BRPI0612277A2

BRPI0612277A2 - estrutura fibrosa de reforço tecida em uma única peça para a fabricação de peça de material compósito, e, peça de material compósito

Info

Publication number: BRPI0612277A2
Application number: BRPI0612277-9A
Authority: BR
Inventors: Coupe Dominique; Dambrine Bruno; Noel Mahieu Jean; Bouillon Eric; CHARLEUX François
Original assignee: Snecma
Priority date: 2005-06-24
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2011-01-04
Also published as: UA89826C2; KR20060135530A; RU2006122620A; CN100581793C; US20070007386A1; ES2301138T3; BRPI0602328B1; US8685868B2; DE602006000582D1; EP1736674A1; RU2398056C2; ZA200800215B; FR2887601A1; ZA200605167B; EP1893399B1; US20100144227A1; US7926761B2; EP1736674B1; ATE387587T1; JP2007045393A

Abstract

ESTRUTURA FIBROSA DE REFORçO TECIDA EM UMA UNICA PEçA PARA A FABRICAçãO DE PEçA DE MATERIAL COMPóSITO, E, PEçA DE MATERIAL COMIPOSITO Uma estrutura fibrosa de reforço tecida em uma única peça para a fabricação de peça de material compósito, tendo uma parte interna, ou núcleo (72), e uma parte adjacente a uma superficie exterior da estrutura, ou pele (74, 76), é formada por uma tecelagem tridimensional com núcleo com, pelo menos, uma armação escolhida dentre uma armação de tipo interlock e uma armação de múltiplas camadas e por uma tecelagem em pele com uma armação tipo cetim diferente da armação no núcleo, a tecelagem na pele sendo de tipo de múltiplas camadas ou de tipo bidimensional.

Description

"ESTRUTURA FIBROSA DE REFORÇO TECIDA EM UMA ÚNICAPEÇA PARA A FABRICAÇÃO DE PEÇA DE MATERIAL COMPÓSITO,E5 PEÇA DE MATERIAL COMPÓSITO"

Antecedentes de Invenção

A invenção refere-se à realização de peças de materialcompósito e mais particularmente à realização de estruturas fibrosas dereforço para tais peças.

Um domínio de aplicação da invenção é a realização de peçasde estrutura de material compósito com reforço fibroso e matriz de resina.

Tais peças são usadas em domínios muito numerosos, notadamente nodomínio aeronáutico. Um exemplo particular é a realização de pás paraturbomáquinas, notadamente as pás de turbinas. A densificação da estruturafibrosa de reforço pela matriz de resina é realizada por qualquer meioconhecido, por exemplo por moldagem com transferência de resina (processoRTM para "Resin Transfer Moulding").

Um outro domínio de aplicação da invenção é a realização depeças de material compósito termo-estrutural, isto é, em um material tendopropriedades mecânicas que o tornam apto a constituir elementos de estruturae tendo a capacidade de conservar estas propriedades em temperaturaselevadas. Os materiais compósitos termo-estruturais são tipicamente osmateriais compósitos carbono/ carbono (C/C) tendo um reforço fibroso emcarbono densificado por uma matriz de carbono, e os materiais compósitoscom matriz cerâmica (CMC) tendo um reforço fibroso refratário (carbono oucerâmico) densificado por uma matriz cerâmica. As peças de materialcompósito termo-estrutural são usadas notadamente nos domínios aeronáuticoe espacial. A densificação da estrutura fibrosa de reforço pelo materialconstitutivo da matriz pode ser realizada por infiltração química em fasegasosa (Ou CVT para "Chemical Vapor Infiltration") ou por via líquida, comoé bem conhecido. A densificação por via líquida consiste em impregnar aestrutura fibrosa por uma composição líquida contendo um precursor domaterial constitutivo da matriz, tipicamente uma resina, a transformação doprecursor sendo realizada por tratamento térmico.

Para as peças de material compósito apresentando uma certaespessura, conhece-se realizar a estrutura fibrosa de reforço em váriascamadas superpostas ligadas entre si para evitar uma descoesão entre ascamadas, e particularmente realizar uma estrutura de reforço por tecelagemtri-dimensional.

Assim, foi proposto, no documento EP 1 526 285, realizar umaestrutura de reforço, ou preforma, para uma pá de turbomáquina,particularmente uma pá de turbina, por tecelagem tri-dimensional de tipointerlock com evolução da armação de tecelagem em direção longitudinalentre o pé e a lâmina da pá.

Diversos aspectos devem ser levados em consideração para arealização de estruturas fibrosas de reforço para as peças de materialcompósito.

Assim, no caso de peças de material compósito devendoapresentar um estado de superfície liso, é desejável evitar que a estruturafibrosa de reforço apresente irregularidades de superfície importantes quenecessitem operações suplementares, como uma raspagem da superfície, porexemplo após um primeiro estado de densificação, ou estado de consolidação,para eliminar tais irregularidades, ou um acréscimo em superfície de umestado bidimensional, por exemplo um estrato de tecido, antes do fim dadensificação.

