Brevet FR3058193A1 — publié le 20180504

PROCEDE D'EXPANSION RADIALE D'UN TROU COMBINE A UN MONTAGE AVEC INTERFERENCE D'UNE FIXATION DANS LEDIT TROU ET OUTILLAGE POUR SA MISE EN OEUVRE La présente demande se rapporte à un procédé d'expansion radiale d'un trou combiné à un montage avec interférence d'une fixation dans ledit trou ainsi qu'à un outillage pour sa mise en oeuvre. Un procédé d'expansion à froid d'un trou d'une pièce a pour objectif de générer un champ compressif radial autour du trou, à l'aide d'une bague d'expansion et d'un outil d'expansion afin de renforcer les caractéristiques mécaniques de la pièce autour du trou. Selon un mode de réalisation, la bague d'expansion comprend un corps en forme de tube avec un diamètre extérieur sensiblement égal à celui du trou et une collerette configurée pour prendre appui contre une face de la pièce, autour du trou. L'outil d'expansion a un diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur de la bague d'expansion. Lorsque l'outil d'expansion passe à travers la bague d'expansion positionnée préalablement dans le trou, il génère une expansion radiale de la bague d'expansion qui produit à son tour un champ compressif radial et une déformation plastique de la pièce autour du trou, sur toute sa hauteur. Après le procédé d'expansion à froid, un phénomène de relaxation des contraintes apparaît, provoquant une légère réduction du diamètre du trou en raison d'un retour élastique. Pour améliorer les performances mécaniques d'un assemblage, une fixation est montée dans un trou avec interférence. Dans ce cas, le diamètre extérieur de la fixation est supérieur à celui du trou et la fixation est introduite en force dans le trou. Lorsque le trou a déjà été soumis à une expansion radiale à froid, il devient plus difficile d'introduire en force une fixation pour obtenir un montage avec interférence compte tenu de l'amélioration des caractéristiques mécaniques autour du trou par le procédé d'expansion à froid. Par conséquent, les techniques d'expansion à froid et de montage avec interférence sont difficilement cumulables. La présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur. 3058193 2 A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'expansion radiale d'un trou réalisé dans au moins une pièce et de montage avec interférence d'une fixation dans le trou, la fixation comprenant à une première extrémité une tête, à une seconde extrémité une face terminale, une première partie lisse attenante à la tête et une deuxième partie filetée attenante à la 5 face terminale. Selon l'invention, le procédé consiste à faire passer un outil d'expansion à travers le trou pour obtenir une expansion radiale et se caractérise en ce que la fixation est introduite dans le trou en étant accolée à l'outil d'expansion. Cette solution permet de pouvoir monter avec interférence une fixation dans un trou ayant subi une expansion radiale. Ainsi, les effets procurés par un montage avec interférence sont 10 combinés à ceux procurés par l'expansion radiale du trou et évitent le retour élastique. Selon une autre caractéristique, la deuxième partie filetée de la fixation est logée dans une section élargie d'un trou traversant de l'outil d'expansion, la fixation est reliée à une première extrémité d'une tige de traction qui traverse le trou de la pièce et le trou traversant de l'outil d'expansion et la tige de traction exerce un effort de traction sur la fixation pour 15 faire passer l'outil d'expansion à travers le trou de la pièce et pour introduire la fixation dans le trou de la pièce. Selon une autre caractéristique, l'outil d'expansion et la fixation sont introduits depuis une première face de la pièce, et une butée configurée pour immobiliser la pièce lors de l'effort de traction de la tige de traction est en appui contre une deuxième face de la pièce. 20 Selon un mode de réalisation, la section élargie du trou traversant de l'outil d'expansion est taraudée et la deuxième partie filetée de la fixation est vissée dans la section élargie taraudée de l'outil d'expansion. Selon un mode de réalisation, la face terminale de la fixation comprend un trou taraudé et la première extrémité de la tige de traction est vissée dans le trou taraudé de la fixation. 