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BREVET D'INVENTION- Nouveau système de construction et de renforcement pour la réalisation des structures en treillis soudés à l'autogène.
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La présente invention se rapporte à un nouveau système de construction et de renforcement pour la réalisation de structures en treillis soudés à l'autogène.
Les constructeurs aéronautiques se trouvent souvent dans la nécessité"d'abandonner, même à contrecoeur, les oeuvres soudées rationnelles et très commodes pour revenir aux an- siens systèmes constructifs onéreux, à cause des difficultés insurmontables qui se rencontrent dans la réalisation des différentes structures de force:
Ges difficultés ont été aggravées par le progrès de la métallurgie qui, dans ces dernières années, a mis à la dis- position des constructeurs aéronautiques des aciers soudables au chrome-molibdène de résistance allant jusqu'à 80 Kgs. par mm2.
En particulier, les structures en treillis avec noeuds pas trop écartés, ont été jusqu'à présent très rarement réa-
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lisées à cause des déformations considérables, crevasses produites par le retrait, tensions internes préoccupantes, etc..
Pour éviter ces graves inconvénients, l'invention vise à un système consistant à interposer, entre les tuyaux ou analogues à relier, un ou plusieurs éléments (plaque ou pla- quette) qui permet de construire l'oeuvre soudée à sections ouvertes, de sorte à laisser libres les dites sections tant dans leurs dilatations pendant la chauffe que dans leurs re- traits pendant le refroidissement et d'assembler enfin les noeuds au moyen de l'élément interposé, qui reçoit la chauffe définitive de soudure préférablement seulement sur ses bords.
Par ce nouveau système, les dits inconvénients sont com- plètement éliminés : on peut ainsi réaliser toute structure soudée quelle que soit sa complexité, sans que s'établissent des tensions résiduelles internes et sans plus avoir recours à la normalisation consécutive onéreuse.
Dans le champ des réalisations à l'autogène, les diffé- rentes exigences de la surveillance technique ont amené la soudure ossi-acétilénique à des applications toujours plus importantes et complexes et à des responsabilités toujours plus lourdes.
On peut dire que, par la soudure autogène, on devrait actuellement connecter tout métal dans toute structure.
Les bureaux de surveillance technique exigent principa- lement qu'on accomplisse des contrôles sévères des matériaux et leur recuisson appropriée.
La recuisson à environ 850 d'oeuvres entières est oel- le qui donne le plus de soucis au constructeur et borne le champ des applications de la soudure autogène.
La normalisation comporte l'installation de fours re- lativement énormes exigeant beaucoup de temps et beaucoup d'énergie pour être amenas en régime, en vue de recuire en
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définitive quelques kilos de matériel.
La recuisson détruit d'une façon satisfaisante les ten- sions résiduelles mais en même temps produit des déformations exigeant ensuite un travail de rectification qui, maintes fois, oblige à souder nouvellement, en partie, la structure, pour parvenir à un résultat satisfaisant.
Par exemple, on a cherché à recuire et à traiter des longerons d'ailés d'avions dans des fours verticaux à puits, mais malgré des moyens il ne semble pas que les résultats aient été suffisamment favorables, car la soudure autogène n'est guère préférée pour ces structures.
La solution du problème de la normalisation est subor- donnée aux possibilités pratiques ou financières et, à l'heu- re actuelle, n'est pas encore bien définie.
.Certains constructeurs croient normaliser une structure soudée en chauffant localement les soudures à des températu- res plus ou moins élevées, mais ce procédé ne donne pas une assurance et, ne contribuant pas à équilibrer les tensions, il peut être nuisible spécialement pour les aciers quaternai- res au chrome-molibdène
Pour éviter des soudures qui donnent naissance à des ten- sions résiduelles et par conséquent les distorsions et la reouisson, l'invention propose la méthode de la soudure à plaquette interposée, à section ouverte.
Par ce système, bn est en mesure de renforcer contre toute flexion, des longs traits des courants de longeron par de longues plaques recouvrant, en section ouverte, suivant une longueur appropriée, ses courants.
La fig. 1 montre deux courants de longeron d'aile d'a- vion assemblés par des traverses et diagonales de contreven- tement, par l'intermédiaire de plaques et plaquettes soudées en section ouverte.
La fig. 2 montre une vue fragmentaire d'un longeron
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d'aile d'avion dans laquelle l'un des courants comporte des diagonales soudées par l'intermédiaire de plaquettes.
