Brevet FR2544645A1 — publié le 19841026

METHODE D'ASSEMBLAGE D'UN ELEMENT ANNULAIRE SUR UN TUBE METALLIQUE EN ALUMINIUM OU UN DE SES ALLIAGES L'invention se:rapporte à une méthode d'assemblage d'un élément an- nulaire sur un tuba métallique de relativement faible épaisseur. La fixation, par exemple d'un collier, autour d'un tube-peut être réalisée de nombreuses façons telles que soudage, frettage, fixation mécanique par vis etc Cependant, toutes ces opérations sont lon- gues, complexes et/ou nécessitent des équipements spéciaux. La méthode selon l'invention peut être mise en oeuvre avec une simple presse d'atelier, ou même une presse à main, portable et utilisable sur chantiers. La description qui suit est généralement relative à un élément annu- laire et un tube de sections circulaires, mais la méthode est évidem- ment applicable à un élément annulaire et un tube possédant d'autres sec-tions transversales telles-que carrée, rectangulaire, ovale, poly- gonale,etc de préference à angles arrondis et à faces bombées con- vexes. La méthode consiste: 1) à entourer le tube par un manchon tubulaire en Al ou un de ses al- liages de section transversale analogue et de relativement faible épaisseur, avec un jeu adéquat, une des extrémités du manchon - étant préalablement munie d'un chanfrein extérieur; 2) à entourer le tube d'Al ou un de ses alliages du c 6 té du chanfrein du manchon, par la pièce annulaire à fixer, qui comprend au moins une ouverture dont les dimensions transversales sont supérieures a celles du tube, mais dont le jeu radial avec celui-ci est infé- rieur à l'épaisseur du manchon, et qui est muni, côté manchon, d'un chanfrein interne dont les dimensions transversales maximales sont supérieures aux dimensions transversales de l'extrémité libre du chanfrein du manchon; 3) si l'élément annulaire est suffisamment massif, à déplacer l'élé- ment annulaire et le manchon l'un vers l'autre, par des moyens con- nus appropriés et à introduire à force le manchon entre l'élément annulaire et le tube en déformant plastiquement le manchon et le -2- tube, pour réaliser ainsi l'assemblage. En variante, si l'élément annulaire présente au moins partiellement des parois ou parties minces au voisinage de l'ouverture, après l'opération 2) ci-dessus, on l'entoure provisoirement d'une pièce complémentaire massive et démontable que nous désignerons par "fret- te", destinée à résister aux efforts d'éclatement durant l'opération de forçage ( 3) qui suit, après quoi 4) on démonte et on élimine ladite frette. L'opération de forçage 3) peut être effectuée par le mouvement de l'élément annulaire (mobile) vers le manchon (fixe) solidaire par exemple d'une butée provisoire, ou vice-versa (élément annulaire fi- xe et manchon mobile). Dans ce procédé, l'élément annulaire, qui peut être de matière quel- conque mais suffisamment résistant, est soit monobloc, soit en deux ou plusieurs parties longitudinales assemblées entre elles et autour du tube par des moyens connus, par exemple par boulonnage, clippage, ou éventuellement soudage Dans ce dernier cas, la méthode est utili- sable sur des tubes faisant déjà partie d'une structure existante tels que poutres, charpentes, etc De même, l'élément annulaire peut comprendre plusieurs ouvertures, présentant diverses directions entre elles, par exemple pour la cons- titution de noeuds de charpente ou d'échafaudage. Le manchon peut également être soit monobloc, soit en deux ou plu- sieurs parties longitudinales et même formé d'une feuille initiale- ment biseautée et roulée sous forme d'un cylindre fendu selon une génératrice, le biseau initial formant le chanfrein. Dans la méthode décrite ci-dessus, les tubes et les manchons doivent être relativement minces pour être plastiquement déformables, tout en ayant une rigidité suffisante On a donc, de préférence, les re- lations suivantes: 1 et l'épaisseur du manchon compriseentre 0,5 mm et 2 fois l'épais- seur du tube. -3- La résistance mécanique de l'assemblage est évidemment fonction du serrage" du manchon dans le jeu entre tube et pièce annulaire ainsi que de la longueur de l'assemblage. On a de préférence les limitations suivantes: 0,001 et longueur du manchon comprise entre 1 et 3 fois le diamètre ex- térieur du tube. Les angles des chanfreins, par rapport à l'axe, sont en général com- pris entre 5 et 10 ; ils sont de préférence de valeur égale sur le manchon et sur la pièce annulaire, bien que l'angle du chanfrein de la pièce annulaire puisse Utre supérieure à celui du chanfrein sur le tube. La méthode selon l'invention présente, outre sa rapidité d'exécution, les avantages suivants: l'assemblage constitue en lui-même un renforcement local de la structure par le triple effet de la surépaisseur, de l'écrouissage du tube et du manchon et du frettage par la pièce annulaire; cette méthode peut