Brevet FR2342459A1 — publié le 19770923

La présente invention a trait au domaine de la réalisation de profilés métalliques destinés à être utilisés comme moyen de protection ou de renfort des bords et/ou arêtes de tous types d'objets qui, au cours de leur utilisation et manipulation, sont fréquemment soumis k des chocs,:usorr par frottement et autres contraintes. Elle concerne plus spécialeent,un procédé de protection de tels objets à l'aide de profilés å éléments composites soudés, obtenus industriellement dans des conditions économiques favorables et coubintnt à la fois les propriétés de légèreté et de grande résistance aux contraintes. On sait que de nombreux objets réalisés en bois, matière plastique ou autres matériaux relativement fragiles et utilisés dans les domaines les plus divers (ameublement, construction, életronique, aéronautique,etc..), se dété- riorent rapidement par usure de leurs bords ou arêtes, sensibles aux efforts de frottement, cisaillement et analogues. C'est ainsi, par exemple, que les articles de sport tels que raquettes de tennis et ping-pong, skis pour la neige, skis nautiques... subissent une usure rapide puisqu'ils sont souris fréquemment à des actions violentes et répétées de frottement sur le sol, la neige, la glace, l'eau, etc.. Il est bien connu de protéger les lisières et arêtes de ces objets par des bandes métalliques telles que des profilés en acier ou alliages comme des alliages légers. Par exemple, dans le cas des skis de neige, on protège les arêtes à l'aide de profilés appelés carres. Généralement, les carres inférieures, continuellement en contact avec la neige ou glace, sont réalisées en acier alors que les carres supérieures sont de préférence prévues en alliage léger (tel que alliage d'aluminium) ou en matière plastique.Les types de carres utisées jusqu' ce jour présentent un certain nombre d'inconvénients, nota ment : le poids prohibitif de l'acier pour les skis de fond; le défaut de résistance mécanique des alliages légers habituellement utilisés, comme les allia ges d'aluminium des types 6060, 6063 ou 6005 (Al-Mg-Si); la difficulté de réaliser industriellement, à un prix abordable, des profilés (généralement en L ou T) à partir d'alliages légers de bonnes caractéristiques métalliques. Une solution permettant de résoudre le problème de la légèreté et, simultanément, de la bonne tenue mécanique, du profilé consisterait à adopter comme matière première de l'élément de protection un alliage d'aluminium à hautes caractéristiques mécaniques, par exemple choisi dans la faiille des ll- Ng-Zn -Cu comme le 7075 (norme AFNOR NF A.02-104 de sept.1973). Toutefois, on se heurte, dans ce cas, à de sérieuses difficultés de fabrication des profilés. En effet, il n'est pas possible d'obtenir avec ce type d'alliage, dans ues conditions rentables, par des moyens classiques tels que :tréfilage, étirage ou laminage, des profils autres que des structures à section simple telles que : ronds, carrés, hexagones, méplats; ceci, car l'on ne peut envisager industriellement que de faibles déplacements ou transferts de matière. D'autre part les techniques opérant par enlèvement de matière ,telles que l'usinage, ne permettent pas d'envisager la réalisation de faibles épaisseurs (par exemple moins de 2 mm) avec une précision suffisante. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de fournir, à prix de revient correct , une technique de fabrication de profilés présentant à la fois une grande résistance aux frottements et à l'abrasion et une extrême légèreté. Elle offre une heureuse selution au problême précité d'utilisation d'alliages d'Al ê hautes performances mécaniques et, en outre, elle rend possible la réalisation, pour des profilés, d'assemblages hétérogènes en métaux de nature différente. Le nouveau procédé de réalisation de profilés protecteurs selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce que l'on utilise comme /de section complexe profilé métallique un élément composite comprenant au moins une partie plate et de faible épaisseur, destinée à être appliquée sur la lisière ou à être insérée dans l'objet, et au moins une partie massive destinée à protéger l'arête ou rebord dudit objet, ces parties étant assemblées par soudage en continu selon la technique de bombardement électronique sous vide. On sait que cette technique de soudage par bombardement électronique sous vide (dite : BEV) consiste à réaliser une soudure autogène de deux ou plusieurs éléments métalliques sans apport de matière extérieure, en utilisant comme source de chaleur un ou plusieurs faisceaux d'électrons concentrés sur le plan de joint de l'assemblage. L'échauffement provoqué est limité localement à une étroite bande de 0,1 à 0,2 mm de largeur et, de ce fait, il