Résultats sur les préformes à épaisseur variable

Trois préformes à épaisseur variable ont été fabriquées et caractérisées au cours de ce projet. Il faut d’abord préciser que le système utilisé n’était pas adapté à leur fabrication. En effet, les deux renforts constituant la préforme ayant une épaisseur différente, il est nécessaire d’avoir un mandrin d’enroulement et un moule avec la bonne forme pour permettre de répartir équitablement la tension d’enroulement dans les deux sections. Pour cela, il faut de compenser la variation de diamètre qui apparait entre les deux sections lors de l’enroulement. C’est fait pour le cas du carter échelle 1 en réalisant des mandrins et des moules aux formes adaptées. Cependant, le système du carter ½ utilisait un mandrin et un moule avec un diamètre constant dans la largeur. Il a donc fallu apporter des modifications pour essayer de répartir au mieux la tension lors de l’enroulement. Côté bobine, cela a été fait par AEC en insérant une épaisseur de néoprène en feuille sous la zone fine lors de l’enroulement du renfort sur le mandrin. Le premier essai a été réalisé avec cette modification seulement (préforme 5), mais n’a pas apporté de résultats satisfaisant car la différence de 𝑉𝑓,𝑎𝑣.𝑝𝑟𝑒𝑓.

entre les deux zones était importante (voir Tableau 6-2). Il a alors été décidé de modifier moule en collant une épaisseur de silicone sur le moule sous la zone fine, comme montré sur la Figure 6-17.

Figure 6-17 : Modification du moule carter ½ pour permettre l’enroulement de renfort à épaisseur variable (a) et résultat (b).

L’épaisseur de silicone correspondait à la moitié de la différence d’épaisseur des renforts à Vf = 58 %, soit environ 3,2 mm. Ceci a permis de diminuer la différence de Vf entre les deux zones, sans toutefois être encore satisfaisant. La différence de tension était d’ailleurs visible en observant les traceurs de fibres de verre sur le renfort pendant l’enroulement, comme montré sur la Figure 6-17. Aucune autre modification n’a été apportée par la suite, les résultats affichés dans cette section sont donc à analyser en gardant cette limitation à l’esprit.

Tableau 6-2 : Résumé des Vf moyens mesurés lors des différentes étapes de fabrication pour chaque préforme à épaisseur variable.

N° préf. rc (%) Cycle chauff. Pp

(kPa) Pulv. Zone Vf av. préf. (%) Vf ap. préf. (%) Vf ap. réch. (%) Vf ap. réch. μmètre (%) 𝛥𝑉𝑓,𝑝𝑟é𝑓. (%) 𝛥𝑉𝑓,𝑟é𝑐ℎ. (%) 5* 1,5 Court 210 Coque Épaisse 50,32 ± 0,43 57,80 ± 0,46 53,38 ± 0,32 N.A.** 7,48 4,42 Fine 38,14 ± 0,63 56,59 ± 0,45 46,03 ± 0,43 N.A.** 18,45 10,56 7 1,5 Court 210 Continue Épaisse 47,71 ± 0,78 57,62 ± 0,52 52,06 ± 0,64 53,07 ± 0,81 9,91 4,55 Fine 42,63 ± 0,92 54,89 ± 0,73 46,68 ± 0,75 47,87 ± 1,06 12,26 7,02 9 0 Court 210 N.A. Épaisse 47,75 ± 0,52 53,99 ± 0,31 51,41 ± 0,37 N.A.** 6,24 2,58 Fine 43,49 ± 0,82 49,49 ± 0,89 46,80 ± 0,79 N.A.** 6,00 2,69 * : Pas de compensation d’épaisseur

** : Préforme endommagée lors du démoulage

6.6.2.1 Impact de la tension d’enroulement

La tension d’enroulement dans les préformes 5 et 7 a été répartie de manière différente à cause de la modification apportée au moule (voir Figure 6-17). Cette dernière a permis de réduire la différence de 𝑉_{𝑓,𝑎𝑣.𝑝𝑟𝑒𝑓.} entre les deux zones de tissage de 12 à 5 %. La zone épaisse était donc moins tendue (donc à priori plus facile à compacter) dans la préforme 7 que dans la 5. À l’inverse,

la zone fine était plus facile à compacter dans la préforme 5 que dans la 7. Ainsi, 𝛥𝑉_{𝑓,𝑝𝑟é𝑓.} en zone épaisse est plus grand dans la préforme 7 que dans la 5 et inversement pour la zone fine. Il est cependant assez étonnant de constater que 𝑉𝑓,𝑎𝑝.𝑝𝑟𝑒𝑓. dans la zone épaisse est le même dans les

deux cas malgré deux conditions initiales différentes. Plus étonnant encore dans la zone fine, ce Vf est plus important dans la préforme 5 alors que 𝑉𝑓,𝑎𝑣.𝑝𝑟𝑒𝑓. est plus faible que dans la 7. Il est clair

que la tension dans le renfort lors de l’enroulement a tendance à augmenter 𝑉_{𝑓,𝑎𝑣.𝑝𝑟𝑒𝑓.}. Son influence sur le comportement en compaction du renfort est cependant plus difficile à comprendre. Des essais complémentaires seraient nécessaires pour mieux comprendre ce phénomène.