Por outro lado, no caso de peças de material compósito dematriz de resina, a presença de irregularidades de superfície notáveis se traduzpela formação de agrupamento s localizados de resina que prejudiquem aspropriedades mecânicas das peças.

Assim, no caso onde a peça de material compósito é obtida pordensificação da estrutura fibrosa de reforço por infiltração química em fasegasosa (ou CVI, para "Chemical Vapor Infiltration"), é desejável dispor deum acesso facilitado à fase gasosa até o núcleo da estrutura fibrosa e fazer demodo que esta apresente uma porosidade relativamente uniforme para realizaruma densificação tão pouco não homogênea como possível. Com efeito, nocaso de dificuldades de acesso ao seio da porosidade da estrutura fibrosa, ouem presença de poros de tamanhos muito diferentes, os poros menores sensoobturados mais rapidamente, um forte gradiente de densificação é inevitávelque afeta as propriedades do material compósito.

Por fim, no caso de peças de material compósito apresentandopartes finas, como é o caso por exemplo dos bordos de fuga de lâminas daspás para turbo-máquinas, é desejável conservar uma estrutura tri-dimensionalaté nestas partes finas conservando, ao mesmo tempo, uma continuidadeestrutural com as partes mais espessas, a fim de conferir às peçaspropriedades mecânicas esperadas.Objeto e sumário da invenção

A invenção visa a propor uma estrutura fibrosa de reforçotecida em uma única peça destinada à fabricação de peça de materialcompósito e capaz de responder a pelo menos algumas destas limitações.

Este fim é atingido graças a uma estrutura fibrosa de reforçocompreendendo uma parte interna, ou núcleo, e uma parte adjacente a umasuperfície exterior da estrutura, ou pele, e a estrutura fibrosa sendo formadapor uma tecelagem tridimensional com núcleo com, pelo menos, umaarmação escolhida dentre uma armação de tipo interlock e uma armação demúltiplas camadas e por uma tecelagem em pele com uma armação do tipocetim.

Em todos os casos, a textura fibrosa é tecida em uma únicapeça, todas as camadas sendo ligadas entre si pela tecelagem tri-dimensionalcom núcleo sozinho ou em combinação com um tecelagem de múltiplascamadas em pele.

De acordo com as propriedades desejadas da estrutura fibrosa,diferentes combinações de armações entre as partes do núcleo e de pelepodem ser previstas.

Assim, a estrutura fibrosa pode ser formada por umatecelagem tri-dimensional com pelo menos uma armação de tipo interlockcom núcleo e uma tecelagem com uma armação de tipo de tela, cetim ou sarjaem pele.

Quando a estrutura fibrosa é densificada por CVI para obteruma peça de material compósito, uma armação de tipo interlock com núcleopermite dispor de um acesso mais facilitado à fase gasosa no núcleo dapreforma.

A tecelagem em pele com uma armação de tipo tela, cetim ousarja permite limitar as irregularidades de superfície. No caso de umadensificação por resina, evita-se a formação de agrupamentos de resina emsuperfície como se pode observar com uma armação de tipo interlock como ado documento citado EP 1 526 285, as irregularidades de superfície sendorelativamente grandes.

A tecelagem em pele pode ser uma tecelagembidimensional, em cujo caso a tecelagem com uma armação de tipo interlockassegura a ligação entre as camadas entre si até na parte de pele, ou umatecelagem de múltiplas camadas.

De acordo com formas de realização, a estrutura fibrosa podeser formada por uma tecelagem de múltiplas camadas com núcleo e umatecelagem de múltiplas camadas em pele diferente da armação com núcleo, ouser formada por uma tecelagem com uma armação de múltiplas camadas comnúcleo e uma tecelagem bidimensional em pele.

Em uma outra forma de realização particular, a parte de núcleopode compreender uma primeira parte formada por tecelagem com umaprimeira armação e pelo menos uma segunda parte situada entre a primeiraparte e a pele, , a segunda parte sendo formada por tecelagem tridimensional com uma segunda armação diferente da primeira.

A primeira e a segunda armações podem ser armações de tipointerlock ou armações de tecelagem de múltiplas camadas. Neste último caso,a primeira e a segunda armações podem ser por exemplo armações demúltiplos cetins de passos diferentes. Também é possível que uma dasprimeira e segunda armações seja uma armação de tipo interlock e a outrauma armação de tecelagem de múltiplas camadas.

A escolha do modo de tecelagem tridimensional em núcleo e atecelagem em pele poderá ser determinada por propriedades desejadas emtermos de taxas de fibras na textura (porcentagem do volume aparente datextura ocupada efetivamente pelas fibras), a permeabilidade das camadas, adeformabilidade da estrutura fibrosa e/ou do comportamento mecânico noplano das camadas ou perpendicularmente às mesmas.