La fig. 3 montre le genre de construction suivant la fig. 2 où l'un des courants est soudé directement aux pièces de contreventement et celles-ci sont soudées à l'autre cou- rant par l'intermédiaire de plaques à section ouverte; la fig. 4 montre, sur plus grande échelle, une coupe suivant; la ligne A-B de la fig. 1.
La fig. 5 donne une vue d'un courant renforcé sur une grande longueur (.comportant deux ou plusieurs noeuds de con- treventement) par une plaque en section ouverte et d'un noeud de soudure des éléments de contreventement.
La fig. 6 montre une coupe transversale suivant la ligne C-D de la fig. 5.
La fig. 7 représente une ossature d'aile courant de lon- geron renforcée par des plaques soudées en section ouverte, sur une longueur embrassant deux ou plusieurs noeuds.
En se référant particulièrement aux figures du dessin :
Suivant la réalisation montrée à la fig. 1 :
1, 2 sont deux courants tubulaires d'un longeron d'aile assemblés par des traverses et diagonales 4, 5, 6.
Les extrémités de ces dernières ne sont pas soudées di- rectement aux courants 1, 2, mais par l'intermédiaire de la plaquette, à section ouverte 5 épousant en partie le pourtour du longeron 1 et d'une autre plaquette en section ouverte 7 épousant en partie le pourtour du longeron 2. Le bout de la traverse 4 est soudé au courant Lpar l'intermédiaire de la plaquette particulière 9.
Suivant la réalisation de la fig. 2 :
Les bouts des éléments de contreventement 6', 10 sont soudés au préalable directement au courant 1 et les éléments à la plaquette 7"a, laquelle est ensuite soudée au courant 2.
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La fig. 3 montre une phase de travail dans une réalisa- tion analogue à celle représentée par la fig. 2.
Les plaquettes 7a, 7b, à section ouverte, sont soudées aux extrémités des pièces de contreventement 4", 5", 6", etc.. et se trouvent en alignement- parfait.
Dans cette figure, on dépose le courant 1 sur la rangée de ces plaquettes, et et est seulement après cela qu'on chaur- :Ce le bord dea plaquettes jusque au point de fusion.
De cette façon, le courant 1 est assemblé au courant 2, d'une manière absolument solide et sans produire de déforma- tions, le courant n'étant pas chauffé directement.
Dans ce cas, comme dans celui de la fig. 1, le treillis sera absolument exempt de tensions résiduelles indésirables.
Pour renforcer un courant sur une distance voulue entre deux ou plusieurs noeuds, on utilise avantageusement ce même système de soudure de plaques, de section ouverte épousant en partie le pourtour du courant tubulaire tel que montré aux fig. 5, 6, 7 où:la plaque à section ouverte s'étend sur une grande longueur du courant.
Dans ce cas d'une soudure visant seulement le renforce- ment en longueur,des courants, on ne donne pas lieu à des tensions internes résiduelles du genre de celles quon de- vrait éliminer par rémission et la résistance du treillis est augmentée considérablement.
L'invention ayant été décrite; à seul titre indicatif et nullement limitatif, il va de soi que de très nombreuses mo- difications peuvent être apportées à ses détails, sans s'é- carter de son esprit.
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PATENT OF INVENTION- New system of construction and reinforcement for the realization of lattice structures welded to autogenous.
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The present invention relates to a new construction and reinforcement system for the production of autogenous welded mesh structures.
The aeronautical manufacturers often find themselves in the necessity "to abandon, even reluctantly, the rational and very convenient welded works to return to the old expensive constructive systems, because of the insurmountable difficulties which are encountered in the realization of the various structures of strength:
These difficulties have been aggravated by progress in metallurgy which, in recent years, has made available to aircraft manufacturers chrome-molibdenum weldable steels with a strength of up to 80 kg. per mm2.
In particular, lattice structures with nodes not too far apart, have so far been very rarely carried out.
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readings due to considerable deformations, cracks produced by shrinkage, worrying internal stresses, etc.
To avoid these serious drawbacks, the invention aims at a system consisting in interposing, between the pipes or the like to be connected, one or more elements (plate or plate) which makes it possible to construct the welded work with open sections, so in leaving the said sections free both in their expansion during heating and in their withdrawal during cooling and finally to assemble the nodes by means of the interposed element, which receives the final weld heating preferably only on its edges.
