Brevet FR3130678A1 — publié le 20230623

Dispositif (30) de moulage d’au moins une pièce aubagée (10) de turbomachine, comprenant : - une embase (38), - un moule (40) formé de plusieurs pièces imbriquées les unes dans les autres, ce moule étant appliqué sur l’embase (38) et des premiers moyens d’étanchéité étant montés entre le moule (40) et l’embase (38), - une cloche (42) montée sur le moule (40) et autour du moule (40), cette cloche (42) étant appliquée sur l’embase (38) et des seconds moyens d’étanchéité étant montés entre la cloche (42) et l’embase (38), cette cloche (42) étant configurée pour être maintenue serrée contre l’embase (38) et comportant des surfaces intérieures (48a, 48b, 48c, 48d) coopérant par effet de coin avec des surfaces extérieures (40a, 40b, 40c, 40d) complémentaires du moule (40) afin d’appliquer un effort de serrage sur les pièces de ce moule. Figure pour l'abrégé : Figure 2 DISPOSITIF DE MOULAGE D’UNE PIECE AUBAGEE DE TURBOMACHINE Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un dispositif de moulage d’une pièce aubagée de turbomachine, ainsi qu’un procédé utilisant ce dispositif. Arrière-plan technique L’état de la technique comprend notamment les documents FR-A1-2 956 057, FR-A1-3 014 008, FR-A1-3 029 134, FR-A1-3 032 147, FR-A1-3 046 564, FR-A1-3 051 386 et WO-A1-2014/076 408. L’utilisation de matériaux composites est avantageuse dans l’industrie aéronautique notamment car ces matériaux ont des performances mécaniques intéressantes pour des masses relativement faibles. Un procédé de fabrication d’une pièce composite pour l’industrie aéronautique, qui est bien connu de l’homme du métier, est le procédé de moulage RTM dont les initiales font référence à l’acronyme anglo-saxon de Resin Transfer Molding. Il s’agit d’un procédé de réalisation d’une pièce en matériau composite à base de fibres imprégnées de résine. Un tel procédé est par exemple utilisé pour fabriquer une pièce aubagée de turbomachine telle qu’une aube de soufflante ou un aubage de redresseur. Un procédé RTM comporte plusieurs étapes successives. On commence par réaliser le tissage de fibres pour obtenir une ébauche de préforme en trois dimensions, puis on découpe l’ébauche pour obtenir une préforme présentant sensiblement la forme de la pièce aubagée à obtenir. Cette préforme est alors disposée dans un moule, qui est refermé. Dans la technique actuelle, ce moule a deux fonctions ou deux utilisations successives. Le moule sert d’abord à réaliser une mise en forme de la préforme par compression à chaud. Il est ainsi mis sous presse et en étuve afin de comprimer la préforme et la rigidifier. Le moule sert ensuite à injecter de la résine dans la préforme en vue de son imprégnation. La résine est injectée à travers un port d’alimentation du moule qui est ensuite mis en étuve pour provoquer la polymérisation de la résine et son durcissement. La pièce aubagée est ensuite retirée du moule et peut subir différentes opérations successives notamment de finition. Il est avantageux d’utiliser un seul moule pour la réalisation des deux étapes de mise en forme et d’injection de résine. Cependant, l’inconvénient de cette technologie est que le moule ne peut pas être spécifiquement adapté et optimisé pour l’une de ces étapes puisqu’il doit aussi convenir pour la réalisation de l’autre étape. Ce moule n’est de plus pas adapté pour la réalisation d’autres fonctions telles que la co-injection d’un bouclier métallique sur un bord d’attaque de la pièce aubagée. Le matériau composite de la pièce aubagée est relativement fragile, et en particulier sensible aux chocs, et il est connu de le protéger au moyen d’un bouclier métallique qui est rapporté et fixé sur le bord d’attaque de la pièce aubagée. Le bouclier peut être fixé à la pale de plusieurs façons. Une première façon consiste à coller le bouclier sur la pièce aubagée, après polymérisation de la résine. Une seconde façon de fixer un bouclier sur une pièce aubagée consiste à fixer le bouclier par co-moulage avec la préforme fibreuse. La préforme est disposée dans le moule et le bouclier est positionné sur le bord de la préforme destiné à former le bord d’attaque de la pale. La résine injectée imprègne la préforme et vient au contact du bouclier pour assurer sa solidarisation à la pale après polymérisation et durcissement. Le moule précité de la technique actuelle n’est pas adapté à la co-injection et au co-moulage du bouclier. Par ailleurs, ce moule comprend un grand nombre de pièces qui sont mobiles les unes par rapport aux autres pour réaliser la mise en forme par compression. Ce montage des pièces