Assim, pode-se fazer variar uma pelo menos das contexturasem urdume e em trama entre o núcleo e a pele, por exemplo diminuindo acontextura entre o núcleo e a pele para possibilitar um acesso mais facilitado àfase gasosa através da pele e em direção ao núcleo quando a estrutura fibrosadeve ser densificada por CVI.

Pode-se também fazer variar o título de fios entre o núcleo e apele, por exemplo para respeitar os limites desejados para o valor da relaçãodas taxas de fibras entre o urdume e a trama e a taxa de fibras global.

De acordo com uma particularidade, a estrutura fibrosa tem,pelo menos, uma parte de espessura reduzida com duas camadas de fios detrama e formada por uma tecelagem tri-dimensional com uma armação de tipointerlock ligando as duas camadas de trama e por uma tecelagembidimensional com armação tipo cetim ligando os fios de cada camada detrama.

De acordo com uma outra particularidade, a estrutura fibrosatem uma parte de espessura reduzida com três camadas de fios de trama eformada por uma tecelagem tri-dimensional com uma armação de tipointerlock ligando as três camadas de trama, e a camada de fios de tramacentral é, por outro lado, ligada a cada uma das duas outras por tecelagem demúltiplas camadas, com armação do tipo cetim.

De acordo com ainda com outra particularidade, a estruturafibrosa tem uma parte de transição entre uma primeira parte e uma segundaparte tendo uma camada completa de fios de trama suplementar em relação àprimeira parte, a parte de transição tendo uma camada parcial suplementar defios de trama em relação à primeira parte. Os fios de trama da camada parcialsuplementar podem ser dispostos entre duas camadas completas de fios detrama e ligados entre si por uma tecelagem com uma armação de tipointerlock.

Com estas particularidades, é possível dispor de umacontinuidade da tecelagem tri-dimensional até nas partes muito finas de umaestrutura fibrosa, como por exemplo partes de preformas fibrosas de lâminasde turbo-máquina correspondendo aos bordos de fuga das pás.

Pode-se, por outro lado, formar partes diferentes da estruturafibrosa com fios de naturezas químicas diferentes a fim de conferir aosmesmos propriedades particulares desejadas, notadamente de resistência aodesgaste e à oxidação.

A invenção visa também uma peça de material compósitotendo uma estrutura fibrosa de reforço de material como definido acimadensificado por uma matriz, quer seja uma peça de material compósito dematriz de resina, particularmente uma pá de turbo-máquina, ou uma peça dematerial compósito termo-estrutural.

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção será melhor compreendida à leitura da descriçãofeita abaixo com referência aos desenhos anexos em queAs figuras 1 a 3 ilustram um planto de armações de tecelagemtri-dimensional de tipo interlock e múltiplas camadas,

As figuras 4A a 4H representam diferentes planos sucessivosde armação de uma estrutura fibrosa combinando uma armação de tipointerlock com núcleo e uma armação de tela em pele;

As figuras 5A a 5H representam diferentes planos sucessivosde armação de uma estrutura fibrosa de acordo com um forma de realizaçãoda invenção combinando uma armação de tipo interlock com núcleo e umaarmação de cetim em pele;

As figuras 6A a 6J e 7A a 7H representam parcialmente osdiferentes planos sucessivos de armação de uma estrutura fibrosa de acordocom duas formas de realização da invenção combinando uma armação de tipointerlock com núcleo e uma armação de múltiplo cetim em pele;

As figuras 8A e 8J representam parcialmente os diferentesplanos sucessivos de armação de uma estrutura fibrosa de acordo com umaoutra forma de realização da invenção combinando uma armação de tipointerlock com núcleo e uma armação de cetim em pele;

As figuras 9A a 9T e IOAA a IOBN representam parcialmenteos diferentes planos sucessivos de armação de uma estrutura fibrosa de acordocom duas outras formas de realização da invenção combinando diferentesarmações de tipo interlock com núcleo;

As figuras IlAe IlB representam parcialmente dois planos dearmação de uma estrutura fibrosa de acordo com uma outra forma derealização combinando uma tecelagem de múltiplas camadas com armação detipo tela e uma tecelagem com armação de tipo interlock com núcleo.

As figuras 12A a 12D representam planos sucessivos dearmação de uma parte de estrutura fibrosa com duas camadas de trama, deacordo com uma particularidade da invenção.

As figuras 13A a 13H representam os planos sucessivos dearmação de uma parte de estrutura fibrosa com três camadas de tramas deacordo com uma outra particularidade da invenção;

As figuras 14A a 14D representam os planos de armação deuma parte de transição entre as partes de estrutura fibrosa das figuras 15A -15D e 16A- 16H de acordo com uma particularidade da invenção;

As figuras 15A a 15H representam planos sucessivos dearmação de uma parte de transição entre a parte de estrutura fibrosa dasfiguras 16A a 16H e uma parte de estrutura fibrosa de espessura aumentada deuma camada completa de fios de trama, de acordo com uma particularidadeda invenção, e

A figura 16 é uma fotografia mostrando em parte umaestrutura fibrosa de acordo com uma forma de realização da invençãoconstituindo uma preforma da pá da turbomáquina.

