Brevet FR2932405A1 — publié le 20091218

Dément de fixation destiné à être soudé par friction à plusieurs pièces plates superposées Elément de fixation destiné à être soudé par friction à plusieurs pièces plates superposées qui sont jointes par un raccord, dont le collet repose sur la pièce supérieure et qui après avoir traversé la pièce supérieure par sa face avant, en tant que surface de soudage par friction, forme sous l'effet de la rotation et de la pression du raccord, une zone soudée par friction sur la pièce inférieure. 10 Un tel élément de fixation destiné à être soudé par friction est connu detIS-PS 3,477,115. Ce document décrit l'assemblage de deux pièces plates superposées au moyen d'un raccord en acier, qui fixe la pièce supérieure constituée en un matériau mou (acier doux, aluminium, cuivre, plastique) à la pièce inférieure au moyen d'un élément de fixation qui est constitué en s un matériau plus dur que le matériau constituant la pièce supérieure. Mais dans la pratique, il s'est avéré que ce type d'élément de fixation par soudage par friction ne pouvait pas garantir une zone soudée sûre et solide en raison de la présence d'impuretés, si bien que cette pratique connue pour la réalisation d'un élément de fixation destiné à être soudé par friction ne s'est pas imposée pour souder par friction plusieurs pièces plates superposées. Partant de la structure de l'élément de fixation destiné à être soudé par friction exposée ci-dessus, l'objet de l'invention consiste à créer un élément de fixation destiné à être soudé par friction assemblant une pluralité de pièces plates superposées qui se distingue par une grande résistance et une grande solidité. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par la te combinaison des caractéristiques suivantes : a) Une couche anti-corrosive ou une couche de corrosion éventuellement présente sur la surface à souder du raccord en acier doit être éliminée, lo b) La. pièce inférieure est en acier, c) Le matériau constituant la pièce supérieure est plus mou que celui constituant la pièce inférieure. Dans cette configuration, les éléments constituants reliés par une zone soudée par friction, y soit le raccord et la pièce inférieure sont en acier, la pièce inférieure présente une fixation particulièrement solide résultant de la zone soudée par friction, elle ne présente aucune impureté à sa surface en raison de l'élimination précédente de la couche anti-corrosive ou de la couche de corrosion éventuellement présente et se distingue pour cette raison par sa grande résistance mécanique. Le matériau de la pièce supérieure étant plus mou que le matériau de la Io pièce inférieure, cela facilite la pénétration du raccord dans la pièce supérieure pour une consommation d'énergie relativement faible, le matériau de la pièce supérieure pouvant s'écouler latéralement et pouvant être repoussé sans problème de la zone comprise entre la face avant de l'élément de fixation et la pièce inférieure et par là éloigné de la zone de soudure. La zone soudée par friction homogène formée à partir des deux pièces en acier, c'est à dire le raccord et la pièce inférieure, est ainsi particulièrement solide et résistante et peut donc supporter des sollicitations élevées. Il faut. encore citer le brevet DE 196 20 814 Al décrivant un élément de fixation destiné à être soudé par friction reliant deux pièces plates superposées similaire à. l'élément décrit dans Io le brevet américain US-PS 3,477,115 pré-cité. Dans l'élément de fixation. destiné à être soudé par friction connu du DE 196.20 814 Al, le raccord est. en acier et peut avoir été traité contre la.corrosioni La .configuration de la structure comportant deux pièces plates est telle que. les deux pièces devant être assemblées doivent de préférence être en le même matériau, notamment l'aluminium. La zone soudée par .friction se fait donc entre l'acier du raccord. et l'aluminium de pièce inférieure et ne possède pas une résistance particulièrement élevée en raison des propriétés différentes des deux métaux, en conséquence elle est facile à réaliser,. mais ne supporte pas des sollicitations particulièrement élevées. Il est opportun d'éliminer la couche anti-corrosive ou la couche de corrosion jusqu'à ce que la 3 o face avant du raccord soit constituée de métal pur. Différentes configurations peuvent être choisies pour la face avant. Il est ainsi possible que la face avant ait la forme d'un tourillon rond ou de l'extrémité d'un tuyau. La face avant peut alors être plane ou bien conique. Pour intensifier le frottement entre les pièces, notamment entre la pièce inférieure et la face avant de l'élément de fixation, il est possible de rendre la face avant rugueuse, de cette façon on obtient très rapidement la zone soudée par friction souhaitée. Pour la pièce supérieure, on peut utiliser de l'aluminium par ex., mais il est aussi possible 5- d'utiliser des matières plastiques pour la pièce supérieure. Les figures représentent des exemples de réalisation de l'invention.. Figure 1 : une fixation par soudage par friction de deux tôles plates superposées �Io au moyen d'un raccord dont la face avant est de forme conique ; Figure 2 une représentation similaire à celle de la figure 1, cependant avec un raccord dont la face avant est de forme plane .; Figure 3 : une représentation similaire à celle de la figure 1, cependant avec un raccord dont la face avant constitue l'extrémité du tuyau. L'élément de fixation par soudage par friction représenté à la figure 1 contient les deux pièces 1 et 2 qui sont assemblées entre elles au moyen du raccord 3. Ise raccord 3 présente sur une 2-0 des ses faces le boulon hexagonal 4 qui est logé dans un manchon correspondant et qui est mis en rotation pour réaliser une