CA3181671A1

CA3181671A1 - Procede de fabrication d'une poutre a section fermee

Info

Publication number: CA3181671A1
Application number: CA3181671A
Authority: CA
Inventors: Christophe Perrier; Simon RIEU
Original assignee: Latecoere SA
Current assignee: Latecoere SA
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2021-06-27
Publication date: 2022-01-06
Also published as: WO2022002805A1; EP4175775A1; FR3112091B1; US20230249242A1; FR3112091A1; BR112022025881A2

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une poutre (P1, P2) à section fermée, ladite poutre étant réalisée par l'association d'un premier profilé (P10, P20) et d'un deuxième profilé (P11, P21), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - Réalisation du premier profilé par un premier estampage d'une première plaque (5, 50) entre un premier poinçon (1, 10) présentant une première empreinte et un deuxième poinçon (2, 20) présentant une deuxième empreinte et intégrant un noyau (3, 30) modifiant sa deuxième empreinte, - Maintien du premier profilé (P10, P20) sur le premier poinçon et positionnement dudit noyau (3, 30) au-dessus dudit premier profilé (P10, P20), - Réalisation du deuxième profilé (P11, P21) par un deuxième estampage d'une deuxième plaque (6, 60) contre ledit noyau (3, 30) entre ledit deuxième poinçon (2, 20) et ledit ensemble formé par la superposition du premier poinçon (1, 10), du premier profilé (P10, P20) et dudit noyau.

Description

Description PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UNE POUTRE A SECTION FERMÉE
Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une poutre présentant une section fermée, formée par l'association d'un premier profilé
et d'un deuxième profilé.
État de la technique Classiquement, pour réaliser des poutres disposant d'une section fermée, on réalise une première opération d'estampage d'un premier profilé, puis, de manière séparée, une deuxième opération d'estampage d'un deuxième profilé, et enfin la fixation des deux profilés obtenus, en employant des moyens de fixation classiques du type vis-écrou, rivets...
Ce type de procédé présente les inconvénients suivants :
- Cela nécessite de gérer deux pièces distinctes et donc deux références et deux industrialisations ;
- Cela nécessite une opération d'assemblage ;
- Les éléments de fixation génèrent un poids et un encombrement supplémentaires ;
De telles poutres sont notamment employées pour former la structure des portes d'avions. Une telle porte est décrite dans la demande de brevet W02019/229074A1. Sa structure comporte notamment deux poutres principales fixées suivant deux rebords latéraux de la porte, et plusieurs poutres dites longitudinales disposées perpendiculairement aux deux poutres principales. Chaque poutre longitudinale présente une section transversale en forme de A, réalisée par l'assemblage de deux profilés, selon le principe évoqué ci-dessus.
Les documents EP2163324, EP1231077, et W02018/122489 décrivent des procédés généraux de fabrication par estampage.
Le but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'une poutre à
section fermée, formée par l'association de deux profilés, ce procédé étant :
- Simple à mettre en oeuvre, éventuellement sans opération d'assemblage, CA 03181671 2022- 12- 6 FEUILLE DE REMPLACEMENT (REGLE 26)

2 - Continu, c'est-à-dire sans avoir à fabriquer deux pièces distinctes, de manière séparée, - Et ne nécessitant pas forcément de moyens de fixation spécifiques.
Exposé de l'invention Ce but est atteint par un procédé de fabrication d'une poutre à section fermée, ladite poutre étant réalisée par l'association d'un premier profilé et d'un deuxième profilé, ledit procédé comportant les étapes suivantes :
- Réalisation du premier profilé par un premier estampage d'une première plaque entre un premier poinçon présentant une première empreinte et un deuxième poinçon présentant une deuxième empreinte et intégrant un noyau modifiant sa deuxième empreinte, - Maintien du premier profilé sur le premier poinçon et positionnement dudit noyau au-dessus dudit premier profilé, - Réalisation du deuxième profilé par un deuxième estampage d'une deuxième plaque contre ledit noyau entre ledit deuxième poinçon et ledit ensemble formé par la superposition du premier poinçon, du premier profilé
et dudit noyau.
Selon une particularité, le procédé comporte une étape préalable de chauffage de la première plaque et de la deuxième plaque.
Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape de chauffage localisée d'au moins une zone du premier profilé obtenu après le premier estampage.
Selon une autre particularité, un poinçon intermédiaire est intégré entre le deuxième poinçon et le noyau lors du premier estampage.
Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape de retrait du poinçon intermédiaire après le premier estampage et avant le deuxième estampage.
L'invention concerne un système employé pour la mise en uvre du procédé
de fabrication tel que défini ci-dessus, le système comportant :
- Un premier poinçon présentant une première empreinte et un deuxième poinçon présentant une deuxième empreinte, - Un noyau destiné à s'adapter sur le premier poinçon pour modifier ladite première empreinte ou sur ledit deuxième poinçon pour modifier ladite deuxième empreinte.