Definições

Por "tecelagem bidimensional" ou "tecelagem 2D" entende-seaqui um modo de tecelagem clássico pelo qual cada fio de urdume passa deum lado ao outro dos fios de uma única camada de trama.

Por "tecelagem tridimensional" ou "tecelagem 3D" entende-seaqui um modo de tecelagem pelo qual alguns pelo menos dos fios de urdumeligam os fios de trama sobre várias camadas de trama.

Por "tecelagem de tipo interlock", entende-se aqui umaarmação de tecelagem 3D da qual cada camada de urdume liga váriascamadas de tramas com todos os fios da mesma coluna de urdume tendo omesmo movimento no plano da armação. A figura 1 é uma vista de um dos 8planos de uma armação de tipo interlock com 7 camadas de urdume e 8camadas de trama. Na armação tipo interlock ilustrada, uma camada de tramaT é formada de duas semi-camadas de trama t adjacentes afastadas uma emrelação à outra no sentido urdume. Tem-se, portanto, 16 semi-camadas detrama posicionadas em xadrez. Cada urdume liga 3 semi-camadas de trama.No que segue, o termo "camada" poderá ser usado para designar uma camadacompleta ou uma semi-camada de fios de trama, salvo especificado emcontrário.

Pode-se também adotar uma disposição em trama não emxadrez, os fios de trama de duas camadas de trama vizinhas sendo alinhadossobre as mesmas colunas.

Por "tecelagem de múltiplas camadas" designa-se aqui umatecelagem 3D com várias camadas de trama dos quais a armação de base decada camada é equivalente a uma armação de tecido 2D clássica como umaarmação de tipo de tela, cetim ou saija, mas com alguns pontos de armaçãoque ligam as camadas de trama entre si. A figura 2 mostra um plano de tecidode múltiplas camadas de tipo tela, ou "tecido de múltiplas telas" em que osfios de urdume são de tempos em tempos desviados de seu trajeto de tela 2Dclássica associada a uma trama para prender um feio de trama vizinho eformar pontos de tela particulares PT ligando duas camadas de tramavizinhas. Ao nível de um ponto de tela particular PT, o fio de urdume passaem torno de dois fios de trama situados na mesma coluna em duas camadas detrama vizinhas.

A figura 3 mostra um planto de um tecido de múltiplascamadas de tipo cetim ou "tecido múltiplo cetim" em que cada fio de urdumedesviado alternativamente no sentido e no outro alternativamente para prenderum fio de trama sobre η de uma primeira camada de fios de trama e um fio detrama sobre η de uma segunda camada de fios de trama adjacente á primeira,η sendo um número inteiro superior a 2 realizando assim uma ligação entreduas camadas. No exemplo ilustrado, η = 16.

Em uma armação de tipo cetim, o "passo" designa o intervaloentre dois pontos de cetim de um mesmo fio de urdume medido em númerode colunas de trama. No caso da figura 3, um tal passo é alternativamente de 6e de 10, dando um passo de múltiplo cetim médio de 8, seja n/2.Nas armações, das figuras 2 e 3, os fios de trama não sãodispostos em xadrez, os fios de trama de duas camadas vizinhas de fios detrama sendo alinhados nas mesmas colunas. Pode-se, todavia, ter umadisposição trama em xadrez como no caso da figura 1, as ligações sendorealizadas entre duas semi-camadas de trama vizinhas.

Nota-se que uma ligação sobre um mesmo fio de urdume emuma armação de múltiplas camadas ou múltiplo cetim não é limitada às duascamadas de trama vizinhas, mas pode se estender sobre uma profundidade demais de duas camadas de trama.

Por "contextura", designa-se aqui o número de fios porunidade de comprimento em sentido trama e no sentido urdume, umacontextura fraca (ou solta) significando um número menor de fios, portantoum tecido mais aberto em oposição com uma contextura elevada (ouapertada).

Em todo o texto que segue e em todos os desenhos, émencionado e representado por convenção e cuidado de comodidade, que sãofios de urdume que são desviados de seus trajetos para prender os fios detrama de uma camada de trama ou de várias camadas de tramas. Todavia, umainversão dos papéis entre urdume e trama é possível, e deve ser consideradacomo coberta também pelas reivindicações.

Descrição Detalhada das Formas de realização da invenção

O domínio de aplicação da invenção é o da realização deestruturas fibrosas aptas a constituir reforços fibrosos, ou preformas, para afabricação de peças de material compósito, as peças sendo obtidas pordensificação das estruturas fibrosas por uma matriz. A matriz é tipicamenteuma resina, no caso de materiais compósitos usados na temperaturarelativamente pouco elevada, tipicamente até 300°C, ou um material refratáriocomo carbono ou cerâmica no caso de compósitos termo-estruturais.

