Brevet FR2520455A1 — publié le 19830729

Procedé et dispositifs d'assemblage d'éléments en matériaux composites. L'invention a pour objet un procédé et des dispositifs d'assemblage d'éléments en matériaux composites. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction de structures en matériaux composites, c'est-à-dire en matériaux composés de plusieurs couches de nature différente tels que les matériaux stratifiés qui comportent des nappes d'armatures incorporées dans une résine polymérisable. L'objectif de l'invention est de procurer des dispositifs qui sont particulièrement adaptés à l'assemblage étanche de structures en matériaux composites destinées à etre immergées. Il existe des dispositifs de liaison de structures composites constitués par des douilles filetées ou à filets rapportés, connus sous le nom d'hélicoils qui sont vissés dans l'un des éléments à assembler. Les joints de liaison entre deux éléments d'une structure en matériaux composites assemblés par ces dispositifs connus ne sont pas étanches ou ne restent pas étanches lorsque la structure est immergée en mer et soumise à la pression hydrostatique. L'eau migre par les trous de perçage et le long des filetages et elle péntre dans l'épaisseur des matériaux composites en suivant les nappes d'armature. L'eau de mer hydrolyse le matériau composite et provoque le vieillissement et l'affaiblissement des propriétés mécaniques de celui-ci. Les dispositifs connus sous le nom hélicoil sont des douilles creuses formées par des hélices à spires jointives qui sont vissées dans un trou percé dans un des deux éléments à assembler. La résistance à l'arrachement de ces dispositifs dépend du rapport entre le diamètre de perçage et le diamètre extérieur de la douille creuse. Si l'on réduit le diamètre de perçage pour augmenter la résistance à l'arrachement, il faut forcer pour visser la douille et au cours du vissage dans un matériau composite comportant des nappes d'armatures bobinées noyées dans une résine thermodurcissable, dessfissures apparaissent dans le matériau composite qui réduisent la résistance mécanique et qui favorisent la pénétration de l'eau dans le matériau. L'objectif de l'invention est de procurer des moyens d'assemblage de deux éléments en matériaux composites qui remédient aux inconvénients ci-dessus et qui permettent notamment d'obtenir des assemblages de structures en matériaux composites qui restent etanches à l'eau et qui peuvent rester immergées en mer,à grande profondeur, sans que l'eau ne pénètre dans le matériau composite et ne chemine dans l'épaisseur de celui-ci. Cet objectif est atteint au moyen de dispositifs d'assemblage qui comportent une douille cylindrique qui est filetée extérieurement, qui est vissée et collée dans un alésage taraudé dans l'un des deux éléments et qui comporte un filetage interne borgne dans lequel on visse un écrou ou une vis qui traverse le deuxième élément. De préférence, ladite douille comporte au moins une rainure parallèle aux génératrices de ladite douille et s'détendant sur toute la longueur de celle-ci pour évacuer l'excés de colle. Avantageusement, l'extrémité ouverte de ladite douille comporte deux encoches radiales alignées destinées à l'introduction d'un outil de vissage. L'invention a également pour objet un procédé d'assemblage de deux éléments en matériaux composites qui comporte les étapes suivantes. On perce un trou dans l'un des éléments, on le taraude > on visse dans ce trou taraudé une douille borgne filetée extérieurement et intérieurement qui est enduite extérieurement de colle, on laisse sécher la colle et on assemble ensuite le deuxième élément au moyen d'une vis ou d'un boulon qui traverse une bague insérée dans le deuxième élément et que l'on visse dans le filetage interne de ladite. douille borgne. L'invention a pour résultat des assemblages d'éléments en matériaux composites ayant à la fois une bonne résistance à l'arrachement et une bonne étanchéité à l'eau. Les assemblages selon ltsvention sont particulièrement adaptés à la consttuction de structures en matériaux composites, par exemple en résines stratifiées, destinées à être immergées en mer, à grande profondeur et à y séjourner. Le vissage des douilles dans des alésages taraudé permet d'insérer ces douilles sans exercer des efforts qui risquene de fissurer le matériau composite de l'élément dans lequel la douille est insérée. Le collage du filetage extérieur permet d'obtenir une bonne résistance à l'arrachement et une bonne étanchéité entre la douille et l'élément. Du fait que l'alésage fileté interne de la douille dans lequel on visse la vis où le boulon d'assemblage est un alésage borgne aucune entrée d'eau ne peut avoir lieu par le fond étanche de la douille contrairement à ce qui se passe dans le cas où l'on visse la vis ou le boulon dans une douille hélicoidale creuse ouverte à ses deux extrémités. