Chapitre VI
Module 6 : Matériaux et éléments d'assemblage
Guide d'étude SkyLicence avec diagrammes.
Module 6 : Matériaux et Éléments de Fixation
1. Aperçu du Module
Le Module 6 du programme EASA Part-66 fournit au personnel de certification une compréhension complète des matériaux et des éléments de fixation utilisés dans la construction et la maintenance des aéronefs. Ce module est fondamental, car il fait le lien entre la science théorique des matériaux et les décisions pratiques et concrètes prises lors de la maintenance, de l'inspection et de la réparation.
Le module couvre les propriétés, l'identification et le comportement des métaux ferreux et non ferreux, des matériaux composites et non métalliques, ainsi que la vaste gamme d'éléments de fixation — des fixations et roulements aux tuyaux, flexibles et mastics. Il aborde également, de manière cruciale, les mécanismes de dégradation qui menacent la navigabilité, notamment la corrosion, et les méthodes de contrôle non destructif (CND) utilisées pour les détecter. Un thème clé est la nécessité absolue de suivre les données approuvées (Manuels de Maintenance Aéronef, Manuels de Réparation Structurelle, Catalogues de Pièces Illustrés) et le contrôle strict des pièces et des matériaux.
2. Concepts Clés Expliqués en Détail
2.1 Matériaux d'Aéronef : Ferreux
Les matériaux ferreux sont à base de fer et sont largement utilisés dans les aéronefs pour leur résistance élevée et leur dureté. Leurs propriétés peuvent être considérablement modifiées par le traitement thermique et l'alliage.
Types d'Acier Utilisés dans l'Aviation :
Aciers Faiblement Alliés (par ex., 4130, 4340) : Ce sont les aciers de construction les plus courants. Ils sont traitables thermiquement pour atteindre une résistance élevée et sont utilisés pour les supports moteur, les composants du train d'atterrissage et les fixations structurelles critiques. Ils sont sensibles à la corrosion et nécessitent un placage de protection (par ex., cadmium) ou une peinture.
Aciers Résistants à la Corrosion (Aciers Inoxydables) : Alliés au chrome (et souvent au nickel) pour offrir une résistance à la corrosion. Ils sont utilisés pour les systèmes d'échappement, les ressorts et les fixations. Ils sont généralement non magnétiques (nuances austénitiques) ou moins magnétiques que les aciers au carbone ordinaires.
Aciers à Haute Résistance : Utilisés dans les composants fortement sollicités comme les arbres de transmission et les essieux du train d'atterrissage. Ils sont extrêmement sensibles à la fragilisation et à la fissuration par corrosion sous contrainte.
Traitement Thermique et Effets de Surchauffe :
Les procédés de traitement thermique comme la trempe, le revenu et le recuit sont utilisés pour adapter les propriétés mécaniques de l'acier.
Concept Critique : L'exposition d'aciers à haute résistance à des températures supérieures à leur température de fonctionnement maximale admissible (par ex., en raison d'un incendie ou d'une friction excessive) peut provoquer de graves modifications métallurgiques. Cela entraîne souvent un sur-revenu, conduisant à une perte de dureté et de résistance, ou dans certains cas, une re-trempe qui provoque une perte de ductilité et une fragilité accrue. Un composant qui a été surchauffé doit être retiré du service, car son intégrité structurelle est compromise.
Identification des Boulons en Acier (Norme AN) :
Les boulons en acier AN (Air Force-Navy) sont identifiés par des marquages sur la tête du boulon.
Un tiret ou un astérisque en relief sur la tête indique que le boulon est en acier résistant à la corrosion.
L'absence de marquage indique généralement un boulon en acier allié plaqué au cadmium.
Le codage couleur n'est pas une méthode standard pour identifier les boulons AN.
2.2 Matériaux d'Aéronef : Non Ferreux
Les matériaux non ferreux sont appréciés pour leur légèreté, leur résistance à la corrosion et leurs propriétés électriques ou thermiques spécifiques.- Aluminium et ses alliages :
Le principal matériau de la cellule en raison de son excellent rapport résistance/poids.