3 Selon une particularité, le système comporte un poinçon intermédiaire destiné
à se positionner entre le deuxième poinçon et le noyau.
Selon une autre particularité, le premier poinçon et le deuxième poinçon comportent des moyens d'assemblage destinés à coopérer avec des moyens correspondants présents sur le noyau.
Selon une autre particularité, le premier poinçon et/ou le deuxième poinçon comportent des pions d'indexation agencés pour assurer le positionnement de chaque plaque à estamper.
Selon une autre particularité, le système comporte un mécanisme de charnière agencé entre le premier poinçon et le deuxième poinçon.
L'invention concerne enfin une poutre à section en A, réalisée par l'association d'un premier profilé et d'un deuxième profilé, le premier profilé comportant sur toute sa longueur :
- Deux barres d'appui, - Une paroi de sommet située à l'opposé des barres d'appui, - Deux ailes latérales s'étendant obliquement l'une vers l'autre pour joindre chacune une barre d'appui distincte à la barre de sommet, Le deuxième profilé comportant :
- Une paroi plane et deux ailes latérales de fixation destinées chacune à être en appui sur la face interne d'une aile latérale distincte du premier profilé, Ladite poutre étant réalisée par le procédé tel que défini ci-dessus.
Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit, faite en liaison avec les figures annexées listées ci-dessous :
- Les figures 1A et 1B représentent, respectivement vue en perspective et de côté, une poutre à section en A, pouvant être obtenue par le procédé de l'invention ;
- La figure 2 représente, en perspective, les différents éléments du système employé pour fabriquer, selon le procédé de l'invention, une poutre à section en A telle que celle des figures 1A et 1B ;
- La figure 3 représente en vue de côté, les différents éléments du système employé pour fabriquer, selon le procédé de l'invention, une poutre à section en A telle que celle des figures 1A et 1B ;

4 - Les figures 4A à 4G illustrent, en vue de côté, les différentes étapes du procédé de l'invention, pour fabriquer une poutre à section en A telle que celle des figures 1A et 1B ;
- La figure 5 représente, en vue de côté, une poutre à section fermée circulaire ;
- La figure 6 représente, en vue de côté, les différents éléments du système employé pour fabriquer, selon le procédé de l'invention, une poutre à section fermée circulaire telle que celle de la figure 5 ;
- Les figures 7A à 7G illustrent en vue de côté, les différentes étapes du procédé de l'invention, pour fabriquer une poutre à section fermée circulaire.
Description détaillée d'au moins un mode de réalisation Dans la suite de la description et sur les figures annexées, les termes "supérieur", "inférieur", "au-dessus" et "au-dessous" sont à considérer en tenant compte d'un axe (Y) tracé verticalement dans le plan de la feuille.
L'invention vise un procédé de fabrication d'une poutre P1, P2, ladite poutre s'étendant suivant un axe dit longitudinal (X). La poutre est générée par l'association d'au moins deux profilés, les deux profilés définissant entre eux une section transversale fermée. A titre d'exemple, il peut s'agir d'une poutre à section transversale en forme de A, à section en forme de double oméga tête-bêche... D'autres formes pourraient bien entendu être envisagées.
Une poutre P1 ayant une section transversale en forme de A peut notamment être employée dans la structure d'une porte d'aéronef, en particulier d'avion.
La cabine d'un avion étant pressurisée, ses portes doivent être conçues pour garantir une fermeture fiable et parfaitement hermétique. La porte dispose donc d'une structure renforcée sur laquelle est fixé le panneau faisant partie de l'enveloppe externe de l'avion.
Cette structure peut comporter deux poutres principales, agencées à la verticale suivant deux rebords parallèles du panneau et des poutres dites longitudinales s'étendant chacune entre les deux poutres principales, à l'arrière du panneau. Ces poutres longitudinales peuvent être mises en oeuvre selon le procédé de fabrication de l'invention.
De manière non limitative, pour une application de type porte pour avion ou similaire, la poutre peut être réalisée dans un matériau de type composite, par exemple formée de 4 à 5 couches de mat de carbone noyé dans une résine thermoplastique.

