Brevet FR2877598A1 — publié le 20060512

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de soudage de partenaires d'assemblage à l'aide d'une pièce moulée en un métal d'apport, extrudée à la presse, notamment pour le soudage bout à bout ou en T. L'invention concerne également une telle pièce moulée en métal d'apport destinée à ce procédé. Etat de la technique L'utilisation de métaux d'apport en technique de soudage est un moyen bien connu. Toutefois, dans le cas du soudage par faisceau laser classique, assisté par des capillaires de vapeur pour les matériaux à base d'aluminium, il faut mettre en oeuvre des moyens importants pour positionner le métal d'apport par exemple en forme de fil, le guider et le mettre en place. De plus, il faut des moyens importants en système de contrôle et de capteur pour vérifier en permanence l'alimentation en fil, en particulier quant à la quantité et à la position. Un fil de soudage mal guidé ou mal positionné ou en quantité variable peut perturber le faisceau laser et même l'interrompre, ce qui se traduit par une instabilité du procédé. De plus, en cas de mélange irrégulier de fils de métal d'apport et de matière de base on peut avoir des caractéristiques de liaison non reproductibles. Les fils de métal d'apport de soudage ont de plus l'inconvénient d'avoir une surface relativement importante par rapport à leur volume si bien que très rapidement des impuretés accidentelles ou des gaz peuvent être en- traînés dans la soudure ce qui se traduit en général par une formation ex- cessive de pores. De plus, on utilise de façon connue des métaux d'apport en forme de rubans. Un tel ruban doit toujours être manipulé comme s'il s'agissait d'un troisième objet car il n'est solidarisé à aucun des partenaires d'assemblage. De plus, la faible section d'un tel métal d'apport en forme de ruban crée des problèmes délicats de manipulation car le ruban mou peut se déformer de manière gênante sous l'effet de son propre poids. Dans le cas de cordons de soudure très longs (> 1000 mm) comme ceux utilisés par exemple pour les coquilles de fuselages pressurisés d'avions, se traduisent par une technique de manipulation extrêmement compliquée et coûteuse. Le positionnement du ruban par rapport à la position d'assemblage est extrêmement difficile. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé de soudage permettant d'introduire le métal d'apport de manière certaine et reproductible selon le procédé, pour avoir une meilleure sécurité du procédé de soudage et permettre une fabrication économique. Le but concerne notamment une fabrication soudée, notamment meilleure et plus économique pour des structures d'aluminium comme celles utilisées dans les techniques aéronautiques. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on installe entre les partenaires d'assemblage, à relier, une pièce moulée en métal d'apport extrudé à la presse, et qui est en contact avec les deux partenaires, la section de la pièce moulée étant adaptée à la géométrie d'au moins l'un des partenaires pour être reliée à au moins un partenaire d'assemblage par une liaison par la forme avant le soudage et ensuite on relie les partenaires d'assemblage par soudage le long de la pièce moulée. Grâce à l'utilisation d'une pièce moulée extrudée à la presse en métal d'apport on réalise un positionnement avec liaison de forme, reproductible, du métal d'apport ce qui d'une part simplifie la conduite du procédé car il ne nécessite plus de dispositif de positionnement et de commande pour assurer l'alimentation du métal d'apport, et d'autre part améliore considérablement la reproductibilité de la soudure. Cela permet avantageusement de travailler à des vitesses de procédé plus élevées et d'augmenter le rendement. Un autre avantage est celui d'une réduction de la mise au rebut et d'une diminution significative de l'importance des usinages de correction, ce qui donne globalement une diminution des coûts de fabrication. Comme la forme de la pièce moulée est adaptée à la géomé- trie d'au moins l'un des deux partenaires d'assemblage, on peut la mettre en place en la glissant simplement et en la reliant à ce partenaire d'assemblage par une liaison par la forme avec un effet de pince approprié. La liaison par la forme permet ainsi d'assurer que la pièce moulée et le partenaire d'assemblage ne se détacheront