PROCESS FOR MAKING ASSEMBLIES COMPOSED OF TWO GLUED ELEMENTS WITH A FORMING STAGE

PROCEDE DE FABRICATION D'ASSEMBLAGES COMPOSES DE DEUX PIECES COLLEES ET COMPORTANT UNE ETAPE DE FORMAGE

Abrégé français

Procédé de fabrication d'assemblages composés
de deux pièces formées et collées.
Les deux pièces (1 et 3) sont disposées sur
un poinçon et une matrice (2 et 4) maintenus
provisoirement écartés pour introduire une pression
suffisante permettant de les former à chaud. Le poinçon
et la matrice sont ensuite rapprochés pour que les
surfaces préalablement collées se trouvent face à face
et se touchent. Un avantage essentiel est qu'aucune
intervention manuelle n'est nécessaire.

Revendications

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'assemblages
composés de deux pièces collées, caractérisé en ce qu'il
consiste à:
utiliser une presse ayant deux éléments
définissant un poinçon et une matrice pouvant se rapprocher
et s'éloigner l'un par rapport à l'autre, au moins un des
éléments étant doté de cavités pour former une des deux
pièces;
placer lesdites deux pièces à assembler sur
lesdits éléments de la presse, l'une desdites pièces étant
placée sur ledit poinçon, l'autre sur ladite matrice;
déposer une couche adhésive sur une région de la
surface d'au moins une desdites deux pièces disposée en
face de l'autre desdites deux pièces;
former la matière de ladite pièce, placée sur
ledit élément doté de cavités, dans lesdites cavités, par
pressurisation, ledit poinçon et ladite matrice étant
maintenus écartés l'un de l'autre durant cette étape de
formage; et
rapprocher ledit poinçon et ladite matrice l'un
de l'autre pour presser lesdites deux pièces l'une sur
l'autre de telle sorte que lesdites pièces soient collées
ensemble par ladite couche adhésive, dans lequel cette mise
sous pression comporte une opération de mise en forme
superplastique et lesdites pièces incluant des tôles
métalliques formant un élément de capot de moteur.
2. Procédé de fabrication d'assemblages
suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces
sont formées à chaud, à une température créant un régime
de superplasticité.
3. Procédé de fabrication d'assemblages
suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les
pièces sont des tôles et en ce que l'assemblage est un
panneau raidi.
4. Procédé de fabrication suivant l'une
quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que
les pièces sont en alliage d'aluminium.

5. Procédé de fabrication d'assemblages
suivant. l'une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que la couche adhésive est un matériau
thermoplastique.
6. Procédé de fabrication d'assemblages
suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que les surfaces recevant la couche
adhésive reçoivent aussi une sous-couche d'accrochage de la
couche adhésive.