25 L'invention a également pour objet un outillage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend d'une part un outil d'expansion qui s'étend d'une première extrémité à une seconde extrémité et qui présente un premier tronçon de recouvrement attenant à la première extrémité et un deuxième tronçon attenant à la deuxième extrémité et configuré pour réaliser une expansion radiale, et d'autre part, un trou traversant débouchant aux première et seconde extrémités et qui comporte une section 3058193 3 élargie qui débouche au niveau de la première extrémité et qui est configurée pour loger la deuxième partie filetée de la fixation. Selon une autre caractéristique, la section élargie comprend au moins un filet configuré pour permettre le vissage de la deuxième partie filetée de la fixation. 5 Selon une autre caractéristique, l'outillage comprend un outil de traction qui comporte : une tige de traction qui présente une première extrémité configurée pour être reliée grâce à une liaison démontable à la fixation et une deuxième extrémité, un actionneur relié à la deuxième extrémité de la tige de traction et configuré pour déplacer la tige de traction selon une direction de traction, entre une première 10 position sortie dans laquelle l'outil d'expansion et la fixation sont en dehors du trou et une position rétractée dans laquelle la fixation est montée dans le trou, une butée configurée pour immobiliser la pièce lors du déplacement de la tige de traction. Selon une autre caractéristique, l'actionneur comprend un prolongement tubulaire dont une 15 extrémité forme la butée. Selon une autre caractéristique, la première extrémité de la tige de traction est filetée et configurée pour se visser dans un trou taraudé prévu au niveau de la face terminale de la fixation. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l'invention qui va 20 suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est une coupe d'une pièce comprenant un trou et d'une fixation à monter dans le trou de la pièce avec interférence, après une expansion radiale, La figure 2 est une coupe d'un outil d'expansion qui illustre un mode de réalisation de 25 l'invention, La figure 3 est une coupe d'un outillage d'expansion radiale et de montage combiné avec interférence qui illustre un mode de réalisation de l'invention après une étape d'assemblage, La figure 4A est une coupe d'un outil d'expansion relié à une fixation, 30 La figure 4B est une coupe illustrant un détail de la figure 4A, 3058193 4 - La figure 5 est une coupe qui illustre une étape d'expansion du trou en utilisant l'outillage visible sur la figure 3, - La figure 6 est une coupe qui illustre une étape d'accostage de la fixation dans le trou en utilisant l'outillage visible sur la figure 3, 5 - La figure 7 est une coupe qui illustre une étape de démontage de l'outillage visible sur la figure 3 après montage de la fixation dans le trou. Sur la figure 1, on a représenté une pièce 10 comprenant une première face 12, une deuxième face 14 et un trou 16 traversant et débouchant sur les première et deuxième faces 12, 14. 10 Le trou 16 a un diamètre initial D16i et un axe longitudinal A16 sensiblement perpendiculaire aux première et deuxième faces 12, 14. Pour la présente demande, le terme pièce désigne aussi bien une pièce qu'un empilage de plusieurs pièces 10. Ainsi le trou 16 traverse au moins une pièce 10. Selon un mode de réalisation, une fixation 20 comprend un corps cylindrique 22 qui 15 comporte à une première extrémité une tête 24 et à une seconde extrémité une face terminale 26. La fixation 20 a une forme de révolution et un axe A20. Le corps 22 comprend une première partie lisse 28 attenante à la tête 24 et une deuxième partie filetée 30 attenante à la face terminale 26. La première partie lisse 28 est coaxiale à l'axe A20 de la fixation et a un diamètre D28 20 supérieur au diamètre initial D16i du trou 16, afin d'obtenir un montage avec interférence. La deuxième partie filetée 30 est coaxiale à l'axe A20 de la fixation et a un diamètre D30 inférieur au diamètre D28 de la première portion lisse 28. La face terminale 26 est sensiblement perpendiculaire à l'axe A20 de la fixation. La tête 24 est configurée pour être plaquée contre la première face 12 de la pièce après 25 montage (comme illustré sur la figure 7) et comprend un diamètre supérieur à celui de la première portion lisse 28. Un outillage pour réaliser de manière combinée une expansion radiale et un montage avec interférence de la fixation 20 dans le trou 16 comprend un premier outil dit outil d'expansion 32 et un deuxième outil 34 configuré pour faire passer l'outil d'expansion 32 à travers le 30 trou 16. 