Brevet FR2711747A1 — publié le 19950505

ELEMENT DE FIXATION POUR PIECES DE CONSTRUCTION EN CERAMIQUE L'invention concerne un élément de fixation ou de liaison pour des pièces de construction en céramique. En raison de leur résistance thermique élevée à faible poids spécifique, les matières céramiques, et en particulier si elles sont renforcées par des fibres, font partie des matières les plus importantes dans les développements du domaine spatial. Actuellement, de nombreuses pièces de structure pour la protection thermique, les propulseurs de fusées ou similaires sont fabriquées avec ces matières. Pour ce faire, et pour des raisons techniques de fabrication et économiques, les éléments préfabriqués les plus grands sont fabriqués en pièces détachées suivant la méthode de séparation et d'assemblage. Pour relier ce genre de pièces de construction, des éléments de fixation sont par conséquent nécessaires. Leur importance générale devient claire lorsque l'on tient compte du fait, qu'en fonction de leur utilisation, ils sont somme toute l'élément de structure le plus fréquent: les liaisons filetées jouent un rôle traditionnellement important dans la construction mécanique, dans les structures d'avions et dans beaucoup d'autres domaines techniques. Les méthodes utilisées pour la liaison ultérieure doivent non seulement être faciles et économiques, mais aussi être compatibles avec les pièces de la structure à relier, afin de ne pas exercer d'influence négative sur leur charge admissible et les limites de leur utilisation, par exemple en ce qui concerne la température. Ceci n'est cependant pas le cas, et de loin, en utilisant des éléments de fixation en d'autres matières, par exemple des éléments métalliques. Bien que les éléments de fixation métalliques aient généralement de bonnes propriétés, ils sont peu appropriés pour la fixation de pièces de construction en céramique. Leur dilatation thermique sensiblement plus grande, leur tendance au fluage et leur résistance relativement faible à des températures qui, en comparaison, sont encore basses pour des matières céramiques, ainsi que leur sensibilité à l'oxydation, font que les éléments de fixation métalliques ne peuvent être utilisés que de façon limitée à des températures élevées. A des températures d'application allant jusqu'à 1.600 C, qui sont typiques pour des céramiques renforcées par des fibres, l'utilisation de vis métalliques n'est déjà plus pensable. L'invention a par conséquent pour but de créer un élément de fixation du type mentionné en introduction destiné à des pièces de construction en céramique exposées à des températures élevées. Ce but est atteint conformément à l'invention par le fait que l'élément de fixation ou de liaison pour pièce de construction en céramique est caractérisé par une vis en céramique. Par ce moyen, il est créé une liaison de structures en pièces détachées en céramique qui assure la mise en oeuvre de matières de même nature, et qui, de ce fait, ne présente pas les inconvénients précités. Selon une autre conception de l'invention, les vis sont réalisées en céramique renforcée par des fibres. Il s'est avéré que, par ce moyen, la grande sensibilité à la concentration de contrainte et à la faible faculté d'adaptation des céramiques monolithiques suite à l'absence de possibilités de déformation non élastique, pouvait être nettement réduite. Etant donné que la concentration de contrainte élevée ne peut pas être évitée pour des éléments de fixation (filetage, tête, frottement et blocage), l'invention offre une solution appropriée. Avec les formes utilisées jusqu'à présent, il est difficile de disposer les fibres dans une position favorable aux éléments de fixation. Après le taillage des filets, la résistance du filetage souffre du fait que les fibres doivent être coupées très court vers le bord, et que de ce fait le filetage ne trouve plus de maintien. Afin de pouvoir maintenir la prétension nécessaire de l'élément de fixation, il est proposé de disposer la majorité de l'un des types de fibres du tissu dans ce sens. La vis est de préférence découpée dans une plaque en céramique renforcée par des fibres avec des couches de fibres (strates) parallèles à la surface de la plaque. L'épaisseur de la plaque est en règle générale inférieure à 90 % du diamètre du noyau du filetage. Le filetage de la vis est de préférence interrompu, ce qui permet d'éviter dès le début les parties des pas de vis exposées à une rupture d'arêtes et d'obtenir simultanément la solidité et la stabilité de forme nécessaires. Pour les pas de vis, on choisit un profil à 90 o Par ce moyen on augmente non seulement la charge admissible des pas de vis, mais aussi leur résistance à la flexion, ce qui est favorable en raison de la sensibilité aux craquelures de la céramique et réduit la longueur circonférentielle des filetages. Par la combinaison des couches du tissu à 00/90 et à 45 /+ 45 , la plaque peut simultanément être réalisée de sorte qu'à 45 les fibres soient toujours parallèles à l'un des flanc du filet. Cette nouvelle solution renforce encore davantage le profil du filet. Par un choix ciblé des proportions de fibres dans le sens de l'axe de la vis, les capacités de prétension de la vis peuvent être ajustées, laquelle