Description

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PROCEDE DE FABRICATION D'ASSEMBLAGES COMPOSES DE DEUX
PIECES COLLEES ET COMPORTANT UNE ETAPE DE FORMAGE
DESCRIPTION
L°invention se rapporte à un procédé de
fabrication d'assemblages composés de deux pièces
collées et qui comprend en outre une étape de formage.
Elle a pour but essentiel de permettre de
procéder très commodément et en particulier de ne pas
'10 démonter les pièces avant L'obtention de l'assemblage
fi ni .
Le procédé utilisé jusqu'à présent par la
société demanderesse consistait à former à chaud et
séparément les pièces composant l'assemblage, dans un
régime de déformation dit superplastique où de grands
allongements sont possibles. Les deux pièces étaient
ensuite collées en interposant une couche d°époxyde
entre leurs surfaces en contact. Pour cela elles
étaient placées dans une enceinte autoclave où une
pression était appliquée sur les pièces pour les
presser ainsi qu'une température suffisante pour
transformer la couche d'époxyde et permettre à ce
matériau de deveni r collant .
Outre l°incanvénient de voir utiliser des
appareils successifs, ce procédé était peu avantageux
quand L'assemblage était un panneau raidi de nervures
creuses produites par le formage d'une des pièces, car
la pression nécessaire au collage tendait à les
écraser. Les cavités des nervures devaient donc être
remplies à la main d'un matériau résistant à
l'écrasement tel qu'une structure en nid d'abeilles.
Une autre technique d'assemblage de deux
pièees par pressage évite l'emploi d'adhésif et
consiste à réaliser par pressage une diffusion de la
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matière aux surfaces d'assemblage des pièces. On peut
se reporter aux brevets français 2 304 438 et 2 552 500
pour l'exposé de ces techniques. Dans tous les exemples
eonnus de la demanderesse, l'assemblage précède le
formage de l'ensemble, et de plus le soudage par
diffusion est inapplicable aux alliages d'aluminium qui
constituent une application importante de l'invention.
Enfin, le brevet français 2 374 109 décrit le
pressage d'un revêtement sur une aile d'avion au moyen
de ballons remplis d°air pour le mettre à La forme
voulue, suivi d'un démontage et de l'application d'une
couche adhésive, après quoi on peut réaliser
L'assemblage.
Ce procédé nécessite de nombreuses
interventions manuelles et en général l'interposition
d'une couche intermédiaire au moment du formage pour
éviter tout collage et former à la bonne forme. Il est
conçu pour de grandes pièces en séries peu nombreuses.
L'invention est quant à elle relative à un
procédé de fabrication d.'assemblages composés de deux
pièces collées, caractérisé en ce qu'il consiste à
placer Les pièces sur deux éléments, poinçon et matrice
de presse, à placer une couché adhésive sur des
surfaces d'au moins une des pièces faisant face à
l'autre des pièces, à former au moins une des pièces en
pressurisant entre les poinçon et matrice pour forcer
la matière de ladite pièce dans des cavités du poinçon
sur lequel elle est placée, et à presser les pièces
l'une sur l'autre en approchant les poinçon et matrice.
Les assemblages sont ainsi réalisés presque sans
intervention manuelle et sans changement d'outillage.
Les pièces seront fréquemment formées à chaud, à une
température créant un régime de superplasticité plus ou
moins prononcé, selon les besoins, c'est-à-dire selon
l'importance des déformations exigées.

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On va maintenant décrire l°invention plus en
détail à l'aide des figures suivantes annexées à titre
illustratif et non limitatif .
- les figures 1 et 2 représentent un exemple
de mise en oeuvre du procédé,
- et la figure 3 représente le produit obtenu
par le procédé.
La pièce à obtenir est un élément de capot de
moteur en forme de portion de cylindre ou de cône. On
dispose une tôle extérieure 1 d'aluminium sur une
surface concave de même forme d'une matrice supérieure
2 et une tôle intérieure 3 de même nature sur la
surface convexe d'un poin~on inférieur 4 qui présente
cependant des cannelures 5 en forme de nervures à
former sur la tôle inférieure 3. Les tôles ont été
préalablement dégraissées et décapées et on a appliqué
sur les portions à coller des surfaces de chaque tôle 1
et 3 (c'est-à-dire sur les portions qui ne viennent pas
en face des cannelures 5) une mince sous-couche de
matériau d'accrochage 6 (quelques microns d'épaisseur
suffisent) au pistolet puis une couche de matériau
adhésif 7 (de quelques dizaines de microns
d'épaisseur). Le matériau d'accrochage peut être un
matériau thermodurcissable ou un matériau thermostable
du type polyamide et le matériau adhésif peut être un
polyétherétherkétone (PEEK) ou plus généralement un
matériau thermoplastique. Un procédé simple pour éviter
de recouvrir certaines parties des tôles 1 et 3
consiste à masquer ces parties par des feuilles souples
qui sont ensuite retirées.
La première étape consiste à obtenir le
formage ou forgeage à ehaud des tôles, ici uniquement
de la tôle inférieure 3. Les éléments 2 et 4 sont
maintenus écartés par des espaceurs 8 qui maintiennent
la matrice supérieure 2 surélevée. Les espaceurs 8

