FR 2700174 A1 19940708 FR 9300204 A 19930107 La présente invention concerne la construction , matériaux et procédés , d'appareils , de leurs composants et de leurs accessoires , soit munis de roue(s), tels que brouette niable , bicyclette , tricycle , motocycle , quadricycle soit de patin(s) tels que ski , luge , traîneau , soit d'engins aquatiques tels que planche ou embarcation à voile (s), soit de systèmes volants tels que cerf-volant aile delta , planeur , tous ces dispositifs étant mono ou multi-places , et dont la force motrice ou sustentatrice est d'origine gravifique. musoulaire. aérothermique thermique ou électrique. Tous comportent , de manière éventuellement partielle et non limitative , des chassis , des. patins , des mats , des cadres , des jantes , des rayons , des haubans , des moyeux des axes , des tubes de selles , des guidons , des manivelles , des chaînes , des protecteurs tel que garde boue , des cables , des raccords d emmanchement de la visserie quelque fois spéciale , des accessoires tels que bâton , rame , perche , qui sont soumis a des contraintes mécaniques et a corrosion , en milieu gazeux ou liquide ou pateux ou solide , à des températures pouvant varier de moins 50 c à plus 50 c. Cette invention concerne également les structures sedentaires , porteuses , soutenant des toiles végétales ou animales ou polymères , destinées à abriter , tels tente chapiteau - parasol , auvent , paravent ou parapluie. Dans ce texte à à la notion de caractéristique de résistance mécanique ,nous affecterons la limite élastique à 0.2 Z d'allongement résiduel. Pour décrire de manière concrète l'invention , nous ferons plus particulièrement référence a un exemple , mais de manière non limitative ,très connu et très répandu , le cadre de cycle , réalise å partir de tubes , cylindriques a génératrice circulaire , ou de toute autre forme fermée ou a partir de profilés , c'est à dire de surfaces cylindriques a génératerices ouvertes , ou a partir de flans déformés dans toutes directions de l'espace La note de calcul des paramètres caractéristiques , ointe en Annexe 1 , est donc relative à des structures tubulaires cylindriques ; elle est destinée à mettre en évidence les grandeurs qui démontrent 1' intérêt de 1 'invention , par rapport au contexte technologique actuel. Les métaux sont désignés soit en se conformant aux habitudes connues , soit par leur nom , soit par leur symbole ; pour la commodité de la compréhension , les alliages sont pour la plus part nommés en suivant la norme AFNOR d'appellation, de manière indicative , c'est à dire sans pour autant faire référence à aucune norme qui en determine précisément la composition ; la composition étant décrite et revendiquée de manière indépendante pour ce qui est de ses éléments significatifs ou couramment dosés De maniere la plus courante et la moins chère commercialement , il est fait appel pour la reslisation de ces structures , å des aciers au carbone , dont la teneur en chaque élément d'alliage tels que chrome , nickel molybdène , aciers tungstène , vanadium e est au niveau des résiduels connus nous des élaborés partir au four électrique , à recyelées. de ferrailles c'est à dire inférieure a 1% et variable.Ils ne sont pas susceptibles de traitements thermiques $caplahles de leur conférer des cartactéristiques mecaniques non aléatoires leur résistance , à hauteur de 400 MPa environ est en fait obtenue par 1 écrouissage résultant de leur mise en forme à froid , notamment par frappe , martelage, tréfilage étirage . laminage pélerin , fluotournage ou galetage avec cette inconvénient que , en cas d'asemblage des éléments constitutifs de la structure , par soudure ou brasure ou emmanchement à chaud s dans la zone affecte par la température . l'écrouissage disoarait , et la résistance y tombe a une valeur de l'ordre de 200 MPa : il est bien connu que les cadres de bicyclettes assemblés dans ces conditions * se rompent dans ces zones . En outre , ces structures en acier au carbone doivent être protégées contre la corrosion , par des peintures , laques , émaux depots galvaniques divers , toutes solutions restant vulnérables à la rayure et aux chocs Ce qui implique fait bien connu des utilisateurs ! tous les 4 ans en moyenne , une