Anodisation : Un processus électrochimique qui crée une couche d'oxyde épaisse, dure et résistante à la corrosion sur la surface. Cette couche n'est pas un revêtement mais une conversion de la surface de l'aluminium elle-même. Son objectif principal est la protection contre la corrosion. Si elle est rayée jusqu'au métal nu, la couche protectrice est perdue localement et la corrosion peut s'initier.
Revêtement de conversion chimique (Alodine) : Un processus chimique qui produit une couche mince et stable d'oxyde/phosphate. Ses objectifs principaux sont d'améliorer l'adhérence de la peinture et de fournir une protection contre la corrosion pour les surfaces en aluminium avant la peinture. Il n'affecte pas de manière significative la conductivité ou la dureté.
Corrosion : Les alliages d'aluminium sont sensibles à diverses formes de corrosion, notamment la corrosion par piqûres, la corrosion exfoliante et la corrosion de frottement.
Titane et ses alliages :
Utilisé dans les environnements à haute résistance, haute température et hautement corrosifs (par exemple, longerons de pales de rotor, cloisons coupe-feu, fixations).
Propriétés clés : Non magnétique, léger et hautement résistant à la corrosion.
Identification : Généralement marqué avec 'Ti' ou 'Titane'. Ils ne sont pas identifiés par des codes de couleur et ne sont pas magnétiques, ce qui aide à les différencier de certains aciers. Ils sont environ 40 % plus légers que l'acier mais plus lourds que l'aluminium.
Magnésium et ses alliages :
Le métal structurel le plus léger. Utilisé pour les carters de boîtes de vitesses et certains composants non structurels.
Danger critique : Très sensible à la corrosion et c'est un métal inflammable. Lorsqu'une fixation est grippée dans un carter en magnésium, l'utilisation d'un chalumeau est strictement interdite en raison du risque d'inflammation. Le retrait nécessite des méthodes prudentes comme l'huile pénétrante et un extracteur de taraud.
2.3 Matériaux d'aéronefs : Composites et non métalliques
Matériaux composites :
Constitués d'un renfort (par exemple, fibres de carbone, de verre ou d'aramide) incorporé dans une matrice (par exemple, résine époxy).
Avantages : Rapport résistance/poids élevé, résistance à la corrosion et résistance à la fatigue.
Défauts : Les défauts principaux sont le délaminage (séparation des couches), le décollement (séparation de la peau du nid d'abeille) et les dommages par impact (qui peuvent être cachés à l'intérieur).
Évaluation des dommages : La première étape pour évaluer tout dommage est de mesurer et documenter le dommage par rapport aux limites admissibles du fabricant. Cela implique souvent des méthodes de contrôle non destructif (CND) comme le test par percussion ou l'inspection par ultrasons.
Ingression d'eau : Une fissure ou un décollement peut permettre à l'eau de pénétrer dans le nid d'abeille, entraînant un gain de poids, une corrosion interne et des dommages par gel-dégel. Une pale avec une suspicion d'ingression d'eau et une fissure doit être remplacée, car l'étendue complète des dommages internes ne peut pas être évaluée.
Plastiques transparents (Acrylique/Plexiglas) :
Utilisés pour les pare-brise et les fenêtres en raison de leur clarté optique, de leur légèreté et de leur facilité de formage.
Propriété clé : Excellente transmission de la lumière et formabilité.
Défaut critique : Les fissures ne sont pas réparables. Percer des trous d'arrêt n'est pas une réparation approuvée pour l'acrylique. Toute fissure, quelle que soit sa taille, nécessite le remplacement de la fenêtre.
Percage : Lors du perçage de l'acrylique, utilisez un foret bien affûté, une vitesse lente et une pression légère pour éviter l'accumulation de chaleur, les fissures et l'écaillage.- Caoutchouc et élastomères :
Utilisés pour les joints d'étanchéité, les garnitures, les tuyaux flexibles et les accouplements flexibles.