A realização da estrutura fibrosa por tecelagem 3D permiteobter uma ligação entre as camadas, portanto ter um bom comportamentomecânico da estrutura fibrosa e da peça de material compósito obtido, emuma única operação têxtil.

É vantajoso favorecer a obtenção, após densificação, de umestado de superfície isento de irregularidades importantes, isto é, um bomestado de acabamento para evitar ou limitar as operações de acabamento porusinagem ou para evitar a formação de agrupamentos de resina no caso decompósitos de matriz de resina. Para este efeito, no caso de uma estruturafibrosa tendo uma parte interna, ou núcleo, e uma parte externa, ou peleadjacente a uma superfície exterior da estrutura fibrosa, a pele é realizada portecelagem com, uma armação de tipo cetim promovendo, por outro lado, umaspecto de superfície lisa.

Pode ser desejável fazer variar o título de fios utilizados para atecelagem da estrutura fibrosa, particularmente usando fios de títulosdiferentes entre núcleo e pele e/ou entre urdume e trama. Os títulos de fiospodem notadamente ser selecionados para obter uma relação nos limitesdesejados entre a taxa volumétrica das fibras em urdume e a taxa volumétricadas fibras em trama.

É vantajoso também obter propriedades mecânicas assimpouco não homogêneas que são possíveis no seio de uma peça de materialcompósito, favorecer uma densificação da estrutura fibrosa de reforço, comum gradiente de densificação tão fraco como possível entre o núcleo daestrutura fibrosa e apele da mesma, notadamente no caso de densificaçãoCVI. A este efeito, para favorecer o acesso ao núcleo da preforma, atecelagem com núcleo pode ser realizada por tecelagem tipo interlock, queoferece uma comunicação facilitada entre várias camadas de tecido.

Pode-se também realizar o núcleo e a pele por tecelagem demúltiplas camadas com armações diferentes.

Igualmente com o fim de favorecer o acesso ao núcleo daestrutura fibrosa quando da densificação, a pele pode ser realizada com umacontextura mais fraca que a do núcleo.

É possível também fazer variar a armação de tecelagem tri-dimensional na parte de núcleo, por exemplo combinando diferentes armaçõestipo interlock ou uma armação tipo interlock e uma armação de tecelagem demúltiplas camadas ou ainda diferentes armações de tecelagem de múltiplascamadas.

Pode ser desejável fazer variar o título de fios utilizados para atecelagem da estrutura fibrosa, particularmente usando fios de títulosdiferentes entre o núcleo e pele e/ou entre urdume e trama. Um título de fiosdecrescente entre núcleo e pele favorece o acesso ao núcleo do gás através dapele no caso de densificação CVI. Os títulos de fios podem ser tambémselecionados para obter uma relação nos limites desejados entre a taxavolumétrica das fibras em urdume e a taxa volumétrica das fibras em trama.

Pode ser desejável, por outro lado, utilizar fios de naturezasquímicas diferentes entre diferentes partes da estrutura fibrosa, notadamenteentre núcleo e pele para conferir propriedades particulares à peça em materialcompósito obtido, notadamente em termos de resistência à oxidação ou aodesgaste.

Assim, no caso de uma peça de material compósito termo-estrutural com reforço de fibras refratárias, pode-se usar uma preforma comfibras carbono no núcleo e fibras em cerâmica, por exemplo em carboneto desilício (SiC), em pele a fim de aumentar a resistência ao desgaste da peçacompósita ao nível desta parte da pele.

Os exemplos de realização de uma estrutura fibrosa de acordocom a invenção serão agora descritos. Em todos estes exemplos, a tecelagemé realizada por um tear de tipo Jacquard.

Exemplo 1 (não coberto pelas reivindicações)

As figuras 4A a 4H representam parcialmente 8 planossucessivos de uma armação de estrutura fibrosa obtida por tecelagem 3D, osfios de trama sendo visíveis em corte.

A estrutura fibrosa 10 compreende 9 camadas de fios de trama,seja 18 semi-camadas tl a tl8. No núcleo 12 situado entre as peles opostas 14,16, a tecelagem 3D é de tipo interlock com uma contextura 10/10 por camada(10 fios por cm de trama e em urdume). Nas peles, 14, 16, a tecelagem ébidimensional com armação de tipo tela com uma contextura 5/5 por camada.A tecelagem tela só se refere às semi-camadas tl e t2 e as semi-camadas tl7 et18 dos fios de trama. Nota-se que a tecelagem 3D tipo interlock do núcleo seestende até as semi-camadas extremas tl, tl8 das peles a fim de ligar estassemi-camadas às do núcleo.

Neste exemplo, o modo de tecelagem e a contextura variamentre núcleo e pele. A tecelagem tela em pele é favorável para obter umestado de superfície relativamente liso. No caso de densificação por CVI, atecelagem 3 D tipo interlock no núcleo é favorável para minimizar umgradiente de densificação entre pele e núcleo, enquanto que uma contexturamais fraca nas peles favorece o acesso ao núcleo da estrutura fibrosa atravésdas peles.