pas, même en l'absence de transmission de force ou lorsque celle-ci est interrompue. Pour réaliser une liaison en T il est avantageux d'utiliser une pièce moulée munie uniquement d'une cavité adaptée à la géométrie de l'un des partenaires d'assemblage pour réaliser une liaison par la forme. Dans ce cas, la pièce moulée est glissée par sa cavité sur le partenaire d'assemblage correspondant pour y être positionnée ou tenue par rapport à celui-ci, pour que la pièce moulée repose pratiquement sur le second partenaire d'assemblage. Pour relier deux partenaires d'assemblage bout à bout il est particulièrement avantageux d'utiliser une pièce moulée comportant deux cavités dont la forme est chaque fois adaptée à celle des partenaires pour réaliser une liaison par la forme. La pièce moulée est ainsi placée entre les deux partenaires d'assemblage de façon à être reliée à ceux-ci par une liaison par la forme en étant chaque fois glissée sur un partenaire d'assemblage. Il est particulièrement avantageux que le soudage se fasse avec un faisceau laser. Mais on peut également utiliser d'autres procédés de soudage par fusion. Le problème de l'invention est également résolu par une pièce moulée extrudée à la presse en métal d'apport utilisé pour le soudage et qui se caractérise en ce qu'il comporte au moins une première cavité adaptée à la géométrie d'un premier partenaire d'assemblage de façon qu'en étant glissée sur le premier partenaire d'assemblage la pièce soit re- liée à celui-ci par une liaison de forme par un effet de pincement. Pour relier deux partenaires d'assemblage bout à bout il est particulièrement avantageux que la pièce moulée extrudée à la presse comporte une seconde cavité dont la forme correspond à la géométrie du second partenaire d'assemblage de façon à pouvoir être engagée sur celuici et reliée par une liaison par la forme avec effet de coincement, l'assemblant aux deux partenaires d'assemblage. En outre, il est avantageux que la forme extérieure de la pièce de forme corresponde à la géométrie d'un cordon de soudure prévisible. Cela simplifie le processus de soudage et améliore la qualité de la liaison soudée à réaliser. Lorsqu'on réalise une liaison en T il est notamment avantageux que la pièce moulée selon l'invention présente une section essentiellement triangulaire avec des côtés ayant des branches de même longueur et entre les côtés à branches de même longueur on réalise un dégagement principalement en forme de U. Mais la pièce moulée peut également avoir une section asymétrique, triangulaire, c'est-à-dire avoir des longueurs de côtés et un angle quelconques. En outre, il est avantageux que la première cavité soit symétrique ou soit installée pour réaliser une soudure symétrique. Pour relier deux partenaires d'assemblage bout à bout il est avantageux que la pièce moulée extrudée à la presse présente une section analogue à un double profil en T. De façon avantageuse, les cavités réalisées par ce profil en double T sont adaptées à la géométrie de chaque partenaire d'assemblage. Les cavités s'étendent alors dans la direction longitudinale de la pièce moulée. Il est en outre avantageux que la pièce moulée avec un pro-fil analogue à celui d'un double T, soit légèrement bombée en triangle vers l'extérieur pour copier la géométrie du cordon de soudure, ce qui se répercute de manière intéressante sur le cordon de soudure à former. L'utilisation de la pièce moulée selon l'invention ne néces- site aucun métal d'apport supplémentaire, ce qui supprime les manipulations difficiles du métal d'apport, pour son guidage et son positionnement. L'invention perfectionne de manière significative le procédé et permet de réaliser une liaison soudée reproductible. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique tridimensionnelle d'un premier mode de réalisation du procédé pour former une liaison en T, - la figure 2 est une vue schématique en trois dimensions d'un autre mode de réalisation de l'invention pour former une liaison bout à bout. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 est une vue schématique en trois dimensions d'une liaison en T de deux partenaires d'assemblage 1, 2. Une pièce moulée 3 est installée entre les deux partenaires d'assemblage 1, 2. Cette pièce est fabriquée par extrusion et se compose d'un quelconque métal d'apport de soudage. Le métal d'apport peut être par exemple un alliage AfSi12_, AfSi5 ou AfMg5. De plus, on peut également envisager d'autres alliages comme métal d'apport. En fabriquant la pièce moulée 3 par extrusion à la presse on lui donne de manière simple et efficace une forme définie ce qui permet une installation reproductible et par liaison de forme du métal d'apport nécessaire pour réaliser une soudure de grande qualité. Selon la figure 1, la forme de la pièce moulée 3 est adaptée à celle du premier partenaire d'assemblage 1 (par exemple un raidisseur ou un couple) . La pièce moulée 3 a une section essentiellement triangulaire à côtés égaux 3a, 3b et entre ces côtés égaux 3a, 3b, une cavité 4 adaptée à la forme du premier partenaire d'assemblage 1 réalise une liai-son par la forme. La cavité 4 a une forme essentiellement rectangulaire ou en U. Mais on peut également utiliser une pièce moulée ayant une section asymétrique. Pour souder les partenaires d'assemblage 1, 3, on glisse tout d'abord la pièce moulée 3 avec sa cavité 4 sur un côté du premier partenaire d'assemblage 1 pour la relier à celui-ci par une liaison par la forme. L'effet de pincement de la cavité 4 suffit pour la fixation au premier partenaire d'assemblage 1 pour que la liaison ne se détache pas, même sans transmission de force ou lorsque celle-ci est interrompue. Ensuite, on positionne le premier partenaire d'assemblage 1 et la pièce moulée 3 pincée sur celui-ci ou on maintient la pièce moulée 3 en appui avec son côté 3c compris entre les côtés de même longueur 3a, 3b contre le second partenaire d'assemblage 2 (par exemple une peau). Le cas échéant on bloque le premier partenaire d'assemblage 1 ou la pièce moulée 3 avec des moyens appropriés pour éviter tout glissement. Ensuite, on soude les partenaires d'assemblage 1, 2 par soudage le long de la pièce moulée 3, c'est-à-dire le long de la direction portant la référence 5 à la figure 1. La section de la pièce moulée 3 essentiellement triangulaire copie quasiment la forme du cordon de soudure à réaliser. La figure 2 montre schématiquement, selon une représen- tation en trois dimensions, un autre exemple de réalisation consistant à relier bout à bout deux partenaires d'assemblage 1, 2. Comme dans le mode de réalisation de la figure 1, une pièce moulée est installée entre les deux partenaires d'assemblage 1, 2. Cette pièce porte ci-après la référence 30. La pièce moulée 30 se compose d'un métal d'apport quelconque et elle se fabrique par extrusion à la presse pour permettre une adaptation sim- ple à la forme des partenaires d'assemblage 1, 2 à réunir. La section de la pièce moulée 30 est analogue à celle d'un profil en double T comme l'indique schématiquement la zone hachurée à la figure 2. Grâce à cette forme essentiellement en double T, on réalise des cavités 40, 50 dirigées dans la direction longitudinale de la pièce moulée 30. Ces cavités sont adaptées chacune à la forme du partenaire d'assemblage 1, 2 à réunir. Les cavités 40, 50 ont une forme rectangulaire ou principalement en U pour recevoir les partenaires d'assemblage 1, 2. De plus, la forme extérieure de la pièce moulée 30 est adaptée à la forme d'un cordon de soudure à réali- ser. Pour cela, la pièce moulée 30 est bombée vers l'extérieur suivant une forme triangulaire. Ces parties bombées sont indiquées à la figure 2 par la référence 60 et elles correspondent aux côtés de la pièce moulée inclinés à l'équerre par rapport aux côtés munis des cavités 40, 50. La section de la pièce moulée 30 est celle d'une double flèche dont les pointes sont réalisées par les parties bombées 60 de section triangulaire. Pour souder les partenaires d'assemblage 1, 2 bout à bout, on glisse la pièce moulée 3 entre les deux partenaires 1, 2 pour la relier par une liaison de forme à ces deux partenaires 1, 2. Pour cela on glisse la pièce moulée 30 avec sa première cavité 40 sur le premier partenaire d'assemblage 1 et par sa seconde cavité 40 de façon correspondante sur le second partenaire d'assemblage 2. L'effet de pincement entre les cavités 40, 50 et les partenaires d'assemblage 1, 2, réalise une liaison par la forme. Ensuite, on réunit les deux partenaires d'assemblage 1, 2 en soudant le long de la pièce moulée 30 dans la direction de la flèche 5. Les parties bombées 60 de section triangulaire de la pièce moulée 30 copient pratiquement la forme du