Brevet FR3108541A1 — publié le 20211001

Procédé de fabrication d’un élément longiligne comportant deux parties assemblées par un sertissage linéaire, élément longiligne tel qu’un rail de plancher d’aéronef ainsi obtenu L'invention a pour objet un procédé de fabrication d’un élément longiligne comportant des première et deuxième parties reliées par sertissage, la première partie (32) comprenant une première surface (F32) orientée vers la deuxième partie (34) ainsi que des première et deuxième lèvres (42, 44) délimitant une gorge (46) en saillie par rapport à la première surface (F32), la deuxième partie (34) comprenant un renflement (40) de section trapézoïdale comportant une grande base correspondant au chant (38) de la deuxième partie (34) et des côtés évasés (40.3, 40.4), chacune des première et deuxième lèvres (42, 44) étant configurée pour occuper un état non déformé dans lequel le renflement (40) de la deuxième partie (34) est inséré entre les première et deuxième lèvres (42, 44), ainsi qu’un état déformé, après une étape de sertissage, dans lequel les première et deuxième lèvres (42, 44) sont plaquées contre les côtés évasés (40.3, 40.4) du renflement (40) de la deuxième partie (34). Figure 5 Procédé de fabrication d’un élément longiligne comportant deux parties assemblées par sertissage linéaire, élément longiligne tel qu’un rail de plancher d’aéronef ainsi obtenu La présente demande se rapporte à un procédé de fabrication d’un élément longiligne comportant deux parties assemblées par sertissage linéaire ainsi qu’à un élément longiligne tel qu’un rail de plancher d’aéronef obtenu à partir de ce procédé. Selon un mode de réalisation visible sur la figure 1 et décrit dans le document FR3073201, un rail de plancher d’aéronef 10 comprend une âme 12, une semelle supérieure 14 ainsi qu’une semelle inférieure 16. Dans les zones de la cabine recevant des sièges, la semelle supérieure 14 comprend une rainure 18 débouchant au niveau de sa face supérieure et permettant de fixer des éléments, comme des sièges par exemple. En raison des risques de stagnation de liquides dans la rainure 18 ainsi que sous les panneaux planchers, la semelle supérieure 14 doit être réalisée en un matériau résistant à la corrosion, comme en alliage de titane par exemple. Pour réduire sa masse et son coût en minimisant l’usage d’alliage de titane, le rail est réalisé en deux parties 20.1, 20.2. La première partie 20.1 comportant la semelle supérieure 14 et une partie supérieure 12.1 de l’âme 12 est réalisée en alliage de titane. La deuxième partie 20.2 comportant la semelle inférieure 16 et une partie inférieure 12.2 de l’âme 12 est réalisée en alliage d’aluminium. Selon cette configuration, la partie inférieure 12.2 de l’âme 12 présente un premier bord 22 coopérant avec un deuxième bord 24 de la partie supérieure 12.1 de l’âme 12. Selon un mode de réalisation, les première et deuxième parties 20.1, 20.2 sont assemblées par sertissage. Dans ce cas, le premier bord 22 comprend un renflement 22.1 avec une section carrée, rectangulaire, en losange, ronde, ovoïde ou oblongue. En complément, le deuxième bord 24 comprend une rainure en U présentant deux branches 24.1, 24.2 et une base 24.3 reliée au reste de la partie supérieure 12.1 de l’âme 12. Les branches 24.1, 24.2 ont une longueur suffisante pour que leurs extrémités soient recourbées et emprisonnent, après déformation, le renflement 22.1. Le document US6772499 décrit une technique d’assemblage entre une semelle et un pied d’un élément longiligne en T. Selon un mode opératoire, le procédé d’assemblage comprend : une étape de réalisation d’une rainure, au niveau d’une des faces de la semelle, une étape de préparation du bord du pied de l’élément longiligne en T consistant à y aménager des aspérités par déformation plastique (par roulage par exemple), ceci afin de renforcer la cohésion du sertissage, une étape de positionnement d’un bord du pied dans la rainure de la semelle, une étape de roulage consistant à écraser grâce à deux galets la matière de la semelle de part et d’autre du pied afin de la faire fluer pour qu’elle comprime le pied. Ce mode de réalisation n’est pas optimal car il comprend un nombre d’étapes important, notamment deux opérations de roulage. Par ailleurs, le fait d’usiner une rainure dans la semelle tend à réduire ses performances mécaniques. Enfin, il est nécessaire de répéter plusieurs fois l’étape de roulage pour obtenir une compression satisfaisante du pied dans la rainure. La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur en proposant un procédé d’assemblage simple et économique permettant d’obtenir des performances mécaniques élevées. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un élément longiligne comportant au moins des première et deuxième parties, la première partie comprenant une première surface orientée vers la deuxième partie ainsi qu’une gorge, la deuxième partie comprenant des première et deuxième faces, un chant orienté vers la première partie ainsi qu’un renflement positionné le long du chant, le procédé de fabrication comportant une étape d’obtention des première et deuxième parties indépendamment l’une de l’autre, une étape d’insertion du renflement de la deuxième partie dans la gorge de la première partie et une étape de sertissage pour relier les première et deuxième parties. Selon l’invention, le renflement présente une section trapézoïdale comportant une grande base correspondant au chant, une petite base ainsi que des côtés évasés reliant les petite et grande bases. En complément, la première partie comprend, en saillie par rapport à la première surface, des première et deuxième lèvres délimitant entre elles la gorge, chacune des première et deuxième lèvres étant configurée pour occuper un état non déformé dans lequel le renflement de la deuxième partie peut être inséré entre les première et deuxième lèvres, ainsi qu’un état déformé, après l’étape de sertissage, dans lequel les première et deuxième lèvres sont plaquées contre les côtés évasés du renflement de la deuxième partie. Le fait de prévoir une gorge délimitée par deux lèvres permet de pouvoir assembler les première et deuxième parties par une technique de sertissage économique et simple à mettre en œuvre ne requérant qu’une seule opération de roulage. Le fait de prévoir des lèvres en saillie par rapport à la première surface de la première partie permet de pas impacter les performances mécaniques de cette dernière. Enfin, la forme en trapèze du renflement permet d’optimiser les performances mécaniques de l’assemblage. Selon d’autres caractéristiques prises en combinaison ou isolément : la première partie pourvue des première et deuxième lèvres est obtenue par usinage d’une plaque, d’une barre ou tout autre profilé métallique ; la deuxième partie pourvue de son renflement est obtenue par extrusion ; le renflement est symétrique par rapport à un premier plan médian équidistant des première et deuxième faces, les première et deuxième lèvres étant symétriques par rapport à un deuxième plan médian confondu avec le premier plan médian lorsque les première et deuxième parties sont assemblées ; la petite base du renflement a une largeur comprise entre 0,5 et 6 mm, chacun des côtés évasés présente une longueur sensiblement égale à la largeur de la petite base et la grande base présente une largeur comprise entre 1,5 et 2 fois la largeur de la petite base ; chacune des première et deuxième lèvres comprend une face interne orientée vers l’autre lèvre, une face externe opposée à la face interne, chaque face interne étant approximativement perpendiculaire à la première surface à l’état non déformé et présentant une longueur sensiblement égale à la longueur des côtés évasés du renflement ; la face externe de chacune des première et deuxième lèvres comprend des stries ; après l’étape de sertissage, chacune des première et deuxième lèvres présente une largeur prise au pied de la face interne, selon une direction approximativement perpendiculaire à la face interne, supérieure à 1,2 mm ; l’étape de sertissage des première et deuxième lèvres est réalisée à froid de manière continue sur toute la longueur de l’élément longiligne, les première et deuxième lèvres étant repoussées contre le renflement en utilisant deux galets, un pour chaque lèvre, qui roulent contre les première et deuxième lèvres en exerçant un effort de pression permettant de les déformer et de les plaquer contre le renflement. L’invention a également pour objet un élément longiligne obtenu à partir du procédé selon l’une des caractéristiques précédentes. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l’invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels : est une coupe transversale d’un élément longiligne bi-matériau illustrant un mode de réalisation de l’art antérieur, est une coupe transversale d’un élément longiligne en au moins deux parties illustrant un mode de réalisation de l’invention, est une coupe transversale illustrant une zone de jonction entre deux parties de l’élément longiligne visible sur la figure 2 avant déformation, est une coupe transversale illustrant une zone de jonction entre deux parties de l’élément longiligne visible sur la figure 2 après déformation, est une coupe de la zone de jonction visible sur les figures 3 et 4, une première lèvre située à gauche étant à l’état non déformé et une deuxième lèvre située à droite étant à l’état déformé. Selon un mode de réalisation, un élément longiligne 30 comprend des première et