peut non seulement être utilisée pour des liaisons axiales, mais aussi transversales. Selon une autre particularité de l'invention, et étant donné que le filetage est interrompu, l'arête vive de chaque début et fin de spire doit être aplanie. Un autre avantage de l'invention est dû au profil à du filetage, ce dont il résulte par rapport à un filetage normal, un pas de vis plus grand et un nombre inférieur de tours à effectuer lors du montage, ce qui réduit le risque d'une détérioration lors du montage. Si nécessaire, la liaison peut être protéger par un collage contre un desserrage autonome. Le profil de la tête de vis est quadrangulaire, par exemple en forme de tête de marteau ayant les dimensions de départ de la plaque. La vis peut ainsi être maintenue en position ou protégée contre la rotation. En cas de besoin, un écrou peut être associé à la vis. L'écrou, en tant qu'autre partie du couple fileté, est muni d'un filetage intérieur continu, car dans ce cas, la longueur restante des fibres du tissu interrompue par le perçage ne peut pas être réduite à zéro, comme pour la vis. Le diamètre extérieur de l'écrou doit être supérieur à celui de la forme standard, afin de compenser la contrainte radiale plus élevée due au profil à 90 . Etant donné, que selon l'invention, le filetage ne porte dans un plan que sur deux côtés et que sur les côtés perpendiculaires à ceux-ci, il existe un jeu entre l'écrou et la vis, l'écrou peut mieux s'adapter par une déformation elliptique lors d'une contrainte exercée sur le filetage. La dimension du diamètre extérieur doit par conséquent être optimisée par calcul. Le dessin représente schématiquement un mode de réalisation de l'invention. La vis 1, 2 selon la figure 1 est réalisée en céramique renforcée par des fibres, et comprend une tête 1 et une tige 2. La vis 1, 2 est fabriquée à partir d'une plaque avec des couches de fibres 3, 3' qui sont parallèles à la surface. L'épaisseur de la plaque est inférieure à 90 % du diamètre du noyau du filetage 5, de cette façon on obtient lors du taillage des filets un profil de filetage 4 qui est interrompu sur les deux côtés perpendiculaires à la surface plane 7. Les pas de vis 5 ont un profil à 90 et sont aplanis à chaque début et fin 6 de spire. Le profil de la tête de vis 1 est quadrangulaire. La plaque en céramique renforcée par des fibres est réalisée par une combinaison appropriée de couches de fibres de tissu avec des fibres orientées à 00/90 3 et à - 45 /+ 45 3'. De cette façon, les capacités de prétension de la vis 1, 2 en direction de la tige de vis 2 peuvent être ajustées par l'intermédiaire des fibres à 0 des couches de tissu 3 à 0 /90 , les fibres 3' à + 45 étant toujours parallèles aux flancs du filetage 4. L'écrou associé 8 selon la figure 4 est également réalisé en céramique renforcée oar des fibres 9, et es; muni d'un filetage intérieur continu 10 qui coupe le tis-su en fibres de la céramique 9 dans le sens vertical. -6 REVENDICATIONS 1. Elément de fixation ou de liaison pour pièces de construction en céramique, caractérisé par une vis (1, 2) en céramique. 2. Elément de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filetage (5) de la vis (1, 2) est interrompu. 3. Elément de liaison selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans l'une au moins de ses zones marginales (2), la vis (1, 2) ne comporte pas de profil fileté, et en ce que les pas de vis (5) ont un profil à 90 (4). 4. Elément de liaison selon la revendication 3, caractérisé en ce que les pas de vis (5) sont aplanis à chaque début e: fin (6) de spire, et en ce que la vis (1, 2) est maintenue en position par une configuration spéciale de la tête (1), par exemple une tê1e plage quadrangulaire. 5. Elérment de liaison selon l'une auielconaue ces revendications précédentes, caractérisé en ce aue a vis (1, 2) est réalisée en céramique renforcée par des fibres (3, 3'). 6. Elément de liaison selon la revendication 5, caractérisé en ce que la vis (1, 2) est constituée de couches de fibres parallèles les unes aux autres, les couches de fibres (3) étant parallèles et perpendiculaires à l'axe longitudinal de la vis, et en ce que la tige de la vis (2) a une section transversale presque carrée. 7. Elément de liaison selon la revendication 6, caractérisé en ce que le profil fileté (4) est principalement prévu sur les côtés étroits de la tige de la vis (2) presque carrée. 8. Elément de liaison selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les couches de fibres sont disposées de telle sorte que des fibres sont orientées à 00/90 (3) et à 45 (3'), les fibres à + 450 étant parallèles aux flancs du filetage (4). 9. Elément de liaison selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que, par un choix ciblé des proportions de fibres (3) en direction de la tige de la vis (2), les capacités de prétension de la vis (1, 2) peuvent être ajustées, et ce en fonction de son utilisation comme liaison axiale ou transversale. 10. Elément de liaison selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un écrou (8) en céramique renforcée par des fibres (9) est associé à la vis (1, 2), lequel est muni d'un filetage intérieur continu (10) qui coupe le tissu en fibres de la céramique (9) dans le sens vertical.