cordon de soudure à réaliser, ce qui est avantageux pour une bonne liaison d'assemblage. Les procédés de soudage décrits en relation avec les figures 1 et 2 sont utilisés notamment dans les techniques spatiales pour fixer des éléments de renforcement sur les champs principaux ou pour la fabrication d'autres structures en aluminium. La réalisation du métal d'apport selon l'invention permet de supprimer une alimentation du métal d'apport qui se ferait séparément et est difficilement reproductible. Cela permet des vitesses de soudage élevées. De plus, cela réduit des coûts de fabrication car on produit moins de rebut et on réduit l'importance des travaux d'usinage de finition. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de soudage de partenaires d'assemblage à l'aide d'une pièce moulée en un métal d'apport, extrudée à la presse, notamment pour le soudage bout à bout ou en T, caractérisé en ce qu' on installe entre les partenaires d'assemblage (1, 2), à relier, une pièce moulée (3, 30) en métal d'apport extrudé à la presse, et qui est en contact avec les deux partenaires (1, 2), la section de la pièce moulée (3, 30) étant adaptée à la géométrie d'au moins l'un des partenaires (1, 2) pour être reliée à au moins un partenaire d'assemblage (1, 2) par une liaison par la forme avant le soudage et ensuite on relie les partenaires d'assemblage (1, 2) par soudage le long de la pièce moulée (3, 30). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce moulée (3, 30) est glissée sur au moins l'un des partenaires d'assemblage (1, 2) et est reliée par un effet de pincement correspondant par une liaison de forme avec ce partenaire d'assemblage (1, 2). 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour réaliser une liaison par la forme, on utilise une pièce moulée (3, 30) ayant au moins une première cavité (4, 40) adaptée à la géométrie du 25 premier partenaire d'assemblage (1). 4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que pour réaliser une liaison par la forme, on utilise une pièce moulée (30) 30 ayant une seconde cavité (50) adaptée à la géométrie du second partenaire d'assemblage (2). 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on relie les partenaires d'assemblage (1, 2) par un procédé de soudage par fusion, notamment de soudage par faisceau laser. 6 ) Pièce moulée extrudée à la presse (3, 30) en un métal d'apport destiné au soudage, caractérisée en ce qu' elle comporte au moins une première cavité (4, 40) dont la forme est adaptée à la géométrie d'un premier partenaire d'assemblage (1) de façon à pouvoir être reliée à ce premier partenaire d'assemblage (1) en étant glissée sur celui-ci et reliée à celui-ci par une liaison de forme par effet de pincement. 7 ) Pièce moulée (30) extrudée à la presse selon la revendication 6, caractérisée en ce qu' elle comporte en outre une seconde cavité (50) dont la forme est adaptée à la géométrie du second partenaire d'assemblage (2) pour pouvoir être glissée sur celui-ci et être reliée à ce second partenaire d'assemblage (2) par une liaison par la forme avec un effet de pincement correspondant. 8 ) Pièce moulée extrudée à la presse (3, 30) selon la revendication 6, caractérisée en ce que la forme extérieure de la pièce moulée (3, 30) copie la géométrie du cordon 20 de soudure qu'il faut réaliser. 9 ) Pièce moulée extrudée à la presse (3) selon la revendication 6, caractérisée en ce qu' elle présente une section essentiellement triangulaire à côtés égaux (3a, 25 3b) et entre les côtés égaux (3a, 3b) il y a une première cavité (4) principalement à section en forme de U. 10 ) Pièce moulée extrudée à la presse (3) selon la revendication 9, caractérisée en ce que la première cavité (4), principalement en forme de U, est symétrique. 11 ) Pièce moulée extrudée à la presse (30) selon la revendication 7, caractérisée en ce que sa section est semblable à un double profil en T. 12 ) Pièce moulée extrudée à la presse (30) selon la revendication 11, caractérisée en ce que le profil en forme de double T réalise des cavités (40, 50) dirigées dans la direction longitudinale de la pièce moulée (30) et qui ont une section principalement en forme de U. 13 ) Pièce moulée extrudée à la presse (30) selon la revendication 11, caractérisée en ce que la pièce moulée (30) a des parties bombées (60) triangulaires, dirigées vers l'extérieur. io