FR2551147A1 - Procede et dispositif pour reduire les forces et les couts de montage dans un systeme a boulon conique - Google Patents

Abstract

L'ENSEMBLE EMPILE COMPREND AU MOINS UN OU PLUSIEURS METAUX 10, 12 SEMBLABLES OU NON, OU DES COMPOSITES, ET SOIT UN TROU CONIQUE 14 SOIT UN MANCHON CONIQUE. UN BOULON CONIQUE 60, APTE A ETRE INSERE DANS L'ALESAGE 14 PRESENTE UNE CONICITE DIFFERENTE DE CELLE DE L'ALESAGE. L'INVENTION PROPOSE UN PROCEDE POUR CHOISIR UNE CONICITE DU BOULON QUI EST PLUS OU MOINS PRONONCEE QUE CELLE DE L'ALESAGE EN FONCTION DE LA RESISTANCE RELATIVE DES MATERIAUX 10, 12 FORMANT L'ENSEMBLE EMPILE, POUR REDUIRE LA FORCE DE MISE EN PLACE DU BOULON DANS L'ALESAGE.

Description

Procédé et dispositif pour réduire les forces et les coûts de montage dans

un système à boulon conique, L'invention concerne un procédé et un dispositif pour réduire les forces de montage ou de mise en place d'un boulon conique dans un empilement de métaux semblables ou non semblables, ou de composites, comprenant un alésage conique et un boulon conique, et plus particulièrement des dispositifs connus généralement par les expressions de système de fixation à boulon et manchon et de système de fixation à boulon conique pour fixer ensemble des feuilles relativement

minces de métaux semblables ou non semblables, ou de non-métaux.

Dans l'art antérieur, le concept de l'utilisation d'un alésage conique et d'un boulon conique pour soumettre à une précontrainte un 15 dispositif de fixation dans un empilement de matériaux est bien connu et illustré dans le brevet des Etats-Unis Salter No 3 270 410 publié le 6 septembre 1966 Ce brevet Salter est généralement connu sous le nom de brevet "boulon conique" et décrit des techniques pour utiliser un alésage conique pratiqué dans un empilement de métaux différents dans 20 lequel on dispose un boulon ayant la même conicité que celle de l'alésage conique pratiqué dans l'empilement Le brevet décrit un dispositif de mise sous précontrainte de l'alésage conique pour obtenir

une fixation plus uniforme et plus précise des matériaux.

Les techniques décrites dans le brevet Salter sont bien connues et 25 utilisées actuellement pour obtenir un ajustement par serrage entre un boulon conique et un alésage conique dans lequel le boulon conique

présente la même conicité que l'alésage.

Certains perfectionnements ont été apportés au type de fixation décrit par le brevet des Etats-Unis Salter No 4 048 898 Dans ce brevet 30 Salter, la mise en place d'un dispositif de fixation dans un empilement a été simplifiée en prévoyant un manchon présentant un diamètre externe constant et un c 6 ne interne conçu pour s'adapter à la conicité d'un boulon inséré dans le manchon conique Le montage en place a été simplifié par la nécessité de ne percer qu'un trou d'un diamètre donné 35 dans l'empilement, et d'insérer l'ensemble complet constitué par le manchon et le boulon dans l'empilement, le boulon conique étant inséré de manière à appliquer une précontrainte à l'alésage conique par dilatation du manchon à mesure que le boulon est amené à sa position finale La mise en place a été rendue plus précise, du fait que le manchon et le boulon pouvaient être usinés avec précision et selon les tolérances de fabrication dans un atelier, le montage final de l'ensemble complet dans l'empilement n'ayant besoin que d'un trou droit percé dans l'empilement Ce concept éliminait la nécessité de percer un alésage conique dans l'empilement, ce qui était évidemment coûteux, 10 difficile, demandait du temps, et était au mieux peu productif Ce brevet Salter est également largement utilisé dans le domaine mécanique

et est généralement connu sous le nom de brevet "boulon-à manchon".