3058193 5 L'outil d'expansion 32 comprend une bague d'expansion 36 qui s'étend d'une première extrémité 38 à une seconde extrémité 40 et qui présente un premier tronçon 42 de recouvrement attenant à la première extrémité 38, un deuxième tronçon 44 attenant à la deuxième extrémité 40 et configuré pour réaliser une expansion radiale ainsi qu'un trou 5 traversant 46 débouchant aux première et seconde extrémités 38, 40. L'outil d'expansion 32 a une forme de révolution avec un axe A32. Les premier et deuxième tronçons 42 et 44 sont coaxiaux à l'axe de la bague A32 et ont le même diamètre extérieur D32 supérieur au diamètre initial D16i du trou 16, déterminé pour obtenir l'expansion radiale souhaitée. 10 Le diamètre extérieur D32 de l'outil d'expansion est supérieur ou égal au diamètre D28 de la première partie lisse 28 de la fixation 20 qui est lui-même supérieur au diamètre initial D16i du trou 16. Pour donner un ordre de grandeur, le diamètre extérieur D32 de l'outil d'expansion est 0,2 mm plus grand que le diamètre initial D16i du trou 16. Le diamètre D28 de la première partie 15 lisse 28 de la fixation 20 est 0,03 mm plus grand que le diamètre initial D16i du trou 16. Le trou traversant 46 est sensiblement coaxial à l'axe A32 et comprend une section élargie 48 qui débouche au niveau de la première extrémité 38 et qui forme un logement avec un fond 50 sensiblement perpendiculaire à l'axe A32. La section élargie 48 est configurée pour loger la deuxième partie filetée 30 de la fixation 20. Ainsi, la section élargie 48 a un diamètre 20 supérieur ou égal à celui de la deuxième partie filetée 30 de la fixation 20 et une longueur (dimension prise selon une direction parallèle à l'axe A32 de l'outil d'expansion) supérieure ou égale à la longueur de la deuxième partie filetée 30 de la fixation 20 afin que la deuxième partie filetée 30 de la fixation 20 soit recouverte et protégée par le premier tronçon 42 de l'outil d'expansion 32 lors de l'expansion du trou 16 et de l'accostage de la fixation 20 dans le 25 trou 16. Ainsi, la section élargie 48 a une longueur telle que lorsque la face terminale 26 de la fixation 20 vient en butée contre le fond 50, quasiment toute la deuxième partie filetée 30 de la fixation 20 est recouverte par le premier tronçon 42. Ainsi, la face terminale 26 et le fond 50 assurent la transmission des efforts de poussée entre la fixation 20 et l'outil d'expansion 32. 30 Selon un mode de réalisation, la section élargie 48 est taraudée et comprend au moins un filet 52 configuré pour permettre le vissage de la deuxième partie filetée 30 de la fixation 20, 3058193 6 comme illustré en détail sur la figure 4B. Ce mode de réalisation permet de renforcer la protection de la deuxième partie filetée 30 et contribue à la transmission des efforts de poussée entre la fixation 20 et l'outil d'expansion 32 lors de l'expansion radiale. En fonctionnement, lorsque l'outil d'expansion 32 est relié à la fixation 20, la première partie 5 lisse 28 est accolée au premier tronçon 42 de l'outil d'expansion 32 et le diamètre de la première partie lisse 28 de la fixation 20 est égal ou inférieur au diamètre du deuxième tronçon 44 de l'outil d'expansion 32. Selon une configuration, le deuxième outil 34 configuré pour faire passer l'outil d'expansion 32 à travers le trou 16 est un outil de traction. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à 10 cette configuration. Ainsi, en variante, le deuxième outil 34 peut être outil configuré pour pousser la fixation 16 et l'outil d'expansion 32 dans le trou. Le deuxième outil 34 comprend une tige de traction 54 qui présente une première extrémité 56 reliée par une liaison démontable 58 à la fixation 20 et une deuxième extrémité 60 reliée à un actionneur 62 configuré pour déplacer la tige de traction 54 selon une direction de 15 traction, entre une première position sortie (visible sur la figure 3) dans laquelle l'outil d'expansion 32 et la fixation 20 sont en dehors du trou 16 et une position rétractée (visible sur la figure 6) dans laquelle la fixation 20 est montée dans le trou 16. La tige de traction 54 est cylindrique et comprend un axe A54 confondu avec la direction de traction. 