deuxième parties 32, 34 ainsi qu’une zone de jonction linéaire 36, reliant les première et deuxième parties 32, 34, qui s’étend sur au moins une partie de la longueur de l’élément longiligne 30. Selon une application, l’élément longiligne 30 est un rail de plancher d’aéronef supportant par exemple des toilettes ou des éléments de cuisine. Il présente une section en I et comprend des première et deuxième semelles 30.1, 30.2 reliées par une âme 30.3, la première partie 32 comprenant uniquement la première semelle 30.1, la deuxième partie 34 comprenant la deuxième semelle 30.2 et l’âme 30.3. Ainsi, la zone de jonction 36 relie la première semelle 30.1 et l’âme 30.3. La première semelle 30.1 comprend une gorge 37 positionnée dans le prolongement de l’âme 30.3. Selon cette application, la première partie 32 est en un premier matériau résistant à la corrosion, comme en alliage de titane par exemple, et la deuxième partie 34 est en un deuxième matériau, ayant une masse volumique et/ou un coût moindre que le premier matériau, comme en alliage d’aluminium, en acier, en matériau composite par exemple. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à cette application. Ainsi, l’élément longiligne 30 peut comprendre plusieurs zones de jonction linéaire 36. Quel que soit le mode de réalisation, la première partie 32 comprend une première surface F32 orientée vers la deuxième partie 34. Cette dernière comprend des première et deuxième faces F34, F34’, sensiblement parallèles entre elles et approximativement perpendiculaires à la première surface F32 de la première partie 32, ainsi qu’un chant 38, orienté vers la première partie 32, sensiblement perpendiculaire aux première et deuxième faces F34, F34’. Selon une configuration, la deuxième partie 34 est une plaque présentant une épaisseur E comprise entre 0,5 et 6 mm. La deuxième partie 34 comprend un renflement 40 qui s’étend le long de son chant 38. Selon une caractéristique de l’invention, le renflement 40 a une section trapézoïdale présentant une grande base 40.1 correspondant au chant 38, une petite base 40.2 correspondant à l’épaisseur E de la deuxième partie 34 et des côtés évasés 40.3, 40.4 reliant les petite et grande bases 40.1, 40.2. L’épaisseur de la petite base 40.2 détermine la résistance de l’âme 34. Le renflement 40 est symétrique par rapport à un premier plan médian équidistant des première et deuxième faces F34, F34’. Selon un mode de réalisation, la deuxième partie 34 présente une épaisseur E de l’ordre de 2,2 mm quand elle est réalisée dans un alliage d’aluminium à haute résistance. Chacun des côtés évasés 40.3, 40.4 présente une longueur L1 sensiblement égale à la largeur de la petite base 40.2 ou à l’épaisseur E de la deuxième partie 34. Les côtés évasés 40.3, 40.4 forment entre eux un angle α compris entre 40 et 45°. Les grande et petite bases 40.1, 40.2 sont séparées d’une distance L2 supérieure ou égale à 0,9 fois l’épaisseur E de la deuxième partie 34. Selon un mode de réalisation, la distance L2 est supérieure à 1,9 mm, de l’ordre de 2 mm. Enfin, la grande base 40.1 a une largeur L3 comprise entre 1,5 et 2 fois la largeur de la petite base 40.2 ou l’épaisseur E. Selon un mode de réalisation, la largeur L3 est de l’ordre de 3,8 mm. Les dimensions indiquées ci-dessus sont sujettes à optimisation et varient selon les caractéristiques des matériaux sélectionnés. Selon une configuration, la grande base 40.1 est reliée à chaque côté évasé 40.3, 40.4 par un angle arrondi. La grande base 40.1 ainsi que les côtés évasés ne sont pas nécessairement plats. Ils peuvent être courbes. La deuxième partie 34 pourvue de son renflement 40 est obtenue par extrusion, la pultrusion étant considérée comme une technique d’extrusion adaptée pour les matériaux composites. A titre d’exemple, la deuxième partie 34 est réalisée en alliage d’aluminium extrudé Al 7175 T79511. La première partie 32 comprend, en saillie par rapport à la première surface F32, des première et deuxième lèvres 42, 44 délimitant entre elles une gorge 46. Le fait de prévoir des lèvres 42, 44 saillantes par rapport à la première surface F32 au lieu d’une gorge en creux par rapport à la première surface F32 permet de ne pas impacter les performances mécaniques de la première partie 32, sollicitée par exemple en flexion en cas d’arrachement des sièges. Les première et deuxième lèvres 42, 44 sont symétriques par rapport à un deuxième plan médian perpendiculaire à la première surface F32 et confondu avec le premier plan médian lorsque les première et deuxième parties 32, 34 sont assemblées. Chaque lèvre 42, 44 est configurée pour occuper un état non déformé, comme illustré sur la figure 3, dans lequel le renflement 40 de la deuxième partie 34 peut être inséré entre les