Naturellement, il existe de nombreux autres dispositifs de fixation utilisant un alésage conique et un boulon conique, et ils comprennent les brevets des Etats-Unis Campbell No 2 525 117, Zenzic No

3 034 611 et Anderson No 3 271 058, pour n'en nommer que quelques uns.

Dans tous ces brevets de l'art antérieur utilisant un alésage conique et un boulon conique, le concept consistait toujours à utiliser une conicité constante pour déterminer un serrage donné restant constant 20 sur toute la longueur du boulon depuis son diamètre le plus grand jusqu'à son diamètre le plus petit En d'autres termes, tous les dispositifs de l'art antérieur utilisaient un alésage conique coopérant avec un boulon conique et dans lequel le boulon conique présentait la même conicité que l'alésage conique Ce concept de l'utilisation d'un 25 degré de conicité donné, mesuré en unités de longueur sans tenir compte du diamètre, avait pour résultat un serrage donné entre l'alésage conique et le boulon conique quel que soit le retour élastique du matériau. La mise en place d'un boulon conique demande une force de montage 30 qui doit surmonter la force de serrage entre l'ensemble de la tige du boulon conique et la surface totale du trou conique qui sont en contact direct Pour un boulon de diamètre donné, la force de montage est déterminée et limitée par le procédé de fixation utilisé, tel que le filetage de la partie inférieure du boulon Le facteur limite est 35 déterminé par le diamètre du boulon qui est utilisé Naturellement, ceci limite le serrage entre le boulon conique et l'alésage conique à une valeur minimale qui est par exemple un serrage de 0,025 microns, ce qui constitue un chiffre nominal quand il faut utiliser un serrage qui est peut-être compris entre 0,20 mm et 0,25 mm En d'autres termes, en 5 fonction du diamètre d'un alésage de tant de mm par mm de diamètre, la force de mise en place excessive qu'il faut utiliser empêche une répartition des diverses valeurs du serrage en des points spécifiques et compromet donc la fixation utilisée pour l'empilement des divers

éléments métalliques.

Selon la présente invention, la force de montage d'un empilement utilisant un alésage conique et un boulon conique est réduite, quel que soit le système à boulon à manchon ou le système à blocage conique qui

est utilisé.

Dans le mode de réalisation préféré, -on réduit la force de montage 15 en utilisant une conicité du boulon différente de la conicité de l'alésage pratiqué dans l'empilement Du fait que le contact entre le boulon conique et l'alésage conique n'a lieu que sur un diamètre donné et non sur la totalité de la surface de l'alésage, les forces de montage sont plus faibles et il est alors possible d'obtenir un meilleur ajustement par serrage et un contact proche de 100 % pour un montage entre le boulon conique et l'alésage conique, sans avoir besoin d'utiliser les forces de montage élevées mentionnées dans les brevets

de l'art antérieur.

On obtient les avantages de la présente invention en appliquant 25 une force de dilatation incrémentale à l'alésage conique, ce qui exige une plus faible force de montage que lorsqu'on cherchait à appliquer une force de dilatation le long de l'ensemble de la tige du boulon en

contact avec l'alésage conique.

Lorsqu'on met en oeuvre le procédé décrit dans la présente invention, on prévoit un alésage conique traversant la ou les couches de matériau à fixer entre elles Dans le mode de réalisation préféré, les couches sont constituées habituellement par un ensemble multi-couches de métaux différents tels que de l'aluminium et du titane

et des non-métaux tels que des composites.

Une force incrémentale est appliquée aux couches de matériaux sur pratiquement la totalité de la profondeur de l'alésage jusqu'à ce qu'ait lieu une déformation permanente de l'alésage conique Selon l'invention, la déformation est obtenue en utilisant un boulon conique dont la conicité est différente de celle de l'alésage conique pratiqué 5 dans l'empilement Dans la mise en oeuvre de l'invention, la conicité du boulon est en général supérieure ou inférieure à la conicité de

l'alésage conique pratiqué dans l'empilement.

On choisit un boulon ou une tige conique dont la conicité est supérieure à celle de l'alésage conique chaque fois qu'on désire 10 augmenter la dilatation du diamètre le plus important de l'alésage

conique pratiqué dans l'empilement.

