Brevet FR3131235A1 — publié le 20230630

Le présent document concerne un procédé d’usinage d’une paroi (302) en matériau composite à matrice céramique comprenant une première face (305) et une seconde face (303) opposées, le procédé comprenant au moins les étapes : déposer une couche sacrificielle (304) sur au moins une partie de la première face (305), usiner ladite paroi (302) avec un outil d’usinage (312) au travers la seconde face (305) de sorte que l’outil d’usinage (312) traverse la couche sacrificielle (304), retirer la couche sacrificielle (304), et dans lequel la couche sacrificielle (304) est agencée pour empêcher une désagrégation de la paroi (302) au cours de l’usinage de ladite paroi (302). Figure à publier avec l’abrégé : [Fig. 3] Procédé d’usinage de parois pour une turbomachine Domaine technique de l’invention Le présent document concerne un procédé d’usinage d’une pièce de turbomachine, en particulier d’une pièce en composite à matrice céramique. Etat de la technique antérieure On connait le turboréacteur ou turbomachine d'aéronef, représenté à la , qui comprend un élément central d'éjection de gaz, annulaire autour d’un axe longitudinal X et adapté pour que du gaz soit éjecté par le turboréacteur autour de lui, d’amont (AM) vers l’aval (AV). L’axe longitudinal X précité est l’axe longitudinal, ou axe de rotation, de la turbomachine, en particulier de la soufflante 20 et des aubes mobiles du moteur 12. L’élément central d'éjection de gaz peut correspondre au cône d'éjection, repéré 1 ci-après, ou au moins à sa partie amont 1a définie ci-après. Le turboréacteur à gaz d'aéronef 10 comprend une partie centrale, formant le moteur 12 à turbine à gaz, montée à l'intérieur d'un ensemble 14 de nacelle de moteur, comme cela est typique d'un aéronef conçu pour un fonctionnement subsonique. Le turboréacteur peut notamment être un turboréacteur à double flux. L'ensemble 14 de nacelle comprend généralement une nacelle de moteur 16 et une nacelle de soufflante 18 entourant une soufflante 20 située axialement en amont du moteur 12. Le moteur 12 comprend, axialement en partie aval, au moins une turbine qui peut être une turbine basse pression et, en aval de cette turbine, un carter d’échappement 22 métallique et comprenant une virole annulaire interne 22a et une virole annulaire externe 22b délimitant entre elles une partie aval de la veine annulaire primaire 24 dans laquelle circulent les gaz de combustion, issus de la chambre de combustion du moteur 12, selon le flux F. La virole annulaire interne 22a est reliée, à son extrémité aval, au cône d'éjection 1, lequel peut comprendre une partie amont 1a, de forme sensiblement cylindrique, et une partie aval 1b de forme conique. La virole annulaire interne 22a est alignée avec la paroi externe du cône d’éjection 1 pour former une veine d’écoulement homogène de l’air en sortie du moteur 12. La paroi externe du cône d’éjection peut être réalisée en composite à matrice céramique (CMC) pour résister aux températures des gaz en sortie du moteur 12 tout en réduisant la masse globale du turboréacteur. Cependant, la caractéristique fibreuse de ce matériau le rend complexe à usiner. En effet, la paroi en CMC est fortement sujette à la délamination. Dans ces matériaux, un usinage est susceptible d’engendrer une amorce de délaminage, en particulier sur la face de sortie de l’outil d’usinage. Ce délaminage va naturellement se propager de proche en proche, du fait de l’absence d’effet texture du matériau. En outre, la paroi en CMC est fréquemment sujette à des brisures lors de son usinage, en raison de sa faible résistance mécanique. Ces inconvénients subsistent malgré l’usinage de la paroi en CMC en l’accolant à un support de maintien, également appelé « contre-forme ». En effet, les surfaces des pièces en CMC ne sont généralement pas planes et régulières, si bien que la surface d’appui de la contre-forme peut difficilement être ajustée pour épouser finement la surface de la paroi en CMC venant en appui sur cette contre-forme. Il existe donc un besoin de remédier à ces inconvénients. Le présent document propose un procédé d’usinage d’une paroi en matériau composite à matrice céramique comprenant une première face et une seconde face opposées, le procédé comprenant au moins les étapes : déposer une couche sacrificielle sur au moins une partie de la première face, usiner ladite paroi avec un outil d’usinage depuis la seconde face de sorte que l’outil d’usinage traverse la paroi et la couche sacrificielle, retirer la couche sacrificielle, et dans lequel la couche sacrificielle est agencée pour empêcher une désagrégation de la paroi au cours de l’usinage de ladite paroi. Ainsi, la couche sacrificielle permet de maintenir les fibres de la paroi en CMC lors du passage de l’outil d’usinage, en particulier au niveau du débouché de l’outil d’usinage sur la première face. Le procédé permet de maintenir l’intégrité de la paroi en CMC et évite son délaminage lors de l’usinage. En outre, la couche sacrificielle étant retirée après usinage, la masse de la paroi CMC n’est pas impactée par le procédé d’usinage. La paroi peut être réalisée en composite à matrice céramique en oxyde-oxyde. La paroi peut présenter des fibres unidirectionnelles. Selon un mode de réalisation, la couche sacrificielle peut être agencée pour présenter une résistance mécanique supérieure à la pression exercée par l’outil d’usinage sur la paroi selon une direction normale à ladite paroi. Par « résistance mécanique », on entend la valeur limite de contrainte hors plan, également appelée « tenue en compression orthogonale ». Elle correspond à la composante du tenseur des contraintes. Selon un mode de réalisation, la couche sacrificielle peut présenter une résistance mécanique, en l’occurrence une valeur limite de contrainte hors plan, supérieure ou égale à 34 MPa, en particulier supérieure ou égale à 