n'y a pas d'altération sensible des propriétés mécaniques de l'en sembr.e des pièces, même lorsque ces dernières ont subi un traitement thermique. L'invention apporte donc une application nouvelle à ce procédé de soudage en l'adaptant au cas de l'assemblage d'au moins deux éléments métalliques de base de section simple de manière à constituer un profilé à section plus complexe, ceci sans supporter les inconvénients du tréfilage ou de l'enlèvement de matière. Selon une caractéristique du procédé, l'épaisseur de la ou des parties plates de l'élément composite est inférieure à 2 mm, par exemple comprise entre 0,6 et 1,5 n alors que la ou les parties massives peuvent présenter toutes formes polygonales telles que : rond, carré, rectangle, tronc de cône,etc.. Ces différentes parties, qui ont généralement des sections simples, sont facilement réalisables, à des coûts intéressants, par les méthodes clao siques de tréfilage ou laminage. Le procédé de l'invention permet donc, en partant d'éléments conventionnels, d'élaborer des profils et des structures qui seraient impossibles à obtenir par les méthodes connues à ce jour. Selon une autre caractéristique, l'assemblage par soudage BEV des éléments de base autorise la réalisation de profilés complexes alliant des métaux et alliages de nature et composition différentes. Par exemple les parties plates et massives peuvent indifféremment être constituées par des as- sociationsdes types : alliage léger à hautes caractéristiques mécaniques alliage léger à faibles caractéristiques mécaniques ; alliage d'Al- acier acier inoxydable et acier au carbone ; acier rapide et acier ordinaire ..etc. Un domaine particulièrement avantageux d'application de l'invention est celui de la réalisation de carres de skis à partir d'éléments composites en alliages légers présentant une grande résistance. Par exemple on peut mettre en oeuvre un alliage d'aluminium du type AZ5GU (ou 7075 selon la norme NF précitée) à l'état T6, étiré et trempé, dont les caractéristiques mécaniques sont très élevées, à savoir charge limite moyenne de rupture : 54 kg/mm2 charge limite élastique s 48 kg/Rg2 Allongement élastique X : 1Q % Dureté Brinell :150 On notera, à titre comparatif, que des alliages d'll susceptibles d'être tré- filés, étirés ou laminés pour donner des profilés complexes voisins de ceux de l'invention - notamment des alliages de type AGS ou ASG - possèdent des caractéristiques mécaniques beaucoup plus faibles, généralement très insuffisantes pour les carres de ski ou autres usages ot les conditions d'utilisation sont sévères ; à savoir charge limite de rupture : 26,5 kg/rn2 charge limite élastique : 23,5 @ mx2 Allongement élastique : 8 Durez Brinell : 60 à 70 La réalisation de divers types, non limitatifs, de profilés complexes selon l'invention sera mieux comprise par une description détaillée en référence aux dessins de la planche annexée où l'on peut voir s . Figures 1 et 2 : la représentation en perspective de deux éléments de profils simples pour la réalisation d'un profilé suivant l'invention; . Figure 3 : une illustration en perspective d'un profilé composite utili sant les éléments des figures 1 et 2 et pouvant par exemple convenir comme carre pour les arêtes supérieures ou inférieures d'un ski . Figure 4 : le même profilé composite qu'à la figure 3, avec mise en évidence de la ligne de soudure . Figure 5 : un mode d'utilisation de deux profilés pour la protection des arêtes d'un ski . Figure 6 : une autre forme possible de réalisation d'un profilé composi- te de protection . Figure 7 : une st:cture à trois profilés élémentaires pouvant servir notamment à la protection des arêtes supérieures et des bords ou lisiè res d'un ski, notamment pour les embouts; . Figure 8 : un autre type de profilé composite pour la protection des talons d'un ski. Comme on peut le voir sur les figures 1 à 4, un profilé composite 1 selon l'invention est composé de deux éléments de base facile à obtenir par tréfilage ou laminage, à savoir : une partie plate ou languette 2 de très faible épaisseur, par exemple 0,5 à 1,5mu et une partie massive 3 ou talon qui revêt ici une section carrée.En pratique, dans l'application du profilé 1 comme élément protecteur, la languette 2, qui peut autre perforée, sera insérée dans le produit à protéger selon tout moyen connu (collage, ri vetage,etc..) alors que le talon 3 servira de butée de protection contre les chocs et l'usure pour l'arSte fragile de I'objet. Les deux profils élémentai- res 2 et 3 sont assemblés, par soudage BEV en continu, selon une ligne 4, invisible après montage, le long de la face 5 ; ce soudage n'affecte pratiquement pas les propriétés mécaniques des éléments assemblés et laisse parfois des traces de rugosité qui