On choisit un boulon ou une tige conique dont la conicité est

inférieure à la conicité de l'alésage conique chaque fois qu'on désire augmenter la dilatation du diamètre le plus petit de l'alésage conique 15 pratiqué dans l'empilement.

Le boulon ou la tige conique est inséré dans l'alésage conique de manière à déterminer un ajustement par serrage entre le boulon et l'alésage et à soumettre les couches de matériaux à une précontrainte sélective le long du point désiré du trou constitué dans l'empilement. 20 Cette différence de conicité peut également être appliquée pour obtenir un degré très élevé de contact sur toute la longueur de l'alésage,

éliminant ainsi des temps coûteux pour la préparation du trou.

D'autres objets et avantages de l'invention apparattront plus clairement avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe verticale de deux matériaux différents à fixer l'un à l'autre et montrant un alésage conique qui les traverse, selon la technique antérieure; la figure 2 montre un boulon fileté partiellement inséré dans l'alésage conique de la figure 1, selon la technique antérieure; la figure 3 montre un alésage droit constitué dans des feuilles différentes à fixer l'une à l'autre, selon la technique antérieure; la figure 4 représente un ensemble manchon conique et boulon conique combiné et partiellement inséré dans l'alésage droit de la figure 3, selon la technique antérieure; la figure 5 montre le boulon et le manchon combinés, insérés dans l'alésage droit de la figure 3, selon la technique antérieure; la figure 6 montre un boulon conique dont la conicité est supérieure à celle de l'alésage conique, la figure 7 montre un boulon conique dont ia conicité est inférieure à celle de l'alésage conique, la figure 8 montre la combinaison d'un boulon conique et d'un manchon conique dans laquelle la conicité du boulon est supérieure à celle du manchon, et la figure 9 montre la combinaison d'un boulon conique et d'un 10 manchon conique dans laquelle la conicité du boulon est inférieure a

celle du manchon.

Dans le domaine de la fixation de feuilles multiples de métaux dans des structures d'avions soumises à des fatigues critiques, l'industrie utilise de façon typique des fixations du type indiqué par 15 l'expression de fixations à boulon conique ou de fixations à boulon et manchon qui ont été décrites dans les brevets des Etats-Unis Salter No

3 270 410 et No 4 048 898.

La fixation à boulon conique utilise un alésage conique pratiqué

dans l'empilement qui comprend de multiples feuilles de matériaux, avec 20 un boulon conique présentant la même conicité que l'alésage conique.

Quand il s'agit d'une installation à boulon et manchon, on perce un alésage droit dans l'empilement de feuilles multiples de matériaux et on utilise un boulon combiné à un manchon dont la forme externe est cylindrique et droite et la forme interne conique, en combinaison avec 25 une tige conique, cette combinaison étant insérée dans le trou droit

puis assemblée.

Les deux procédés définis ont été largement appliqués dans le domaine des fixations et les deux sont basés sur le fait que l'on détermine un ajustement par serrage entre la tige conique et le trou 30 conique qui la reçoit, qu'il s'agisse d'un manchon ou d'un alésage conique Le terme de "serrage" a été choisi pour indiquer que le manchon ou l'alésage a été dilaté pour atteindre un diamètre externe supérieur au diamètre initial de l'alésage du trou, en repoussant à force le trou latéralement vers l'extérieur au cours de l'effort fait 35 pour ancrer le boulon dans le trou L'expression d'ajustement par serrage" s'applique naturellement aux boulons, aux écrous et autres

ensembles o a lieu une action comparable.

Les forces nécessaires pour installer le boulon conique, soit dans l'alésage conique soit dans le manchon conique, sont fonction du 5 serrage représenté par le nombre de mm par mm de diamètre existant

entre le boulon conique et l'alésage ou le manchon conique.

La force de montage à laquelle il faut avoir recours pour surmonter la friction entre le boulon conique et l'alésage pour obtenir l'ajustement par serrage recherché est limitée par le diamètre du boulon et par les moyens de serrage situés dans la partie inférieure du boulon et qui sont actionnés par le dispositif de serrage qui tire le

boulon vers sa position finale.