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent sans aucun caractère limitatif, un exemple d'assemblage selon l'invention. La figure 1 est une coupe transversale d'un assemblage. La figure 2 est une vue en demi-coupe axiale et en demivue externe d'une douille d'assemblage. La figure 3 est une coupe transversale selon III-III de la figure 2. La figure I représente deux éléments 1 et 2 en un matériau composite, par exemple en une résine polymérisable qui est renforcée par des nappes d'armatures en fibres de verre la, 2a représentées en tirets. L'élément I est par exemple une paroi d'une coque cylindrique étanche destinée à être immergée, qui est armée par des bobines d'atxntureseylindriques et sur laquelle on désire fixer des ailerons 2 eux-mEmë8 en résine strAtifiée par des nappes d'armatures en fibres de verre. Le problème à résoudre est de réaliser. un assemblage résistant, qui evite que l'eau de mer ne risque de pénétrer à l'inte- rieur de la coque I ou de cheminer dans les armatures la de la coque l,ce.qui entratnerait une détérioration du matériau I et finalement la pénétration de l'eau dans la coque 1. Pour réaliser un assemblage selon l'invention, on commence à percer dans l'élément i des trous 3 d'axe x xl que l'on taraude. Dans chacun de ces trous 3, on visse une douille cylindrique 4 qui est filetée extérieurement. Avant de visser la douille 4, on l'enduit extérieurement de colle ou on place dans le trou 3 de la colle. On utilise par exemple une colle époxyde de faible viscosité. L'excès de colle est évacué pendant le vissage par un ou plusieurs canaux creusés suivant des génératrices de la douille. La profondeur du trou 3 est égale ou légèrement supérieure à la longueur de la douille 4, de sorte que celle-ci est insérée entièrement dans l'épaisseur de I'élément 1. Après séchage de la colle, on met en place l'élément 2 et on perce à travers cet élément des trous situés dans l'alignement des trous 3. On équipe, de pré-. férence ces trous d'une bague 5 filetée extérieurement et lisse intérieurement. on engage ensuite un boulon 6 dans la bague 5 et on le visse dans un alésage fileté borgne 8 de la douille 4, jusqu'à ce que la tête du boulon vienne en appui contre une rondelle 7 appuyée contre la face externe de l'élément 2. Les boulons 6 peuvent être remplacés par des vis. Les figures 2 et 3 représentent des vues à plus grande échelle en coupe axiale et transversale de la douille 4. On voit sur ces figures que la douille 4 comporte un filetage externe 9 et un alésage borgne 8 fileté. La douille 1 comporte, sur sa paroi externe, une ou plusieurs rainures 10 qui s'étendent sur toute sa longueur pour évacuer l'excés de colle. Les rainures 10 sont avantageusement parallèles aux génératrices de la douille. L'extrémité ouverte de la douille 4 comporte deux encoches radiales lia, llb qui sont alignées sur un diamètre et qui sont destinées à ltintroduction d'un tournevis ou d'un outil de vissage permettant de visser la douille 4 dans un trous taraudé 3. Bien entendu, on pourrait assembler sur un mrmp élément J plusieurs éléments 2 au moyen d'un même boulon 6 qui traverserait ces éléments et qui se visserait dans la douille borgne 4. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'assemblage de deux éléments (1, 2) d'une structure en matériaux composites, caractérisé en ce qu'il comporte une douille cylindrique (4) qui est filetée extérieurement, qui est vissée et collée dans un alésage (3) taraudé dans l'un des deux éléments et qui comporte un alésage interne borgne (8) et fileté dans lequel on visse un écrou ou une vis qui traverse le deuxième élément. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite douille comporte au moins une rainure (10) externe, parallele aux génératrices de ladite douille et s'étendant sur toute la longueur de celle-ci pour évacuer l'exces de colle. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ltextrémité ouverte de ladite douille comporte deux encoches (lia, llb) radiales, alignées, destinées à l'introduction d'un outil de vissage. 4. Procédé d'assemblage de deux éléments (1, 2) d'une structure en matériaux composites, caractérisé en ce que l'on perce un trou (3) dans l'un des éléments (1), on le taraude, on visse dans ce trou taraudé une douille borgne (4) filetée extérieurement et intérieurement qui est enduite extérieurement de colle, on laisse sécher la colle et on assemble ensuite le deuxième élément (2) au moyen d'une vis ou d'un boulon (6) qui traverse une bague (5) insérée dans le deuxieme élément (2) et que l'on visse dans un alésage fileté borgne (8) de ladite douille.