5 De manière générale, le procédé de l'invention consiste à obtenir directement une poutre à l'issue de deux opérations successives d'estampage, assurant la mise en forme des deux profilés et leur assemblage.
Le procédé de l'invention s'appuie sur l'emploi d'un système qui comporte :
5 - Un premier poinçon, dit poinçon inférieur 1, 10 ;
- Un deuxième poinçon dit poinçon supérieur 2, 20;
- Un unique noyau 3, 30;
- Un éventuel troisième poinçon, dénommé poinçon intermédiaire 4, 40;
Deux plaques distinctes 5, 50, 6, 60, sont appliquées au système en vue de former les deux profilés de la poutre.
Le principe consiste notamment à fixer l'unique noyau 3, 30 à l'un des deux poinçons inférieur ou supérieur lors de l'estampage de la première plaque 5, 50 et à
l'autre des deux poinçons, respectivement supérieur ou inférieur, lors de l'estampage de la deuxième plaque 6, 60.
Comme représenté sur les figures 1A et 1B, dans le cas d'une poutre P1 présentant une section transversale en forme de A, celle-ci est réalisée par l'association d'un premier profilé P10 et d'un deuxième profilé P11. Le premier profilé P10 comporte sur toute sa longueur :
- Deux barres d'appui 100, 101, - Une paroi de sommet 102 située à l'opposé des barres d'appui, - Deux ailes latérales 103, 104 s'étendant obliquement l'une vers l'autre pour joindre chacune une barre d'appui distincte à la barre de sommet, Le deuxième profilé P11 comporte sur toute sa longueur :
- Une paroi plane 105 et deux ailes latérales 106, 107 de fixation destinées chacune à être en appui sur la face interne d'une aile latérale distincte du premier profilé.
En référence à la figure 2 et à la figure 3, pour la fabrication d'une telle poutre à section en A, le système employé est plus particulièrement le suivant :
- Le poinçon inférieur 1 présente une section transversale définissant un motif 108 en relief en forme de trapèze.
- Le noyau 3 présente une section transversale pleine en forme de trapèze, destinée à compléter le motif en relief dessiné par le poinçon inférieur.

6 - Le poinçon supérieur 2 présente une section transversale définissant un motif 109 en creux, de forme complémentaire à celle du poinçon inférieur accompagnée de celle du noyau.
- S'il est employé, le poinçon intermédiaire 4 se présente sous la forme d'un profilé ayant une section transversale creuse en forme de trapèze, ouverte sur sa base.
Des moyens d'assemblage peuvent être prévus pour assembler le noyau sur le poinçon inférieur ainsi que sur le poinçon supérieur.
Le noyau 3 peut ainsi comporter une ou plusieurs ouvertures 111 traversantes réalisées suivant son plan de symétrie. Le poinçon inférieur peut comporter un ou plusieurs plots 110 correspondants se dressant au-dessus de son plan supérieur. Le poinçon supérieur ainsi que le poinçon intermédiaire peuvent également comporter des ouvertures 112, 113 réalisées dans le même axe que celles du noyau et que les plots du poinçon inférieur afin de permettre un assemblage en superposition des différents éléments.
Sur la figure 2, chaque plaque est positionnée sur un cadre 114, 115 de manutention, lui permettant d'être manipulée et d'être maintenue en position lors de l'estampage.
En référence aux figures 4A à 4G, pour la fabrication de la poutre P1 à
section transversale en forme de A, les étapes sont décrites ci-dessous. Dans cette réalisation, le poinçon intermédiaire 4 est employé mais il serait possible de s'en passer.
Figure 4A:
Une première plaque 5 à estamper est disposée sur le plan supérieur du poinçon inférieur 1. La première plaque 5 présente une surface rectangulaire.
Le poinçon intermédiaire 4 est logé dans le motif en creux du poinçon supérieur 2 ainsi que le noyau 3, le poinçon intermédiaire 4 étant disposé entre le poinçon supérieur 2 et le noyau 3.
Figure 4B:
L'ensemble formé du poinçon supérieur 2, du poinçon intermédiaire 4 et du noyau 3 est refermé sur le poinçon inférieur 1 pour estamper la première plaque 5 prise entre le poinçon inférieur et cet ensemble. La première plaque 5 est estampée, formant ainsi un premier profilé P10 comportant une âme centrale plane et deux ailes obliques symétriques, agencées de part et d'autre de son âme supérieure.

