Cartographies des plaques RTM11xx

Le projet dans lequel s’inscrit ce travail a pour but d’analyser certains critères d’élaboration des plaques RTM et leurs conséquences sur la qualité du produit fini. Ainsi plusieurs lots de plaques ont été élaborés au LOMC avec des paramètres différents, comme la pression et le débit d’injection ou le taux de fibre. Les chercheurs et industriels compétents dans le domaine de matériaux ont analysé leurs travaux à la lumière des informations fournies par les analyses ultrasonores. Quelques résultats sont ici sommairement présentés afin de valoriser la technique de cartographie mise au point.

Le but commun à toutes ces expériences est de réaliser des plaques composites RTM ayant une porosité la plus constante possible dans le sens de la largeur et variable suivant le sens d’injection. La porosité est variable et croissante (sans excéder 10 %) entre le point d’injection et l’évent de sortie de la résine. La connaissance de l’allure de la variation du taux de porosité dans une zone de transition, appelée la « marche », est un des buts majeurs de ce projet.

4.4.4.1 Cas des plaques « gavées »

L’objectif est de produire des plaques contenant le moins de défauts. Ces plaques fournissent des valeurs de référence pour le CND (matériau de calibration). Les cartographies de deux plaques de même épaisseur sont présentées. Elles ont des taux de fibres différents (plaque RTM1101 : 53 % de fibres (6 plis) / plaque RTM1102 : 60 % de fibres (7 plis)). Ces plaques ont été injectées à un débit « optimal » de 160 cm³/min (établis en fonction du nombre capillaire Ca optimal pour un taux de fibres donné), puis lessivées jusqu’à ce que l’on n’observe plus de bulles dans la résine dans le conduit de sortie après l’évent du moule. Enfin, le moule fermé au niveau de l’évent, les plaques ont étés mises sous pression (7/8 bars) jusqu’au temps de gel de la résine (soit 50 min environ). Pour la plaque RTM1102, une fuite est apparue pendant la mise sous pression au niveau du joint d’étanchéité.

Figure 4 - 17 : (a) Cartographies des amplitudes à 30dB des plaques RTM1101 (à gauche) et (b) RTM 1102 (à droite)

Figure 4 - 18 : (a) Cartographies de l'atténuation simplifiée des plaques RTM1101 (à gauche) et (b) RTM1102 (à droite)

300 Np/m. Le problème d’étanchéité en créant un dégazage incomplet a grandement altéré la qualité de la plaques RTM1102 qui présente des poches de porosité non nulle (Figure 4 - 17(b) et Figure 4 - 18(b)). Les cartographies obtenues avec le capteur multi éléments (Figure 4 - 17) sont très pauvres en information et ne permettent pas de distinguer la différence de qualité des deux plaques.

4.4.4.2 Cas des plaques élaborées à l’identique

Dans le but de vérifier la cohérence des résultats tant d’élaboration que de contrôle, des plaques ont été réalisées avec le même protocole et les mêmes paramètres. La température du moule est de 165 °C, le taux volumique de fibres est de 53 %, le débit est de 67 cm³/min et le nombre capillaire vaut 2.3x10^-3.

Figure 4 - 19:(a) Cartographies des amplitudes à 30dB des plaques RTM1108 (à gauche) et (b) RTM 1111 (à droite)

Le L en bleu sur la cartographie RTM 1111 n’est que l’image d’un marqueur qui a été déposé sur la plaque lors de cet enregistrement.

Figure 4 - 20 : (a) Cartographies de l'atténuation simplifiée des plaques RTM1108 (à gauche) et (b) RTM1111 (à droite)

puis un autre de forte porosité. Les longueurs des paliers à faible porosité sont du même ordre de grandeur pour les deux plaques (Xmin environ égal à 130 mm). Pour des plaques identiquement élaborées, la répétabilité des résultats acoustiques montre la fiabilité de la méthode d’analyse. Les cartographies de l’atténuation (Figure 4 - 20) montrent toutefois dans les zones poreuses plus de détails de la distribution du taux de porosité que sur la Figure 4 - 19. Les échelles des couleurs qui donnent les valeurs de l’atténuation en Np/m ont des plages plus étendues que pour celles des plaques « gavées » indiquant que la porosité atteint des taux plus élevés.

4.4.4.3 Cas des plaques élaborées avec des vitesses d’injection minimale et maximale

Ces plaques sont réalisées dans le but de tester des injections à débit maximal et minimal. Les modèles prédisent que le bas débit doit faire apparaitre un palier de faible porosité, puis un autre de forte porosité avec un Xmin très court alors que le haut débit doit donner des plaques à porosité homogène. La plaque RTM1106 a été injectée avec un débit de 8 cm³/min et la plaque RTM1114 avec un débit de 450 cm³/min. Dans les deux cas le taux volumique de fibre est de 53 %. La plaque RTM1106 a été injectée avec une préforme plus courte (200 mm de longueur plutôt que 400 mm) afin de pouvoir terminer l’imprégnation de la préforme avant que ne débute la réticulation de la résine.

Figure 4 - 21 : (a) Cartographies des amplitudes à 30dB des plaques RTM1106 (à gauche) et (b) RTM 1114 (à droite)

Figure 4 - 22 : (a) Cartographies de l'atténuation simplifiée des plaques RTM1106 (à gauche) et (b) RTM1114 (à droite)

Les images montrent le comportement attendu en termes de distribution de porosité Pour la plaque RTM1106 la longueur du palier à faible porosité est assez court (Xmin environ égal à 50 mm). Pour la plaque RTM1114 le taux de porosité est faible et constant sur l’ensemble de la plaque sauf au niveau de l’évent de sortie ou une poche de porosité n’a pu être évacuée. Sur la cartographie des amplitudes à 30 dB de la plaque RTM1106 la complète homogénéité bleue du palier à forte porosité montre à l’évidence que l’écho de fond est nul sur toute la zone, ne donnant ainsi aucune information sur cette partie de la plaque contrairement à la cartographie de l'atténuation simplifiée qui laisse apparaitre des nuances.

4.4.4.4 Cas des plaques à taux volumique de fibre de 60 %.

Jusqu’alors la série de plaque étudiée possèdent toujours un taux volumique de fibre de 53 %. On augmente ce taux de 53 % à 60 % en ajoutant un pli supplémentaire à épaisseur de moule constante.

La réalisation des premières plaques à 60 % avec le même protocole que pour les plaques à 53 % a mis en évidence la présence d’un écoulement préférentiel sur les bords du moule et la création d’une zone sèche en milieu de plaque. Cet écoulement était dû au changement du taux de fibres, qui a diminué la perméabilité, et à la légère surépaisseur (0.1 mm) provoqué par le pli supplémentaire.

Figure 4 - 23 : Echo de surface de la plaque RTM1113 Dans la Figure 4 - 23, la zone bleu foncé est la zone sèche.

Figure 4 - 24 : (a) Cartographies des amplitudes à 30dB des plaques RTM1120 (à gauche) et RTM 1122 (à droite)

Figure 4 - 25 : (a) Cartographies de l'atténuation simplifiée des plaques RTM1120 (à gauche) et RTM1122 (à droite)

60 mm mais la plaque RTM1120 présente une atténuation moyenne sur le palier haut d’environ 750 Np/m alors que celle de la plaque RTM1122 n’est que de 650 Np/m. Cette dernière appréciation n’est pas réalisable sur les cartographies des amplitudes à 30 dB.