Exemplo 2

As figuras 5A a 5H representam planos sucessivos de umaarmação de estrutura fibrosa 20 obtida por tecelagem 3D, esta estruturadiferindo da do exemplo 1 em que, nas peles 24, 26, a tecelagem é umaarmação de cetim com uma contextura 5x5 e só se refere às semi-camadasextremas de fios de trama tl e tl8, a tecelagem com núcleo 22 sendo de tipointerlock com uma contextura 10x10 por camada.

Neste exemplo, o modo de tecelagem varia entre núcleo 22 epeles 24, 26, a tecelagem cetim em pele dando um aspecto de superfície lisa.

Exemplo 3

As figuras 6A a 6J representam parcialmente planossucessivos de uma estrutura fibrosa 50 obtida por tecelagem 3D, comtecelagem de tipo interlock com núcleo 52 e tecelagem de múltiplas camadasem pele. A tecelagem de tipo interlock é realizada com cada fio de urdume seestendendo sobre uma profundidade de 2 semi-camadas de fios de trama. Atecelagem de múltiplas camadas em pele 56 é realizada com uma armação detipo múltiplo cetim tendo um passo de 5 que reúne uma camada de tramaexterna formada de duas semi-camadas e uma semi-camada de tramaadjacente.

Uma parte apenas de armação é representada, o número decamadas de trama podendo ser aumentado como simbolizado pelos tiras, e apele oposta à pele 56 não sendo representada, a tecelagem nesta pele opostapodendo ser de mesmo tipo que na pele 56.

Exemplo 4

As figuras 7A a 7H representam parcialmente planossucessivos de uma armação de estrutura fibrosa 60 obtida por tecelagem 3Dde acordo com uma variante do exemplo 3, a tecelagem de tipo interlock comnúcleo 62 se estendendo sobre 3 semi-camadas de fios de trama em vez de 2,e a armação de tecelagem em pele 66 sendo uma tecelagem de múltiplo cetimcom um passo de 4. A armação de tecelagem em pele se estende sobre acamada externa de fios de trama, formada de duas semi-camadas reunidas e,alternativamente, sobre uma e sobre a outra das semi-camadas vizinhas dosfios de trama vizinhos da camada externa.

Exemplo 5

As figuras 8A a 8J representam planos sucessivos de umaarmação de estrutura fibrosa 70 obtida por tecelagem 3D com tecelagem tri-dimensional com armação de tipo interlock com núcleo 72 e uma tecelagemcetim de passo 10 em peles 74, 76.

Os fios de trama são dispostos em xadrez. O número de semi-camadas de trama com núcleo pode ser aumentado como simbolizado portiras.

A tecelagem de tipo interlock com núcleo é sobre duas semi-camadas e a tecelagem cetim em pele é igualmente sobre duas semi-camadas,a semi-camada externa em pele não se estende com relação à tecelagem detipo interlock do núcleo.

Exemplo 6

As figuras 9A a 9T representam 20 planos sucessivos parciaisde uma parte de núcleo 92 de uma estrutura fibrosa obtida por tecelagem 3 D,os fios de trama sendo dispostos em xadrez.

A parte de núcleo 92 compreende uma primeira parte 92atecida com uma primeira armação de tipo interlock sobre duas semi-camadasde fios de trama e uma segunda parte 92b tecida com uma segunda armaçãode tipo interlock sobre duas semi-camadas de fios de trama. Na primeira parte92a, o fio de urdume representado em tiras mostra simplesmente que um ouvários fios de urdume podem ser previstos seguindo o mesmo trajeto emfunção da espessura desejada. Na segunda parte 92b, um único fio de urdumeé representado. Isto poderá ser repetido tantas vezes como necessário emfunção da espessura desejada.

A segunda parte 92b é situada entre a primeira parte 92a e umaparte de pele não representada. A tecelagem em pele poderá ser umatecelagem de múltiplas camadas por exemplo com uma armação múltiplocetim como a parte de pele 56 da estrutura fibrosa do exemplo 5.

Quando ap arte de núcleo 92 está situada entre duas partes depele opostas, ela poderá compreender uma terceira parte situada entre aprimeira parte e uma parte de pele, do outro lado da primeira parte em relaçãoà segunda parte 92a, por exemplo simétrica desta em relação a um planomediano.

A utilização de duas armações diferentes na parte de núcleopermite ter propriedades mecânicas diferentes. NO exemplo ilustrada, aarmação de tipo interlock na parte 92a assegura uma ligação mais forte dosfios de trama que a armação de tipo interlock na parte 92b.