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consistent en des cales qui peuvent être posées sur la
même table T que le poinçon inférieur 4 et s'étendent
le long des lignes de joint.
Les éléments 2 et 4 sont enfermés dans une
enceinte étanche E qui est alors soumise à une pression
suffisante pour que la matière des tôles 1 et 3 qui
n'est pa's soutenue par la surface des éléments 2 et 4
se déforme : les nervures 9 produites par l'écoulement
plastique ou superplastique du métal de la tôle interne
3 au fond des cannelures 5 sont ainsi formées comme on
Le voit sur la figure 2.
Les faces Latérales non représentées des
éléments 2 et 4 sont recouvertes par des panneaux
porteurs d'un joint d'étanchéité plan qui permet
d'isoler Les volumes des cannelures S, entre la tôle
inférieure 3 et le poinçon inférieur 4, et ainsi de ne
pas les pressuriser. La communication entre Les tôles 3
et ~4 et le volume pressurisé de l'enceinte E est
rétablie par un conduit C percé dans un espaceur 8.
L'ensemble est chauffé pour permettre des
déformations plastiques suffisantes. Une température de
350 à 400°C peut suffire avec une pression effective de
0,6 à 1,5 bars dans un cas concret. Des températures
relativement peu élevées suffisent quand les
déformations exigées sont plutôt faibles, comme c'est
le cas ici, et qu'il est inutile de chauffer au régime
de la plus forte superplasticité. IL faut bien entendu
que la couche adhésive 7 et la sous-couche d'accrochage
6 ne soient pas détruites par l'échauffement, mais
cette condition' dépend des matériaux qui les
constituent et il est possible d'y satisfaire assez
facilement en pratique. La sous-couche d'accrochage 6
peut d'ailleurs souvent être omise.
L'étape suivante commence par le retrait des
espaceurs 8 de sorte que le flan supérieur 2 tombe sur

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le poinçon inférieur 4 et que les surfaces encollées
des tôles 1 et 3 viennent en contact. L'échauffement et
la pression sont portés à des valeurs suffisantes pour
que le matériau de la couche 7 devienne adhésif et que
5 les tôles 1 et 3 soient pressées suffisamment fermement
l'une sur l'auti°e par la pression qui s'exerce à
l'extérieur des éléments 2 et 4. Des températures de
380 à 420°C et des pressions de 1 à 5 bars conduisent à
des résultats satisfaisants dans le présent exemple.
Les panneaux latéraux peuvent être omis dans cette
seconde étape. On laisse ensuite refroidir l'outillage
et les pièces et: on démoule l'assemblage, dans lequel
les tôles 1 et 2 forment désormais un panneau raidi,
représenté à la fïgure 3, qui présente une solidité
suffisante au joint collé.
On constate qu'aucune manipulation n'est
nécessaire au cours du procédé à l'exception du retrait
des espaceurs 8, e~t que les seules autres interventions
consistent à modifier les conditions de température et
de pression dans l'enceinte.
quelques. exemples de mise en oeuvre de
l'invention sont encore donnés succinctement ci-dessous
pour illustrer des régimes de superplasticité .
- pour L'alliage TA6V . chauffer à 925°C et
appliquer une pression de 20 bars pour obtenir des
allongements de 1000X ;
- pour L'alliage AZSGU . chauffer à 510°C et
appliquer une pression de S bars sur une face de la
plaque et une contre-pression de 40 bars sur la face
opposée pour obtenir des allongements de 1000X . cette
réalisation impose donc deux sources de pression
distinctes ;
- pour l'alliage Inconel 718' . chauffer à
985°C et appliquer une pressïon de 20 bars pour obtenir
des allongements de SOOX.
' marque de commerce

Dessin représentatif