crée des fuites de résine lors de l’injection, ce qui entraîne un gaspillage de résine et nécessite un nettoyage complet du moule après utilisation. La présente invention propose une solution à ces problèmes qui consiste à proposer un dispositif de moulage spécifiquement adapté à la mise en œuvre d’une seule des fonctions précitées, à savoir ici l’injection de résine dans la préforme, et qui est apte à réaliser concomitamment la fixation d’un bouclier métallique à cette préforme. L’invention concerne un dispositif de moulage d’au moins une pièce aubagée de turbomachine, ce dispositif comportant au moins une cavité interne configurée pour recevoir une préforme fibreuse dont un bord est recouvert d’un bouclier métallique et ce dispositif étant configuré pour permettre l’injection d’une résine dans la cavité pour imprégner ladite préforme et assurer la fixation du bouclier sur ledit bord, caractérisé en ce qu’il comprend : - une embase, - un moule formé de plusieurs pièces imbriquées les unes dans les autres, ce moule définissant ladite cavité et étant configuré pour enfermer intégralement ladite préforme, ce moule étant appliqué sur l’embase et des premiers moyens d’étanchéité étant montés entre le moule et l’embase, - une cloche montée sur le moule et autour du moule, cette cloche étant appliquée sur l’embase et des seconds moyens d’étanchéité étant montés entre la cloche et l’embase, cette cloche étant configurée pour être maintenue serrée contre l’embase et comportant des surfaces intérieures coopérant par effet de coin avec des surfaces extérieures complémentaires du moule afin d’appliquer un effort de serrage sur les pièces de ce moule. Le dispositif de moulage est spécifiquement conçu et optimisé pour réaliser l’injection de résine dans la préforme mais aussi la co-injection du bord de la préforme qui est recouvert par le bouclier métallique, c’est-à-dire la fixation de ce bouclier sur la préforme. Les différentes pièces du moule permettent de faciliter l’assemblage du moule autour de la préforme ainsi que le démontage du moule après injection et durcissement de la résine. La cloche recouvre le moule et est configurée pour maintenir serrées entre elles les pièces du moule afin de limiter, voire d’empêcher, des fuites de résine entre ces pièces. L’embase est reliée de manière étanche au moule et à la cloche, ce qui évite la fuite de résine entre ces pièces, limite le gaspillage de résine, et permet de maintenir la pression au moment de l’injection ce qui est important pour obtenir une bonne qualité de la pièce finie (porosité). L’invention permet ainsi d’optimiser le procédé de moulage d’une pièce aubagée par injection de résine dans une préforme équipée d’un bouclier métallique, en réduisant notamment le gaspillage de résine et donc le coût de fabrication de la pièce aubagée. Le fait de co-injecter le bouclier et la préforme permet aussi d’éviter une étape de gamme supplémentaire de collage couteuse (cycle autoclave, appairage plus difficile avec une pièce composite qu’avec une préforme). Ceci permet également d’avoir une meilleure qualité finale du collage car la pièce est injectée « conformée » sur le bouclier métallique. Il est également possible de réaliser le co-moulage avec polymérisation d’un adhésif préalablement appliqué en face interne du bouclier pour polymériser avec la résine d’imprégnation de la préforme. L’utilisation du dispositif pour l’injection de la préforme sans sa mise en forme préalable permet aussi de réduire considérablement le nombre de pièces pour constituer le moule, en facilitant ainsi l’étanchéité et permettant des économies de résine. Le dispositif de moulage 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 : - l’embase a une forme générale parallélépipédique et comprend une surface inférieure plane et une surface supérieure comportant un évidement central de montage et d’emboîtement d’une extrémité inférieure dudit moule ; l’embase est par exemple configurée pour être étendue horizontalement en utilisation ; - l’embase comprend autour dudit évidement une première rainure périphérique de logement desdits premiers moyens d’étanchéité et une seconde rainure périphérique de logement desdits seconds moyens d’étanchéité ; - le moule a une forme générale de pyramide tronquée et comprend quatre surfaces latérales extérieures inclinées et reliées aux quatre coins d’une surface supérieure extérieure plane ; - la cloche comprend un espace interne de logement du moule, cet espace comportant quatre surfaces latérales intérieures qui sont inclinées de manière complémentaire aux surfaces extérieures du