festauration des protections de surface nécessitant sablage , décaoage , générteurs d'une réduction d'épaisseur de I ordre de 0,2 mm , et pouvant représenter une dépense de l'ordre de 30% du prix d'achat initial . I1 faut noter également que ces protections ne peuvent être aisément qu'externes que que l'intérieur des éléments reste complètement exposé aux corrosions en milieu confiné , ce qui est encore plus préjudiciable , et est cause d'une destruction de la structure , éventuellement rapide dans certaines atmosphères . Cette technologie économique à l'achat , peut etre considérée comme dangereuse pour la sécurité de l'utilisateur parce que sa détérioration n'est pas forcément apparente.Le rapport résistance sur masse spécifique > Eo.z/Msp est très faible dans les zones les plus mal traitées En z/Msp = 200/8 = 25 . On peut chiffrer le court commercial des produits de cette technique au quart de celui de la seconde technologie exposée oi-aprés En effet , de maniere plus rationnelle il est fait. appel à des aciers au carbone faiblement alliés par des additions contrôlées d'éléments tels que chrome , molybdène vanadium , tungstène , la somme des teneurs relatives à ces éléments , et exprimées en % , ne dépassant pas généralement 5% .Pour ces aciers les caractéristiques mécaniques sont obtenues de de façon fiable et controlée par des traitements thermiques de trempe et revenu . C'est ainsi que pour le 25CD4 , couramment mis en oeuvre , une résistance de l'ordre de 800 MPa peut être garantie . et maintenue dans les zones d'assemblage .En ce qui concerne la corrosion , ce matériau doit être protégé par les memes procédés que le simple acier carbone Les faibles épaisseurs , par exemple 0,6mm , que peuvent permettrent les bonnes caractéristiques de ce type d'acier , rendent impossible la réparation des protections de surfaces . qui ont pour effet de réduire les épaisseurs Ce type de construction , réalisée dans les règles de l'art , apporte une garantie de plus grande sécurité ; le rapport Eo./Msp = 800/8 =100 ; nous la retenons comme solution de référence pour comparaisons avec les autres technologies en usage Une autre alternative courante consiste en l'emploi d'alliages d'aluminium durcis par précipitation . A température ambiante et sous contrainte ,le vieillissement continue , et peut aboutir à la fragilisation . La durée de vie en bonne santé mécanique n est pas illimitée . Ces matèriaux n'imposent pas ,de manière aussi impèrative , les protections contre le corrosion citées pour les aciers au carbone : toutefois , parceque l'action de l'atmosphère peut se traduire par des piqures et un noircissement , des traitements d'anodisation , technique propre à l'aluminium et à ses alliages , peuvent être pratiqués . L'alliage AU4SG est représentatif de ce type de matériau . La résistance est de 400 MPa pour une masse spécifique de l'ordre de 2.7 , le rapport Eo.2ZMsp atteignant de ce fait la valeur de 150 . pour un coût commercial 3 à 4 fois plus élevé que la technique de référence en 25CD4 .L'alliage AU4Gî permet Eo./Msp = 440/2.7 soit environ 160 au prix d'une mise en oeuvre plus difficile.Selon l'exemple cité dans l'annexe 1 , on voit que dans ce type d'alliage , pour un niveau de solidité et un compromis résistance-rigidité similaire , on obtient par rapport à la technique de référence 3 un allégement faible ou meme un léger surpoids constaté sr des produits dits haut de gamme Les alliages de la série 7000 comportent du zinc et du chrome Par exemple l'alliage 7001 qui permet une résistance de 550 MPa donc E0,2/Msp égal 220 , au prix d'un risque de rupture non ductile De manière plus rare , en raison de leur difficulté de mise en oeuvre , les alliages de titane durcis par précipitation sont aussi utilisés Les propriétés corrosion sont excellentes . Typiquement l'alliage TA6V4 permet une résistance de 1000 MPa et donc un rapport En. z/Msp = 1000/4.4 soit environ 230 . I1 constitue donc la meilleure solution des 4 types de matériaux métalliques décrits Toutefois on constate pour les alliages de titane > un court commercial 8 fois supérieur à celui de la technique de référence , ce qui les rend peu généralisables Les plus récentes techniques utilisées , font appel à des matériaux