84 MPa. Selon un premier mode de réalisation, la couche sacrificielle peut comprendre un substrat tissé. Le substrat tissé peut, par exemple, être formé à partir de fibres de verre. Le substrat tissé peut être réalisé par un tissage sergé ou taffetas. Le substrat tissu peut présenter une densité surfacique comprise entre 100 et 250 g/m2. Selon un deuxième mode de réalisation, la couche sacrificielle peut comprendre un film polymère. L’étape de dépôt d’une couche sacrificielle peut comprendre l’application d’une couche de colle sur ladite au moins une partie de la première face et l’application de la couche sacrificielle sur ladite couche de colle. La colle peut être soluble dans l’eau. La couche sacrificielle peut être agencée de sorte à couvrir la totalité de la première face. De préférence, elle est agencée pour couvrir au moins la zone prévue pour l’usinage de la paroi. Selon un mode de réalisation, la couche sacrificielle peut être retirée en submergeant la paroi dans de l’eau. Selon un mode de réalisation, la couche sacrificielle peut être retirée en exposant la couche sacrificielle à de la vapeur d’eau. La couche sacrificielle peut présenter par exemple une épaisseur comprise entre 25 µm et 1 mm. Le procédé peut comprendre, en outre, une étape de dépôt d’une couche sacrificielle supplémentaire, par exemple un substrat tissé, sur la seconde face. Ainsi, le délaminage est limité au niveau des deux faces de la paroi. Selon un mode de réalisation, l’étape d’usinage peut consister à réaliser au moins un trou, en particulier par perçage, dans la paroi. L’outil d’usinage peut alors comprendre au moins un outil de forage. L’étape d’usinage peut être une étape de multi-perforation de la paroi. Plusieurs dizaines voire plusieurs centaines de trous peuvent être percés dans la paroi simultanément ou successivement. L’étape d’usinage peut aussi consister à réaliser au moins un trou par fraisage ou meulage. Selon un mode de réalisation, l’étape d’usinage peut consister en un détourage ou un découpage de la paroi en CMC. Le procédé peut comprendre, de plus, une étape consistant à placer la première face de la paroi contre une contre-forme, en particulier pour supporter la paroi autour des zones usinées pendant l’étape d’usinage. La contre-forme peut être réalisée en bois recyclé ou en résine polyuréthane. Elle peut également comporter une ou plusieurs couches support en matériau métallique, par exemple de l’aluminium ou de l’acier, recouverte(s) d’une couche de matériau polymère, par exemple un silicone ou un polyuréthane. La contre-forme ou sa couche de matériau polymère peut présenter une dureté Shore A comprise entre 50 et 100, par exemple égale à 75, et une épaisseur comprise entre 5 et 10 mm. Selon un premier mode de réalisation, la paroi peut être destinée à former une paroi d’un cône d’éjection d’une turbomachine d’un aéronef et les perforations peuvent être des trous destinés au traitement acoustique de la paroi. La paroi peut présenter une densité de perçage comprise entre 5 et 25%. Les trous présentent par exemple un diamètre compris entre 0,5 et 2 mm. Selon un deuxième mode de réalisation, la paroi peut être destinée à équiper une chambre de combustion de la turbomachine. Selon un troisième mode de réalisation, la paroi peut être destinée à former un radôme d’un aéronef. Le présent document concerne encore une paroi en matériau composite à matrice céramique obtenue par un procédé tel que précité. Brève description des figures déjà décrite, représente une vue en coupe longitudinale d’une turbomachine d’aéronef selon l’art antérieur. représente un schéma d’un procédé pour usiner une paroi en CMC de la turbomachine, et représente les étapes du procédé de la appliqué à la paroi CMC. Procédé (100) d’usinage d’une paroi (302) en matériau composite à matrice céramique comprenant une première face (305) et une seconde face (303) opposées, le procédé comprenant au moins les étapes : déposer (102) une couche sacrificielle (304) sur au moins une partie de la première face (305), usiner (104) ladite paroi (302) avec un outil d’usinage (312) depuis la seconde face (305) de sorte que l’outil d’usinage (312) traverse la paroi (302) et la couche sacrificielle (304), retirer (106) la couche sacrificielle (304), et dans lequel la couche sacrificielle (304) est agencée pour empêcher une désagrégation de la paroi (302) au cours de l’usinage de ladite paroi (302). Procédé (100) selon la revendication précédente, dans lequel la couche sacrificielle (304) comprend un substrat tissé. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la couche sacrificielle (304) comprend un film polymère. Procédé (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’étape (102) de dépôt d’une couche sacrificielle (304) comprend l’application d’une couche de colle (301) sur ladite au moins une partie de la première face (305) et l’application de la couche sacrificielle (304) sur ladite couche de colle (301), la colle étant soluble dans l’eau. Procédé (100) selon la revendication précédente, dans lequel la couche sacrificielle (304) est retirée en submergeant la paroi (302) dans de l’eau. Procédé (100) selon la revendication 4, dans lequel la couche sacrificielle (304) est retirée en exposant la couche sacrificielle (304) à de la vapeur d’eau. Procédé (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’étape d’usinage (104) consiste à réaliser au moins un trou, en particulier par perçage, dans la paroi (302). Procédé (100) selon la revendication précédente, comprenant en outre une étape consistant à placer la première face de la paroi contre une contre-forme. Procédé (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la paroi (302) est destinée à former une paroi d’un cône d’éjection d’une turbomachine. Paroi (302) en matériau composite à matrice céramique obtenue par un procédé selon l’une des revendications précédentes.