Exemplo 7

As figuras IOAA a IOBN representam 40 planos sucessivosparciais de uma parte de núcleo 103 de uma estrutura fibrosa obtida portecelagem 3D, a parte de núcleo 102 se distinguindo da 92 do exemplo 9 poruma armação de tecelagem de tipo interlock diferente na primeira parte 102a,a armação de tecelagem de tipo interlock em uma segunda parte 102b sendo amesma que a da segunda parte 92b do exemplo 6.

A armação de tipo interlock da parte 102a procura pelo menosuma forte ligação que a da parte 92a do exemplo 6, mas é mais fácil de tecer.

Exemplo 8

As figuras IlA e IlB representam dois planos sucessivos daparte do núcleo 112 de uma estrutura fibrosa que se distingue da do exemplo9 em que a armação na primeira parte 112a da parte de núcleo 112 é de tipode múltiplas telas, enquanto que a armação na segunda parte 112b é de tipointerlock semelhantes à da segunda parte 92b do exemplo 9.

A tecelagem com armação de múltiplas telas na parte 122apermite uma ligação muito forte dos fios de trama.

Exemplo 9

As figuras 12A a 12D representam planos sucessivos de umaarmação de uma parte 120 de estrutura fibrosa de espessura muito reduzida,limitada a duas camadas de fios de trama tl e t2.

As camadas de trama são ligadas entre si por um urdume Clpor tecelagem com armação de tipo interlock enquanto que os fios de cadatrama são ligados por tecelagem com armação bidimensional por urdumesrespectivos C2, C3. A armação bidimensional é de tipo cetim. Uma talarmação poderá convir particularmente para a parte de uma estrutura fibrosacorrespondendo a uma parte muito fina de uma peça de material compósito afabricar, por exemplo para a parte adjacente do bordo de fuga de uma lâminade uma pá de turbomáquina.

Exemplo 10

As figuras 13 A a 13H representam planos sucessivos de umaarmação de uma parte 130 da estrutura fibrosa de espessura reduzida, limitadaa três camadas de fios de trama, a saber as camadas tl, t2 em pele e umacamada intermediária t3 com núcleo.

As camadas de trama são ligadas entre si por um urdume portecelagem com uma armação de tipo interlock. Nas peles 134, 136 daestrutura fibrosa 130, uma tecelagem com uma armação de múltiplo cetim érealizada. Em variante, pode-se realizar, em pele, uma tecelagembidimensional com armação de tipo cetim.

Nota-se que, nas partes de estrutura fibrosa 120 e 130, astramas não estão posicionadas em xadrez, contrário aos exemplosprecedentes.

Exemplo 11

As figuras 14A a 14D representam planos sucessivos de umaparte 140 da estrutura fibrosa formando transição entre as partes 120 e 130dos exemplos 9 e 10.

Encontra-se na parte 140, as camadas de fios de trama tl e t2 euma camada intermediária parcial t'3, por exemplo uma camada contendo ametade do número de fios de trama das camadas tl e t2.

A camada intermediária t'3 é ligada ás camadas tl, t2, por umatecelagem com armação de tipo interlock, de modo semelhante à armação detecelagem tipo interlock ligando as camadas de trama da parte 130.

Em pele, ao nível da camadas tl, t2, uma tecelagembidimensional é realizada, com armação cetim, semelhante à realizada aonível de cada camada tl, t2, na parte de estrutura fibrosa 120.

Exemplo 12As figuras 15A a 15H representam planos sucessivos de umaparte 150 de estrutura fibrosa formando transição entre a parte 130 doexemplo 10 e uma parte tendo uma espessura aumentada de uma camada.

Encontra-se na parte 150 as camadas de fios de trama tl e t2, acamada intermediária t3 e uma camada de trama adicional parcial t'4, porexemplo uma semi-camada, os fios da camada t3 sendo defasados de umacoluna de trama à outra para formar uma disposição em xadrez.

No núcleo 152, as camadas t3 e t'4 são ligadas às camadas t1 et2 por uma tecelagem com uma armação tipo interlock. Em pele 1564, 156, aonível das camadas tl, t2, uma tecelagem de múltiplas camadas é realizada, naespécie uma tecelagem de múltiplo cetim do mesmo tipo que a realizada empele na parte de estrutura 60 das figuras 7A a 7H.

As armações dos exemplos 9 a 12 permitem aumentarprogressivamente a espessura de uma estrutura fibrosa permitindo, ao mesmotempo, assegurar uma continuidade de armação em pele. A este efeito, édesejável passar de um plano P de uma armação ao plano P+l da armaçãoseguinte (modulo de número de planos deste última). Por exemplo, umaumento de espessura da estrutura 120 à estrutura 150 pode serprogressivamente obtido pela sucessão seguinte:

- planos 1, 2, 3 (figuras 12A, 12B, 12C) da armação daestrutura 120,

- planos 4, 5, ou seja 4,1 (porque 5 = 1 módulo 4) (figura 14D,14A) da armação da estrutura de transição 140,

- planos 6, 7, 8 (figura 13F, 13G, 13H) da armação 130, e

- planos 9, 10, 11, ou seja 1, 2, 3 (porque 9, 10, 11 = 1, 2, 3módulo 8) da armação da estrutura de transição 150 (figuras 15A, 15B, 15C).