Les métaux habituellement présents dans l'empilement d'une structure pour avions sont constitués par du titane et de l'aluminium, 15 de même que par des composites d'épaisseur variable et le serrage variable auquel il faut avoir recours pour développer les forces radiales nécessaires pour obtenir la précontrainte qui détermine une fixation correcte des matériaux est parfois non disponible du fait des forces de montage élevées qui ont du être utilisées, le résultat étant 20 une précontrainte non satisfaisante du boulon, de la tige, du rivet et

de la fixation.

Le fait d'augmenter simplement le serrage pour développer la contrainte ne résout pas le problème, car les moyens de serrage montés sur le dispositif de fixation sont alors défaillants en cours de 25 montage en raison de la force excessive qui est nécessaire On a diagnostiqué que ce problème constituait la raison de la défaillance due à la fatigue de nombreuses fixations qui étaient apparemment précontraintes de façon satisfaisante, après avoir déterminé par analyse que les contraintes radiales correctes nécessaires pour mettre 30 le dispositif de fixation correctement sous précontrainte n'avaient pas été engendrées ou réparties correctement et qu'il en résultait en conséquence une fatigue ou une défaillance par corrosion due à la contrainte du joint dans une connexion apparaissant par ailleurs comme correcte. La présente invention est concernée en premier lieu par la réduction de la force de montage d'une fixation soit à boulon et manchon soit à boulon conique, et l'obtention d'un degré plus élevé de contact entre une fixation et un trou pendant la préparation du trou, avec pour résultat une durée de mise en place ou de montage plus courte. Si on se réfère maintenant à la figure 1, celle-ci montre deux

feuilles ou plaques superposées de matériaux à relier l'une à l'autre et désignées dans leur ensemble en 10 et 12 Un alésage conique 14 est formé au travers des feuilles 10 et 12, une extrémité 16 de l'alésage 10 conique 14 ayant un diamètre supérieur à celui de l'autre extrémité 18.

La conicité de l'alésage 14 est régulière entre l'extrémité 16 et

l'extrémité 18.

Si on se réfère maintenant à la figure 2, celle-ci montre un boulon 20 de conicité régulière, comprenant une tête 22 à une extrémité 15 et une partie filetée 24 à l'autre extrémité, ce boulon étant inséré dans la partie conique 14 qui est située à l'intérieur des feuilles 10 et 12 La conicité du boulon 20 est la même que la conicité 14 de l'alésage L'assemblage final du boulon 20 dans l'alésage 14 est habituellement réalisé au moyen d'un écrou 25 vissé sur le filetage 24, 20 qui engendre la force de mise en place nécessaire pour tirer le boulon dans le trou jusqu'à sa position finale Dans le cas habituel, la conicité du boulon et de l'alésage est par exemple de 0,050 mm nominaux pour tous les diamètres, ceci signifiant qu'il existe un serrage de 0,050 mm pour chaque diamètre. 25 L'examen de la géométrie illustrée à la figure 1 montre que la contrainte radiale engendrée au niveau de l'extrémité 16 la plus grande, sur la feuille 10, est inférieure à la contrainte engendrée à l'extrémité plus étroite 18 sur la feuille 12 En d'autres termes, l'analyse montre que le serrage exprimé en mm par mm de diamètre, ou la 30 contrainte en exprimée en kg/cm et engendrée au niveau du plus grand diamètre, crée une contrainte en kg/cm inférieure à celle qui est crée

au niveau du petit diamètre, chaque fois qu'on utilise un serrage uniforme exprimé en mm par mm de diamètre Pour exprimer les choses simplement, la génération d'une force donnée sur une grande surface 35 réduit la contrainte par unité de surface.

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La contrainte engendrée au niveau du grand diamètre 16 peut ou peut ne pas être suffisante pour soumettre le matériau à une précontrainte et déterminer une bonne fixation, et on a constaté que cette quantité inconnue était la raison de la défaillance de certains systèmes de fixation à contrainte élevée. La solution évidente à ce problème consiste à augmenter le serrage de par exemple 0,07 à éventuellement 0,15 ou même 0,20 millièmes par mm et à engendrer ainsi la contrainte nécessaire au niveau du grand

diamètre pour déterminer la précontrainte correcte du joint.