20 Selon une configuration, la liaison démontable 58 comprend une portion filetée 64 prévue à la deuxième extrémité 60 de la tige de traction 54 et qui est configurée pour coopérer avec un trou taraudé 66 prévu au niveau de la face terminale 26 de la fixation 20. Ce trou taraudé 66 est coaxial à l'axe A20 de la fixation 20. En complément, l'outil de traction 34 comprend un système d'anti-rotation pour éviter le 25 dévissage de la tige de traction 54 du trou taraudé 66 lors de la traction. Selon un mode de réalisation, l'actionneur 62 est un vérin qui comprend un corps 68 dans lequel peut coulisser un piston 70 relié à la tige de traction 54. L'outil de traction 34 comprend également une butée 72 configurée pour immobiliser la pièce 10 lors du déplacement de la tige de traction 54 de la position sortie à la position 30 rétractée. 3058193 7 Selon un mode de réalisation, l'actionneur 62 comprend un prolongement 74 tubulaire dont une extrémité correspond à la butée 72. Ce prolongement 74 tubulaire a un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur de la bague d'expansion 36 et au diamètre initial du trou 16 et une longueur supérieure à la longueur de la bague d'expansion 36 pour loger la 5 bague d'expansion dans la position rétractée. L'actionneur 62 et le prolongement 74 tubulaire sont dimensionnés pour que la tête 24 de la fixation 20 soit plaquée contre la première face 12 de la pièce 10 lorsque la tige de traction 54 est en position rétractée. Le procédé d'expansion radiale d'un trou combiné au montage avec interférence d'une 10 fixation dans le trou est maintenant décrit au regard des figures 3, 5, 6 et 7. Une première étape d'assemblage comprend : - une phase d'assemblage de la fixation 20 et de l'outil d'expansion 32 en vissant la deuxième partie filetée 30 de la fixation 20 dans la section élargie 48 taraudée de l'outil d'expansion 32 jusqu'à ce que la face terminale 26 de la fixation 20 soit en 15 butée contre le fond 50, - une phase de sortie de la tige de traction 54, - une phase de mise en appui de la butée 72 contre la deuxième face 14 de la pièce 10, autour du trou 16, et - une phase d'assemblage de la première extrémité 56 de la tige de traction 54 et de la 20 fixation 20, ladite tige 54 passant à travers le trou 16 de la pièce 10 et le trou traversant 46 de l'outil d'expansion 32. A l'issue de cette première étape d'assemblage illustrée par la figure 3, l'actionneur 62 et la butée 72 sont disposés d'un côté de la pièce 10, l'outil d'expansion 32 et la fixation 20 sont positionnés de l'autre côté de la pièce, la tige de traction 54 reliant la fixation 20 à 25 l'actionneur 62. L'axe A54 de la tige de traction 54 est confondu avec l'axe A16 du trou 16 et l'axe A20 de la fixation. Après l'étape d'assemblage, une étape d'expansion radiale (visible sur la figure 5) consiste à déplacer la tige de traction 54 vers la position rétractée pour qu'elle exerce un effort de traction sur la fixation 20 qui pousse alors l'outil d'expansion 32 à travers le trou 16. Le 30 diamètre extérieur de l'outil d'expansion 32 étant supérieur au diamètre initial du trou 16, 3058193 8 des champs compressifs radiaux sont générés tout autour du trou 16, sur toute la longueur du trou 16. La fixation 20 étant reliée à l'outil d'expansion 32, en continuant le déplacement de la tige de traction 54 vers la position rétractée, la première partie lisse 28 est insérée dans le trou 16 5 avant la relaxation de la matière de la pièce 10 autour du trou 16. La tige de traction 54 est déplacée jusqu'à la position rétractée (visible sur la figure 6) pour que la tête 24 de la fixation 16 soit plaquée contre la première face 12 de la pièce 10. Le diamètre de la première partie lisse 28 de la fixation 20 est supérieur au diamètre du trou 16 après la relaxation de la matière pour obtenir un montage avec interférence. Le diamètre de 10 la première partie lisse 28 de la fixation 20 a un diamètre sensiblement égal à celui de l'outil d'expansion 32 pour faciliter son montage dans le trou 16. Selon une particularité de l'invention, la fixation 20 est introduite dans le trou 16 en étant accolée à l'outil d'expansion 32. Selon une autre particularité, le phénomène de relaxation va au fur et à mesure augmenter l'interférence. 