lèvres 42, 44, ainsi qu’un état déformé, comme illustré sur la figure 4, dans lequel les lèvres 42, 44 sont plaquées contre les côtés évasés 40.3, 40.4 du renflement 40 de la deuxième partie 34 afin d’obtenir une liaison par encastrement entre les première et deuxième parties 32, 34. Chaque lèvre 42, 44 comprend une face interne 48 orientée vers l’autre lèvre 42, 44, une face externe 50 opposée à la face interne 48 ainsi qu’une face d’extrémité 52. Selon une configuration, pour chaque lèvre 42, 44, la face interne 48 et la face d’extrémité 52 sont approximativement perpendiculaires. A l’état non déformé, la face interne 48 de chaque lèvre 42, 44 est approximativement perpendiculaire à la première surface F32. Chaque face interne 48 présente une longueur H1 sensiblement égale à la longueur L1 des côtés évasés 40.3, 40.4 du renflement 40. Selon un mode de réalisation, la longueur H1 de chaque face interne 48 est de l’ordre de 2,2 mm. Selon un mode de réalisation, la face interne 48 des lèvres 42, 44 comporte des stries obtenues par usinage pour augmenter la cohésion des surfaces après sertissage. Au niveau de la première surface F32, les lèvres 42, 44 sont séparées d’une distance H2 supérieure ou égale à la largeur L3 de la grande base 40.1 du renflement 40 de la deuxième partie 34. Selon un mode de réalisation, la distance H2 est de l’ordre de 3,8 mm. Selon une configuration, pour chaque lèvre 42, 44, la face externe 50 comprend un premier pan 50.1 adjacent à la première surface F32 et un deuxième pan 50.2 adjacent à la face d’extrémité 52, les premier et deuxième pans 50.1 et 50.2 étant jointifs. Le premier pan 50.1 forme avec la face interne 48 un angle supérieur à celui prévu entre le deuxième pan 50.2 et la face interne 48. Les deux pans 50.1, 50.2 peuvent être remplacés par une seule surface courbe. Après le sertissage, chaque lèvre 42, 44 présente une largeur H3 au niveau du premier pan 50.1 supérieure à 1,2 mm, la largeur H3 étant prise au pied de la face interne 48, selon une direction approximativement perpendiculaire à la face interne 48. Le deuxième pan 50.2 est séparé de la première surface F32 d’une distance H4 supérieure ou égale à 1 mm, de l’ordre de 1,5 mm. La première partie 32, pourvue des lèvres 42, 44, est obtenue par usinage d’une plaque, d’une barre ou tout autre profilé métallique. A titre d’exemple, la première partie 32 est réalisée en alliage de titane Ti 6Ai – 4V, qui requiert un usinage de finition. Un procédé de fabrication d’un élément longiligne comprend une étape d’obtention par usinage de la première partie 32 et par extrusion de la deuxième parties 34, indépendamment l’une de l’autre, une étape d’insertion du renflement 40 de la deuxième partie 34 dans la gorge 46 délimitée par les lèvres 42, 44 de la première partie 32 et enfin une étape de sertissage linéaire visant à plaquer les lèvres 42, 44 contre le renflement 40 de la deuxième partie 34 sur toute la longueur de l’élément longiligne 30. Lors de l’étape d’insertion, le chant 38 de la deuxième partie 34 est plaqué contre la première surface F32 de la première partie 32, entre les première et deuxième lèvres 42, 44. L’étape de sertissage des première et deuxième lèvres 42, 44 est réalisée à froid de manière continue sur toute la longueur de l’élément longiligne 30. Lors de cette étape, les première et deuxième lèvres 42 44 sont repoussées contre le renflement 40 en utilisant deux galets 54, 54’, un pour chaque lèvre, qui roulent contre les faces externes 50 des première et deuxième lèvres 42, 44 avec un effort de pression permettant de les déformer et de les plaquer contre le renflement 40. Les première et deuxième lèvres 42, 44 sont déformées simultanément, lors du passage des première et deuxième parties 32, 34 entre les galets 54, 54’. Contrairement à la solution de l’art antérieur décrite dans le document US6772499, une seule passe suffit pour obtenir l’assemblage par sertissage. Les formes et dimensions du renflement 40 et des lèvres 42, 44 permettent d’obtenir un assemblage avec des caractéristiques mécaniques optimisées. Les formes et dimensions du renflement 40 et des lèvres 42, 44 sont optimisées numériquement afin de minimiser la quantité de matière mise en jeu, de maîtriser le procédé d’assemblage dans son ensemble grâce à des marges contrôlées, d’équilibrer les éventuels modes de ruine et de s’assurer qu’ils tiennent les cas dimensionnants. Les techniques d’extrusion et de sertissage sont des techniques simples et économiques. Selon un mode de réalisation, l’élément longiligne 30 comprend au moins une couche d’interfaçage, positionnée entre les première et deuxième parties 32, 34, pour limiter les phénomènes de corrosion galvanique. Cette couche d’interfaçage peut être distincte