partiellement métalliques . ou non métalliques à base de fibre de carbone s associée par exemple à des fibres de verre , ou à des polymères organiques tels que polyesters ou époxides .Leurs modules d'Young , et leurs résistances , varient dans une large proportion selon les composants et les procédés . Toutefois , on constate sur les produits du commerce ! à poids sensiblement égal par rapport à la technique de référence , une réputation certes d'égale solidité mais de rigidité bien plus élevée inconfortable dans l'application cycle .Les produits suivant cette technique, base fibre de carbone, verre matrices organiques , sont exempts de problèmes de corrosion ; les fournisseurs de produits finis faute de recul ne font aucun commentaire sur la longévité La note de calcul élémentaire en annexe 1, montre également que , par suite du rapport module d'Young/masse spécifique, pratiquement invariable dans le domaine des matèriaux métalliques er usage la flexibilité ne dépend que du poids de la structure . Dans ce contexte de flexibilité à poids égal identique , on a vise à renforcer considérablement le caractère bonne tenue à la corrosion , tout en bénéficiant de résistances mécaniques élevées , donc d 'un rapport résistance/ masse spécifique intéressant , à des prix eux mêmes compétitifs il en est résulté li technique selon l'invention , qui consiste dans le choix et la mise en oeuvre d'alliages métalliques . base fer . de masse spécifique et de module d'Young très voisins de celui de la technique de référence mais comportant . entre autres éléments caractéristiques de leur analyse , au moins 12% de l'élément chrome inoxydables et en outre , grace à la présence d'autres éléments, durcissables par divers traitements thermiques ou thermo-mécaniques . Ces seiers inoxydables seront avec chrome 12 à 27 % , carbone 0,005 à 0.35% , nickel 0,1 à 20 % , moluybdène 0,1 à 5 % . manganése 0,1 é 9 % , silcium 0,1 à 1,5 %. cuivre 0,1 à 4 % , aluminium 0,1 % à 2 %, titane 0,005 à 2 %, niobium 0,005 à 1 % , tantale 0,005 à 1 %, azote 0,005 à 0,5 %, autres éléments suivant la filière d'élaboration du métal il' apportent un ensemble le nouveau d'avantages caractéristiques, ne se trouvant pas réunis dans un seul et même des matériaux actuellement utuilisés. a des degrés divers , mais éventuellement très élevés et à très long terme à à la fois des garanties contre les mefaits dangereux et coûteux de la corrosion , et des résistances mécaniques plus élevées, obtenues , soit par écrouissage soit par des cycles de traitements thermiques , soit par une combinaison d'écrouissages et de traitements thermiques , donc fiables Les structures , les piéces et acessoires ainsi réalisés , ne sont pas réputés survieillir sont plus inoxydables répétabless ne nécessitent de traitement de surface ni interne niexterne , tels que phosphatation peinture , anodisation , dépots galvaniques , ne craignent pas d'atteintes internes invisibles , ne demandent pas d'entretien , sont indifférentes aux chocs , rayures , qui habituellement détruisent localement les traitements de surface . Ces aciers a . qui l'on a conferé pour l'usage fonctionnel une résistance élevée à ont des surfaces se prêtant à des conditionnements esthétiques , tel que polissage ou sablage fin . et présentant une grande dureté sont donc peu endommageables par les chocs et frottements qui de toute facon ne peuvent créer qu 'un préjudice d'apparence .Ils pel'mettent n plus des performances résistance/ masse, En. z/Msp comprises entre 120 et 200 cette dernier valeur étant supérieure a celle des alliages d'aluminium courants et voisine de celle des alliages de titane .Le prix commercial des réalisations suivant la technique de l'invention . dépendant évidemment des moyens industriels , est évalué intermédiaire entre celui de la technique de référence et celui des alliages d'aluminium courant . Selon la nature des risques corrosion rencontrés , en fonction des contraintes subies par les pièces en utilisation , selon le désir et les possibilités fonctionnelles d'allégement et de flexion ,en prenant en compte la durée de garantie de corrosion visée , dans le domaine de ces aciers comportant au moins 12% de chrome on utilisera divers aciers caractérisés comme ci dessous