Brevet FR2797938A1 — publié le 20010302

La présente invention concerne un profilé creux soudé à chambres multiples, constitué par plusieurs profilés de base reliés les uns aux autres par coopération de formes et/ou par coopération de forces, réalisés en alliage d'aluminium extrudé, que l'on peut employer en particulier à titre de plaques de plancher porteuses en largeurs supeérieures à 3 m. Le fait de souder les uns aux autres des profilés creux à chambres multiples pour constituer des groupes de plancher est connu en construction ferroviaire pour la réalisation de coques de wagons en aluminium. Ici, on distingue ce que l'on appelle le mode de construction "différentiel" du mode de construction "intégral", dans lequel on soude les uns aux autres des profilés larges disposés parallèlement (voir Manuel de l'aluminium "Aluminium-Taschenbuch", 14e édition, pages 893 à 897). Le mode de construction intégral permet la réalisation de profilés de plancher qu'il est possible de fortement charger, en assemblant les profilés individuels avec des dispositifs de montage, et ces profilés peuvent être alors travaillés avec des appareils de soudure automatique réalisés de manière spéciale. Habituellement, dans les profilés creux à chambres multiples, on exécute une soudure du côté supérieur et une soudure du côté inférieur, afin d'atteindre la capacité de chargement statique requise. En plus du problème d'une réduction de la capacité de chargement, dans le cas d'une soudure d'un seul côté, se pose aussi le problème de la déformation de soudure. Le respect dimensionnel de l'ensemble de la construction (planéité) est cependant particulièrement important précisément dans le cas des plaques de plancher, et autres profilés larges. Par conséquent, une amélioration dans le domaine des profilés creux soudés à chambres multiples doit offrir une solution d'ensemble pour les problèmes suivants 1. Capacité de chargement maximum Outre les valeurs de solidité statique, il faut également tenir compte de la flexion lorsqu'on supporte les profilés de plancher par des traverses. En outre, on doit prendre en ligne de compte des sollicitations dynamiques dues aux forces extérieures (forces de masse, forces de pression et de traction naturelles). 2. Problèmes de fabrication et de montage Lors de l'utilisation de profilés de base individuels, avant l'assemblage, ceux-ci doivent être mis en position, orientés, et maintenus pendant l'assemblage à l'intérieur de tolérances prédéterminées, ou guidés dans la direction de fabrication. Il convient de réduire au minimum le nombre des opérations de fabrication. 3. Respect dimensionnel Les profilés larges doivent, aussi après la soudure à partir de profilés de base individuels, satisfaire des exigences élevées quant à la planéité. 4. Coûts Les coûts des plaques à profilés creux (en règle générale 5 ou 7 profilés individuels) sont influencés pour l'essentiel par les coûts de montage, de sorte que l'on exige une construction spécifiquement orientée vers la fabrication. Dans un profilé soudé creux à chambres multiples, constitué par plusieurs profilés de base en alliage d'aluminium extrudé et reliés les uns aux autres par coopération de formes et/ou par coopération de forces, les problèmes précités sont résolus par le fait l'on utilise comme profilé de base un profilé rectangulaire ouvert au niveau des petits côtés, en formant une barrette supérieure et une barrette inférieure respectivement sur les petits côtés ouverts, qui sont reliées par coopération de formes au profilé rectangulaire voisin respectif, les barrettes sur l'un des petits côtés sont formées par une barrette de guidage et par une barrette à crochet, et les barrettes sur le petit côté opposé du profilé rectangulaire sont formées par une barrette à fourche et par une barrette à pince, la fourche supérieure de la barrette à fourche est raccourcie, de préférence d'environ 40 à 60 %, par rapport à la fourche inférieure, et la barrette à pince est raccourcie, de préférence d'environ 10 à 20 %, par rapport à la fourche supérieure, et la barrette de guidage et la barrette à crochet dépassent hors du profilé rectangulaire d'une longueur qui y est de 2 à 4 fois par comparaison à celle de la barrette à fourche et de la barrette à pince, et que les profilés de base sont soudés sur un côté dans la région d'une liaison à enfichage formée par une barrette de guidage et par une barrette à fourche. Lorsque les barrettes sur