Brevet FR2470919A1 — publié le 19810612

La présente invention concerne en premier lieu un procédé pour assurer la solidarisation par leur tranche de panneaux du type sandwich comportant une structure interne cloisonnée, par exemple en nid d'abeille ou à àme ondulée, reliant deux parois de surface écartées 1' une de l'autre. Des panneaux de ce type sont bien connus et employés dans beaucoup d'applications pour constituer des assemblages à la fois très résistants et relativement légers. Ainsi, des panneaux métalliques à structure en nid d'abeille trouvent notamment une utilisation intéressante en aéronautique car ils peuvent supporter des contraintes de pression et de température (par exemple comme constituants de parties des groupes propulseurs) parti culièrement sévères tout en étant d'un poids relativement faible. Les dispositifs réalisés à l'aide de tels panneaux sandwich sont obtenus en général par assemblage de parties de panneaux soudées les unes aux autres par leur tranche. De telles soudures doivent ètre particulièrement soignées et assurer une solidarisation parfaite. Par ailleurs la solidarisation de tels panneaux pour constituer certains assemblages pose des problèmes notamment dans le cas où la solidarisation ne peut ètre effectuée qu'à partir d'une zone de l'espace située d'un seul coté des panneaux. C'est le cas notamment lorsque l'on souhaite réaliser des conduits, gaines ou enceintes d'une longueur ou d'une configuration telles que la solidarisation de certaines parties constitutives ne peut etre réalisée que par l'extérieur de telles structures, l'intérieur n'étant pas accessible aux outils permettant la solidarisation. Comme il est essentiel que la solidarisation, notamment par soudure, soit effectuée dans les zones de jonction des panneaux, non seulement sur les parois externes, mais également sur les parois internes des panneaux, on a été amené à utiliser des techniques très sophistiquées. par exemple le soudage par bombardement électronique. qui nécessitent la mise en oeuvre d'un matériel couteux, de maniement délicat et entrainant naturellement un accroissement considérable des couts de production de telles structures. Sous son aspect général, la présente invention propose un procédé qui permet d'obtenir une solidarisation satisfaisante de panneaux du type indiqué en utilisant les techniques classiques et économiques de solidarisation grace à un aménagement préalable des panneaux. Selon ce procédé général, on ménage, au niveau des tranches des panneaux à solidariser, un intervalle d'accès entre les parois externes des panneaux se trouvant du coté de la zone de l'espace à partir de laquelle on peut effectuer la solidarisation, on effectue la solidarisation des parois internes des panneaux par les moyens classiques, notamment par soudure, puis on ferme l'intervalle d'accès à l'aide d'une plaque rapportée que l'on solidarise avec les parois externes des panneaux. Plus particulièrement. lorsqu'on a à fabriquer un assemblage composite, par exemple une enceinte tubulaire de section polvgonale à l'aide de panneaux ~sandwich -soudés deux à deux par leurs tranches avoisinantes, pour l'une au moins des aretes de l'assemblage on procède de la manière suivante - o découpe les tranches avoisinantes des deux panneaux adjacents de façon qu'elles forment entre elles un angle ouvert vers l'extérieur de l'assemblage et dont le sommet est orienté vers l'intérieur de l'assemblage. - on obture la tranche de chaque panneau à l'aide d'une plaquette soudée aux deux parois du panneau. - on procède au soudage des bords des plaquettes voisins des parois des panneaux situées à l'intérieur de l'assemblage. - et on ferre l anale entre les tranches des panneaux à l'aide d'ne plaque inclinée soudée pal ses estrit aux bords des plaquettes voisins des parois des panneaux situe s à 1 e.t;térie-r de l'assembiane. Les plaquettes et la plaque forment une sorte de caisson fermé assurant une bonne résistance mécanique au niveau de la liaison entre les panneaux sans alourdir l'ensemble de la structure. Par ailleurs, la présence des plaquettes rapportées sur les tranches des panneaux est avantageuse car ces plaquettes - évitent de faire travailler le cloisonnement interne dans des conditions anormales - permettent de réaliser, dans le cas d'une solidarisation par soudage, une soudure continue sur toute la longueur des panneaux - et surtout, autorisent un usinage précis des parties à raccorder pour assurer d'une part un meilleur aboutement