moule, et qui sont également reliées aux quatre coins d’une surface intérieure plane de fond de la cloche, les surfaces latérales et la surface de fond de l’espace de la cloche étant destinées à être en appui respectivement sur les surfaces latérales et la surface supérieure du moule ; le glissement des surfaces de la cloche sur les surfaces du moule assurent le serrage des pièces du moule par effet de coin ; - le moule comprend une coque inférieure qui forme une extrémité inférieure du moule et un premier côté du moule, cette coque inférieure définissant une partie inférieure de ladite cavité, et ce premier côté étant destiné à être situé au niveau d’un bord d’attaque de la pièce aubagée et définissant avec la coque inférieure une rainure configurée pour recevoir ledit bouclier ; le moule est ainsi optimisé pour recevoir le bouclier métallique et assurer sa fixation sur la préforme via la résine, voire avec un adhésif additionnel ; - le moule comprend une coque latérale qui forme un second côté du moule, ce second côté étant opposé au premier côté et destiné à être situé au niveau d’un bord de fuite de la pièce aubagée ; - le moule comprend une coque supérieure qui forme une extrémité supérieure du moule et qui définit une partie supérieure de ladite cavité ; - la coque supérieure comprend une première surface inclinée destinée à coopérer avec une première surface complémentaire de la coque inférieure, et une seconde surface inclinée destinée à coopérer avec une seconde surface complémentaire de la coque latérale, lesdites première et seconde surfaces de la coque supérieure étant situées sur deux côtés opposés de la coque et étant inclinées de manière opposée à l’inclinaison d’au moins certaines desdites surfaces intérieures de la cloche ; les surfaces intérieures de la cloche peuvent être inclinées dans quatre directions différentes ; les surfaces de la coque supérieure peuvent être elles-mêmes être inclinées dans deux directions opposées l’une à l’autre et opposées à l’une des surfaces intérieures de la cloche ; le glissement des surfaces de la coque supérieure sur les surfaces de la coque inférieure et de la coque latérale assurent le serrage des pièces du moule par effet de coin ; - ladite première surface s’étend jusqu’au niveau de ladite rainure. - ladite cavité comporte une zone de pale et deux zones de plateforme, la zone de pale s’étendant entre les deux zones de plateforme ; - le moule comprend en outre une première coque d’extrémité destinée à être située au niveau d’une des zones de plateforme de la cavité, et à définir au moins une partie de cette zone ; - le moule comprend une seconde coque d’extrémité destinée à être située au niveau de l’autre des zones de plateforme de la cavité, et à définir au moins une partie de cette zone ; - les première et seconde coques d’extrémité comprennent chacune au moins deux pièces entre lesquelles est définie au moins une partie de la zone de plateforme correspondante ; - les pièces de chacune des première et seconde coques d’extrémité sont montées sur la coque inférieure, voire sur la coque latérale, et intercalées entre des montants de la coque inférieure et de la coque latérale ; - la coque inférieure définit une partie inférieure de l’une des zones de plateforme de la cavité, et une pièce intercalaire est rapportés sur la coque inférieure pour définir une partie inférieure de l’autre des zones de plateforme de la cavité ; ceci permet d’autoriser ou de faciliter le démoulage ; - l’embase et/ou la cloche comprend au moins un port d’injection de résine ; - la cloche est réalisée en une seule pièce, ou en deux pièces à savoir une ceinture et un couvercle ; La présente invention concerne également un procédé de moulage d’au moins une pièce aubagée de turbomachine au moyen d’un dispositif de moulage tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes de : a) montage d’une préforme dans la cavité du moule ainsi que d’un bouclier métallique disposé sur un bord de cette préforme, b) fermeture du dispositif de moulage en renfermant le moule entre l’embase et la cloche, c) mise sous presse du dispositif de moulage de façon à serrer le moule entre la cloche et l’embase, voire également à chauffer le dispositif, et d) injection de résine dans le dispositif de moulage afin d’imprégner la préforme et fixer le bouclier à cette préforme. Le démoulage de la pièce aubagée peut alors intervenir. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels : la est une vue schématique en perspective d’une pièce aubagée de turbomachine ; la est une vue schématique en perspective d’un dispositif de moulage selon un mode de réalisation de l’invention ; la est une vue schématique en coupe selon la ligne III-III de la , et montre une préforme située dans le dispositif de moulage ; la est une vue schématique en coupe selon la ligne IV-IV de la , et montre la préforme située dans le dispositif de moulage ; la est une vue schématique en perspective d’une embase du dispositif de moulage de la ; la est une vue schématique en perspective d’une coque inférieure du dispositif de moulage de la ; la est une vue schématique en perspective de la coque inférieure et de l’embase du dispositif de moulage de la ; la est une vue schématique en perspective de la coque inférieure et de l’embase du dispositif de moulage de la , ainsi que de la pièce aubagée disposée sur la coque inférieure ; la est une vue similaire à celle de la et montre schématique en outre des organes de positionnement ; la est une vue schématique en perspective de la coque inférieure, de l’embase et de la coque latérale du dispositif de moulage de la , ainsi que de la pièce aubagée disposée entre les coques inférieure et latérale ; la est une vue schématique en perspective de la coque inférieure, de l’embase, de la coque latérale, et de premières pièces de coques d’extrémité du dispositif de moulage de la , ainsi que de la pièce aubagée disposée entre ces coques ; la est une vue schématique en perspective de la coque inférieure, de l’embase, de la coque latérale, des premières pièces de coques d’extrémité, et d’une coque supérieure du dispositif de moulage de la , ainsi que de la pièce aubagée disposée entre ces coques ; la est une vue schématique en perspective du moule complet et de l’embase du dispositif de moulage de la ; la est une vue à plus grande échelle d’un détail de la ; la est une vue à plus grande échelle d’un autre détail de la ; la est une vue similaire à celle de la et représente une variante de réalisation du dispositif de moulage et en particulier de sa cloche ; et la est une vue similaire à celle de la et représente une autre variante de réalisation du dispositif de moulage. Dispositif (30) de moulage d’au moins une pièce aubagée (10) de turbomachine, ce dispositif comportant au moins une cavité interne (32) configurée pour recevoir une préforme fibreuse dont un bord est recouvert d’un bouclier métallique (22) et ce dispositif étant configuré pour permettre l’injection d’une résine dans la cavité pour imprégner ladite préforme et assurer la fixation du bouclier sur ledit bord, caractérisé en ce qu’il comprend : - une embase (38), - un moule (40) formé de plusieurs pièces imbriquées les unes dans les autres, ce moule définissant ladite cavité (32) et étant configuré pour enfermer intégralement ladite préforme, ce moule étant appliqué sur l’embase (38) et des premiers moyens d’étanchéité étant montés entre le moule (40) et l’embase (38), - une cloche (42) montée sur le moule (40) et autour du moule (40), cette cloche (42) étant appliquée sur l’embase (38) et des seconds moyens d’étanchéité étant montés entre la cloche (42) et l’embase (38), cette cloche (42) étant configurée pour être maintenue serrée contre l’embase (38) et comportant des surfaces intérieures (48a, 48b, 48c, 48d) coopérant par effet de coin avec des surfaces extérieures (40a, 40b, 40c, 40d) complémentaires du moule (40) afin d’appliquer un effort de serrage sur les pièces de ce moule. Dispositif de moulage (30) selon la revendication 1, dans lequel l’embase (38) a une forme générale parallélépipédique et comprend une surface inférieure (38a) plane et une surface supérieure (38b) comportant un évidement central (44) de montage et d’emboîtement d’une extrémité inférieure dudit moule (40). Dispositif de moulage (30) selon la revendication 2, dans lequel l’embase (38) comprend autour dudit évidement (44) une première rainure périphérique (46a) de logement desdits premiers moyens d’étanchéité et une seconde rainure périphérique (46b) de logement desdits seconds moyens d’étanchéité. Dispositif de moulage (30) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel : - le moule (40) a une forme générale de pyramide tronquée et comprend quatre surfaces latérales extérieures (40a, 40b, 40c, 40d) inclinées et reliées aux quatre coins d’une surface supérieure extérieure (40e) plane, et - la cloche (42) comprend un espace interne (48) de logement du moule (40), cet espace (48) comportant quatre surfaces latérales intérieures (48a, 48b, 48c, 48d) qui sont inclinées de manière complémentaire aux surfaces extérieures (40a, 40b, 40c, 40d) du moule (40), et qui sont également reliées aux quatre coins d’une