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| MOYEU D'HELICES DUC |
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| DESCRIPTION |
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| MOYEU TRIPALE |
MOYEU TRIPALE |
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Les moyeux Duc-hélices
sont réalisés avec le procédé
CARBONE FORGE ® *
Les ½ moyeux ont fait l'objet d'une étude de
résistances mécaniques en comparaison avec des
pièces de géométrie identique réalisées
avec différents alliages d'aluminium forgé.
Les résultats ont démontré une résistance
équivalente avec un gain de poids considérable
(divisé par 2). |
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PROCEDE CARBONE FORGE ® :
Ce procédé, propre
à la société CARBONE FORGEâ
dirigée par M. DUQUEINE, fait l'objet d'un
brevet déposé dans 8 pays mondiaux :
-Europe, Japon, Canada, Corée du Nord, Etats-Unis,
Taïwan et Mexique.
- Procédé industriel
permettant la réalisation de pièces
mécaniques en carbone (fibre longue).
- Procédé qui augmente
les propriétés mécaniques des
pièces composites carbone.
- Procédé permettant
la réalisation de pièces avec des
temps de fabrication très courts.
- Diminution des coûts de
fabrication.
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| * marque déposée. |
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| RESISTANCE - MOYEU
TRIPALE CARBONE |
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| INTRODUCTION |
Le moyeu tripale DUC HELICES est
réalisé avec le procédé CARBONE
FORGE ®, procédé
qui accroît considérablement les résistances
mécaniques des pièces composites.
Nous avons réalisé dans un bureau spécialisé
deux études montrant les avantages et les performances
du moyeu tripale DUC-HELICES :
- Comparaison avec un autre procédé
de fabrication composite, le procédé AUTOCLAVE
,
- Comparaison avec différents
moyeux réalisés en alliages d'aluminium
en terme de résistance
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| COMPARATIF PROCEDE
CARBONE FORGE ET PROCEDE AUTOCLAVE |
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| CARACTERISTIQUES |
| Les deux moyeux testés ont
été réalisés avec le même
matériau : pré-imprégné de classe
120
Référence : T2H / 268 /
300 / EH25 / 35%
Lot : 10108E01
Rouleau : 1009E001C
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| DRAPAGE |
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Procédé CARBONE FORGE ®:
- Drapage isotrope et symétrie
miroir.
- Orientation des plis : ( 0 ;+45 ;-45
;90 / 90 ;-45 ;+45 ;0 ) x3 = 24 plis au total.
- Epaisseur théorique : 6.50
mm
Procédé AUTOCLAVE :
- Drapage isotrope et symétrie
miroir
- Orientation des plis : [+45 ;-45 ;0
;( 0 ;+45 ;-45 ;90 / 90 ;-45 ;+45 ;0 ) x3 ;0 ;-45 ;+45]
= 30 plis au total.
- Epaisseur théorique : 6.50
mm
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| RESULTATS |
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Moulage sous presse Procédé CARBONE FORGE ® |
Moulage AUTOCLAVE |
| Epaisseur |
Effort
de rupture |
Epaisseur |
Effort
de rupture |
| Arête vive |
6.50 mm |
9.7
MPa |
5.63 mm |
8.5
MPa |
| Arête courbe |
6.52 mm ( 30 plis ) |
34.2 MPa ( 0.8 ) |
6.49 mm
( 24 plis ) |
20.5
MPa ( 1.6 ) |
| 6.35 mm
( 30 plis ) |
17.8
MPa ( 3.5 ) |
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| CONCLUSION |
- La rupture s'effectue en délaminage
et la fibre est peu sollicitée.
- Les éprouvettes avec des arêtes
" courbes " présentent des valeurs de
rupture nettement supérieures.
- Dans le cas de ces éprouvettes,
le procédé CARBONE FORGE ® devient très
intéressant.
- Ce procédé permet d'obtenir
des pièces hautes performances avec une fabrication
rapide.
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| COMPARAISON DU MOYEU
CARBONE FORGEâ AVEC DES MOYEUX ALUMINIUM |
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| INTRODUCTION |
L'objectif de ces essais
est d'évaluer le potentiel des pièces fabriquées
avec le procédé CARBONE
FORGE ®. Le ½ moyeu
en composite est comparé avec des ½ moyeux réalisés
avec des catégories d'aluminium différentes.
Ils s'avèrent que cette pièce composite présente
des performances comparables bien qu'étant plus légère. |
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| PIECES ET MATERIAUX |
| La pièce en CARBONE FORGEâ
a été réalisée en fibre de carbone
pré-imprégnée de classe 180 type aéronautique. |
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| MOYEU CARBONE FORGE |
MOYEU ALUMINIUM |
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Référence carbone:
VICOTEX ® THR 300 EH15 38%
Drapage :
- Drapage isotrope et symétrie
miroir.
- Orientation des plis : ( 0 ; +60 ;
-60 ; 0 ; +60 ; -60 ; 0 ;………) = 20 plis
au total.
Catégories d'aluminium
:
- AS 7 G06 avec traitement thermique
1 : pièces n° 1 / 2.
- AS 7 G06 avec traitement thermique
2 : pièces n° 3 / 4.
- AS 10 S8 G : pièces n°
5 / 6.