Aciers faiblement inoxydables et assez economiques martensitiques avec chrome 13 à 15 z , carbone 0,15 a 0,5 % ,nickel 0,1 à 4 %, molybdène 0.1 a 4 % , pouvant après traitement de globulisation à une température comprise entre 875 et 825 c , technique bien connue , être travaillés à froid et mis en forme . permettant par traitement de mise en solution entre 825 et 850 C, puis trempe , et revenu entre 300 et 600 C , une resistance de 1000 MPa au moins , soit un rapport En. z/Msp de 120 Aciers bien connus représentatifs de cette classe, ZZOCI3 et Z30C13 Une technique plus performante utilisera des aciers inoxydables martensitiques des aciers maraging inoxydables , ou des aciers semi austénitiques , tous ducissables par formation de précipités , avec chrome 12 a 18 %, , carbone 0,01 à 0,15 %, nickel 3,5 à 9 $, molybdène 0,1 à 3 % , cuivre 0,1 à 4 % , aluminium 0,1 à 2 % , titane 0,005 à 2 % , niobium 0,005 à 1 ;; , azote 0,005 à 0.15 % Le caractère métallurgique martensitique ou semi martensitique dépendant des teneurs relatives en éléments précisément choisies dans les fourchettes indiquées . Ces aciers , en principe à l'état mis en solution avant déformation à froid laquelle confère un écrouissage plus ou moins important , ont de ce fait . ou permettent par des traitements de précipitation , dépendant de la composition précise , des r ésistances que l'on peut au moins situer dans la fouchette 1100 à 1600 MPa. done En. z/Msp compris entre 125 et 200 Les sciers ci dessous sont bien connus et représentatifs.Pour les martensitiques : ZGCBU17 avec chrome 15 à 17 , . carbone 0,01 à 0,15 % , nickel 3,5 à 5 % ,manganèse 0,1 à 1 %, silicium 0,1 à 0,6 %, cuivre 2,5 à 4 % ; ZBCND 16.04 avec chrome 15 à 17%, carbone 0,01 à 0,15 $, nickel 3,5 à 5 % , molybdène 0,8 à 1,6 $ , manganése 0.1 à 1 % , silicium 0,1 à 0,6 % ; 25CNU15.05 avec chrome 14 à 16 % , carbone 0,01 à 0,15 %, nickel 4 à 5,5% , manganèse 0,1 à 1 %, silicium 0,1 à 1 % , cuivre 3 à 4 % ; 27CNT7,07 avec chrome 16 à 18 %, carbone 0,01 à 0,15 % , nickel 5,5 à 7 %, manganèse 0,1 à 1 %, silicium 0,1 à 1 % , alumiium 0,1 à 0,5 %, titane 0,5 à 1,2 %. Pour les maragings inoxydables EZZCNDAT12.09 avec chrome 12 à 13 % , carbone 0,005 à 0,02 % , nickel 8 à 9 % , molybdène 1,5 à 2,5 % , maganèse 0,1 à 0,5 % , silicium 0,1 à 0,5 %, aluminium 0,5 à 1 % , titane 0,1 à 0,5. Pour les semi austénitiques 27CNA17.07 avec chrome 18 a18 % , carbone 0,01 à 0.15 %, nickel 6,5 é 7, 75 %, manganèse 0,1 à 1 % , silicium 0,1 à 1 %, aluminium 0,75 à 1,5 $ ; 24CNDA14.08 avec chrome 14 à 16 $ , carbone 0,1 à 0,15 $, nickel 7 à 9 % , molybdene 1,8 à 2,8 %, aluminium 0,75 à 1,5 % ; 21OCNDA15.07 avec chrome 14 à 16 Z , carbone 0,01 a 0,15 Z , nickel 6,5 à 7,75 % , molybdène 1,5 à manganèse 0!1 à 1,2 % , silicium 0,1 à 1 % aluminium Q,75 à 1,5 %, dont le cycle thermo-durecissant est caractérisé par trois palliers de tempéreatures, sucessivement entre 760 C et 950 c puis entre +20 c et -80 c, puis entre 510 c et 565 c , ou si l'acier a été préalablement écroui un pallier unique entre 450 c et 500 c . De façon généralement plus performante quant à la corrosion , moindre en ce qui concerne la résistance , on emploiera des aciers inoxydables austénitiques essentiellement mais par ecrouissage , avec chrome 15 à 26 duricissables , carbone 0,01 à 0,10 % % nickel 6 à 20 % molybdène 0,1 a , 5 , manganèse 0,1 à 9 % , cuivre 0,1 à 1% aluminium 0,1 à 2 % , titane et niobium et tantale 0,005 à 1 % , axote 0,005 à 0,5 % , Ils permettent par ecrouissage , suivant composition précise et réduction de section , d'atteindre En. z = 1000 à 1400 MPa , done Eo. 2/Msp de 125 à 175 . Représentatifs de ce type d'aciers Z2CN18. 10 , ZZCND17.12, Z2CN17. 