Dégradation : Le gonflement et la formation de cloques sur un tuyau flexible indiquent une attaque chimique par un fluide incompatible. Le craquelage et le durcissement indiquent un vieillissement ou une attaque par l'ozone.
Accouplements flexibles : Toute fissure dans un élément en caoutchouc d'un accouplement flexible entraîne le rejet et le remplacement de la pièce. Il n'existe aucune limite de fissuration acceptable pour ces composants critiques.
2.4 Corrosion
La corrosion est la dégradation électrochimique d'un métal. Elle constitue une menace principale pour la navigabilité et un axe majeur des inspections de maintenance.
Types de corrosion :
Corrosion galvanique : Se produit lorsque deux métaux dissemblables sont en contact en présence d'un électrolyte. Le métal le plus actif se corrode.
Corrosion par piqûres : Attaque localisée qui forme de petites piqûres ou des trous. La profondeur des piqûres est une mesure critique pour déterminer la navigabilité.
Corrosion de fretting (frottement) : Se produit à l'interface de deux surfaces étroitement ajustées soumises à de petits mouvements relatifs répétés (vibrations). Cela décompose la couche d'oxyde protectrice, entraînant une usure et une oxydation accélérées. On la trouve couramment au niveau des joints rivetés et des interfaces de paliers.
Corrosion exfoliante : Forme sévère de corrosion intergranulaire qui se produit le long des joints de grains des alliages d'aluminium. Les produits de corrosion ont un volume plus important que le métal d'origine, ce qui provoque le « gonflement » ou l'exfoliation des couches. Cela indique des dommages structurels profonds et cachés.
Élimination et évaluation de la corrosion :
Première étape : La première action consiste toujours à évaluer les dommages par rapport aux limites admissibles du fabricant (AMM/SRM).
Élimination : Les produits de corrosion doivent être éliminés mécaniquement (par exemple, avec du papier abrasif) ou chimiquement, conformément à l'AMM. Les brosses métalliques rotatives sont souvent interdites sur les revêtements structurels car elles sont trop agressives et peuvent enlever du matériau sain.
Évaluation après élimination : Après l'élimination de la corrosion, l'épaisseur de matériau restante doit être mesurée et comparée aux limites admissibles. Si l'épaisseur restante est inférieure au minimum, le composant doit être remplacé.
Exemple de calcul : Si une paroi de jambe de force a une épaisseur de 2,0 mm et que le manuel autorise une profondeur de piqûre maximale de 10 % de l'épaisseur de la paroi, la profondeur de piqûre admissible est de 0,2 mm. Une piqûre de 0,3 mm dépasse cette limite, ce qui nécessite le remplacement du composant.
Protection contre la corrosion :
Cadmiage : Revêtement sacrificiel appliqué sur les fixations et composants en acier. Des produits de corrosion blancs sur un boulon cadmié indiquent que le revêtement a été consommé et que le boulon doit être remplacé.
Composés inhibiteurs de corrosion (CIC) : Appliqués en film mince par pulvérisation ou au pinceau sur les structures internes pour empêcher la pénétration d'humidité. Des couches épaisses peuvent piéger l'humidité et ne sont pas acceptables.
Installation humide : Application d'un mastic ou d'un CIC sur la tige d'un boulon avant l'installation pour empêcher la pénétration d'humidité et la corrosion de fretting.
2.5 Fixations
Rivets :
Utilisés pour la fixation structurelle permanente. Le diamètre est généralement 3 fois l'épaisseur de la tôle la plus épaisse, et la longueur doit tenir compte de l'épaisseur totale du matériau plus la quantité nécessaire pour former la tête de matage. La sélection est toujours basée sur des données techniques approuvées (AMM, SRM ou tableaux standard).- Boulons et écrous :
Boulons AN : Identifiés par les marquages sur la tête. Un tiret en relief ou un astérisque indique un acier résistant à la corrosion.
