 est inférieure au diamètre D du joint. Cependant, ce profil rectangulaire ne permet pas un ancrage fiable du joint et nécessite de recourir soit à un collage de ce dernier, soit à l’intégration à intervalles régulier le long du joint, de dispositifs mécaniques de blocage. L’opération de collage est délicate et les matériaux employés sont susceptibles de polluer la pièce fabriquée. Les dispositifs mécaniques de blocage nécessitent d’être peu intrusifs et de faible épaisseur pour ne pas interférer avec la moitié de moule opposée lors de la fermeture ni réduire la performance de l’étanchéité. Il en résulte qu’ils sont fragiles et difficiles à maintenir. L’invention a pour but de proposer un dispositif simple et économique d’ancrage des joints d’étanchéité dans les outillages de moulage de pièces en composite. À cet effet, l’invention concerne un moule pour outillage de fabrication d’une pièce en matériau composite comportant : une partie support et une partie moulante, la partie moulante étant mobile par rapport à la partie support afin de délimiter une cavité et coopérer avec la partie support pour conformer la pièce dans le moule, l’un parmi la partie support et la partie moulante comporte une zone périphérique destinée à venir en contact avec l’autre de la partie support et la partie moulante, et un organe d’étanchéité agencé entre la partie support et la partie moulante et comprenant un joint principal d’étanchéité agencé dans une gorge ménagée dans la zone périphérique, et plusieurs éléments d’ancrage du joint principal insérés dans des orifices ménagés le long de la gorge dans la zone périphérique de manière à bloquer le joint principal dans la gorge. Au sens de l’invention, un moule désigne la cavité de moulage d’une pièce. L’invention permet ainsi d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, l’invention permet d’ancrer des joints d’étanchéité dans les outillages de moulage de pièces en composite de manière simple et économique. L’invention permet ainsi d’assurer un maintien fiable du joint principal sans risque de le blesser ou de réduire sa capacité de fonctionnement, et ainsi améliore grandement la fabrication des pièces pour laquelle l’ancrage en position du joint est un paramètre clé. De plus, les éléments d’ancrage de l’invention sont non intrusifs lors de la fermeture du moule et permettent ainsi de ne pas blesser le joint principal et de ne pas dégrader la fonction d’étanchéité. D’autre part, la maintenance de l’organe d’étanchéité s’en trouve facilitée réduisant ainsi son coût. Le moule pour outillage de fabrication 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 : les orifices sont ménagés en périphérie de la gorge recevant le joint principal ; les orifices s’étendent perpendiculairement à la zone périphérique ; la gorge présente une section rectangulaire et les orifices sont des orifices circulaires empiétant au moins en partie sur la gorge rectangulaire ; l’empiètement des orifices circulaires sur la gorge est supérieur ou égal à un quart du diamètre du joint principal, de préférence sensiblement égal à un quart du diamètre du joint principal ; le joint principal d’étanchéité est un joint corde et les éléments d’ancrage sont des portions d’un joint corde de même matériau et de mêmes sections transversales que le joint principal d’étanchéité ; les orifices circulaires ont même diamètre que les portions du joint corde formant les éléments d’ancrage ; la profondeur des orifices recevant les éléments d’ancrage est au moins supérieure à trois fois la profondeur de la gorge recevant le joint principal ; le ratio entre la hauteur de la gorge et le diamètre du joint est sensiblement égal à 0,75 ; les orifices recevant les éléments d’ancrage sont régulièrement espacés le long de la gorge recevant le joint principal ; le moule est adapté pour être utilisé au cours d’une étape de moulage à la presse entre la partie moulante et la partie matrice d’un procédé de fabrication de pièces en matériau composite à matrice polymère ; le moule est adapté pour être utilisé au cours d’une étape d’imprégnation d’une préforme d’un procédé de fabrication de pièces en matériau composite à matrice polymère à partir de la préforme ; le moule est adapté pour être utilisé au cours d’une étape de compaction du renfort et création d’une pression hydrostatique dans la résine d’un procédé de fabrication de pièces en matériau composite à matrice polymère à partir de préimprégné. L’invention concerne également un outillage pour la fabrication d’une pièce en matériau composite comprenant un tel moule selon l’invention. 