A fotografia da figura 16 mostra uma parte da estrutura fibrosacom espessura evolutiva constituindo a preforma fibrosa da pá da turbina daturbomáquina. Constata-se que a continuidade das armações em pele érespeitada até o bordo BF da preforma correspondente no bordo de fuga dalâmina da pá. A tecelagem da parte fina é aqui realizada de acordo com osexemplos 9 a 12 (figuras 12 a 15).

Claims

1. Estrutura fibrosa de reforço tecida em uma única peça para afabricação de peça de material compósito, caracterizada pelo fato de que aestrutura fibrosa tem uma parte interna, ou núcleo, e uma parte adjacente auma superfície exterior da estrutura, ou pele, e a estrutura fibrosa sendoformada por uma tecelagem tridimensional com núcleo com, pelo menos, umaarmação escolhida dentre uma armação de tipo interlock e uma armação demúltiplas camadas e por uma tecelagem em pele com uma armação de tipocetim.

2. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de ser formada por uma tecelagem tridimensional compelo menos uma armação de tipo interlock com núcleo e uma tecelagem comuma armação de tipo tela, cetim ou sarja em pele.

3. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de que a tecelagem em pele é de tipo de múltiplascamadas.

4. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de que a tecelagem em pele é de tipo bidimensional.

5. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que é formada por uma tecelagem de múltiplascamadas com núcleo e uma tecelagem com múltiplas camadas em pele comuma armação diferente da armação com núcleo.

6. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que é formada por uma tecelagem de múltiplascamadas com núcleo e uma tecelagem bidimensional em pele.

7. Estrutura fibrosa de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que na mesma o núcleocompreende uma primeira parte formada por tecelagem tridimensional comuma primeira armação e pelo menos uma segunda parte situada entre aprimeira parte e a pele, a segunda parte sendo formada por tecelagemtridimensional com uma segunda armação diferente da primeira.

8. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 7,caracterizada pelo fato de que a primeira e a segunda armações são armaçõesde tipo interlock.

9. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 7,caracterizada pelo fato de que a primeira e a segunda armações são armaçõesde tecelagem de múltiplas camadas.

10. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 9,caracterizada pelo fato de que na mesma a primeira e a segunda armações sãoarmações de múltiplos cetins de passos diferentes.

11. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 7,caracterizada pelo fato de que uma das primeira e segunda armações e umaarmação de tipo interlock e a outra é uma armação de tecelagem de múltiplascamadas.

12. Estrutura fibrosa de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que na mesma uma ou maisdas contexturas de urdume e de trama varia entre o núcleo e a pele.

13. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 12,caracterizada pelo fato de ser para a fabricação de peças de materialcompósito por densificação CVI, em que uma pelo menos das contexturas deurdume e em pele é mais fraca em pele do que no núcleo.

14. Estrutura fibrosa de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que na mesma os fios usadospara a tecelagem tem um título que varia entre o núcleo e a pele.

15. Estrutura fibrosa de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 14, caracterizada pelo fato de ter pelo menos uma parte deespessura reduzida com duas camadas de fios de trama e formada por umatecelagem tridimensional com uma armação de tipo entrelaçado, ligando asduas camadas de trama e por uma tecelagem bidimensional de tipo cetimligando os fios de cada camada de pele.

16. Estrutura fibrosa de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 15, caracterizada pelo fato de ter uma parte de espessurareduzida com três camadas de fios de trama e formada por uma tecelagemtridimensional com uma armação de tipo interlock ligando as três camadas detrama e a camada de fios de trama central é, por outro lado, ligada com cadauma das duas outras por uma tecelagem de múltiplas camadas com armaçãotipo cetim.

17. Estrutura fibrosa de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 16, caracterizada pelo fato de ter uma parte de transiçãoentre uma primeira parte e uma segunda parte tendo uma camada completa defios de trama suplementar em relação à primeira parte, a parte de transiçãotendo uma camada parcial suplementar de fios de trama em relação à primeiraparte.

18. Estrutura fibrosa de acordo com a reivindicação 17,caracterizada pelo fato de que os fios de trama da camada parcial suplementarsão dispostos entre duas camadas completas de fio de trama e ligadas aosmesmos por uma tecelagem com uma armação de tipo interlock.

19. Peça de material compósito tendo um reforço fibrosodensificado por uma matriz de resina, caracterizada pelo fato de que namesma o reforço fibroso é formado por uma estrutura fibrosa de acordo comqualquer uma das reivindicações 1 a 18.

20. Peça de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelofato de constituir uma pá de uma turbomáquina.

21. Peça de material compósito termoestrutural tendo umreforço fibroso densificado por uma matriz, caracterizada pelo fato de que oreforço fibroso é formado por uma estrutura fibrosa de acordo com qualqueruma das reivindicações 1 a 18.