être utilisée sur des structures tubulaires dé- jà en place, en vue de leur renforcement ou de leur réparation. L'invention sera mieux comprise à l'aide des figures et exemples suivants La figure I représente une vue en coupe axiale de la disposition des éléments avant assemblage. La figure 2 représente une vue en coupe axiale des éléments après assemblage. La figure 3 représente une vue en plan ( 3 b) et en coupe axiale ( 3 a), d'un élément annulaire à parois minces, enserré dans une frette pro- visoire. Sur un tube ( 1) de section circulaire, est placé un manchon -4- cylindrique ( 2) qui repose sur une butée amovible ( 3) par son ex- trémité B et dont l'autre extrémité A est chanfreinée extérieurement en ( 15) L'élément annulaire ( 4) muni d'une ouverture ( 17) est éga- lement enfilé sur le tube ( 1), son extrémité côté A étant chanfrei- née intérieurement en ( 16) En forçant l'élément ( 4) sur le manchon ( 2) suivant la direction F, parallèle à l'axe du tube, du manchon et de l'élément annulaire, on obtient l'assemblage représenté figure 2, o le tube et le manchon ont été déformés plastiquement par rétreint. lors du forçage. La figure 3 représente, avant assemblage, un élément annulaire ( 4) à parois relativement minces, de forme étoilée à trois branches, en- serré dans une frette ( 5) démontable en trois parties, qui sont as- semblées par des boulons ( 7) -non représentés passés à travers les trous de fixation ( 6). Exemple: Autour d'un tube en 5086 selon la désignation de l'Aluminum Associa- tion, état 3/4 dur de 32 mm de diamètre extérieur, et de 2 mm d'épaisseur, a été placé un manchon en AG S ( 6181) état T 5 de 32,5 mm de diamètre intérieur et de 2 mm d'épaisseur, et de 40 mm de long. A l'extrémité de celui-ci a été usiné un chanfrein de 7 de pente par rapport à l'axe du tube sur 15 mm de long. Sur la pièce annulaire en AG S ( 6181) état T 6 munie d'une ouverture de 32,5 mm de diamètre intérieur et de 40 mm de long, a été usiné un chanfrein intérieur de 7 sur 15 mm de long. Le manchon a été gràiisé ausuif et les pièces ont été assemblées à l'aide d'une presse de 20 T, le manchon étant disposé sur la table et l'effort suivant le sens F transmis à la pièce annulaire par l'in- termédiaire d'un élément de tube épais, lui-même enfilé sur le tube à assembler. L'assemblage ainsi obtenu résiste à un effort de traction longitudi- nal de 5 T dans le sens F et de 2,5 T dans le sens opposé a F. -5L'invention trouve son application dans les domaines suivants: charpente, ponts, passerelles, échafaudages, cellules aéronautiques (ULLM), étagères et rayonnages, plateformes marines,etc 6- REVENDICATIONS 1 Méthode d'assemblage d'un élément tubulaire ( 4) sur un tube ( 2) caractérisée en ce que: a) on entoure le tube ( 1) par un manchon tubulaire( 2)en AI ou un de ses alliages de section transversale analogue et de relativement faible épaisseur, avec un jeu adéquat, une des extrémités du manchon étant préalablement munie d'un chanfrein extérieur ( 15) b) on entoure le tube ( 1)e'Al ou un de ses alliages,du c 6 té du chanfrein du manchon, par la pièce annulaire ( 4) à fixer, qui comprend au moins une ouverture ( 17) dont les dimensions trans- versales sont supérieures à celles du tube, mais dont le jeu ra- dial (j) avec celui-ci est inférieur à l'épaisseur (e) du man- chon, et qui est muni, c 6 té manchon, d'un chanfrein interne ( 16) dont les dimensions transversales maximales sont supérieures aux dimensions transversales de l'extrémité libre du chanfrein du manchon ( 15) c) on déplace l'élément annulaire ( 4) et le manchon ( 2) l'un vers l'autre, par des moyens connus appropriés et on introduit à for- ce le manchon ( 2) entre l'élément annulaire ( 4) et le tube ( 1) en déformant plastiquement le manchon et le tube, pour réaliser ainsi l'assemblage. 2 Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'après l'opération b), la pièce annulaire ( 4) est entourée provisoirement d'une frette démontable ( 5), qui est retirée après l'opération c). 3 Méthode selon l'une des revendications I ou 2, caractérisée en ce que l'épaisseur du tube ( 1) est comprise entre 1 et I du dia- 4 25 mètre (ou des dimensions transversales) extérieur(es) du tube, et en ceque l'épaisseur du manchon (e) est comprise entre 0,5 mm et 2 fois l'épaisseur du tube ( 1). 4 Méthode selon l'une des revendications I à 3, caractérisée en ce que le jeu (j) entre la pièce annulaire ( 4) et le tube ( 1) est com- pris entre 0,001 et 0,01 fois le diamètre (ou les dimensions trans- versales) extérieur(es) du tube et en ce que la longueur du manchon -7est comprise entre 0,1 et 3 fois le diamètre (ou les dimensions transversales) extérieur(es) du tube. Méthode selon l'une des revendications I à 4, caractérisé en ce que les angles des chanfreins ( 15,16) avec l'axe du tube ( 1) sont compris entre 5 et 10 .