Écrous autofreinés : Utilisent un insert en nylon ou un filetage tout métal déformé pour créer une friction et résister au desserrage.
Réutilisation : La réutilisation n'est autorisée que si le couple résiduel respecte les limites de l'AMM. Si l'écrou tourne sans atteindre le couple spécifié, la fonction de freinage est usée et l'écrou doit être remplacé.
Installation : Serrés à une valeur de couple spécifiée dans le manuel de maintenance. La valeur de couple tient compte de la friction de la fonction de freinage.
Écrous à créneaux : Utilisés avec une goupille fendue pour un verrouillage positif. Si le couple est inférieur au minimum, l'écrou doit être desserré et resserré au couple. La goupille fendue doit être remplacée après tout ajustement du couple.
Fixations Hi-Lok : Un système à broche et collier qui assure un serrage constant et s'installe depuis un seul côté, éliminant le besoin d'une barre d'appui.
Application du couple :
Rallonge en pied-de-biche à 90° : Lorsqu'une rallonge est utilisée à 90 degrés par rapport au manche de la clé, la longueur du bras de levier effectif n'est pas allongée, donc le couple indiqué est égal au couple appliqué.
Rallonge en pied-de-biche en ligne : La lecture doit être recalculée à l'aide d'une formule qui tient compte de l'augmentation de la longueur du bras de levier.
Couple excessif : Peut provoquer une déformation du filetage, ce qui réduit la capacité de charge du boulon. Ces boulons doivent être remplacés.
2.6 Tuyaux, flexibles et mastics
Flexibles :
Numéros de pièce : Les flexibles sont fabriqués selon des numéros de pièce spécifiques (par exemple, MS28741-4-12) qui définissent la taille, le matériau, la configuration des raccords et la pression nominale. Un numéro de tiret différent peut être incompatible. Seul le numéro de pièce exact de l'IPC ou du manuel de maintenance est acceptable.
Inspection : Rechercher les pliures, frottements, gonflements, cloques et torsions. Un flexible tordu induit une contrainte de torsion sur la tresse de renfort et doit être remplacé.
Bagues serties : Une bague sertie fissurée indique une perte d'intégrité structurelle. L'assemblage de flexible ne peut pas être réparé et doit être remplacé. Le resertissage n'est pas autorisé car il doit être effectué dans un environnement contrôlé par le fabricant.
Mastics :
Mastics pour réservoirs de carburant : La fonction principale est de prévenir les fuites de carburant. Ils doivent être résistants au carburant, aux additifs et à la dégradation environnementale. Ce ne sont pas des matériaux structurels.
2.7 Contrôles non destructifs (CND)
Les méthodes CND sont utilisées pour détecter les défauts sans endommager le composant.
Contrôle par ressuage : Détecte les discontinuités débouchant en surface (fissures, porosités). Une ligne continue d'indications indique une fissure superficielle.
Contrôle par magnétoscopie (MPI) : Détecte les fissures superficielles et proches de la surface dans les matériaux ferromagnétiques (acier). Toute indication linéaire est un motif de rejet.
Contrôle par ultrasons : Utilise des ondes sonores à haute fréquence pour détecter les défauts internes tels que le délaminage dans les structures composites ou collées.
Courants de Foucault : Détecte les défauts superficiels et proches de la surface dans les matériaux conducteurs.
Test par percussion : Une méthode acoustique simple utilisée pour détecter les décollements et délaminages dans les structures composites en écoutant un son sourd.
3. Formules, réglementations et procédures importantes- **Cadre réglementaire :**
Règlement (UE) n° 1321/2014, Annexe III (Part-66) : Définit les exigences relatives à la certification du personnel de maintenance.
Part-145 : Définit les exigences relatives aux organismes de maintenance, y compris l'utilisation de données approuvées.
AMC/GM (Moyens de conformité acceptables/Matériel d'orientation) : Fournit des orientations sur la manière de se conformer aux règlements.