soudure par friction. Après le boulon hexagonal 4 vient la bride 5 qui fait également partie du raccord 3 et prend appui sur la surface de la pièces plate supérieure 1. Le raccord 3 présente de plus le tourillon rond 6 qui se termine par le cône 7. Le cône 7 pénètre partiellement dans la pièce plate inférieure et avec sa pointe forme la zone 2s soudée par friction 8 qui est représentée par une ligne épaisse en gras. Pour réaliser la fixation représentée à la Figure 1, les deux pièces 1 et 2 sont superposées et bloquées pour éviter qu'elles ne bougent. Le raccord 3 mis en rotation est posé par l'intermédiaire du cône 7 sur la pièce supérieure 1, constituée en un matériau relativement 30 mou, aluminium ou matière plastique de sorte que sous l'effet de l'échauffement du cône 7 résultant de la friction, le matériau de la pièce supérieure 1 fond et la pièce 1 est traversée jusqu'à ce que la pointe du cône 7 pénètre dans la pièce 2 pour y former la zone soudée par friction 8. Après refroidissement de la zone soudée par friction 8 la pièce inférieure 2 est solidement fixée par l'intermédiaire du cône 7. La bride 5 du raccord 3 affleure ainsi à la surface de la pièce 1, si bien que le pièce 1 est fixée solidement entre la bride 5 et la pièce 2 par la zone soudée par friction 8. Pour pouvoir maîtriser la technique nécessaire pour réaliser ces fonctions, le raccord 3 et la pièce inférieure 2 sont en acier, si bien qu'une zone soudée par friction ne contenant que de l'acier 8 peut se former dans la zone de la pointe du cône 7. Pour éviter d'affaiblir la zone soudée par friction 8 par de quelconques impuretés, le cône 7 a été traité avant l'opération décrite ci-dessus, ce traitement consistant à éliminer la couche anti-corrosive ou de corrosion éventuellement présente, si bien que le cône 7 destiné à former la zone soudée par friction 8, résultant du frottement réciproque entre le cône 7 et la pièce 2, est en métal pur . Pour favoriser la pénétration de la pièce supérieure 1 par le tourillon 6 et permettre une opération de soudage par friction sans problème, on utilise pour la pièce supérieure 1 un matériau plus mou que pour la pièce inférieure 2, notamment l'aluminium. La pièce supérieure 1 peut aussi être en plastique. L'exemple de réalisation représenté à la figure 2 contient également les deux pièces 1 et 2 et le raccord 3 qui présente cependant un tourillon 6 pourvu d'une face terminale plane 9. Pour relier les deux pièces 1 et 2, la face plane 9 du raccord 3, sur laquelle la couche anti-corrosive zo ou corrosive a été éliminée, affleure à la surface de la pièce 1, fait fondre le matériau de la pièce 1, traverse la pièce 1 avant de traverser la pièce 2, entre le tourillon 6 et la pièce 2 se forme alors une zone plane soudée par friction 10 dans laquelle l'acier du raccord 3 s'est lié à l'acier de la pièce inférieure 2. La pièce supérieure 1 est en aluminium comme SUr la Figure 1, mais elle peut être en matière plastique ou en un matériau similaire, .ef Dans l'exemple de réalisation selon la figure 3, il s'agit d'un raccord 3 dont la face avant forme l'extrémité du tuyau 11. Le tuyau 11 traverse la pièce supérieure 1 et a créé la zone soudée par friction 12 notamment sur la pièce inférieure 2, grâce à laquelle le tuyau 11 et par là le raccord 3 est soudé durablement à la pièce inférieure 2. En raison de la forme en tuyau 30 11 de la face avant du raccord 3, il en résulte une pénétration particulièrement favorable et rapide de la pièce supérieure 1 lors de la mise en place et en rotation du raccord 3, étant donné que le tuyau 11 avec son bord relativement étroit comparé à la pièce inférieure 2, coupe cette dernière dans une certaine mesure. Revendications1, Elément de fixation destiné à être soudé par friction à plusieurs pièces plates superposées (1,2) qui sont assemblées par un raccord (3), dont le collet (5) repose sur la pièce supérieure (1) et qui après pénétration de la pièce supérieure (1) par sa face avant (7) et en tant que surface de soudage par friction forme sous l'effet de la rotation et de la pression du raccord (3), une zone soudée par friction (8,10,12) sur la pièce inférieure (2), caractérisé par la combinaison des caractéristiques suivantes : a) une couche anti-corrosive ou de corrosion éventuellement présente est éliminée du raccord en acier (3), io b) la pièce inférieure (2) est en acier, c) la pièce supérieure (1) est en un matériau plus mou que celui de la pièce inférieure (2) 2. Elément de fixation destiné à être soudé par friction selon la revendication 1, a r caractérisé en ce que la face avant (7,9) est en métal pur. 3. Elément de fixation destiné à être soudé par friction selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la face avant (7,9) constitue l'extrémité d'un tourillon rond (6). za 4. Elément de fixation destiné à être soudé par friction selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que la face avant constitue l'extrémité d'un raccord (11), 5. Elément de fixation destiné à être soudé par friction selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la face avant (9) est de forme plane. 6. Elément de fixation destiné à être soudé par friction selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la face avant (7) est de forme conique. 7. Elément de fixation destiné à être soudé par friction selon une des revendications 1 à 3 o 6, caractérisé en ce que la face avant (7,9) est rendue rugueuse. 8. Elément de fixation destiné à être soudé par friction selon une des revendications 1 à ?, caractérisé en ce que la pièce supérieure (1) est en matière plastique. 9. Elément de fixation destiné à être soudé par friction selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pièce supérieure (1) est en aluminium.