des première et deuxième parties 32, 34 ou être rapportée sur au moins l’une des première et deuxième parties 32, 34. Procédé de fabrication d’un élément longiligne (30) comportant au moins des première et deuxième parties (32, 34), la première partie (32) comprenant une première surface (F32) orientée vers la deuxième partie (34) ainsi qu’une gorge (46), la deuxième partie (34) comprenant des première et deuxième faces (F34, F34’), un chant (38) orienté vers la première partie (32) ainsi qu’un renflement (40) positionné le long du chant (38), le procédé de fabrication comportant une étape d’obtention des première et deuxième parties (32, 34) indépendamment l’une de l’autre, une étape d’insertion du renflement (40) de la deuxième partie (34) dans la gorge (46) de la première partie (32) et une étape de sertissage pour relier les première et deuxième parties (32, 34), caractérisé en ce que le renflement (40) présente une section trapézoïdale comportant une grande base (40.1) correspondant au chant (38), une petite base (40.2) ainsi que des côtés évasés (40.3, 40.4) reliant les petite et grande bases (40.1, 40.2) et en ce que la première partie (32) comprend, en saillie par rapport à la première surface (F32), des première et deuxième lèvres (42, 44) délimitant entre elles la gorge (46), chacune des première et deuxième lèvres (42, 44) étant configurée pour occuper un état non déformé dans lequel le renflement (40) de la deuxième partie (34) peut être inséré entre les première et deuxième lèvres (42, 44), ainsi qu’un état déformé, après l’étape de sertissage, dans lequel les première et deuxième lèvres (42, 44) sont plaquées contre les côtés évasés (40.3, 40.4) du renflement (40) de la deuxième partie (34). Procédé de fabrication d’un élément longiligne (30) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie (32) pourvue des première et deuxième lèvres (42, 44) est obtenue par usinage d’une plaque, d’une barre ou tout autre profilé métallique. Procédé de fabrication d’un élément longiligne (30) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la deuxième partie (34) pourvue de son renflement (40) est obtenue par extrusion. Procédé de fabrication d’un élément longiligne (30) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le renflement (40) est symétrique par rapport à un premier plan médian équidistant des première et deuxième faces (F34, F34’) et en ce que les première et deuxième lèvres (42 44) sont symétriques par rapport à un deuxième plan médian confondu avec le premier plan médian lorsque les première et deuxième parties (32, 34) sont assemblées. Procédé de fabrication d’un élément longiligne (30) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la petite base (40.2) du renflement (40) a une largeur comprise entre 0,5 et 6 mm, en ce que chacun des côtés évasés (40.3, 40.4) présente une longueur (L1) sensiblement égale à la largeur de la petite base (40.2) et en ce que la grande base (40.1) présente une largeur (L3) comprise entre 1,5 et 2 fois la largeur de la petite base (40.2). Procédé de fabrication d’un élément longiligne (30) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chacune des première et deuxième lèvres (42, 44) comprend une face interne (48) orientée vers l’autre lèvre (42, 44), une face externe (50) opposée à la face interne (48), chaque face interne (48) étant approximativement perpendiculaire à la première surface (F32) à l’état non déformé et présentant une longueur (H1) sensiblement égale à la longueur (L1) des côtés évasés (40.3, 40.4) du renflement (40). Procédé de fabrication d’un élément longiligne (30) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la face interne (48) de chacune des première et deuxième lèvres (42, 44) comprend des stries. Procédé de fabrication d’un élément longiligne (30) selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu’après l’étape de sertissage, chacune des première et deuxième lèvres (42, 44) présente une largeur (H3) prise au pied de la face interne (48), selon une direction approximativement perpendiculaire à la face interne (48), supérieure à 1,2 mm. Procédé de fabrication d’un élément longiligne (30) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de sertissage des première et deuxième lèvres (42, 44) est réalisée à froid de manière continue sur toute la longueur de l’élément longiligne (30), les première et deuxième lèvres (42 44) étant repoussées contre le renflement (40) en utilisant deux galets (54, 54’), un pour chaque lèvre, qui roulent contre les première et deuxième lèvres (42, 44) en exerçant un effort de pression permettant de les déformer et de les plaquer contre le renflement (40). Elément longiligne obtenu à partir du procédé selon l’une des revendications précédentes.