Estampage de composites thermoplastiques hautes performances à base de carbone/PPS pour des applications aéronautiques

Résumé

Cette étude expérimentale fait partie du projet CRIAQ COMP-512 / GARDN BA5 dont le but est de fabriquer un coin de porte d’avion en composites thermoplastiques de hautes performances. L’estampage est le procédé utilisé pour mouler les stratifiés de fibres de carbone et PolySulfure de Phénylène (Carbone/PPS). Le procédé consiste à chauffer une plaque pré-consolidée, faite de tissus pré-imprégnés (5HS), au-dessus de sa température de fusion. La plaque est ensuite rapidement transférée dans une presse dans laquelle est disposée un moule préchauffé de la géométrie désirée. Le stratifié se refroidit finalement à la température du moule sous l'application de la pression d’estampage. Il en résulte alors une pièce formée. La géométrie utilisée dans cette étude est la forme en S des sections droites du coin qui sera ensuite moulé. Les effets de différentes configurations de plaques et d’outils sur la qualité de la pièce, comme par exemple, la séquence d'empilement de la plaque, l’épaisseur de la plaque et le rayon de l’outil, sont étudiés. De plus, les effets des paramètres de fabrication sur la qualité de la pièce tels que la pression d’estampage, le temps de maintien et la température de maintien sont également étudiés. La qualité des pièces est évaluée par des mesures de variation d'épaisseur à travers la pièce, des mesures d'angles finaux (retour élastique), du degré de cristallinité et de taux de porosité. Les performances mécaniques des échantillons sont évaluées par des essais de flexion quatre points. Des recommandations sont faites afin d'obtenir une bonne qualité de pièce et les limites du procédé en termes de rayon de courbure minimal ou épaisseur maximale de plaque sont discutées. Les paramètres d'estampage optimum ont été utilisés pour mouler les premières pièces en coins. On constate que le rayon minimum de trois fois l'épaisseur de la plaque doit être utilisé avec des stratifiés minces pour obtenir le moment de flexion maximal. En outre, l'augmentation du rayon de l’outil diminue la rigidité de la pièce. Néanmoins, les stratifiés minces sont plus sensibles aux variations du rayon de courbure que les stratifiés épais pour le même ratio outil, c'est-à-dire le rapport entre le rayon intérieur du moule et l'épaisseur de la plaque. En ce qui concerne les paramètres d'estampage, une pression minimale de 3,3 MPa est nécessaire pour obtenir la consolidation attendue du matériau, mais aucun effet n'a été constaté sur le taux de porosité ou les variations d'épaisseur. Toutefois, les paramètres de maintien, c'est à dire, le temps de maintien et la température de l'outil, ont très peu d'effet sur le moment de flexion de la pièce : Cela montre que l’estampage de plaques pré-consolidées est un procédé robuste. L'utilisation d'un stratifié de dix plis, qui est deux fois et demi plus épais que le stratifié de quatre plis donne des performances mécaniques six fois plus grandes que celles du stratifié de quatre plis. Pour finir, les premiers essais de moulage du coin montrent que la modification de la séquence d'empilement, la forme de la plaque et la manière de tenir la plaque sont de bonnes voies d’amélioration de la qualité de la pièce.

Date	3 oct. 2016
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Martine Dubé (Directeur(-trice))