12Az (azote 0,25%) ou très renforcé en manganèse et azote Z5CNMD18.0,8Az (manganèse 8 % azote 0,4 %) . On pourra également mettre en oeuvre des aciers de structure austéno ferritique , qui en plus de leur bonne tenue a la corrosion , ont une bonne aptidude à durcir par écrouissage , avec chrome 22 à 27 % , carbone 0,005 à 0,10 %. nickel 2,5 à 7 % , molybdène 0,1 à 4 % , manganèse 0,1 a 7 v , cuivre 0,1 à 2% , azote 0,005 à 0,25 % , permettant par écrouissage une résistance de 1000 à 1250 MPa donc Eo. 2/Msp de 125 à 155 . Représentatifs de cette classe d'aciers Z2CN23.0,4Az, Z2CNBD22.0,5Az, Z2CND25.0,7Az. Selon l'invention également , les opérations de mise en oeuvre , en fonction du matériau , des caractéristiques désirées , des moyens industriels disponibles , pourront être comme décrit ci-dessous Pour ce qui concerne la soudure ,quand elle est choisie pour fabriquer les éléments , pour leur assemblage , ou fixer des emmanchements , le procédé TIG est considéré à titre d'excmple partioulièrement intéressant. On pourra également faire appel à tout autre type de soudure , telle que soudure par effet joule , en courant continu discontinu à toutes cadences , en alternatif à toutes fréquences . Soudures avec tout type de baguette . Ou soudure par pression, au blanc de forge, après chauffe induction ou au moyen de tout autre type de four électrique à à gaz , à fuel , charbon , bois .De manière avantageuse dans certains contextes de suite d'opérations , on pourra pratiquer la phase unique ou la premiere phase des traitements thermiques durcissant , en ligne de soudure mettant à profit l'élévation de température nécessaire d'abord pour diminuer la résistance du feuillard , et faciliter ainsi sa mise en forme , par exemple cylindrique puis comme préchauffe de soudure . d'ou il peut résulter un gain en qualité et en vitesse de soudure , enrin comme traitement normal de durcissement de l'alliage mis en oeuvre Si le d em produi@ @étallurgique est une tôle ou un feuillard . la mise en forme sera effectuée par frappedécoupe , emboutissage , martelage , galets. , filières > et les jonctions par agrafage , rivetage , collage , soudures de tous types , brasages de tous types , géométriquement. continus ou discontinus , liste non exhaustive. Si le demi produit ntest pas ou peu écroui , il le sera d'avantage par la mise en forme définitive , pa etirage par lamina.:e pélerin à froid . procédés bien connus Dar ailleurs pour conférer un écrouissage , et une bonne précision des cote au produit de la transformation . Si le matériau doit être durci par précipitation , après mise en solution et éventuellement écrouissage , et ne l'a pas été avant mise en forme , il le sera après , et éventuellement même après montage ,Ce sera en particulier le cas des éléments de structure constitués de tubes sans soudure ou soudés , écrouis , obtenus par déformation à froid comme décrit ci-dessus . prêts à l'assemblage final ou assemblés Un écrouissage modéré complémentaire pourra être apporté également après durcissement , pour améliorer la précision des cotes ) ce qui facilite la mise en place dans les. raccords . Cela se pratique avantageusement en extrémités seulement par un rétreint de précision au moyen de matrices Les raccords d'assemblage , nommés dans le vocabulaire du métier du cycle , raccords de tube de direction , de selle de boitier de pédalier , pattes , tête de fourche , liste non lImitative , pourront être élaborés dans le même matériau , ou dans un matériau voisin , apte à ces fabrications , ou dans un matériau peu altérable et présentant la solidité nécessaire , et compatible avec le matèriau de la structure du point de vue corrosion électrochimique Les éléments de la structure et/ou les raccords d'assemblage dans la mesure ou ils présenteront au cours de leur mise en oeuvre , une transformation cristallographique , accompagnée de variation des dimensions , pourront être assemblés en mettant a profit ces variations de ccte , les mlnima pour les arbres , les maxima pour les alésages , afin d' obtenir trace a des jeux des emmanchements aisés , puis des serrages efficaces Les emmanchements des éléments dans les raccords pourront être pratiqués en refroidissant en dessous de la température ambiante , la totalité du composant entrant ou seulement son extrémité .Si le cycle thermique de durcissement comporte un pallier froid , il pourra être conjoint à ce montage, en une opération unique, les emmanchements étant opérés pendant que les parties mâles entrantes se trouvent dans la phase cie température minimum du cycle de traitement thermique durcissant . I1 en résultera un montage plus aisé et aussi un meilleur serrage Un sur-refroidissement des sextrémités seules pourra être favorable aux jeux de montage , au serrage et pour certains