Malheureusement, le diamètre total du boulon et des filets sur sa partie inférieure, par exemple en 24 sur le boulon 20, limite la valeur

de la force totale disponible pour monter le boulon.

La solution à ce problème qui consiste à utiliser une force brute a nécessité l'utilisation de boulons présentant une résistance plus 15 élevée que celle nécessaire pour obtenir les capacités de fixation recherchées en vue d'engendrer les forces de montage plus élevées qui

sont nécessaires L'utilisation de ces boulons de résistance plus élevée que nécessaire constitue évidemment un inconvénient pour la refixation d'équipements d'avions, considérant le coût élevé de la 20 fixation et le nombre total de fixations utilisé dans un avion.

Le même problème existe quand il s'agit d'une fixation à boulon et

manchon qui est illustrée aux figures 3, 4 et 5.

Si on se réfère maintenant à la figure 3, celle-ci montre des feuilles 10 et 12 d'un empilement, et cette fois on n'a prévu qu'un 25 alésage droit 30, défini comme ne présentant pas de conicité En d'autres termes, le diamètre à l'extrémité supérieure est le même que

le diamètre à l'extrémité inférieure.

Si on se réfère maintenant à la figure 4, celle-ci montre la combinaison d'un manchon 34 et d'un boulon 36 dans laquelle le diamètre 30 externe 38 du manchon est constant alors que son diamètre interne 40 est conique Habituellement, la conicité du boulon 36 et la conicité interne 40 du manchon sont les mêmes Le boulon comprend une tête 42 à une extrémité et un filetage 44 à l'autre extrémité, prévu pour son montage. Si on se réfère maintenant à la figure 5, celle-ci montre comment

la combinaison manchon 34 et boulon 36 est insérée dans l'alésage 30.

Un écrou de fixation est vissé sur la partie filetée 44 du boulon 36 et serré pour tirer correctement le boulon 36 vers la position qu'il doit occuper Les forces de montage sont engendrées par l'écrou, qui porte 5 contre les filets 44 du boulon 36, et tirant ainsi le boulon dans le manchon 34.

Les contraintes engendrées sont le résultat du serrage existant

entre la conicité du boulon 36 et la conicité interne du manchon 34.

Malheureusement, le problème qui existe pour le montage du manchon 10 conique est le même que celui décrit avec référence au système à

blocage conique des figures 1 et 2.

La contrainte engendrée au niveau du grand diamètre du boulon est toujours inférieure à la contrainte engendrée au niveau du petit diamètre pour tout montage présentant un serrage constant mesuré en mm 15 par mm de diamètre Les systèmes de l'art antérieur n'apportent aucune solution à ce problème autre que celle consistant à utiliser le système de force brute sus-mentionné qui implique l'utilisation de dispositifs de serrage de force plus importante que celle nécessaire pour réaliser la fixation, du fait de la nécessité de produire des contraintes 20 élevées au niveau du grand diamètre du boulon pour soumettre correctement l'alésage à une précontrainte et éviter une défaillance

par fatigue.

La présente invention résout ces problèmes de l'art antérieur en augmentant la contrainte dans des parties sélectionnées de la fixation 25 o des contraintes plus élevées sont nécessaires, et dans le même temps en réduisant les forces de montage et la durée nécessaire pour réaliser

et engendrer les contraintes et l'appui nécessaires, respectivement.

Dans la présente invention, la conicité du boulon est

intentionnellement différente de la conicité de l'alésage pratiqué dans 30 les matériaux empilés.

Les figures 6 et 7 décrivent l'invention en combinaison avec ce qui a été appelé un montage à blocage par conicité, alors que les figures 8 et 9 décrivent l'invention en combinaison avec un montage à

boulon et manchon.