La décompaction due au réchauffage semble aussi liée à la tension d’enroulement. En effet, si 𝛥𝑉𝑓,𝑟é𝑐ℎ. mesuré dans la zone épaisse est sensiblement le même dans les deux cas, il reste plus

important dans la zone fine pour la préforme 5. Or cette zone est moins tendue dans cet essai que dans le 7. Ces résultats indiquent que la tension d’enroulement contribuerait au préformage en limitant la décompaction à haute température.

6.6.2.2 Utilité du tackifiant

La préforme 9 a été fabriquée sans tackifiant (préformage à l’eau) à la suite de l’analyse des résultats de la préforme 8. En effet, cette dernière montrait bien un léger impact de la quantité de tackifiant sur 𝑉𝑓,𝑎𝑝.𝑝𝑟𝑒𝑓., mais plus faible qu’attendu. Il a donc été décidé de faire un essai sans

tackifiant pour confirmer la tendance. Il a de plus été décidé de faire cet essai sur une préforme à épaisseur variable pour envisager ce cas sur une situation plus proche de la situation du carter à échelle 1. Cet essai est donc à comparer à la préforme 7 qui a été réalisée dans les mêmes conditions, avec un rc de 1,5 %. À la lumière des résultats obtenus dans le cas plan (Chapitre 5), il était attendu que le préformage à l’eau ne résiste pas aux hautes températures. Cependant, la tension dans le renfort pouvait influencer cette tendance.

Il faut d’abord noter que Vf,av.pref. en zone épaisse et en zone fine sont proches pour les préformes 7 et 9, ce qui rend leur comparaison plus aisée. Lors du préformage, 𝛥𝑉𝑓,𝑝𝑟é𝑓. est plus faible lorsqu’il

n’y a pas de tackifiant (préforme 9) que lorsqu’il y en a (préforme 7). Ceci peut d’une part indiquer que le tackifiant agit comme un lubrifiant. Cette hypothèse a aussi énoncée dans la section 6.6.1.4 mais a été invalidée car ce phénomène n’a pas été caractérisé dans le cas plan. D’autre part, la décompaction de la préforme pourrait être importante entre l’enlèvement de la pression de

préformage et la mesure d’épaisseur après préformage, dans le cas sans tackifiant, puisqu’il n’y a pas de lien entre les fibres qui ont été créés avec le tackifiant. Cette situation n’ayant toutefois pas été testée dans l’étude du préformage dans le cas plan (Chapitre 5), c’est à dire qu’une mesure après refroidissement sous compaction n’était pas faite, il n’est pas possible de confirmer ce phénomène. De plus, les résultats de décompaction après réchauffage indiquent que 𝑉_{𝑓,𝑎𝑝.𝑟é𝑐ℎ.} est proche dans les deux situations de préformage, que ce soit dans la zone épaisse ou dans la fine. Ce résultat amène à discuter de l’intérêt d’utiliser du tackifiant pour préformer ce renfort, et entre en contradiction avec les observations réalisées dans la section 6.6.1.4. Toutefois, comme expliqué dans le cas plan (voir Chapitre 5), les temps de décompaction mesurés sont très longs par rapport à ce qui a lieu dans une fabrication réelle. Même si cette analyse était faite pour la décompaction lubrifiée dans le cas plan, elle pourrait aussi être réalisée pour la décompaction à sec ici. Il s’avère donc que l’essai de réchauffage réalisé n’était peut-être pas suffisant pour caractériser complètement le comportement en décompaction de la préforme, puisqu’il manque la mesure de son évolution par rapport au temps et la lubrification par la résine. Il faut quand même préciser qu’il n’était pas possible de réaliser ces caractérisations dans ce cas, car il aurait fallu ouvrir le moule à chaud pour pouvoir accéder à la préforme, ce qui est dangereux. En se basant sur les résultats mesurés ici après préformage, sur les observations réalisées sur l’épaisseur constante (section 6.6.1.4) et dans le cas plan (Chapitre 5), il a été décidé de faire une choix conservateur en concluant que le préformage à l'eau (c’est-à-dire sans tackifiant) n'est pas envisageable dans le cadre du projet carter.