matériaux à une augmentation locale de résistance intéressante dans ces zones critiques voisines des raccords D'une manière économiquement avantageuse , on tiendra compte dans les choix de matériaux 'acier , brasure ou colle , des températures de leur mise en oeuvre . en telle sorte qu'elles soient si possible compatibles , permettant ainsi par exemple de realiser dans une seule et même opération la chauffe nécessaire a au moins deux des opérations suivantes , si elles sont nécessaires préchauffe avant soudure , serrage par variation des paramètres cristallographiques , brasage , collage et durcissement On décrit ci-après , à titre d'exemples , non limitatifs en particulier pour les objets , les. aciers , les procédés les moyens , les dimensions , les réductions de section des réalisations industrielles possibles Considérant l'acier Z10CNDA15.0,7 , tel que défini ci-dessus on peut réaliser les cheminements de fabrication suivants .Partnt d'un feuillard d'épaisseur 0,5 mm , souder en TIG sans métal d'apport ou avec métal d'apport mais dans ce cas avantageusement dans la meme nuance d'acier un tube cylindrique de diametre 48,3 mm.Dans une première option procéder dans la même opération c'est dire sur la ligne 4 soudure au traitement thermique . par ciauf e- induction et tous sutres moyens convenables pour permetire les mises à la tempériaure connues nécessaires pour selon la prescription des élaborteurs , consistant a le porter d'abord à une température comprise entre 760 c et 850 c, puis à une tempéraure entre 20 c et -80 c, enfin entre 510 c et 565 c .Les éléments constitutifs de la struoutre à fabriquer syant été ensuite tronçonnés w ils pourront etre assemblés puis fixés par collage ou brasage à une température inférieure ou égale à cellle pourle précédent chauffage Dans une seconde option , seui le permier pallier de tempériaure entre 760 et 850 c est pratiqué dans un premier temps . 'est à dire en ligne de soudure , le second entre +20 et-88 c est mis a profit pour disposer de jeux d'assemblage plus important et / ou d'un meilleur serrage dans les raccords , le troisième , entre 510 et 565 , étant simultané 'a.-- 1 l'opération de brasure ou collage après assemblage Dans une troisieme option . le traitement thermique n'est aucunement effectué en ligne de soudure . la découpe en troncons est effectuée après la soudure du tube , puis l'assemblage par soudure TIG . avec métal d'apport identique au métal de base en général mais pas nécessairement , ou brasure compatible avec les températures ultérieures n puis c'est l'ensemble de la structure assemblée qui sera traitée aux températures prescrites . I1 sera possible ainsi d'atteidre des valeurs de E. 2 comprises entre 1300 MPa et 1600 MPa , soit Eo 2/Msp entre 160- et 200 ,avec des liaisons métallurgiquement très sures I1 est également possible , à partir d'un feuillard dans le même acier , d'épaisseur 1 mm , de souder un tube cylindrique de diamètre 50 mm On procédera ensuite sur ce tube à une réduction de section , entre 20 et 60 % par laminage à froid ,de type pélerin et dans ce cas avantageusement sur mandrin intérieur de faible pente c'est à dire inférieure à 2 Z donc quasi cylindrique , ou par étirage à partir d'une autre dimension de tube soudé adaptée à cet effet , on peut écrouir le matériau en le déformant au diamètre 48,3 et 9 l'épaisseur 0,5 mm .Dans une première option on pratiquera en ligne de fabrication laminage ou etirage . ou dans une opération indépendante selon ce qui sera le plus avantageux économiquement , une mise à température entre 450 c et 500 c , qui confère au matériau ses propriétés de résistance , puis après tronçonnage on procédera à l'assemblage par collage ou brasure à température inférieure ou égale à 450 c . Dans une seconde option , on découpera les tronçons immédiatement après travail à froid , on les assemblera le traitement thermique a 450Dc étant réalise simultanément à la brasure ou au collage . Dans une troisième option , le tube écroui , tronçonné , sera utilisé en l'état , et les liaisons fixées par collage . Les résistances peuvent ainsi atteidre 1600 MPa , donc Eo z/Msp la valeur de 200 .Celà permet d'envisager , pour une même résistance de la structure , des gains en poids pouvant