7 Figure 4C:
Le poinçon supérieur 2 et le poinçon intermédiaire 4 sont relevés, le noyau 3 étant maintenu sur le plan supérieur de l'âme centrale du premier profilé P10.
Figure 4D:
Le poinçon intermédiaire 4 est retiré.
De manière optionnelle, un chauffage C des deux ailes obliques du premier profilé peut être entrepris afin d'assouplir le matériau. Cette étape est optionnelle, car avant estampage, chaque plaque est susceptible de sortir du four et peut ainsi être déjà
à température.
Figure 4E:
Tout en maintenant la configuration de la figure 4D, une deuxième plaque 6 est positionnée entre le poinçon supérieur 2 et l'ensemble formé de la superposition du poinçon inférieur 1, du premier profilé P10 et du noyau 3.
Figure 4F:
Le poinçon supérieur est refermé sur l'ensemble défini ci-dessus à la figure 4E, en vue d'estamper la deuxième plaque 6, prise entre le poinçon supérieur et cet ensemble. La deuxième plaque 6 présente une surface rectangulaire de superficie supérieure à celle de la première plaque.
Figure 4G:
La deuxième plaque 6 est estampée, formant ainsi un deuxième profilé P11 comportant une âme centrale plane et deux ailes obliques symétriques, agencées de part et d'autre de son âme supérieure et deux barres d'appui planes prolongeant chacune une aile distincte. Ses deux ailes obliques viennent chacune en appui contre la face externe d'une aile oblique du premier profilé P10, leur mise à
température permettant d'assurer leur cohésion et assemblage, formant ainsi la poutre P1 à
section en A représentée sur les figures 1A et 1B.
Le même principe peut s'appliquer pour la fabrication d'une poutre P2 réalisée à partir de deux profilés P20, P21 en forme d'oméga, assemblés tête-bêche, de manière à former une section fermée de forme circulaire. Cette poutre est représentée en vue de côté sur la figure 5.

8 En référence à la figure 6, pour la fabrication d'une telle poutre P2, le système employé est alors le suivant :
- Le poinçon inférieur 10 présente une section transversale définissant un motif 200 en creux en forme de demi-cercle. De part et d'autre de son motif en creux, le poinçon inférieur présente deux plans d'appui.
- Le poinçon supérieur 20 présente une section transversale définissant un motif 201 en creux, en forme de demi-cercle de diamètre identique à celui du poinçon inférieur. De part et d'autre de son motif en creux, le poinçon supérieur présente deux plans d'appui.
- Le noyau 30 présente une section transversale pleine en forme de disque, de manière à pouvoir se loger dans l'espace creux défini par les deux motifs en creux des poinçons supérieur et inférieur.
- S'il est employé, le poinçon intermédiaire 40 se présente sous la forme d'un profilé ayant une section transversale creuse en forme de demi-cercle. Il est destiné à se positionner entre le poinçon supérieur et le noyau.
Des moyens de fixation (non représentés) peuvent être prévus pour assembler le noyau sur le poinçon inférieur ainsi que sur le poinçon supérieur.
Les figures 7A à 7G illustrent ce principe.
Figure 7A:
Une première plaque 50 est positionnée sur les plans d'appui du poinçon inférieur 10. La première plaque 50 présente une surface rectangulaire.
Le poinçon intermédiaire 40 est logé dans le motif en creux du poinçon supérieur ainsi que le noyau 30, le poinçon intermédiaire 40 étant disposé
entre le poinçon supérieur 20 et le noyau 30.
Figure 7B:
L'ensemble formé du poinçon supérieur 20, du poinçon intermédiaire 40 et du noyau 30 est refermé sur le poinçon inférieur 10 pour estamper la première plaque 50 prise entre le poinçon inférieur 10 et cet ensemble. La première plaque 50 est estampée, formant ainsi un premier profilé P20 comportant une âme centrale à section demi-circulaire et deux ailes latérales planes, symétriques, de part et d'autre de son âme centrale.
Figure 7G:

