Brevet FR3006921A1 — publié le 20141219

Procédé d'assemblage des plaques La présente invention se rapporte à un procédé d'assemblage ainsi qu'à un dispositif notamment pour fixer au moins deux plaques de différents types de matériaux. Il est connu depuis longtemps, des techniques pour assembler une plaque d'un matériau métallique avec une autre plaque d'un matériau différent, par exemple un composite. On peut citer, par exemple, l'assemblage par vissage, par rivetage, par collage, ou bien encore par sertissage. Puisqu'on utilise des matériaux de nature différente, il n'est pas toujours évident de choisir un moyen d'assemblage approprié. Le document de brevet DE10217456 divulgue un procédé d'assemblage d'une plaque en composite de fibre à base de métal et une plaque d'un matériau métallique. Selon ce procédé, on perce les deux plaques après les avoir superposées, et on forme ainsi un orifice les traversant. Ensuite, on fait passer un rivet présentant une tête à travers cet orifice par la face de la plaque en composite, puis on écroui l'extrémité du rivet affleurant la plaque métallique pour fixer les deux plaques. Ce procédé permet de relier et solidariser les deux plaques de manière sure. Toutefois, l'utilisation de tels rivets, non seulement alourdit la structure métal/composite, mais aussi la rend plus épaisse à cause des têtes de rivet et de leur extrémité écrouie qui s'étendent en saillie des plaques. Par ailleurs, il est également connu, par exemple du document de brevet US 4,459,735 un dispositif d'assemblage des deux plaques. Ce dispositif comprend un poinçon et une enclume, entre lesquels on place les plaques superposées puis les assemble en déformant une partie des plaques. Bien que l'on puisse verrouiller fermement ensemble les plaques, ce dispositif n'est pas conçu pour assembler les plaques de différentes matières, mais pour assembler seulement des plaques métalliques, qui sont également par nature estampables. Aussi, le problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est de fournir un moyen d'assemblage plus léger. Un autre problème qui se pose est de fournir un procédé d'assemblage de matériaux en plaque simple notamment adapté à l'assemblage des plaques de matériaux différents. Dans le but de résoudre les problèmes précités, et selon un premier objet, la présente invention propose un procédé d'assemblage de matériaux en plaques comprenant les étapes suivantes : on fournit une première plaque d'un matériau métallique déformable présentant deux premières faces opposées, et une seconde plaques présentant deux secondes faces opposées ; on superpose la première plaque et ladite seconde plaque de manière à laisser libre à l'opposé l'une de l'autre, l'une desdites premières faces et l'une desdites secondes faces ; on perce lesdites plaques pour former respectivement à travers les première et seconde plaques, des premier et second orifices présentant respectivement des premier et second bords; et, on solidarise lesdites plaques en reliant ensemble à travers ledit second orifice ladite première plaque et ladite une desdites secondes faces autour dudit second orifice. Selon l'invention, durant l'étape de perçage, on forme ledit second orifice avec un diamètre Dc supérieur au diamètre Da dudit premier orifice de manière à réaliser dans ladite première plaque, une bordure circulaire libre qui s'étend en saillie dudit second bord ; et on solidarise lesdites plaques en déformant ladite bordure circulaire libre à travers ledit second orifice et en rabattant ladite bordure circulaire libre autour dudit second orifice contre l'autre desdites secondes faces en formant collerette. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en oeuvre de la bordure circulaire libre de la première plaque pour former des moyens de liaison. En formant le second orifice plus large que le premier orifice, on obtient alors la bordure circulaire libre qui s'étend en saillie du second bord. Puisque la première plaque est formée dans un matériau métallique déformable, on peut aisément déformer et rabattre la bordure circulaire libre dans le pourtour du second orifice contre la face libre de la seconde plaque. Contrairement à l'art antérieur, les deux plaques sont reliées par des moyens de liaison formés à partir de l'une des plaques à assembler. Cela permet de relier les deux plaques sans ajouter spécialement de moyen de liaison tel que des rivets, des vis ou de l'adhésif. Par conséquent, on peut réduire non seulement le poids, mais aussi l'épaisseur de la structure. De plus, grâce au procédé selon l'invention, toutes les opérations de perçage, d'agrandissement du second orifice, et d'assemblage sont réalisées par un seul et même outil, en aveugle, et en une seule et même opération depuis la première face libre de la première plaque métallique. En conséquence, même si l'accès au côté de la seconde face libre de la deuxième plaque est interdit, on peut néanmoins relier les plaques sans