atteidre théoriquement 50% , ce qui place ce type de réalisation en meilleure place que les produits base carbone , les avantages de l'élasticité étant donnés par surcroît L'annexe 2 illustre ces divers possibilités décrites , mais de manière non limitative , d'autres voies pouvant découler de cette même invention .Par rapport à une fabrication soignée dans la technique de référence , le prix commercial, en fonction des moyens industriels mis en oeuvre , pourra être environ 50% plus élevé , donc inférieur à celui de la technique alliages d'aluminium Dans le même acier e pris toujours comme exemple non limitatif , il est possible , a partir d'un flan d'obtenir par découpe emboutissage , estampage , pression d'un élastomère , d'un fluide ou d'un gaz , explosion , une structure complète , ou deux demi structures quasi symètriques a assembler par soudure , agrafes , soudure électrique par- points , ou tout autre moyen de liaison apte(s) par le traitement thermique déjà évoqué , à constituer par exemple un cadre de cycle résistant , au moyen d'un minimum d'opérations D'autres réalisations sont possibles , par exemple en utilisant un acier austéno ferritique , tel que défini cidessus , sous forme de feuillard épaisseur 1,5 mm , en soudant un tube de diamètre 51 mm . qui sera écroui par 20 à 60 % de réduction de section , par laminage à froid , en particulier sur mandrin à faible pente comme décrit ci dessus , ou par etirage à partir d'un autre tube soudé de dimension adaptée . Le tube ecroui sera tronçonne assemble et la structure sera fixee e par collage ou tout autre moyen de liaison ne nécessitant pas une température supérieure à 400 c, contrainte impérative pour ce type d'acier en raison de la formation d'une phase métallurgique fragilisante entre 400 et 500 .Il sera possible d'obtenir une résistance de 1000 MPa , soit BO.2/Msp =125 - nour un prix commercial de l'ordre de 20 x supérieur à celui de la technique de référence L'annexe 3 illustre ces variantes possibles des séquences de fabrication ,beaucoup d'autres étant possibles sans sortir du cadre de l'invention ANNEXE 1 CALCUL DES PARAMETRES CARACTERISTIQUES Module d'inertie: D diamètre Ep épaisseur I = 1/2 x D2 x D x 3.14 x Ep = 3.14/2 x D3 x Ep -RIGIDITE: E module d'Young R = E x I = 3.14/2 x D3 x E x Ep Fleche:: f flèche F force Msp masse spécifique P masse par unité de longueur f = F/3 x L3 x 1/R f = F/3 X L3 x 1/(3.14/2 x 03 X E x Ep) f = 2/(3 x 3.14) x L3/ D3 x F x 1/(E x Ep) = k x F/(E x Ep) P = Msp x 3.14 x D x Ep Ep = P/(3.14 x D x Msp) f = k x F/(E x P/(3.14 x D x Msp)) f = K x F/P x Msp/E alliages alliages alliages aluminium fer titane Msp 2.7 8. 4.4 E $70 000 210 000 115 000 Msp/E .38 x 10-4 .38 x 10-4 .38 x 10-4 Dans le cadre des matériaux métalliques envisagés ,du fait de la quasi constance du rapport Msp/E , pour un meme effort , la fleche , la caractéristique de flexibilité ne dépendent que de l'importance de la masse que l'on veut bien admettre pour la structure en cause. Elle est indépendante du matériau. -SOLIDITE: Il est intéressant de la caractériser par rapport a la masse elle même étant proportionnelle à P. S = 3.14 x D x Ep x Eo.2 Ep = P/(3.14 x D x Msp) S = 3.14 x D x P/(3.14 x D x Msp) x Eo.2 S = P x Eo.2,/Msp S/P = Eo.z/Msp Ce paramètre permet de classer les matériaux en fonction de leur performance solidité / poids. Acier carbone Acier Dural Aciers Alliages ecroui-brasé allié inoxyd titane Eo. 2 400 200 800 400 1000-1600 1000 Msp 8. 8. 2.7 8. 4.4 Eo. 2/ Msp 50 25 100 150 125-200 230 Exemple d'application : cas du dural , par rapport à l'acier faiblement allié de la technique de référence , le 25CD4 Rapport des sections:: -a solidité équivalente 800 / 400 = 2 -a rigidité équivalente 210 000 / 70 000 = 3 on peut en effet constater dans les produits commerciaux * un faible gain en masse , sinon même un léger surpoids , selon les options retenues par le constructeur FEuì Eux LL jazz 21o CS DS Lg DA og L18-3 x - LI 4 5 50 c) t 5- 50'1( TAVAi L A A S h /\ t3 /\ G X ,6,5L S 3 x o, I À ÀÉ I 7Su A IIf n ti L7\i LOLL 1 SRA À 't60 o 4 sv e t o h 4 to L CL z C e 'o-?uo type 54 Vw d q0 /tI'fB Qoo cLct\JD sR3 t C LV tt-or Tt TI x46 s ou 9 E -F i vAiL ffi so"c ru a , X , g E Cl2 vtJ; ÉLE E-oX 2, mono P1 Waf 