9 Le poinçon supérieur 20 et le poinçon intermédiaire 40 sont relevés, le noyau 30 étant maintenu sur le plan supérieur de l'âme centrale du premier profilé
P20.
Figure 7D:
Le poinçon intermédiaire est retiré.
De manière optionnelle, un chauffage C des deux ailes latérales du premier profilé peut être entrepris afin d'assouplir le matériau. Cette étape est optionnelle, car avant estampage, chaque plaque est susceptible de sortir du four et peut ainsi être déjà
à température.
Figure 7E:
Tout en maintenant la configuration de la figure 7D, une deuxième plaque 60 est positionnée entre le poinçon supérieur 20 et l'ensemble formée de la superposition du poinçon inférieur 10, du premier profilé P20 et du noyau 30. La deuxième plaque 60 présente une surface rectangulaire de dimensions identiques à celles de la première plaque.
Figure 7F:
Le poinçon supérieur 20 est refermé sur l'ensemble défini ci-dessus à la figure 7E, en vue d'estamper la deuxième plaque 60, prise entre le poinçon supérieur 20 et cet ensemble.
Figure 7G:
La deuxième plaque 60 est estampée, formant ainsi un deuxième profilé P21 comportant une âme centrale demi-circulaire et deux ailes latérales symétriques, agencées de part et d'autre de son âme supérieure. Ses deux ailes latérales viennent chacune en appui contre la face supérieure d'une aile latérale du premier profilé, leur mise à température permettant d'assurer leur cohésion et assemblage, formant ainsi la poutre à section fermée circulaire.
Il faut noter que des pions d'indexage peuvent être prévus sur le plan d'appui du poinçon inférieur 1, 10, afin de faciliter le positionnement de la première plaque 5, 50.
En variante, le système peut intégrer un mécanisme de charnière entre le poinçon supérieur 2, 20 et le poinçon inférieur 1, 10, afin d'ajuster parfaitement le poinçon supérieur par rapport au poinçon inférieur, c'est-à-dire sans risque de glissement, lors des opérations d'estampage.
5 En réalisant l'estampage de la deuxième plaque 6, 60 directement sur le premier profilé déjà formé, le procédé est plus simple, plus rapide et permet de:
- S'affranchir de certaines opérations, notamment de fixation, lorsque la fixation est permise par cohésion thermique entre les deux profilés ;
- N'avoir qu'une seule référence à gérer ;

10 - Réduire la quantité de matériel nécessaire aux opérations d'estampage (notamment un seul noyau commun pour les deux opérations) ;
- Obtenir une poutre plus légère, grâce à la suppression des moyens de fixation de type vis-écrou, rivets...

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'une poutre (P1, P2) à section fermée, ladite poutre étant réalisée par l'association d'un premier profilé (P10, P20) et d'un deuxième profilé (P11, P21), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- Réalisation du premier profilé par un premier estampage d'une première plaque (5, 50) entre un premier poinçon (1, 10) présentant une première empreinte et un deuxième poinçon (2, 20) présentant une deuxième empreinte et intégrant un noyau (3, 30) modifiant sa deuxième empreinte, - Maintien du premier profilé (P10, P20) sur le premier poinçon et positionnement dudit noyau (3, 30) au-dessus dudit premier profilé (P10, P20), - Réalisation du deuxième profilé (P11, P21) par un deuxième estampage d'une deuxième plaque (6, 60) contre ledit noyau (3, 30) entre ledit deuxième poinçon (2, 20) et ledit ensemble formé par la superposition du premier poinçon (1, 10), du premier profilé (P10, P20) et dudit noyau.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape préalable de chauffage de la première plaque (5, 50) et de la deuxième plaque (6, 60).

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de chauffage localisée d'au moins une zone du premier profilé (P10, P20) obtenu après le premier estampage.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un poinçon intermédiaire (4, 40) est intégré entre le deuxième poinçon (2, 20) et le noyau (3, 30) lors du premier estampage.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de retrait du poinçon intermédiaire (4, 40) après le premier estampage et avant le deuxième estampage.

6. Système employé pour la mise en uvre du procédé de fabrication tel que défini dans l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte :
- Un premier poinçon (1, 10) présentant une première empreinte et un deuxième poinçon (2, 20) présentant une deuxième empreinte, - Un noyau (3, 30) destiné à s'adapter sur le premier poinçon pour modifier ladite première empreinte ou sur ledit deuxième poinçon pour modifier ladite deuxième empreinte ;

- un poinçon intermédiaire (4, 40) destiné à se positionner entre le deuxième poinçon (2, 20) et le noyau (3, 30).

7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier poinçon (1, 10) et le deuxième poinçon (2, 20) comportent des moyens d'assemblage destinés à coopérer avec des moyens correspondants présents sur le noyau.

8. Système selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en que le premier poinçon (1, 10) et/ou le deuxième poinçon (2, 20) comportent des pions d'indexation agencés pour assurer le positionnement de chaque plaque à
estamper.

9. Système selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de charnière agencé entre le premier poinçon et le deuxième poinçon.