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 description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : la , déjà décrite, illustre schématiquement un dispositif d’étanchéité pour un moule selon l’art antérieur ; la représente un exemple d’outillage comportant un moule selon un mode de réalisation de l’invention ; la représente une vue partielle en coupe transversale du moule de la sans organe d’étanchéité ; la représente schématiquement une vue partielle en coupe transversale du moule de la avec un organe d’étanchéité ; la représente schématiquement une vue de dessus de la ; la illustre schématiquement un moule selon un autre mode de réalisation de l’invention dans lequel la matrice comporte deux parties ; la représente schématiquement une vue partielle en coupe transversale du moule de la dans le plan commun aux deux parties ; la représente schématiquement une vue partielle en coupe transversale du moule de la dans un plan perpendiculaire au plan de la et passant par un organe d’étanchéité d’une des parties de la matrice ; et la illustre schématiquement une vue partielle en coupe transversale du moule de la dans un plan parallèle à celui de la . Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différentes mises en œuvre ont les mêmes références dans les figures. Moule (12) pour outillage de fabrication d’une pièce en matériau composite comportant : une partie support (14) et une partie moulante (16), la partie moulante étant mobile par rapport à la partie support afin de délimiter une cavité (15) et coopérer avec la partie support pour conformer la pièce dans le moule, l’un parmi la partie support et la partie moulante comporte une zone périphérique destinée à venir en contact avec l’autre de la partie support et la partie moulante, et un organe d’étanchéité (30) agencé entre la partie support (14) et la partie moulante (16) et comprenant un joint principal (32) d’étanchéité agencé dans une gorge (42) ménagée dans la zone périphérique, et plusieurs éléments d’ancrage (34) du joint principal insérés dans des orifices (44) ménagés le long de la gorge (32) dans la zone périphérique de manière à bloquer le joint principal (32) dans la gorge (42). Moule selon la revendication 1, dans lequel les orifices (44) sont ménagés en périphérie de la gorge (42) recevant le joint principal (32). Moule selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les orifices (44) s’étendent perpendiculairement à la zone périphérique. Moule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la gorge (42) présente une section rectangulaire et les orifices (44) sont des orifices circulaires empiétant au moins en partie sur la gorge rectangulaire. Moule selon la revendication 4, dans lequel l’empiètement (E) des orifices (44) circulaires sur la gorge (42) est supérieur ou égal à un quart du diamètre du joint principal (32), de préférence sensiblement égal à un quart du diamètre du joint principal. Moule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le joint principal (32) d’étanchéité est un joint corde et les éléments d’ancrage (34) sont des portions d’un joint corde de même matériau et de mêmes sections transversales que le joint principal d’étanchéité. Moule selon l’une des revendications précédentes 4 à 6 en combinaison avec la revendication 6, dans lequel les orifices circulaires ont même diamètre que les portions du joint corde formant les éléments d’ancrage. Moule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la profondeur (H2) des orifices (44) recevant les éléments d’ancrage (34) est au moins supérieure à trois fois la profondeur (H1) de la gorge (42) recevant le joint principal (32). Moule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le ratio entre la hauteur (H1) de la gorge (42) et le diamètre (D) du joint est sensiblement égal à 0,75. Moule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les orifices recevant les éléments d’ancrage sont régulièrement espacés le long de la gorge recevant le joint principal. Moule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le moule est adapté pour être utilisé au cours d’une étape de moulage à la presse entre la partie moulante et la partie matrice d’un procédé de fabrication de pièces en matériau composite à matrice polymère. Moule selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le moule est adapté pour être utilisé au cours d’une étape d’imprégnation d’une préforme d’un procédé de fabrication de pièces en matériau composite à matrice polymère à partir de la préforme. Moule selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel le moule est adapté pour être utilisé au cours d’une étape de compaction du renfort et création d’une pression hydrostatique dans la résine d’un procédé de fabrication de pièces en matériau composite à matrice polymère à partir de préimprégné. Outillage (10) pour la fabrication d’une pièce en matériau composite comportant un moule (12) selon l’une des revendications précédentes.