FR2990642A1 - Procede de collage de pieces intermediaires de fabrication dites pif sur une aube en materiau composite de turbomachine - Google Patents

Procede de collage de pieces intermediaires de fabrication dites pif sur une aube en materiau composite de turbomachine Download PDF

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Abstract

Procédé de collage de pièces additionnelles (22) sur une pièce de turbomachine en matériau composite (20) dans une étuve thermostatique comportant les étapes suivantes : déposer cette pièce de turbomachine en matériau composite munie des pièces additionnelles sur un support rigide (24) indéformable aux température et pression de fonctionnement et conformé pour épouser la forme finale souhaitée pour ladite pièce de turbomachine en matériau composite, revêtir la pièce de turbomachine en matériau composite munie de ces pièces additionnelles par une bâche à vide, les bords de cette bâche à vide étant rendus étanches par rapport au support rigide indéformable au moyen de joints d'étanchéité, faire un vide de pression déterminé dans la bâche à vide pour plaquer la bâche à vide contre la pièce de turbomachine en matériau composite munie de ces pièces additionnelles, appliquer la pression de fonctionnement déterminée sur la bâche à vide pour plaquer la pièce de turbomachine en matériau composite munie de ces pièces additionnelles contre le support rigide indéformable, et chauffer l'ensemble ainsi monté à la température de fonctionnement pendant une durée déterminée dans l'étuve thermostatique.