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| MASSE DES PIECES RELEVEES |
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Numéro pièce |
Aluminium
( gr ) |
Carbone
forgé ( gr ) |
| 1 |
537 |
270 |
| 2 |
509 |
272 |
| 3 |
520 |
268 |
| 4 |
- |
270 |
| 5 |
528 |
|
| 6 |
525 |
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| Nous pouvons constater que le poids du
½ moyeu carbone représente en général
la moitié du poids des pièces en aluminium et
que nous obtenons une très faible variation de poids
des pièces en CARBONE FORGE
®. |
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| PROCEDURE DE TESTS |
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Différents cas de chargement ont été
réalisés. Jusqu'ici, nous avons examiné
3 cas :
1er cas :
Tension ( jusqu'à 15 kN ), puis
compression ( jusqu'à 70 kN ) du ½ moyeu le
long de son axe de symétrie.
2nd cas :
Application d'une tension le long d'un
axe incliné par rapport à l'axe de symétrie
de la pièce.
Pour ces deux cas, nous avons exploité
les résultats en termes de rigidité et charges
apparentes de rupture autant que possible. Effectivement,
la capacité des cellules de charge étant limitée,
nous avons dû interrompre l'essai avant la rupture
de la pièce dans la plupart des cas .
En outre, nous sommes arrivés plusieurs fois à
la rupture des vis de fixation de la pièce sur l'outillage
durant les essais.
3ème cas :
Compression le long de l'axe de symétrie
du ½ moyeu jusqu'à 100kN. Nous avons équipé
les pièces des jauges de contrainte sur leur bride
plane, afin d'obtenir directement l'état de contrainte
locale (même dispositif que le 1er cas).
Les résistances spécifiques des pièces
ont été obtenues ici en divisant les propriétés
par le poids de la pièce.
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| RESULTATS |
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Pour le test de la tension / compression le long de l'axe
de symétrie, aucune détérioration ou
fissures n'ont été observées que ce
soit sur les pièces en aluminium ou en composite.
1er TEST
½ MOYEUX EN ALUMINIUM
| Numéro pièce |
Poids (g) |
Résistance en tension
(N/mm) |
Résistance spécifique
en tension (N/mm/g) |
Résistance en compression
(N/mm) |
Résistance spécifique
en compression (N/mm/g) |
| 2 |
509 |
29400 |
58 |
55500 |
109 |
| 3 |
520 |
28600 |
55 |
49000 |
94 |
| 6 |
525 |
27800 |
53 |
58800 |
112 |
½ MOYEUX EN CARBONE FORGE ®
| Numéro pièce |
Poids (g) |
Résistance en tension
(N/mm) |
Résistance spécifique
en tension (N/mm/g) |
Résistance en compression
(N/mm) |
Résistance spécifique
en compression (N/mm/g) |
| 3 |
268 |
28600 |
107 |
50000 |
186 |
| 4 |
270 |
23330 |
86 |
52600 |
195 |
Nous pouvons noter que les résistances en tension
des pièces en carbone sont comparables à celles
obtenues avec les alliages d'aluminium. Cependant, vu le
poids nettement inférieur des pièces en carbone,
les valeurs spécifiques sont beaucoup plus élevées.
2nd TEST
½ MOYEUX EN ALUMINIUM
| Numéro pièce |
Poids (g) |
Résistance en tension
(N/mm) |
Résistance spécifique
en tension (N/mm/g) |
Charge de rupture (kN) |
Charge de rupture
spécifique (N/g) |
| 1 |
537 |
7410 |
13.8 |
>43.9 |
- |
| 5 |
528 |
7410 |
14 |
37.4 |
71 |
½ MOYEUX EN CARBONE FORGE ®
| Numéro pièce |
Poids (g) |
Résistance en tension
(N/mm) |
Résistance spécifique
en tension (N/mm/g) |
Charge de rupture
(kN) |
Charge de rupture
spécifique (N/g) |
| 1 |
270 |
9610 |
35.6 |
40.5 |
150 |
| 2 |
272 |
8000 |
29.4 |
38.9 |
143 |
Sur ce genre d'essai, les pièces
en carbone montrent la même ou une plus haute rigidité
que les pièces en aluminium. Excepté l'échantillon
d'aluminium n°1, les charges de rupture sont quasiment
identiques.
Le mode de rupture semble être moins fragile pour
les pièces Carbone forgé que pour les pièces
en aluminium, et la propagation se produit par le délaminage
de la matière autour des trous de fixation.
3ème TEST
Compression avec jauges de contrainte.
Unité de contrainte : 1µdef = 10-6
| Numéro pièce |
Résistance / rigidité
( N/µdef ) |
| Aluminium – pièce n°2 |
111 |
| Aluminium – pièce n°3 |
83 |
| Carbone – pièce n°5 |
47 |
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| CONCLUSION |
Nous avons pu voir que le procédé
CARBONE FORGE ® est très adapté à
la fabrication de pièces ouvragées avec une
excellente tenue mécanique et en respectant les directions
renforcées de la structure.
Les propriétés mécaniques examinées
des moyeux CARBONE FORGE ® sont comparables à ceux
obtenues à partir des alliages d'aluminium forgés,
pour des dimensions semblables de pièces, et par conséquent
de meilleures performances spécifiques, grâce
au densité plus faible du matériel.( 1.5 contre
2.9 ). |