le petit côté opposé du profilé rectangulaire comprennent une barrette à fourche et une barrette à pince, que la fourche supérieure de la barrette à fourche est raccourcie d'environ 40 à % par rapport à la fourche inférieure et que la barrette à pince est raccourcie d'environ 10 à 20 % par rapport à la fourche supérieure, il est possible d'introduire aisément les profilés de base les uns dans les autres. Tout d'abord, la fourche supérieure 8a sert de guidage pour l'alignement grossier des profilés. Ensuite, la barrette à pince 9 vient en contact avec la partie antérieure de la barrette à crochet 16. Si l'on poursuit alors l'introduction du crochet, il apparaît une force latérale. Pour s'opposer à un déplacement des profilés de base, le bras de fourche inférieur de la barrette à fourche 8 est réalisé sous forme de guidage additionnel pour recevoir la barrette de guidage 20 du profilé rectangulaire 5. Ainsi, on peut s'opposer à la force transversale qui se produit lors de l'encliquetage de la barrette à crochet 16. Par comparaison à la barrette à fourche et à la barrette à pince 8a, 9, la barrette de guidage 20 et la barrette à crochet 16 doivent dépasser hors du profilé rectangulaire d'une longueur L 1, L2 qui représente 2 à 4 fois leur longueur, afin de pouvoir faire pivoter le profilé de base de manière contrôlée, et de réaliser avec la barrette de guidage et la barrette à fourche une liaison à enfichage présentant des tolérances étroites. Il est particulièrement avantageux de réaliser dans la région de la liaison à enfichage entre la barrette à fourche et la barrette de guidage un soutien pour un bain de soudure. La construction selon la présente invention des petits c6tés permet à la réalisation d'un soutien intégré pour un bain de soudure, constituée par une barrette de guidage longue et par une fourche supérieure en pointe. Pour augmenter la rigidité du profilé creux à chambres multiples selon l'invention, on propose qu'à partir du rapport entre la longueur des barrettes de guidage et des barrettes à crochet, et l'épaisseur de paroi "S" du profilé rectangulaire, il se forme un rapport pressage/longueur situé dans la plage de 1:15 à 1:25. De préférence, le rapport pressage/longueur s'élève à 1:20, et l'épaisseur de paroi est comprise entre 1,8 et 2,5 mm. Conformément à l'invention, le procédé pour la réalisation d'un profilé soudé creux à chambres multiples formé de profilés de base individuels à chambres creuses que l'on relie les uns aux autres par coopération de formes et/ou par coopération de forces, est caractérisé en ce que les profilés de base à chambres creuses sont produits par extrusion de telle sorte qu'il en résulte au niveau de leurs petits côtés un profilé ouvert avec une barrette supérieure et une barrette inférieure, les barrettes sur l'un des petits côtés du profilé de base à chambre creuse étant constituées par une barrette de guidage et par une barrette à crochet, et les barrettes sur le petit côté opposé étant constituées par une barrette à fourche et par une barrette à pince, le profilé de base à chambre creuse est soumis à un recuit d'homogénéisation, trempé, et stocké à chaud, puis on agence ensuite les uns à côté des autres plusieurs profilés à chambres creuses sur une voie à rouleaux, et on les rapproche par pressage latéral au niveau des petits côtés aussi loin que la barrette de guidage est introduite dans la barrette à fourche et que la barrette à crochet s'accroche avec la barrette à pince, et les profilés de base à chambre creuse reliés par coopération de formes sont soudés par voie thermique dans la région d'une liaison soudée formée par la barrette de guidage et par la barrette à fourche. À titre d'alliage pour le profilé de base, on prévoit un alliage AlMgSiO7 (6005 A) dans l'état T6. Avec cet alliage, il est possible d'atteindre à la fois les valeurs de solidité requises et les propriétés élastiques des barrettes à crochet, qui sont nécessaires pour établir une liaison fonctionnelle à encliquetage. La présente invention sera expliquée plus en détail dans ce qui va suivre en se rapportant à plusieurs modes de réalisation. Dans les dessins cijoints la figure 1 montre une section transversale à travers un profilé de base du profilé creux à chambres multiples de la présente invention; la figure 2 montre une section transversale partielle au niveau de l'emplacement de liaison entre deux profilés de base, dans la situation assemblée; et la