sont généralement favorables à l'adhérence de fixa tion.Si, contrairement à cette technique BEV, on voulait utiliser le soudage /ou soudobrasage classique, on se heurterait à deux difficultés essentielles, à savoir: une déformation des pièces due à l'échauffement et une chute sensible des ca ractéristiques mécaniques des alliages trempés. Par ailleurs, il ressort des figures 1 à 4 que le rapport de la plus faible épaisseur (en l'occurrence la languette 2) et du diamètre exinscrit (compte-tenu du talon 3) se trouve situé très en dehors des limites compatibles avec les techniques cou rantes industrielles de fabrication de profilés. La figure 5 illustre l'utilisation de profilés composites susdécrits pour la protection d'un ski dont le corps est représenté par 6. On a prévu ici un profilé 1 disposé à l'arête du revêtement supérieur 7 du ski et un autre profilé 1 pour la protection de la semelle de glissement 8. Les languettes 2 sont noyées dans les interfaces 6-7 et 6-8 du ski. Par exemple, un profilé composite pour ski pourra avoir les dimensions suivantes : largeur totale du profilé : 9mm ; épaisseur de la languette 2 : 0,8 mm ; hauteur du taion 3 : 1 ,8ohm ; largeur de ce talon : 2,2 mm ; poids au mètre du profilé prêt à l'emploi : 20 g. On notera à cet égard qu'un profilé acier (ou carre) classique, ayant la section la plus faible possible, correspond à un poids au mètre d'environ 38 à 40 g. Les figures 6 à 8 illustrent d'autres modes de réalisation de profilés composites selon l'invention. Sur la figure 6, le talon 9 revêt une forme circulaire et est assemblé, par soudage BEV selon la ligne 10, à la languette 11. Sur la figure 7, on a réalisé deux lignes de soudure BEV pour assembler deux languettes 12, sensiblement identiques et de faible épaisseur, à un talon 13 de façon à obtenir un profilé complexe qui serait prati quement irréalisable par les méthodes classiques. Un tel profilé peut, par exemple, servir à protéger, sur l'arête et le bord, la spatule d'un ski. Enfin, la figure 8 montre un profilé dont le talon 14 revêt une forme polygonale et la languette 15 une forme plate légèrement incurvée. Cette languette peut être munie de lignes d'aspérités 16 facilitant l'accrochage. Lorsqu'on envisa- ge l'application d'un tel profilé à la protection d'un-talon 17 de ski, on peut utiliser-une languette 15 en alliage léger moins noble (par exemple en AGS) que la partie massive 14 (par exemple en ÂZ5GU), destinée à supporter l'usure maximum. Bien que les explications ci-dessus aient été illustrées essentiellement par la réalisation de carres de skis, l'invention n'est, bien entendu, pas limitéeà ce type d'application mais s'étend à ltutilissation des profilés composites obtenus par soudage BEV d'éléments de base pour la protection de tous types d'objets à bords et arêtes fragiles nécessitant une armature et/ou un renfort. R E V E N D I C A T IO N S 1. Procédé de protection, notamment contre les chocs et l'usure, des bords de divers objets par application d'un profilé métallique. le procédé étant carac /de section complexe térisé en ce que l'on utilise comme profilé un élément composite/comprenant au moins une partie plate et. de faible épaisseur, destinée à être appliquée sur la lisière ou à être insérée dans l'objet, et au moins une partie massive des tinée à protéger l'arête ou rebord dudit objet, ces parties étant assemblées par soudage en continu selon la technique de bombardement électronique sous vide 2.Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'épaisseur de la par tie plate est inférieure à 2 mm et en ce que la partie massive présente une section ronde, carrée, rectangulaire ou toute autre forme polygonale ; lesdites parties ou profils élémentaires étant obtenues facilement par les techniques classiques de tréfilage ou laminage. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les deux parties sont constituées par un alliage d'aluminium de type aluminium- zinc- Nagnésium- Cuivre- tel que AZ5CU de hautes caractéristiques mécaniques. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les parties plates et massives sont indifféremment constituées par des combinaisons de métaux différents telles que : alliage léger à hautes caracté ristiques nécaniques - alliage léger à faibles caractéristiques mécaniques alliage d'Al-acier ; acier inoxydable,- acier au carbone; acier rapide - acier ordinaire. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que une partie massive est assemblée à deux parties plates. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que plusieurs parties plates sont assemblées avec plusieurs parties massives. 7. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 å 6 à la protection d'articles de sport, en particulier des skis de neige.