surface intérieure plane de fond (48e) de la cloche, les surfaces latérales (48a, 48b, 48c, 48d) et la surface de fond (48e) de l’espace de la cloche (42) étant destinées à être en appui respectivement sur les surfaces latérales (40a, 40b, 40c, 40d) et la surface supérieure (40e) du moule (40). Dispositif de moulage (30) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le moule comprend au moins : - une coque inférieure (54) qui forme une extrémité inférieure du moule (40) et un premier côté (57) du moule, cette coque inférieure (54) définissant une partie inférieure de ladite cavité (32), et ce premier côté (57) étant destiné à être situé au niveau d’un bord d’attaque (12a) de la pièce aubagée (10) et définissant avec la coque inférieure une rainure (64) configurée pour recevoir ledit bouclier (22), - une coque latérale (56) qui forme un second côté (74) du moule (40), ce second côté étant opposé au premier côté (57) et destiné à être situé au niveau d’un bord de fuite (12b) de la pièce aubagée (10), et - une coque supérieure (62) qui forme une extrémité supérieure du moule (40) et qui définit une partie supérieure de ladite cavité (32). Dispositif de moulage (30) selon la revendication précédente, dans lequel la coque supérieure (62) comprend une première surface inclinée (82) destinée à coopérer avec une première surface (68) complémentaire de la coque inférieure (54), et une seconde surface inclinée (84) destinée à coopérer avec une seconde surface (78) complémentaire de la coque latérale (56), lesdites première et seconde surfaces (82, 84) de la coque supérieure (62) étant situées sur deux côtés opposés de la coque (42) et étant inclinées de manière opposée à l’inclinaison d’au moins certaines desdites surfaces intérieures (48c, 48d) de la cloche (42). Dispositif de moulage (30) selon la revendication précédente, dans lequel ladite première surface (82) s’étend jusqu’au niveau de ladite rainure (64). Dispositif de moulage (30) selon la revendication précédente, dans lequel, ladite cavité (32) comportant une zone de pale (Z1) et deux zones de plateforme (Z2, Z3), la zone de pale s’étendant entre les deux zones de plateforme, le moule (40) comprend en outre : - une première coque d’extrémité (58) destinée à être située au niveau d’une des zones de plateforme (Z2) de la cavité (32), et à définir au moins une partie de cette zone, et - une seconde coque d’extrémité (60) destinée à être située au niveau de l’autre des zones de plateforme (Z3) de la cavité (32), et à définir au moins une partie de cette zone. Dispositif de moulage (30) selon la revendication précédente, dans lequel les première et seconde coques d’extrémité (58, 60) comprennent chacune au moins deux pièces (58a, 58b, 60a, 60b) entre lesquelles est définie au moins une partie de la zone de plateforme (Z2, Z3) correspondante. Dispositif de moulage (30) selon la revendication précédente, dans lequel les pièces de chacune des première et seconde coques d’extrémité (58, 60) sont montées sur la coque inférieure (54), voire sur la coque latérale (56), et intercalées entre des montants (88, 90) de la coque inférieure (54) et de la coque latérale (56). Dispositif de moulage (30) selon l’une des revendications 7 à 9, dans laquelle la coque inférieure (54) définit une partie inférieure de l’une des zones de plateforme (Z2, Z3) de la cavité (32), et une pièce intercalaire (72) est rapportés sur la coque inférieure (54) pour définir une partie inférieure de l’autre des zones de plateforme (Z2, Z3) de la cavité (32). Dispositif de moulage (30) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’embase (38) et/ou la cloche (42) comprend au moins un port (34) d’injection de résine. Dispositif de moulage (30) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la cloche (42) est réalisée en une seule pièce, ou en deux pièces à savoir une ceinture (42a) et un couvercle (42b). Procédé de moulage d’au moins une pièce aubagée (10) de turbomachine au moyen d’un dispositif de moulage (30) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes de: a) montage d’une préforme dans la cavité (32) du moule (40) ainsi que d’un bouclier métallique (22) disposé sur un bord de cette préforme, b) fermeture du dispositif de moulage (30) en renfermant le moule (40) entre l’embase (38) et la cloche (42), c) mise sous presse du dispositif de moulage (30) de façon à serrer le moule (40) entre la cloche (42) et l’embase (38), voire également à chauffer le dispositif, et d) injection de résine dans le dispositif de moulage (30) afin d’imprégner la préforme et fixer le bouclier (22) à cette préforme.