figure 3 montre une section transversale partielle de deux profilés de base avant leur assemblage. Dans la figure 1, le profilé rectangulaire 1 est représenté avec deux petits côtés ouverts 2 et 3. Le profilé de base 1 est constitué par un profilé creux à chambres multiples présentant trois barrettes la, lb, lc, une face supérieure 1 o et une face inférieure lu. Dans la figure 2, on a représenté le détail Z de la figure 1, et dans la figure 3 on a représenté le détail Y, sous forme agrandie, conjointement avec un profilé rectangulaire voisin 4, respectivement 5. Sur la face supérieure l o est prévue une barrette de guidage 6, dans le prolongement du profilé rectangulaire 1, laquelle est enfichée dans une barrette à fourche 12 du profilé rectangulaire voisin 4. Conjointement, il en résulte une liaison à enfichage 10, au moyen de laquelle les deux profilés rectangulaires voisins 1 et 4 sont maintenus dans la direction d'introduction et dans la direction d'assemblage (voir la flèche 13 qui désigne la direction d'assemblage). À la face inférieure lu du profilé rectangulaire 1 est située une barrette à crochet 7, qui entoure la barrette à pince 14 du profilé rectangulaire voisin 4, et l'engage ici par l'arrière (3 ). Grâce à cela, on peut encaisser des forces de traction dans la direction de la flèche 13 (direction d'assemblage), et inversement, de sorte que grâce à la liaison à enfichage 10 et à la liaison à encliquetage 15 les profilés rectangulaires voisins 1 et 4 sont bloqués à la fois en direction longitudinale et en direction transversale pour les besoins du montage. Dans la figure 3 on a représenté la situation avant l'assemblage des profilés rectangulaires voisins 1 et 5. On y voit la barrette à fourche 8 et la barrette à pince 9, entre lesquelles s'étend le petit côté ouvert 3 du profilé rectangulaire 1. Dans ce petit côté ouvert 3 on enfile le profilé rectangulaire voisin 5, de sorte que la barrette à crochet 16 se déforme élastiquement. À cet effet, il est nécessaire que la liaison de la barrette à crochet 16 sur le profilé rectangulaire 5 soit réalisée au moyen d'une barrette élastique 17 qui dépasse très loin en porte-à-faux par rapport à la barrette opposée 9. Les différentes positions de la barrette à crochet élastique 16 sont indiquées à la figure 3 par des lignes en traits mixtes. Le positionnement des profilés rectangulaires voisins a lieu sur une voie à rouleaux commune 18. Grâce à cela, on établit un plan de référence unitaire 19, sur lequel on peut déplacer les profilés rectangulaires voisins lors du montage. Pour l'encliquetage de la liaison , on doit s'assurer d'une part que la déformation élastique de la barrette 17 ait lieu sans déplacement des profilés rectangulaires voisins, et que l'on obtient d'autre part une position finale stable dans la situation assemblée par encliquetage. À cela contribue également le raccourcissement de la partie de fourche inférieure de la barrette à fourche 8, et de la barrette à pince 9 par rapport à la partie de fourche supérieure 8a. En fait, lorsqu'on enfile le profilé rectangulaire voisin 5, la barrette de guidage 20 s'engage tout d'abord sous la partie de fourche supérieure 8a avant que la barrette à crochet 16 se déforme élastiquement au niveau de la barrette à pince 9. Grâce à cela, on garantit un guidage forcé des profilés rectangulaires voisins 1 et 5 lors du montage. Dans la situation montée (figure 2), on peut réaliser le soudage dans la région de la liaison à enfichage 10. Avantageusement, on forme un soutien 11 pour bain de soudure sur la barrette de guidage 20 entre les profilés rectangulaires voisins 1 et 4, qui favorise la formation d'une liaison soudée parfaite sur toute la traversée. Sur le côté opposé, la liaison à encliquetage 15 assure une liaison à coopération de forces qui s'oppose à une flexion inadmissiblement élevée lors d'un chargement du profilé creux à chambres multiples dans la direction de la flèche 21 (direction de chargement). Liste des références 1 Profilé rectangulaire, profilé de base 1 a,b,c. Barrette Io. Face supérieure lu. Face inférieure 2. Petit côté 3. Petit côté 4. Profilé rectangulaire 5. Profilé rectangulaire 6. Barrette de guidage 7. Barrette à crochet 8. Barrette à fourche 8a. Partie de fourche supérieure 9. Barrette à pince, barrette 10. Liaison à enfichage i11. Soutien de bain de soudure 12. Barrette à fourche 13. Flèche (direction d'assemblage) 14. Barrette à pince 15. Jonction