Si on se réfère maintenant à la figure 6, celle-ci montre un

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empilement de feuilles 10 et 12 comportant un alésage conique 14 A l'intérieur de l'alésage conique est disposé un boulon 60 présentant une conicité supérieure à celle de l'alésage conique 14 Le boulon est classique à tous autres égards et comporte une tête 64 à une extrémité et un filetage 66 destiné à être utilisé avec un écrou de fixation à

l'autre extrémité.

Le plus grand diamètre de l'alésage conique est situé en 70 dans la feuille 10, alors que la partie de diamètre plus faible 72 de l'alésage conique est situé dans la feuille 12, à l'extrémité opposée. 10 Le boulon conique 60 qui a une conicité supérieure à celle de l'alésage conique 14 vient en contact avec le grand diamètre 70 pratiqué dans la feuille 10 avant de venir en contact avec toute autre partie du trou et donc l'ouverture de grand diamètre de l'alésage

conique 14 est soumise à des contraintes de compression avant toute 15 autre partie.

La venue en contact du boulon conique avec l'alésage conique continue donc de façon incrémentale à mesure que l'écrou de fixation est serré, avec pour résultat une force de montage réduite, du fait du contact incrémental entre le boulon conique et l'alésage conique, au 20 lieu que la surface totale du boulon conique vienne en contact avec l'alésage conique, comme cela est généralement le cas avec le montage

classique illustré aux figures 1 et 2.

Du fait de l'utilisation d'un boulon dont la conicité est supérieure à celle de l'alésage, il est maintenant possible d'augmenter 25 la contrainte au niveau de la partie de grand diamètre de l'alésage, tout en réduisant dans le même temps les forces de montage nécessaires à la réduction des forces de compression radiales nécessaires pour

déterminer un joint correct, tel qu'une fixation fraisurée non représentée mais constituant un standard habituel dans l'industrie.

En variante, il est maintenant possible d'augmenter le serrage entre le dispositif de fixation et le trou conique et d'augmenter ainsi la contrainte au niveau du grand diamètre de l'alésage conique tout en engendrant les mêmes forces de montage que celles qui sont engendrées pour les dispositifs de l'art antérieur On se souviendra toujours que 35 les forces de traction au niveau des filets ou des moyens de serrage du boulon constituent le facteur limite pour la génération de la force

nécessaire entre le boulon et l'alésage conique.

Il est donc normal de revoir l'utilisation du dispositif de fixation à boulon conique et à boulon et manchon car l'homme du métier 5 comprendra que les métaux typiques qui sont actuellement utilisés dans l'industrie aéronautique sont le titane et l'aluminium et que l'on utilise invariablement des fixations pour fixer deux métaux différents, l'un étant soumis à une contrainte finale plus élevée que l'autre Dans tous les cas, l'installateur sait si le métal le plus résistant se 10 trouve sur le dessus ou sur le dessous, et il dispose donc maintenant d'une nouvelle caractéristique lui permettant d'effectuer une sélection entre des boulons coniques de conicité supérieure ou inférieure à celle

de l'alésage conique.

Par exemple, on peut supposer à la figure 6 que la feuille 10 est 15 en aluminium et la feuille 12 en titane, et il est bien connu que la feuille de titane peut résister à une contrainte de l'ordre de 7030 kg/cm 2 alors que celle à laquelle pourrait résister la feuille

d'aluminium 10 est de l'ordre de 3515 kg/cm 2.

Dans ce cas, l'installateur, sachant que la feuille de titane 12 20 est sur le dessous et que la feu ille d'aluminium 10 est sur le dessus, utiliserait un boulon conique 60 ayant une conicité supérieure à celle de l'alésage conique 14 Le grand diamètre du boulon serait en contact avec le grand diamètre 70 de l'alésage et sous l'action de l'écrou de fixation, les forces engendrées seraient incrémentales à mesure que la 25 surface du boulon viendrait en contact avec une surface plus importante de l'alésage conique On observera de plus que l'aluminium est d'abord comprimé dans la partie de grand diamètre avant qu'un contact soit établi avec la surface de la feuille de titane 12 Ainsi, le grand diamètre de l'alésage est dilaté de façon incrémentale et le métal présentant la plus faible résistance est en outre dilaté avant le métal présentant la résistance la plus forte, ce qui réduit encore plus les

forces de montage nécessaires.