difficulté. Selon la présente invention, le métal utilisé dans la première plaque peut être choisi parmi les métaux légers et leurs alliages. Tout autre alliage métallique estampable peut être mis en oeuvre. De préférence, la première plaque est en aluminium. Préférentiellement, ladite seconde plaque est formée dans un matériau composite. A titre d'exemple, on peut citer des composites comprenant des fibres organiques d'origine végétale ou animale comme renfort, associées à une matrice polymère. Cette caractéristique permet une excellente durabilité et une haute résistance mécaniques. De plus, la structure ainsi obtenue peut être utilisée dans de nombreux domaines tels que l'aéronautique et l'automobile. La seconde plaque peut également être réalisée dans un matériau métallique. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, nullement limitative, ladite seconde plaque présente une épaisseur et la bordure circulaire libre présente une largeur sensiblement supérieure à ladite épaisseur de ladite seconde plaque. La largeur de la bordure circulaire libre correspond à la distance entre le premier bord du premier orifice et le second bord du second orifice. Lorsque la largeur de la bordure circulaire libre est supérieure à l'épaisseur de la seconde plaque, la bordure circulaire libre peut largement atteindre la seconde face libre de la seconde plaque, et partant, la bordure circulaire libre peut être rabattue autour du second orifice contre la face libre de la seconde plaque. En conséquence, le sertissage de la première plaque est aisément assuré. Afin d'obtenir une fixation encore meilleure, il est préférable de faire en sorte que la bordure circulaire libre présente une largeur uniforme. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, on réalise ledit second orifice en enlevant de la matière par interpolation hélicoïdale. Ainsi qu'on l'expliquera ci-après plus en détail, on entraîne l'outil de perçage à la fois en rotation autour de son propre axe et lui-même selon une trajectoire circulaire selon un mouvement planétaire. Grâce à cette caractéristique, on peut réaliser aisément le second orifice. Par ailleurs, on déforme progressivement par segment ladite bordure circulaire libre à travers ledit second orifice de manière à ne pas dégrader le matériau métallique de la bordure circulaire, laquelle est destinée à assurer la solidarisation. Selon un autre objet, la présente invention concerne un dispositif d'assemblage de matériaux en plaques pour pouvoir solidariser une première plaque d'un matériau métallique déformable présentant deux premières faces opposées, et une seconde plaque présentant deux secondes faces opposées, ladite première plaque et ladite seconde plaque étant superposées de manière à laisser libre à l'opposé l'une de l'autre, l'une desdites premières faces et l'une desdites secondes faces, ledit dispositif d'assemblage comprenant, d'une part un outil de perçage pour percer lesdites plaques de manière à former respectivement à travers les première et seconde plaques, des premier et second orifices coaxiaux présentant respectivement des premier et second bords, et d'autre part des moyens de solidarisation pour pouvoir solidariser lesdites plaques en reliant ensemble à travers ledit second orifice ladite première plaque et ladite une desdites secondes faces autour dudit second orifice. Selon l'invention, le dispositif comprend une tige présentant une extrémité libre équipée d'une fraise formant l'outil de perçage et une partie intermédiaire équipée d'une molette formant lesdits moyens de solidarisation, et d'une part on entraîne la fraise selon une direction transversale pour former le second orifice avec un diamètre supérieur au diamètre dudit premier orifice de manière à réaliser dans ladite première plaque, une bordure circulaire libre qui s'étend en saillie dudit second bord, et d'autre part, on entraîne ladite molette contre ladite bordure circulaire pour la déformer à travers ledit second orifice et la rabattre autour dudit second orifice contre l'autre desdites secondes faces en formant collerette de façon à solidariser lesdites plaques. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en oeuvre d'une fraise dans le dispositif. Cette fraise est capable non seulement de percer des orifices coaxiaux de même diamètre, mais aussi, elle permet d'agrandir le second orifice selon une direction transversale. Grâce à cette caractéristique, on peut obtenir des orifices de diamètres différents dans les plaques. Par conséquent, on peut former une bordure circulaire libre sur la première plaque, laquelle est ensuite utilisée pour solidariser les deux plaques. La fraise peut être remplacée par un outil équipé d'une arête de coupe rétractable. L'arête est alors actionnée grâce à un dispositif mécanique, centrifuge ou bien hydraulique. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la fraise et la tige présentent respectivement un diamètre Df et un diamètre Dq selon la direction transversale. Le diamètre Dq de la tige est inférieur au diamètre Df de la fraise. Puisque le diamètre de la tige est inférieur à celui de la fraise, la fraise peut être entraînée transversalement jusqu'à ce que la tige vienne affleurer le bord du premier orifice de manière à agrandir le second orifice sans être en contact avec la première plaque. Par conséquent, il est possible d'agrandir le seul second orifice sans même avoir accès au côté de la seconde face libre de la seconde plaque. De préférence, la fraise est une fraise à trois tailles présentant une coupe au centre. La fraise présente une coupe axiale, au centre, et une coupe radiale. Ainsi, on peut aisément former un orifice de même diamètre dans les deux plaques, puis ensuite agrandir seulement le second orifice de la seconde plaque. Selon encore un autre objet, la présente invention concerne également un outil destiné à être monté sur le dispositif défini précédemment, lequel outil présente d'une part une extrémité libre équipée d'une fraise et d'autre part une partie intermédiaire équipée d'une molette. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale du dispositif d'assemblage selon l'invention ; - les Figure 2A-2D sont des vues schématiques de chaque étape du procédé selon l'invention; - la Figure 3 est une vue schématique du dispositif d'assemblage et des plaques dans un premier état ; et - la Figure 4 est une vue schématique des plaques à assembler dans un premier état. - la Figure 5 est une vue schématique des plaques à assembler dans un second état. La Figure 1 montre un outil 10 d'un dispositif d'assemblage selon l'invention. Le dispositif entier, incluant l'outil 10 et les moyens d'entraînement, n'est pas illustré dans cette Figure. Toutefois, il est bien connu et il est capable d'entraîner l'outil 10 à la fois en rotation selon son propre axe, et aussi simultanément autour d'un axe défini, parallèle à son propre axe. De la sorte, et ainsi qu'on l'expliquera ci-après, il est possible de réaliser un orifice par interpolation hélicoïdale, au moyen d'une fraise. L'outil 10 du dispositif d'assemblage comporte une tige 12 s'étendant selon un axe X et présentant une extrémité libre 14. La tige 12 est montée mobile en rotation à la fois autour de l'axe X et suivant une trajectoire circulaire autour d'un axe parallèle à son propre axe X. En outre, l'outil 10, grâce au dispositif, est apte à être entraîné axialement. La tige 12 présente une partie intermédiaire sur laquelle est montée fixe une molette 16 formant les moyens de solidarisation, comme on l'expliquera ci-après. La molette 16 est ici un disque surmontée d'une gorge de sertissage, et par exemple réalisé en métal, dont le bord est arrondi et présentant une surface inférieure orientée vers la fraise 18 et une surface supérieure complémentaire orientée à l'opposé de la fraise 18. Par ailleurs, ces surfaces sont avantageusement lisses et polie. L'outil 10 comprend en outre une fraise 18 montée sur l'extrémité libre 14 de la tige 12. La fraise 18 peut être choisie parmi les fraises cylindriques de type connu, et plus particulièrement une fraise trois tailles. La fraise 18 est apte à la fois à percer un orifice sur des plaques, et à le fraiser dans la direction transversale pour agrandir cet orifice. La fraise 18 et la molette 16 présentent respectivement des diamètres Df et Ds. Le diamètre Ds de la molette 16 est le diamètre maximal et il est sensiblement identique et/ou inférieur à ladite fraise 18. La tige 12 présente un diamètre Dq. Les diamètres de la molette 16 Ds et de la fraise 18 Df, sont supérieurs au diamètre Dq de la tige d'entraînement 12. On décrira à présent, le procédé d'assemblage d'au moins deux plaques selon l'invention, en se référant aux Figures 2A à 2D. La Figure 2 A montre une première plaque 20 d'un matériau métallique déformable et une seconde plaque 22 avant l'assemblage. En l'occurrence, la première plaque 20 est formée en aluminium et la seconde plaque 22 est formée dans un matériau composite. D'autres types de matériaux peuvent être mis en oeuvre. La première plaque 20 présente deux premières faces opposées 21, 21', et la seconde plaque 22 présente deux secondes faces opposées 23, 23'. La première plaque 20 et la seconde plaque 22 sont superposées de manière à laisser libre à l'opposé l'une de l'autre, l'une des premières faces et l'une des secondes faces. C'est-a-dire que l'autre 21' des premières faces et l'autre des secondes faces 23' sont en contact. Même si on n'assemble que deux plaques dans ce mode de réalisation, le nombre de plaque n'est pas limité, et on peut assembler par exemple quatre plaques. Après avoir superposé la première plaque 20 et la seconde plaque 22, on perce au moyen de l'outil 10, du côté de la première face libre 21 de la première plaque 20, des premier et second orifices 24, 26 coaxiaux, en maintenant l'axe X de la tige 12 sensiblement perpendiculairement aux plaques 20, 22. C'est bien