Description

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des pièces aéronautiques en matériau composite et elle concerne plus particulièrement un procédé de collage de pièces intermédiaires de fabrication dites PIF sur des aubes de turbomachines en matériau composite.
Les pièces intermédiaires de fabrication des aubes comme le bord d'attaque en titane, le fil polyuréthane ou encore les lamelles d'usure (wear-strips) sont en général assemblées sur le profil aérodynamique en matériau composite de l'aube par une opération de collage pratiquée en autoclave, ces différentes pièces étant maintenues en position sur le profil par des rubans adhésifs qui sont polymérisés pendant cette opération. Or, les paramètres de la colle constituant ces rubans font que la température de polymérisation de cette colle est très voisine de celle de transition vitreuse de la résine constitutive du profil aérodynamique, de sorte que l'aube se trouve déformée par l'opération de collage de ces PIF et qu'il apparait des dispersions sur la géométrie de l'aube ainsi obtenue. Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de proposer un procédé de collage de PIF qui permette de pallier de tels inconvénients en améliorant la maitrise des déformations de la pièce en composite. Ce but est atteint grâce à un procédé de collage de pièces additionnelles sur une pièce de turbomachine en matériau composite dans une étuve thermostatique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : déposer ladite pièce de turbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles sur un support rigide indéformable aux température et pression de fonctionnement et conformé pour épouser la forme finale souhaitée pour ladite pièce en matériau composite, revêtir ladite pièce de turbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles par une bâche à vide, les bords de cette bâche à vide étant rendus étanches par rapport audit support rigide indéformable au moyen de joints d'étanchéité, appliquer un vide de pression déterminé dans ladite bâche à vide pour plaquer ladite bâche à vide contre ladite pièce de turbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles, appliquer ladite pression de fonctionnement déterminée sur ladite bâche à vide pour plaquer ladite pièce de turbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles contre ledit support rigide indéformable, et chauffer l'ensemble ainsi monté à ladite température de fonctionnement pendant une durée déterminée dans ladite étuve thermostatique. Ainsi, en recourant à un support rigide indéformable, la conformité géométrique de la pièce de turbomachine en matériau composite est assurée et en outre on garantit une meilleure répétitivité dimensionnelle de cette pièce. Selon le mode de réalisation envisagé, ladite l'étape d'application de ladite pression déterminée sur ladite pièce de turbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles est assurée soit par le gonflement d'une vessie préalablement mise sous pression soit par la mise sous pression de ladite étuve thermostatique. De préférence, ladite pression déterminée est comprise entre 3 et 5 bar, ladite pression de vide est comprise entre 0,1 et 0,9 bar et ladite étape de chauffage est effectuée à 150°C pendant 2h.
Avantageusement, ladite pièce de turbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles repose sur ledit support rigide indéformable par l'une de ses faces externes. Lorsque ladite pièce de turbomachine en matériau composite est une aube, lesdites pièces additionnelles sont des pièces intermédiaires de fabrication (PIF) parmi les suivantes : bord d'attaque en titane, fil polyuréthane, lamelles d'usure. L'invention concerne aussi le dispositif de collage de pièces additionnelles sur une pièce de turbomachine en matériau composite comprenant : une étuve thermostatique, un support rigide indéformable aux température et pression de fonctionnement et conformé pour épouser la forme finale souhaitée pour ladite pièce de turbomachine en matériau composite, une bâche à vide pour recouvrir ladite pièce de turbomachine en matériau composite, les bords de cette bâche à vide étant rendus étanches par rapport audit support rigide indéformable au moyen de joints d'étanchéité, des moyens pour appliquer un vide de pression déterminé dans ladite bâche à vide pour plaquer ladite bâche à vide contre ladite pièce de 10 turbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles, des moyens pour appliquer ladite pression de fonctionnement déterminée sur ladite bâche à vide pour plaquer ladite pièce de turbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles 15 contre ledit support rigide indéformable, et des moyens de chauffage de l'ensemble ainsi monté à ladite température de fonctionnement pendant une durée déterminée dans ladite étuve thermostatique. De préférence, lesdits moyens pour appliquer ladite pression de 20 fonctionnement déterminée sur ladite bâche à vide comportent une vessie. L'invention concerne également une aube de turbomachine obtenue avec le procédé de collage précité et la turbomachine comportant au moins une telle aube. 25 Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif et sur lesquels : 30 - les figures 1 à 3 illustrent schématiquement les trois premières étapes du procédé de collage selon l'invention ; - la figure 4A montre une quatrième et dernière étape du procédé de collage selon l'invention ; et - la figure 4B montre, dans un mode de réalisation alternatif, 35 une quatrième et dernière étape du procédé de collage selon l'invention.
Description détaillée de l'invention Les figures 1 à 4A illustrent les différentes étapes d'un premier mode de réalisation d'un procédé de collage de PIF sur une pièce de turbomachine en matériau composite selon l'invention. Ce procédé est mis en oeuvre dans une étuve thermostatique 10 qui est un appareil de chauffage permettant d'effectuer divers traitements thermiques à une ou des températures régulées classiquement par un thermostat 12. Pour assurer une bonne homogénéité de la température et un meilleur transfert thermique, le chauffage s'effectue en général par ventilation. Une porte vitrée 14 permet de suivre plus facilement le déroulement l'opération de collage. La description de la présente invention sera effectuée dans le cadre de la réalisation d'une aube en matériau composite. Bien entendu, elle ne saurait être limitée à un tel composant aéronautique et l'invention trouvera aussi application par exemple au collage d'une pièce de fixation sur un carter de soufflante. La première étape du procédé est illustrée à la figure 1. La porte de l'étuve étant ouverte, l'aube 20 munie de ses pièces intermédiaires de fabrication dites PIF (en l'espèce son bord d'attaque en titane 22) est placée sur un support rigide 24 indéformable à la température et à la pression du cycle de fonctionnement. L'aube repose sur une de ses deux faces externes et plus particulièrement, comme illustrée, sur sa face latérale inférieure, en l'espèce sa face extrados 20A. Le support rigide est conformé pour épouser la forme finale souhaitée pour l'aube, par exemple vrillée et cambrée dans le cas d'une aube de soufflante composite RTM à armature « interlock ». Dans une deuxième étape illustrée à la figure 2, l'aube est recouverte d'une bâche à vide 26, classiquement un film silicone, qui est solidarisée et rendue étanche du support 24 par un joint ou mastic d'étanchéité 28 entourant entièrement l'aube munie de ses PIF. Ainsi, recouverte, dans une troisième étape du procédé, il est créé, à l'intérieur de cette bâche à vide un vide de pression déterminé, compris entre 0.1 et 0.9 bar, au moyen d'une pompe à vide (non représentée) reliée à un embout 26A de la bâche à vide par un tuyau d'aspiration d'air (non représenté), de sorte à plaquer cette bâche à vide 26 contre la face latérale supérieure de l'aube, en l'espèce sa face intrados 20B, comme illustré à la figure 3. La création de ce vide permet aux plis de la bâche à vide 26 de combler tous les espaces autour de l'aube même les plus petits autour des bords d'attaque ou de fuite par exemple. Une fois ce vide créé et le tuyau d'aspiration de l'air retiré, la porte de l'étuve 14 peut être refermée et le thermostat réglé sur une température de fonctionnement de 150°C pour une durée déterminée de 2h pendant laquelle, pour plaquer l'aube 20 munie de ses PIF contre le support rigide indéformable 24, il est appliqué la pression de fonctionnement déterminée sur la bâche à vide 26, par exemple une pression isostatique comprise entre 3 et 5 bar.
Selon le mode de réalisation envisagé, cette pression exercée sur l'aube 20 peut résulter, comme illustré à la figure 4A, de la simple mise sous pression de l'étuve thermostatique dont l'air comprimé en contact direct avec l'aube va alors conformer cette aube sur son support ou encore du gonflement d'une membrane souple (étirable) de type vessie 30 contenant de l'air comprimé et solidaire d'une poutre 32 formant partie intégrante ou non du support 24 auquel elle est reliée mécaniquement (pour ce faire son embout 30A a été préalablement relié à une pompe (non représentée) par un connecteur (non représenté) pour cette mise à la pression désirée), ce second mode de réalisation, illustré à la figure 4B, présentant l'intérêt de limiter la consommation en air comme en énergie du fait d'une pression localement mieux maitrisée. Ainsi, avec l'invention on obtient une parfaite maitrise des déformations de l'aube pendant l'opération de collage de pièces additionnelles que constituent les différentes pièces intermédiaires de fabrication sans le recours aux habituels rubans adhésifs. Le support rigide en épousant avec précision la géométrie souhaitée pour l'aube munie de ses PIF et donc en ne lui autorisant qu'une seule position, garantit une parfaite reproductibilité du procédé (notamment répétitivité dimensionnelle) synonyme de qualité des performances aérodynamiques.30