15 Enfin, lors d'une dernière étape de démontage, l'outil de traction 34 est désolidarisé de la fixation 20 et l'outil d'expansion 32 est dévissé de la fixation 20. REVENDICATIONS1. Procédé d'expansion radiale d'un trou (16) réalisé dans au moins une pièce (10) et de montage avec interférence d'une fixation (20) dans le trou (16), la fixation (16) comprenant à une première extrémité une tête (24), à une seconde extrémité une face terminale (26), une première partie lisse (28) attenante à la tête (24) et une deuxième partie filetée (30) attenante à la face terminale (26), le procédé consistant à faire passer un outil d'expansion (32) à travers le trou (16) pour obtenir une expansion radiale et étant caractérisé en ce que la fixation (20) est introduite dans le trou (16) en étant accolée à l'outil d'expansion (32). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième partie filetée (30) de la fixation (20) est logée dans une section élargie (48) d'un trou traversant (36) de l'outil d'expansion (32), en ce que la fixation (20) est reliée à une première extrémité (56) d'une tige de traction (54) qui traverse le trou (16) de la pièce (10) et le trou traversant (46) de l'outil d'expansion (32) et en ce que la tige (54) de traction exerce un effort de traction sur la fixation (20) pour faire passer l'outil d'expansion (32) à travers le trou (16) de la pièce (10) et pour introduire la fixation (20) dans le trou (16) de la pièce (10). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'outil d'expansion (32) et la fixation (20) sont introduits depuis une première face (12) de la pièce (10) et en ce qu'une butée (72) configurée pour immobiliser la pièce (10) lors de l'effort de traction de la tige de traction (54) est en appui contre une deuxième face (14) de la pièce (10). 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la section élargie (48) du trou traversant (36) de l'outil d'expansion (32) est taraudée et en ce que la deuxième partie filetée (30) de la fixation (20) est vissée dans la section élargie (48) taraudée de l'outil d'expansion (32). 5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la face terminale (26) de la fixation (20) comprend un trou taraudé (66) et en ce que la première extrémité (56) de la tige de traction (54) est vissée dans le trou taraudé (66) de la fixation (20). 6. Outillage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un outil d'expansion (32) qui s'étend d'une première extrémité (38) à une seconde extrémité (40) et qui présente un premier tronçon (42) de recouvrement attenant à la première extrémité (38) et un deuxième tronçon (44) attenant à la deuxième extrémité (40) et configuré pour réaliser une expansion radiale, et un 3058193 10 trou traversant (46) débouchant aux première et seconde extrémités (38, 40) et qui comporte une section élargie (48) qui débouche au niveau de la première extrémité (38) et qui est configurée pour loger la deuxième partie filetée (30) de la fixation (20). 7. Outillage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la section élargie 5 (48) comprend au moins un filet (52) configuré pour permettre le vissage de la deuxième partie filetée (30) de la fixation (20). 8. Outillage selon l'une des revendications 6 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un outil de traction (34) qui comporte : une tige de traction (54) qui présente une première extrémité (56) configurée pour 10 être reliée grâce à une liaison démontable (58) à la fixation (20) et une deuxième extrémité (60), un actionneur (62) relié à la deuxième extrémité (60) de la tige de traction (54) et configuré pour déplacer la tige de traction (54) selon une direction de traction, entre une première position sortie dans laquelle l'outil d'expansion (32) et la fixation (20) 15 sont en dehors du trou (16) et une position rétractée dans laquelle la fixation (20) est montée dans le trou (16), une butée (72) configurée pour immobiliser la pièce (10) lors du déplacement de la tige de traction (54). 9. Outillage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'actionneur (62) 20 comprend un prolongement (74) tubulaire dont une extrémité forme la butée (72). 10. Outillage selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la première extrémité (56) de la tige de traction (54) est filetée et configurée pour se visser dans un trou taraudé (66) prévu au niveau de la face terminale (26) de la fixation (20).