Procédures clés :
Élimination de la corrosion : Doit suivre les procédures AMM/SRM. La première étape est l'évaluation par rapport aux limites admissibles.
Contrôle du couple : Si un écrou tourne sans atteindre le couple, la fonction de freinage est usée. Si le couple est inférieur au minimum, desserrer et resserrer au couple.
Réparation par soudage : Pour l'acier inoxydable et l'Inconel, une préparation stricte de la surface et un préchauffage sont essentiels pour éviter les fissures. Les réparations par époxy ne sont pas acceptables pour les composants d'échappement.
Évaluation des dommages : Tous les dommages doivent être mesurés et comparés aux limites admissibles de l'AMM/SRM. S'ils sont dans les limites, le composant est apte au vol. S'ils dépassent les limites, il doit être réparé selon les données approuvées ou remplacé.
Formules :
Profondeur de piqûre admissible : (par exemple, 10 % de l'épaisseur de paroi). Calcul :
Profondeur admissible = Épaisseur de paroi × 0,10.Couple avec extension en ligne :
Couple indiqué = (Couple appliqué × L) / (L + E) où L est la longueur de la clé et E est la longueur de l'extension.4. Relations courantes entre les concepts
Propriétés des matériaux ↔ Application : La résistance élevée de l'acier est utilisée pour le train d'atterrissage, la légèreté de l'aluminium pour la cellule, la résistance à la corrosion du titane pour les longerons et la clarté optique de l'acrylique pour les vitres.
Corrosion ↔ Dégradation des matériaux : La corrosion est le principal mécanisme de dégradation des métaux. Le type de corrosion (par exemple, fretting, galvanique, piqûres) est directement lié à l'environnement de service et aux matériaux en contact.
Dommages ↔ Navigabilité : La relation entre un défaut (bosses, fissures, corrosion) et sa taille par rapport aux limites admissibles détermine si un composant est apte au vol ou doit être réparé/remplacé.
État des fixations ↔ Intégrité structurelle : L'état d'une fixation (par exemple, fonction de freinage usée, déformation du filetage, corrosion) a un impact direct sur sa capacité à supporter la charge et à maintenir l'intégrité du joint.
END ↔ Type de défaut : Le choix de la méthode d'END est directement lié au type de défaut et au matériau. Ultrasons pour le délaminage interne, ressuage pour les fissures de surface et magnétoscopie pour les matériaux ferromagnétiques.
5. Points d'examen typiques
Corrosion : Types de corrosion (en particulier le fretting et l'exfoliation), causes et séquence correcte des actions pour l'évaluation et l'élimination. Calcul de la profondeur de piqûre admissible.
Fixations : Identification des boulons AN (marquages de tête), critères de réutilisation des écrous autofreinés, application du couple (en particulier la règle du 90° pour les adaptateurs coudés) et action correcte pour un écrou qui tourne à un couple faible.
Identification des matériaux : Propriétés du titane (non magnétique, léger) et effets de la surchauffe sur l'acier à haute résistance.
Limites de dommages : La décision critique de savoir si un défaut (bosse, fissure, décollement) est dans ou au-delà des limites admissibles et l'action qui en découle (remise en service, réparation ou remplacement).
Éléments non réparables : Les fissures dans l'acrylique (Plexiglas), les ferrures serties fissurées et les accouplements flexibles en caoutchouc fissurés sont toujours une raison de remplacement.
Données approuvées : L'exigence absolue d'utiliser l'AMM, leSRM, IPC, et les instructions du fabricant pour toutes les actions de maintenance, y compris la sélection des pièces, les valeurs de couple et les schémas de réparation.
Inspection des flexibles et des tuyaux : L'importance des numéros de pièces, le caractère inacceptable de la torsion, et les causes de gonflement/cloquage.
Chapitre 5Module 5 : Techniques numériques / Systèmes d'instruments électroniquesChapitre 7Module 7A : Pratiques de maintenance
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