Si on se réfère maintenant à la figure 7, celle-ci montre un empilement de feuilles 10 et 12 dans lequel la feuille de titane 12 est 35 sur le dessus de la feuille d'aluminium 10 L'empilement de la figure 7 comporte un alésage conique 14 et un boulon 80 comportant une tête 82 et une partie filetée 84 à son autre extrémité qui est insérée dans l'alésage conique 14 Dans ce cas, le boulon 80 présente une conicité inférieure à celle de l'alésage conique 14 pratiqué dans l'empilement. 5 Le mécanicien, sachant que la feuille de titane 12 est située sur le dessus, utilisera donc un boulon dont la conicité est inférieure à celle du trou pratiqué dans l'empilement pour assurer un contact avec le boulon, et le petit diamètre est réalisé d'abord au point 72 Sous l'action de l'écrou de fixation agissant sur le filetage 84, le boulon 10 est tiré vers sa position finale par incréments en exerçant des forces de compression d'abord au point 72 puis de façon incrémentale le long de la surface de contact entre la surface du boulon et la surface de

l'alésage conique 14, jusqu'à ce que le boulon soit en place.

Comme décrit en liaison avec la figure 6, les forces de compression sont d'abord engendrées dans la position désirée entre le boulon et l'aluminium avant que le contact soit établi entre le boulon et le titane, ce qui assure une force de mise en place réduite avant

que le titane soit dilaté et comprimé de façon appropriée.

L'examen des figures 6 et 7 montre qu'il n'est pas toujours 20 nécessaire ou exigé que le grand diamètre de l'alésage conique soit d'abord dilaté, mais que par contre le métal de l'empilement présentant les plus faibles possibilités de contraintes soit d'abord dilaté et qu'ainsi la force de montage totale soit réduite tandis que le contact

d'appui entre le boulon et l'alésage conique est réalisé de façon 25 incrémentale pendant l'opération de montage.

Si on se réfère maintenant à la figure 8, celle-ci montre un empilement comprenant des feuilles 10 et 12 et contenant un boulon 96 à manchon 90 Le manchon présente par définition un alésage conique interne 92 et contient un boulon 96 comportant une tête 98 à une 30 extrémité et un filetage de serrage 100 à l'autre extrémité La conicité du boulon 96 est supérieure à celle de l'alésage conique 92 du manchon 90, pour les mêmes raisons qu'indiqué avec référence à la

figure 6.

On peut supposer à la figure 8 que le mécanicien sait que la 35 feuille 10 est en aluminium et que la feuille 12 est en titane, et

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qu'il utilisera donc un boulon conique à conicité supérieure à celle de

l'alésage conique 92.

Si on se réf ère maintenant à la figure 9, celle-ci montre un manchon 90 inséré dans un empilement, la feuille d'aluminium 10 étant dans ce cas audessous et la feuille de titane 12 sur le dessus Le manchon 90 présenteune conicité sur son côté interne 92 et il est représenté logeant un boulon conique 104 comportant une tête 106 à une

extrémité et un filetage de serrage 108 à l'autre extrémité.

Dans ce cas, le mécanicien sait que la feuille de titane 12 est 10 sur le dessus et il utilisera un boulon 104 ayant une conicité inférieure à la conicité 92 du manchon 90 pour être assuré qu'il y aura contact d'abord contre le manchon dans la région de l'aluminium

représenté par la feuille 10.

Le dispositif ou le procédé décrits pour la sélection d'un boulon 15 fileté présentant une conicité différente de celle de l'alésage conique peut être appliqué aussi bien à des alésages coniques directement constitués dans l'empilement qu'à des alésages coniques pratiqués dans

des manchons insérés dans l'empilement.

Le dispositif ou le procédé décrit en liaison avec la présente 20 invention fournit au mécanicien la possibilité d'utiliser la conicité correcte du boulon correct pour réduire les forces de montage nécessaires et pour être certain que c'est le matériau le plus critique qui est d'abord dilaté de façon à réduire la force de montage totale et

d'être sur que l'on obtient le serrage et le contact convenables.