et d'autre part un dimensionnement plus rigoureux de l'assemblage final, particulièrement en ce qui concerne les cotes internes dans le cas d'une enceinte. D'ailleurs, toujours dans la perspective du respect des dimensions précises, l'invention prévoit, selon une forme de réalisation préférée, un agencement des plaquettes qui élimine pratiquement les problèmes liés au retrait de soudure tout en réduisant les couts d'usinage pour la mise à dimensions. Selon cet aspect particulier de l'invention, l'extrémité de chaque plaquette voisine de la paroi intérieure du panneau est recourbée perpendiculairement à la tranche du panneau pour s'étendre dans le prolongement de la paroi intérieure et en direction de l'extérieur de l'assemblage. La plaquette est soudée au panneau, d'une part par son bord avoisinant la paroi extérieure du panneau et, d'autre part le soudage à la paroi intérieure est effectué dans l'angle ménagé entre le coude de la plaquette et la tranche du panneau. On comprend qu'il suffit alors de prévoir un surdimensionnement de la longueur de l'extrémité recourbée de la plaquette pour absorber le retrait de soudage. La mise à dimension exacte du panneau est réalisée ensuite en coupant simplement le bord en saillie de la plaquette avec enlèvement minimal de matière. Ensuite, pour former l'assemblage final, les extrémités recourbees des plaquettes sont soudées l'une à l'autre après avoir été aboutées de telle sorte que le bord d'extrémité de la plaquette d'un panneau se trouve dans le meme plan que la face interne de la paroi intérieure du panneau adjacent. L'invention concerne également un assemblage composite réalisé selon le procédé ci-dessus. On décrira à présent à titre d'exemple non limitatif une forme de réalisation préférée de l'invention en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente en perspective un assemblage composite réalisé en panneaux à nid d'abeille soudés selon l'invention: - la figure 2 est une vue schématique en perspective avec arrachement montrant la structure d'un panneau connu à nid d'abeille; - la figure 3 est une vue en coupe à plus grande echelle montrant la section transversale de l'assemblage de la figure figure 1, et - la figure 4 montre une coupe transversale à échelle agrandie d'une arete de l'assemblage réalisée selon l'invention. Dans exemple qui suit, on décriera à titre non limitatif, la constitution d'une enceinte tubulaire à section transversale polygonale réalisée à laide de panneaux métalliques sandwich à structure interne cloisonnée. par exemple en nid d'abeille. Toutefois on comprendra que l'invention pourrait s'appliquer à des assemblages d'un type différent réalisés à partir de panneaux autres que métalliques par exemple en matière synthétique, grâce à des adaptations à la portée de l'homme de l'art. Dans le cas pris en exemple, on souhaite réaliser une enceinte tubulaire T telle que représentée à la figure 1, c'est-àdire présentant une longueur L relativement importante, cette enceinte devant etre capable de supporter de fortes pressions internes ou externes (par exemple d'une quinzaine de bars) et des températures de plusieurs centraines de degrés CELSIUS (par exemple 400"C). En section transversale, l'enceinte a une forme approximativement rectangulaire, mais on comprendra qu'on pourrait prévoir une forme différente. Pour réaliser une enceinte capable de résister aux contraintes particulièrement rigoureuses prévues, on a adopté un matériau connu tel que celui représenté schématiquement à la figure 2 ctest-à-dire un panneau métallique sandwich constitué de deux parois de surface 1 et 2 en tale métallique pleine, ces parois étant sensiblement parallèles, écartées l'une de l'autre et réunies par un cloisonnement interne en nid d'abeille solidarisé aux parois par soudage. On obtient ainsi un panneau d'épaisseur E importante, très rigide et résistant aux pressions élevées tout en étant relativement léger. Des panneaux de ce type sont disponibles sur le marché sous la marque "TRE-a3ETAL". Toutefois l'invention pourrait naturellement ètre mise en oeuvre avec des panneaux d'un type différent. L'enceinte de la figure 1 est réalisée en assemblant des panneaux sandwich coupés aux dimensions des quatre cotés de l'enceinte, ces panneaux étant disponibles sous la forme de plaques planes. En raison de la structure particulière des panneaux, il est essentiel que la solidarisation par leur tranche, par exemple par soudage. soit effectuée aussi bien au niveau des parois externes 2. 