Panneaux sandwich à tolérance planéité serrée Chambres Tracking bras dimuon ALICE LHC

Transcription

1 Chambres Tracking bras dimuon ALICE LHC

2 Chambres Tracking bras dimuon ALICE LHC Particularités des chambres tracking Chambres à fils, à lecture cathodique, dont les cathodes sont également les fenêtres, et la structure porteuse (absence de cadres ou chassis), et réalisées sous forme de panneaux sandwich.

3 Spécifications Panneaux sandwich 1. Variation de gain? G/G des chambres à fils < 15 %? variation relative de gap < 2.5 %? planéité de? mm/400 mm, soit? mm/m au moins sur une face (Une planéité de 0.15 mm signifie que tout point de la surface désignée est situé entre 2 plans parallèles espacés de 0.15 mm) 2. Transparence : 0.5 % Xo pour un panneau? structure sandwich à peaux composite carbone/époxy épaisseur 0.2 mm 3. Nombre total de panneaux toutes dimensions comprises : 304 panneaux 4. Surface totale des panneaux : 250 m 2 5. Longueurs mm, largeur 425 mm, épaisseur 8.4 mm,

4 Consultations démarrées en 2000, 12 entreprises contactées. La plupart ont déclaré qu il n était pas possible de réaliser des panneaux sandwich avec une planéité meilleure que mm/m. Les premiers prototypes réalisés (par une entreprise disant faire mieux que 0.6 mm/m) avaient une planéité de l ordre de 1 à 2 mm/m. Aprés un an de travail avec 2 entreprises, il apparaissait que le pricipal défaut s apparentait à une déformation de type bilame, à une seule courbure, et était du à un gradient de température dans le sandwich au cours de l opération de polymérisation. Au printemps 2001, des prototypes réalisés par 2 entreprises suivant 2 procédés différents, mais prenant en compte l observation çi-dessus, présentaient une planéité correspondant aux spécifications.

5 Principes de conception pour tolérances de formes serrées Le stratifié doit être Equilibré : Soit autant de couches orientée suivant la direction +q que de couches orientées suivant la direction q (autant de plis dans une direction que dans l'autre). Le stratifié doit être Symétrique : La nature des plis et les angles respectifs de la séquence d empilement se retrouvent de part et d autre d un plan passant par le milieu de l épaisseur. Nombre de plis Le stratifié doit idéalement comporter au moins 8 plis. Dans le cas présent, il y avait un équivalent 5 plis.

6 Principes de réalisation pour tolérances de formes serrées 1. Outillage aux tolérances du produit final, ou mieux (à vérifier chez les industriels) 2. Pendant les phases de chauffage, polymérisation et refroidissement, la symétrie des températures (par rapport au plan neutre) doit être respectée, particulièrement les 2 peaux doivent être à la même température à tout moment avec une précision de l ordre du C. Ce que ne permettent pas de réaliser les procédés industriels classiques par bache sous vide, et même par presse (disymétrie des inerties thermiques ou du système de chauffage)

7 Explication Lors de la polymérisation, il y a changement, entre autres, du coefficient de dilatation thermique de la résine du composite. Si une face est polymérisée avant l autre parce que sa température serait un peu plus élevée,ou parce que la température de polymérisation aurait été atteinte plus rapidement, il y a aura effet bilame mémorisé, qui aprés refroidissement se traduit par une courbure de la surface initialement plane. D autre part, aprés polymérisation, il y a changement de coefficient de dilatation thermique au passage du Tg (température de transition vitreuse). Il faut donc garder la même température sur les 2 peaux, à tout instant, jusqu au passage du Tg. Cela reste vrai même si le stratifié est polymérisé sous presse.

8 Un marché avec appel d offres sur performances a été passé en mai réponses, avec dans la short list finale 2 sociétés ayant fourni un prototype de validation. Marché passé avec une société française pour un coût de 221 k, et pour une estimation initiale de 408 k. Le temps de production était estimé à 200 jours ouvrables. La production a duré de Octobre 2002 à Juillet La planéité obtenue en production est meilleure que la spécification de mm/m, et est comprise entre et mm/m.

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