L'homme du métier comprendra que c'est le rapport entre la conicité du boulon et la conicité de l'alésage qui est déterminant pour la réduction de la force de montage Il est donc possible de modifier la conicité de l'alésage par rapport à la conicité du boulon et d'obtenir les mêmes résultats Cependant, dans le mode de réalisation 30 préféré, on prévoit que l'alésage conique est le même dans tous les cas et que le mécanicien utilise des boulons coniques différents pour

obtenir les résultats désirés.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 Procédé pour réduire les forces de montage pour la fixation sous précontrainte d'empilements de matériaux, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à constituer un alésage conique au travers des couches de matériaux à fixer les unes aux autres, à appliquer une force de dilatation incrémentale aux couches de matériaux sur sensiblement la totalité de la profondeur de l'alésage jusqu'à ce que se produise une déformation permanente de la surface de-l'alésage conique, et à déterminer un ajustement par serrage entre un dispositif 10 de fixation conique et l'alésage conique de façon à soumettre à précontrainte les couches de matériaux sous compression dans la région

entourant l'alésage conique.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération consistant à choisir un dispositif de fixation 15 conique dont la conicité est différente de celle de l'alésage conique

pour appliquer la force de dilatation incrémentale.

3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à choisir un dispositif de fixation conique ayant un diamètre plus important que celui de l'alésage 20 conique, et à choisir un ajustement par serrage déterminé par le diamètre en mm par mm du dispositif de fixation conique, obtenant ainsi la même contrainte au niveau du grand diamètre qu'au niveau du petit diamètre.

4 Procédé pour réduire les forces de montage dans un empilement 25 de couches de matériaux différents comportant un alésage conique, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à choisir une fixation conique dont la conicité est différente de celle de l'alésage pratiqué dans l'empilement, et ensuite à insérer le boulon conique dans l'alésage conique jusqu'à ce que le contact ponctuel entre 30 le boulon conique et l'alésage conique se traduise par une déformation

incrémentale de l'alésage et une force de montage plus faible.

Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les boulons coniques choisis se traduisent par un contact ponctuel ayant lieu au niveau du grand diamètre de l'alésage conique, ce qui fournit 35 un appui correct dans le trou par rapport aux matériaux qui sont

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utilisés. 6 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la fixation conique choisie se traduit par un contact ponctuel ayant lieu

au niveau du petit diamètre de l'alésage conique.

7 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à déterminer la résistance relative des métaux dans l'empilement, puis à choisir un dispositif de fixation conique dont la conicité est inférieure à la conicité de l'alésage dans le cas o le grand diamètre du trou pratiqué dans l'empilement présente 10 une contrainte en kg/cm 2 inférieure à celle des autres couches de

matériaux empilés.

8 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer si le matériau de surface de l'empilement o l'alésage a son plus grand diamètre présente une concentration des 15 contraintes inférieure à celle des autres matériaux constituant l'empilement, puis à choisir un dispositif de fixation conique dont la conicité est inférieure à la conicité de l'alésage conique, déterminant

ainsi une force de montage réduite.

9 Dispositif pour réduire la force de montage d'un empilement, 20 caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs matériaux différents comportant un alésage conique, un boulon conique dont la conicité est

différente de celle dudit alésage conique et qui est disposé dans ledit alésage pour former un ajustement par serrage, des contraintes radiales différentes étant engendrées à l'extrémité la plus grande de l'alésage 25 conique et à l'extrémité la plus petite dudit alésage conique.

Dispositif de fixation, caractérisé en ce qu'il comprend un empilement de matériaux présentant des résistances finales différentes, un alésage conique pratiqué dans lesdits matériaux, un boulon conique disposé à l'intérieur dudit alésage conique, la conicité dudit boulon 30 conique étant différente de la conicité dudit alésage conique, le résultat étant des concentrations de contrainte différentes au niveau du plus grand diamètre dudit alésage conique et au niveau du plus petit

diamètre dudit alésage conique.