1 5p R E V E N D I C A T I O N S 1-Appareils, leurs composants et leurs accessoires munis de roue (s), tels que brouette , diable. , cycle bicyclette , vélocipède , tricyle, motocycle quadricycle , urbains ou tous terrains , tous ces dispositifs étant mono ou multi-places et dont la force motrice est d'origine musculaire , thermique ou électrique ,notamment leurs chassis, cadres, jantes , rayons haubans, moyeux, axes tubes de selles guidons manivelles, chaînes, câbles, raccords d'emmanchement visserie , caractérisés en ce que leur matière est un acier inoxydable avec chrome 12 à 27%, carbone 0,005 à 0,35%, %, silicium 0,1 à 1,5 %, cuivre 0,1 à 4 %, aluinium 0,1 % à 2 %, titane 0.005 à 2 %, niobium 0,005 à 1 % , tantale 0,005 à 1 %, azote 0,005 à 0,5%, autres éléments suivant la filière d'élaboration du métal 2-Appareils , leurs composants et leurs accessoires, selon revendication 1 , caractérisés en ce que l'acier est de type martensitique avec chrome 13 à 15 % , carbone 0,15 à 0,35 % , nickel 0,1 à 4 %, molybdène 0,1 à 4 % travaillés et mis en forme à froid après traitement de globulisation à une température comprise entre 875 et 925 c , puis durcis par traitement de mise en solution entre 925 ert 850 c trempe, et revenn entre 300 c et 600 c 3-Appareils, leurs composants et leurs accessoires selon revendication 1 , caractérisés en ce que l'acier est inoxydable marensitique, ou maraging inoxydable, ou semi austénitique , avec chrome 12 à 18 % , carbone 0,001 à 0,15 % nickel 3,5 à 9 %, molybedène 0,1 à 3 % , cuivre 0,1 à à 4 % aluminium 0,1 à 2 % , titane 0,005 à 2 % niobium 0,005 à 1 %, azote 0,005 à 0,15 %, aciers mis en solution avant déformation à froid générant un écrouissage durcissables par des traitements de précipitation dépendants de la composition précise 4-Appareils , leurs composants et leurs accessoires , selon revendication 3, caractérisés en ce que l'acier est avec chrome 14 à 16 % , carbone 0,01 à 0,15 Z , nickel 6,5 à 7,75 % , molybdène 1,5 à 3 % , manganèse 0,1 à 1,2 Z silicium 0,1 à g % ,aluminium 0,75 à 1,5 % , dont le cycle thermo-durcissant est caracterise par trois palliers de températures, sucesivement entre 760 c et 950 c , puis entre +20 c et -80 c, puis entre 510 c et 565 c , ou si l'acier a été préalablement écroui un pallier unique entre 450 c et 500 c 5-Appareils , leurs composants et leurs accessoires selon revendication 1 , caractérisés en- ce que l'acier inoxydable est austénitique , avec chrome' 15 à 26 % carbone 0,01 à 0,10 % , avec nickel 6 à 20 % , molybdène 0,1 à 5 V, , manganèse 0,1 à 9 x , cuivre 0,1 à 1% aluminium 0,1 à 2 % , titane et niobium et tantale 0,005 à 1 , , azote 0,005 a 0,5 Z , durci par écrouissage 6-Appareils , leurs composants et leurs accessoires selon revendicaticn ; , caractérises en ce que 1 l'acier est de structure austéno ferritique . avec chrome 22 a 27 % carbone 0,005 à 0,10 % , nickel 2,5 à 7 % , molybdène 0,1 à 4 Z , manganèse 0,1 à a 7 , cuivre 0,1 à 2% , azote 0,005 à 0,25 %, durci par écrouissage 7-Appareils , leurs composants et leurs accessoires selon revendications 2 , 3 , 4 , caractérisés en ce que une mise en forme du métal est operee au cours de la même élévation de température que l'une des phases du traitement thermique durcissant 2-Appareils ! leurs composants et leurs accessoires selon revendications 2 , 3 , A ! caractérisés en ce que les emmanchements sont opérés pendant que les parties males entrantes se trouvent dans la phase de température minimum du cycle de traitement thermique durcissant 9-Appareils , leurs composants et leurs accessoires selon revendication r ,caractérisés en ce que la fabrication d'un composant tubulaire cylindrique est obtenue à partir d'une ébauche venant de feuillard roulésoudé , laminée à froid au moyen d'un laminoir pélerin sur un mandrin interne guasi-cylindrique de pente inférieure à 2% , la réduction de section étant comprise entre 20 et 60 % 10-Appareils , leurs composants et leurs accessoires selon revendications 1 2 , 3 n 4 , caractérisés en ce que les emmanchements sont opérés pendant que les parties mâles entrantes se trouvent au minimum des variations de cotes liées aux transformations cristallographiques pendant les phases du traitement thermique durcissant