évidemment grâce à la fraise 18 située à l'extrémité de la tige 12 que l'on vient retirer la matière pour ménager les premier et second orifices 24, 26. Ceux-ci présentent respectivement des premier et second bords 25, 27. Après ce premier mouvement axial de l'outil 10, les premier et second orifices 24, 26 présentent un diamètre Da identique. Après que les orifices coaxiaux 24, 26 ont été formés, on entraîne axialement la fraise 18 en regard du second bord 27 de la seconde plaque 22 et en dessous du niveau de ladite autre 21' des premières faces. On agrandit le seul second orifice 26 en entraînant la fraise 18 selon un plan définit par la seconde plaque 22. Grâce aux mouvements d'interpolation hélicoïdale suivant une trajectoire circulaire C pour former un second orifice élargi 26'. Le second orifice élargi 26' présentant un diamètre Dc est ainsi formé, tandis que le diamètre Da d'origine du premier orifice 24 demeure. Ainsi, une bordure circulaire libre 28, laquelle résulte de la différence de diamètre entre le premier orifice 24 et le second orifice élargi 26', est formée. De préférence, la bordure libre 28 présente une largeur correspondant à une distance entre le premier bord 25 du premier orifice et le second bord 27 du second orifice, sensiblement supérieure à une épaisseur ec de la seconde plaque 22, telle qu'illustrée sur la Figure 4. Ensuite, on procède à la liaison entre les deux plaques 20, 22 en déformant la bordure libre 28 grâce à la molette 16. Ainsi, dans une première phase de déformation, on vient appliquer la surface inférieure de la molette 16 contre la bordure circulaire libre 28, du côté de la première face libre 21 et on entraîne la molette 16 en mouvement à travers le second orifice élargi 26'. La molette 16 est non seulement entraînée en rotation sur elle-même tandis que la tige 12 est elle-même entraînée en rotation autour de l'axe de symétrie des orifices 24, 26', mais aussi, concomitamment, la tige 12 est entraînée en mouvement selon une trajectoire présentant une composante axiale parallèle à son axe, et une composante radiale convergeant d'abord vers l'axe des orifices, puis divergeant ensuite. La molette décrit alors, dans cette première phase de déformation, une surface définie par un tore. Partant, la bordure libre 28 est entraînée progressivement à travers le second orifice élargi 26' en formant peu à peu un tore. Conséquemment, la bordure circulaire libre 28, formant initialement un disque, présente progressivement une partie de forme torique, traversant le second orifice élargi 26' et faisant saillie de la seconde face libre 23, dans cette première phase de déformation. Bien évidemment, une telle déformation sans déchirure du matériau n'est possible que pour un matériau malléable, ou estampable, présentant à coefficient d'allongement à la rupture suffisant, tel que l'aluminium par exemple. Car en effet, le matériau est fortement étiré en particulier vers le premier bord 25 du premier orifice. Dans une seconde phase, on vient recourber le bord libre en saillie, de la partie de forme torique traversant le second orifice 26' dans le pourtour du second orifice élargi 26' contre la seconde face libre 23 de la seconde plaque 22. La bordure libre 28 prend alors une forme définitive de tore. Enfin, les première et seconde plaques 20, 22 sont reliées et solidarisées par un moyen de liaison 34 formé à partir de la bordure circulaire libre 28 rabattue qui forme collerette. On détaillera maintenant, les relations géométriques préférentielles avant et après sertissage, et les limites d'allongement circonférentiel en se référant aux Figures 3 à 5. La Figure 3 montre la tête 10 et les première et seconde plaques 20, 22 après l'étape dans laquelle on agrandit le second orifice 26. Comme il a été expliqué ci-dessus, le second orifice élargi 26' présentant le diamètre Dc est obtenu après cette étape. La tige 12 et la fraise 18 présentent respectivement des diamètres Dq et Df. Dans ce cas, la tige 12 doit avoir un diamètre minimum pour résister aux efforts et ne doit pas être en contact avec le premier orifice 24 lors de l'agrandissement du second orifice 26. Le diamètre maximum du second orifice élargi 26' peut donc être défini par l'équation suivante : Dg Préférentiellement, la largeur (De-Dc) / 2 de l'extrémité libre 38 qui s'étend en saillie de l'orifice traversant 32 est limitée à l'épaisseur de la première plaque 20 comme suit : (De - Dc) / 2 ea - - - (IV). Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation ci-dessus présenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes de réalisation, toujours à partir d'un outil combiné d'usinage et de sertissage, intégrant par exemple une lame escamotable pour la réalisation du second orifice. Ce dispositif pourra classiquement être actionné mécaniquement, par force centrifuge avec ressort de rappel, ou par dispositif hydraulique intégré dans l'outil.10 REVENDICATIONS1. Procédé d'assemblage de matériaux en plaques (20, 22) comprenant les étapes suivantes : - on fournit une première plaque (20) d'un matériau métallique déformable présentant deux premières faces (21, 21') opposées, et une seconde plaques (22) présentant deux secondes faces (23, 23') opposées; - on superpose la première plaque (20) et ladite seconde plaque (22) de manière à laisser libre à l'opposé l'une de l'autre, l'une (21) desdites premières faces et l'une (23) desdites secondes faces; - on perce lesdites plaques (20, 22) pour former respectivement à travers les première et seconde plaques (20, 22), des premier et second orifices (24, 26) présentant respectivement des premier et second bords (25, 27) ; et, - on solidarise lesdites plaques (20, 22) en reliant ensemble à travers ledit second orifice (26) ladite première plaque et ladite une desdites secondes faces autour dudit second orifice (26), caractérisé en ce que durant l'étape de perçage, on forme ledit second orifice (26') avec un diamètre (Dc) supérieur au diamètre (Da) dudit premier orifice (24) de manière à réaliser dans ladite première plaque (20), une bordure circulaire libre (28) qui s'étend en saillie dudit second bord (27) ; et en ce qu'on solidarise lesdites plaques (20, 22) en déformant ladite bordure circulaire libre (28) à travers ledit second orifice (26') et en rabattant ladite bordure circulaire libre (28) autour dudit second orifice (26') contre l'autre desdites secondes faces (23) en formant collerette. 2. Procédé d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite seconde plaque (22) est en matériau composite. 3. Procédé d'assemblage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite seconde plaque (22) présente une épaisseur (es), et en ce que ladite bordure circulaire libre (28) présente une largeur sensiblement supérieur à ladite épaisseur (es) de ladite seconde plaque. 4. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on réalise ledit second orifice (26') en enlevant de la matière par interpolation hélicoïdale. 5. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on déforme progressivement par segment ladite bordure circulaire libre (28) à travers ledit second orifice (26'). 6. Dispositif d'assemblage de matériaux en plaques (20, 22) pour pouvoir solidariser une première plaque (20) d'un matériau métallique déformable présentant deux premières faces opposées, et une seconde plaques (22) présentant deux secondes faces opposées, ladite première plaque (20) et ladite seconde plaque (22) étant superposées de manière à laisser libre à l'opposé l'une de l'autre, l'une desdites premières faces et l'une desdites secondes faces, ledit dispositif d'assemblage comprenant, d'une part un outil de perçage pour percer lesdites plaques (20, 22) de manière à former respectivement à travers les première et seconde plaques (20, 22), des premier et second orifices (24, 26) présentant respectivement des premier et second bords, et d'autre part des moyens de solidarisation pour pouvoir solidariser lesdites plaques (20, 22) en reliant ensemble à travers ledit second orifice ladite première plaque et ladite une desdites secondes faces autour dudit second orifice, caractérisé en ce qu'il comprend une tige présentant une extrémité libre équipée d'une fraise (18) formant l'outil de perçage et une partie intermédiaire équipée d'une molette (16) formant lesdits moyens de solidarisation; et en ce que, d'une part on entraîne ladite fraise selon une direction transversale pour former ledit second orifice avec un diamètre supérieur au diamètre dudit premier orifice de manière à réaliser dans ladite première plaque (20), une bordure circulaire libre qui s'étend en saillie dudit second bord, et d'autre part, on entraîne ladite molette contre ladite bordure circulaire pour la déformer à travers ledit second orifice et la rabattre autour dudit second orifice contre l'autre desdites secondes faces en formant collerette de façon à solidariser lesdites plaques (20, 22). 7. Dispositif d'assemblage selon la revendication 6 caractérisé en ce que ladite fraise (18) et ladite tige (12) présentent respectivement un diamètreDf et un diamètre Dq selon ledit plan ladite direction transversale, et en ce que ledit diamètre Dq de ladite tige (12) est inférieur audit diamètre Df de ladite fraise (18). 8. Dispositif d'assemblage selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que ladite molette (16) est susceptible d'être entrainée selon un mouvement orbital contre ladite bordure circulaire libre (28) pour pouvoir déformer ladite bordure circulaire libre à travers ledit second orifice (26'). 9 . Dispositif d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la fraise (18) est une fraise à trois tailles présentant une coupe au centre. 10. Outil (12) destiné à être monté sur le dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il présente d'une part une extrémité libre équipée d'une fraise (18) et d'autre part une partie intermédiaire équipée d'une molette (16).15