2a, 2b, 2c (voir figure 3) que des parois internes 1. la. lb, lc des dits panneaux. Ii est clair que ia soudure sur les angles externes de l'enceinte est aisée. mais en revanche. la soudure des angles internes pose des problèmes. dans le cas present. en raison notamment de la grande longueur L de l'enceinte. En effet, s'il est assez facile d'exécuteur les soudures des angles il et I9 entre les trois panneaux A, B et C lorsque le panneau D est absent, en revanche, la mise en place du panneau D empeche tout accès à l'intérieur de l'enceinte et il est impossible alors d'exécuter les soudures convenables dans les angles internes In et I puisqu'il faudrait procéder "à l'aveugle". De plus 4 il faudrait disposer d'un matériel de soudure spécial pour exécuter ces soudures. Le procédé de l'invention permet de réaliser la soudure des angles Il I2 I3 et 14 sans materiel de soudage spécial, de façon économique et sure en fournissant une soudure aussi parfaite que possible. La figure 4 représente à grande échelle l'angle I. Pour réaliser l'assemblage selon l'invention. on commence par couper les panneaux C et D. On obture ensuite chaque tranche T1 et T2 à l'aide d'une plaquette 10-11 s'étendant sur toute la longueur de la tranche et perpendi culairement aux parois lc 2 ou 1 2b du panneau associé. c b' b Le bord extérieur 12-15 de chaque plaquette est soudé au bord avoisinant de la paroi externe du panneau. La largeur moyenne 'l" de la plaquette est supérieure à l'épaisseur E du panneau et son extrémité intérieure 14-15 est recourbée à 90" vers l'extérieur. Dans l'exemple représenté. cette extrémité forte un rebord en portion de cylindre prolongée par une partie rectili > ne de telle sorte que l'arete 16-17 intérieure se trouve respectivement dans le meme plan que la face libre de la paroi lb-I- dU panneau. Une soudure 18-19 est réalisée avec apport de métal dans l'angle formé par le coude du rebord 14-15 et la partie de la tranche du panneau en regard. La soudure t8-19 étant exécutée, on usine éventuellement le bord extrême 20-21 de la partie recourbée de la plaquette afin d'obtenir la dimension voulue définitive du panneau pour respecter les cotes internes de l'enceinte. Il suffit ensuite d'assembler les panneaux C et D en aboutant les extrémités des plaquettes de la manière représentée à la figure 4, c'est-à-dire de telle sorte que leurs aretes 16 et 17 soient en contact. On notera que dans cette position, comme on le voit à la figure 4, le bord 20 de la plaquette 10 se trouve dans le prolongement de la face libre de la paroi interne 16 du panneau C, tandis que le bord 21 de la plaquette 11 se trouve dans le prolongement de la face libre de la paroi lc de l'autre panneau. Dans cette position, les plaquettes 10 et 11 forment entre elles un angle X ouvert vers l'extérieur constituant un intervalle d'accès dans lequel an peut introduire l'outil de soudure afin de souder les bords 20-21 des plaquettes grace à un cordon de soudure s'établissant de part et d'autre de la ligne de contact des arètes 16-17. On notera que l'éventuel effet de retrait de soudure sera neutralisé et n'influera pas sur le dimensionnement interne de l'enceinte puisque les plaquettes sont en contact. I1 suffit, pour achever l'assemblage de fermer l'angle X par une plaque de recouvrement 22 qui vient en appui sur les extrémités 12-13 des plaquettes avec lesquelles elle est soudée en 23-24. L'angle X est ainsi indéformable grâce au caisson creux réalisé par les plaquettes 10-11 et la plaque 22. Ainsi, les soudures permettant de fermer l'enceinte sont toutes effectuées à partir de l'espace extérieur R l'enceinte et selon les processus classiques. A la figure 4, l'angle X est de 00, mais on comprendra que l'on pourrait avoir un angle supérieur ou inférieur à 900 sans sortir du cadre de l'invention. On pourra naturellement apporter diverses modifications ou adaptations à l'invention sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi. par exemple. bien qu'il soit préférable que les plaquettes soient perpendiculaires aux parois de surface du panneau associé, on pourrait envisager les cas où les dites plaquettes feraient un angle différent de 90 avec les parois Par ailleurs, on pourrait naturellement ne prévoir le systeme d'assemblage de la figure 4 que pour deux angles consécutifs de l'enceinte, les autres angles étant assemblés préalablement par biseautage et accollement des tranches des panneaux qui seraient ensuite soudées par l'extérieur et l'intérieur de l'enceinte. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour solífariser par leurs tranches deux panneaux du type comportant au moins deux parois écartées et reliées l'une à l'autre par une structure interne cloisonnée, notamment dans le cas où l'opération de solidarisation ne peut ètre effectuée qu > à partir d'une zone de l'espace située d'un seul coté des panneaux, caractérisé en ce que, au niveau des tranches des panneaux on ménage un intervalle d'accès entre les parois externes des panneaux se trouvant du c6tê de la zone de l'espace à partir de laquelle on peut effectuer la solidarisation on effectue la solidarisation des parois internes des panneaux et on ferme l'intervalle d'accès par une plaque qu'on solidarise avec les parois externes des panneaux. 2 - Procédé de fabrication d'un assemblage composite, notamment une enceinte tubulaire de section polygonale, réalisée à l'aide de panneaux métalliques comportant deux parois parallèles écartées et reliées entre elles par une structure interne cloisonnée, les dits panneaux étant soudés deux à deux par leurs tranches avoisinantes, caractérisé en ce que pour l'une au moins des arètes de l'assemblage on découpe les tranches avoisinantes des deux panneaux adjacents de façon quelles forment entre elles un angle ouvert vers l'extérieur de l'assemblage et dont le sommet est orienté vers l'intérieur de l'assemblage on obture la tranche de chaque panneau à l'aide d'une plaquette soudée aux deux parois du panneau on procède au soudage des bords des plaquettes voisins des parois des panneaux situées à l'intérieur de l'assemblage . et on ferme l'angle entre les tranches des panneaux à l'aide d'une plaque inclinée soudée par ses extrémites aux bords des plaquettes voisins des parois des panneaux situés à 1' extérieur de l'assemblage. 3 - Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'extrémité de chaque plaquette voisine de la paroi intérieure du panneau est recourbée perpendiculairement à la tranche du panneau et s'étend dans le prolongement de la paroi intérieure vers l'extérieur de ltassemblage. 4 - Procédé selon les revendications 2 et 3 prises ensemble caractérisé en ce que les extrémités recourbées des plaquettes sont soudées l'une à l'autre après avoir été aboutées de telle sorte que le bord d'extrémité de la plaquette d'un panneau se trouve dans le meme plan que la face interne de la paroi intérieure du panneau adjacent. 5 - Procédé selon les revendications 2, 3 et 4 prises ensemble caractérisé en ce que le soudage de la plaquette à la paroi intérieure du panneau est effectué dans l'angle ménagé entre le coude de la plaquette et la tranche du panneau. 6 - Assemblage coriposite, notamment enceinte tubulaire ae section polygonale, réalisé % à l'aide l'aide de panneaux métalliques comportant respectivement deux parois écartées et reliées entre elles par une structure interne cloisonnée, les dits panneaux devant etre soudés les uns aux autres par leurs tranches avoisinantes, caractérisé en ce que l'une au moins des aretes de l'assemblage présente la forme d'un caisson creux constitué: de deux plaquettes obturant les tranches avoisinantes des panneaux adjacents, les plaquettes étant liées l'une à l'autre par un cordon de soudure situé au voisinage des parois internes des panneaux et d'une plaque inclinée par rapport aux plaquettes et liée par un cordon de soudure à chacune des plaquettes. au voisinage des parois externes des panneaux. 7 - Assemblage selon la revendication 6 caractérisé en ce que les extrémités des plaquettes soudées l'une à l'autre sont recourbées en direction de la plaque. 8 - Assemblage selon les revendications 6 et 7 prises ensemble caractérisé en ce que les extrémités des plaquettes sont recourbées à 90 . 9 - Assemblage selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 caractérisé en ce que les plaquettes, hormis leurs extrémités recourbées, sont perpendiculaires aux parois du panneau auquel elles sont soudées. 10 - Assemblage selon l'une quelconque des revendications 7, 8 ou 9 caractérisé en ce que l'arète la plus intérieure de l'extrémité recourbée de la plaquette est dans le meme plan que la face de la paroi intérieure du panneau tourné vers l'intérieur de l'assemblage. 11 - Assemblage selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 caractérisé en ce que le bord de l'extrémité recourbée de l'une des plaquettes est dans le prolongement de la face interne de la paroi intérieure du panneau portant l'autre plaquette.