à encliquetage 16. Barrette à crochet 17. Barrette à languette, barrette 18. Voie à rouleaux 19. Plan de référence 20. Barrette de guidage 21. Direction des flèches (direction de charge) LI, L2. Longueur Z, Y. Détail Revendications 1. Profilé soudé creux à multiples chambres, constitué par plusieurs profilés de base en alliage d'aluminium extrudé, reliés les uns aux autres par coopération de formes et/ou par coopération de forces, caractérisé en ce que a) les profilés de base sont formés par des chambres rectangulaires qui se transforment sur au moins un petit côté en un profilé rectangulaire ouvert (1), b) une barrette supérieure et une barrette inférieure sont formées respectivement sur les petits côtés ouverts (2) et sont reliées par coopération de formes au profilé rectangulaire voisin respectif (4, 5), c) les barrettes sur l'un des petits côtés (2) sont formées par une barrette de guidage (6) et par une barrette à crochet (7), et les barrettes sur le petit côté opposé (3) du profilé rectangulaire sont formées par une barrette à fourche (8) et par une barrette à pince (9), d) la fourche supérieure (8a) de la barrette à fourche (8) est raccourcie par rapport à la fourche inférieure, et la barrette à pince (9) est raccourcie par rapport à la fourche supérieure (8a), e) la barrette de guidage (6) et la barrette à crochet (7) dépassent hors du profilé rectangulaire (1) d'une longueur qui est de 2 à 4 fois par comparaison à celle de la barrette à fourche (8) et de la barrette à pince (9), et f) les profilés de base sont soudés sur un côté dans la région d'une liaison à enfichage formée par une barrette de guidage et par une barrette à fourche. 2. Profilé soudé creux à multiples chambres, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fourche supérieure (8a) de la barrette à fourche (8) est raccourcie d'environ 40 à 60% par rapport à la fourche inférieure, et la barrette à pince (9) est raccourcie d'environ 10 à 20 % par rapport à la fourche supérieure (8a). 3. Profilé soudé creux à chambres multiples, selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un support de bain de soudure (11) est réalisé dans la région de la liaison à enfichage (10) entre la barrette à fourche et la barrette de guidage. 4. Profilé soudé creux à chambres multiples, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à partir du rapport entre la longueur des barrettes de guidage et des barrettes à crochet, et l'épaisseur de paroi "S" du profilé rectangulaire, il se forme un rapport pressage/longueur situé dans la plage de 1:15 à 1:25. 5. Profilé soudé creux à chambres multiples, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport pressage/longueur s'élève à 1:20. 6. Profilé soudé creux à chambres multiples, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur de paroi est comprise entre 1,8 et 2,5 mm. 7. Profilé soudé creux à chambres multiples, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise comme alliage pour le profilé de base un alliage AlMgSiO7 (AA 6005 A) dans l'état T6. 8. Procédé pour la réalisation d'un profilé soudé creux à chambres multiples formé de profilés de base individuels à chambres creuses que l'on relie les uns aux autres par coopération de formes et/ou par coopération de forces, caractérisé en ce que les profilés de base à chambres creuses sont produits par extrusion de telle sorte qu'il en résulte au niveau de leurs petits côtés un profilé ouvert avec une barrette supérieure et une barrette inférieure, les barrettes sur l'un des petits côtés du profilé de base à chambre creuse étant constituées par une barrette de guidage (6) et par une barrette à crochet (7), et les barrettes sur le petit côté opposé (3) étant constituées par une barrette à fourche (8) et par une barrette à pince (9), le profilé de base à chambre creuse extrudé est soumis à un recuit d'homogénéisation, trempé, et stocké à chaud, puis on agence ensuite les uns à côté des autres plusieurs profilés à chambres creuses sur une voie à rouleaux, et on les rapproche par pressage latéral au niveau des petits côtés (2) aussi loin que la barrette de guidage (6) est introduite dans la barrette à fourche (8) et que la barrette à crochet (7) s'accroche avec la barrette à pince (9), et les profilés de base à chambres creuses reliés par coopération de formes sont soudés par voie thermique dans la région d'une jonction soudée (11) formée par la barrette de guidage (6) et par la barrette à fourche (8).