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de collage de pièces additionnelles (22) sur une pièce de turbomachine en matériau composite (20) dans une étuve thermostatique (10), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : déposer ladite pièce de turbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles sur un support rigide (24) indéformable aux température et pression de fonctionnement et conformé pour épouser la forme finale souhaitée pour ladite pièce de turbomachine en matériau composite, revêtir ladite pièce de turbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles par une bâche à vide (26), les bords de cette bâche à vide étant rendus étanches par rapport audit support rigide indéformable au moyen de joints d'étanchéité (28), appliquer un vide de pression déterminé dans ladite bâche à vide pour plaquer ladite bâche à vide contre ladite pièce de turbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles, appliquer ladite pression de fonctionnement déterminée sur ladite bâche à vide pour plaquer ladite pièce de turbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles contre ledit support rigide indéformable, et chauffer l'ensemble ainsi monté à ladite température de 25 fonctionnement pendant une durée déterminée dans ladite étuve thermostatique.
  2. 2. Procédé de collage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'application de ladite pression déterminée sur ladite pièce de 30 turbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles est assurée par le gonflement d'une vessie (30) préalablement mise sous pression.
  3. 3. Procédé de collage selon la revendication 1, caractérisé en ce 35 que l'étape d'application de ladite pression déterminée sur ladite pièce deturbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles est assurée par la mise sous pression de ladite étuve thermostatique.
  4. 4. Procédé de collage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce de turbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles repose sur ledit support rigide indéformable par l'une de ses faces externes.
  5. 5. Procédé de collage selon la revendication 1, caractérisé en ce 10 que ladite pièce de turbomachine en matériau composite est une aube et ladite pression déterminée est comprise entre 3 et 5 bar.
  6. 6. Procédé de collage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce de turbomachine en matériau composite est une aube et 15 ladite pression de vide est comprise entre 0,1 et 0,9 bar.
  7. 7. Procédé de collage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce de turbomachine en matériau composite est une aube et ladite étape de chauffage est effectuée à 150°C pendant 2h. 20
  8. 8. Procédé de collage selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite pièce de turbomachine en matériau composite est une aube et lesdites pièces additionnelles sont des pièces intermédiaires de fabrication (PIF) parmi les suivantes : bord d'attaque en titane, fil polyuréthane, 25 lamelles d'usure.
  9. 9. Dispositif de collage de pièces additionnelles (22) sur une pièce en matériau composite (20) comprenant : une étuve thermostatique (10), 30 un support rigide (24) indéformable aux température et pression de fonctionnement et conformé pour épouser la forme finale souhaitée pour ladite pièce de turbomachine en matériau composite, une bâche à vide (26) pour recouvrir ladite pièce de turbomachine en matériau composite, les bords de cette bâche à vide 35 étant rendus étanches par rapport audit support rigide indéformable au moyen de joints d'étanchéité (28),des moyens (26A) pour appliquer un vide de pression déterminé dans ladite bâche à vide pour plaquer ladite bâche à vide contre ladite pièce de turbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles, des moyens (30A) pour appliquer ladite pression de fonctionnement déterminée sur ladite bâche à vide pour plaquer ladite pièce de turbomachine en matériau composite munie desdites pièces additionnelles contre ledit support rigide indéformable, et des moyens (12) de chauffage de l'ensemble ainsi monté à ladite température de fonctionnement pendant une durée déterminée dans ladite étuve thermostatique.
  10. 10. Dispositif de collage selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens pour appliquer ladite pression de fonctionnement déterminée sur ladite bâche à vide comportent une vessie (30).
  11. 11. Aube de turbomachine munie de PIF obtenue par le procédé de collage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
  12. 12. Turbomachine comportant au moins une aube selon la revendication 11.
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