With this new system, the said drawbacks are completely eliminated: it is thus possible to produce any welded structure regardless of its complexity, without any internal residual stresses being established and without having to resort to costly consecutive standardization.
In the field of autogenous production, the various requirements of technical supervision have brought ossi-acetylene welding to ever more important and complex applications and to ever heavier responsibilities.
We can say that, by autogenous welding, we should currently connect any metal in any structure.
The technical supervision offices mainly require that strict controls be carried out on the materials and their appropriate annealing.
Annealing about 850 whole works is the one that gives the builder the most concern and limits the field of applications of autogenous welding.
Standardization involves the installation of relatively enormous furnaces requiring a great deal of time and energy to be brought into operation, in order to anneal in.
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definite a few kilos of material.
Annealing satisfactorily destroys the residual stresses but at the same time produces deformations which subsequently require grinding work which, many times, requires the structure to be re-welded, in order to achieve a satisfactory result.
For example, attempts have been made to anneal and treat aircraft wing spars in vertical well furnaces, but despite resources it does not appear that the results have been sufficiently favorable, as autogenous welding is hardly preferred for these structures.
The solution to the problem of standardization depends on practical or financial possibilities and, at the present time, is not yet well defined.
Some builders believe that they are normalizing a welded structure by locally heating the welds to more or less high temperatures, but this process does not provide assurance and, as it does not help to balance the tensions, it can be harmful especially for quaternary steels. - chromium-molibdene res
To avoid welds which give rise to residual stresses and consequently distortions and re-heating, the invention proposes the method of interposed plate welding with an open section.
By this system, bn is able to reinforce against any bending, long lines of the spar currents by long plates covering, in open section, at an appropriate length, its currents.
Fig. 1 shows two airplane wing spar streams assembled by cross members and bracing diagonals, by means of plates and plates welded in open section.
Fig. 2 shows a fragmentary view of a spar
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airplane wing in which one of the streams has diagonals welded by means of plates.
Fig. 3 shows the type of construction according to FIG. 2 where one of the streams is welded directly to the bracing pieces and these are welded to the other stream by means of open section plates; fig. 4 shows, on a larger scale, a following section; line A-B of fig. 1.
Fig. 5 shows a view of a stream reinforced over a great length (comprising two or more bracing nodes) by a plate in open section and a weld node of the bracing elements.
Fig. 6 shows a cross section taken along line C-D of FIG. 5.
Fig. 7 shows a wing frame running from a longitudinal beam reinforced by plates welded in open section, over a length embracing two or more nodes.
With particular reference to the figures in the drawing:
According to the embodiment shown in FIG. 1:
1, 2 are two tubular streams of a wing spar assembled by cross members and diagonals 4, 5, 6.
The ends of the latter are not welded directly to the currents 1, 2, but by means of the plate, with an open section 5 partly conforming to the periphery of the spar 1 and another plate with an open section 7 conforming to partly the periphery of the side member 2. The end of the cross member 4 is welded to the current L via the special plate 9.
According to the embodiment of FIG. 2:
The ends of the bracing elements 6 ', 10 are previously welded directly to the stream 1 and the elements to the plate 7 "a, which is then welded to the stream 2.
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Fig. 3 shows a work phase in an embodiment similar to that shown in FIG. 2.
The plates 7a, 7b, open section, are welded to the ends of the bracing pieces 4 ", 5", 6 ", etc. and are in perfect alignment.
In this figure, the current 1 is deposited on the row of these platelets, and and only after that, the edge of the platelets is heated to the melting point.
In this way, the stream 1 is joined to the stream 2, in an absolutely solid way and without producing deformations, the stream not being heated directly.
In this case, as in that of FIG. 1, the mesh will be absolutely free from unwanted residual stresses.
To reinforce a current over a desired distance between two or more nodes, this same plate welding system is advantageously used, with an open section partially matching the periphery of the tubular current as shown in FIGS. 5, 6, 7 where: the open section plate extends over a long length of the stream.
In this case of a weld aiming only at reinforcing the length of the currents, residual internal tensions of the kind which should be eliminated by remission are not given rise and the resistance of the mesh is considerably increased.
The invention having been described; purely as an indication and in no way limiting, it goes without saying that very numerous modifications can be made to its details, without departing from its mind.