FR2944723A1 - Outillage pour le maintien de pieces metalliques de faible epaisseur composant une structure creuse, en vue de leur soudage l'une a l'autre par friction - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un outillage de maintien de pièces (2,3,4) en vue de leur soudage l'une à l'autre par friction pour la construction d'une structure creuse (1). Cet outillage comprend : *) Une ossature (31) composée de deux châssis 12,13) de réception des pièces (2,3,4) à souder dans leur position de formation de la structure creuse (1), ces pièces comprenant des pièces préformées (2,3) et un profilé intermédiaire (4). *) Des organes de maintien en conformation (25,26,27) de la structure creuse (1), associant des organes de contre appui (25,26) et des organes de prise latérale (27) des extrémités des pièces préformées (2,3). *) Des enclumes (19,20) aptes à être disposées à l'intérieur de l'ensemble des pièces préformées (2,3), latéralement au profilé (4). *) Des moyens de serrage (21,22) manoeuvrables en une position d'enserrement dans laquelle ils prennent un appui antagoniste contre une enclume (19,20) et la face interne d'une pièce préformée (2,3), qui prend elle-même appui contre les organes de maintien en conformation (25,26).

Description

Outillage pour le maintien de pièces métalliques de faible épaisseur composant une structure creuse, en vue de leur soudage l'une à l'autre par friction. L'invention est du domaine des techniques de soudage par friction entre diverses pièces métalliques de faible épaisseur à assembler. Elle a pour objet un outillage de maintien des dites pièces en vue de leur soudage l'une à l'autre par friction, pour l'obtention d'une structure creuse telle qu'une voilure de conformation aérodynamique, un empennage ou structure creuse analogue. On connaît parmi les techniques de soudage celles qui sont effectuées par friction, telles que dites FSW (Friction Stir Welding en anglais). Une telle technique est avantageuse pour l'assemblage l'une à l'autre de pièces métalliques de faible épaisseur, telle que de l'ordre inférieure à 1,5 millimètre. De telles pièces sont par exemple constituées de plaques, de tôles ou autres pièces analogues de faible épaisseur et de grandes dimensions suivant leur plan général d'extension. Les pièces sont susceptibles d'être des pièces planes ou de forme, leurs bords exploités pour leur assemblage étant considérés comme étant globalement plan dans la zone de soudage. Dans sa généralité, la technique de soudage par friction consiste à maintenir entre elles les pièces à assembler au moyen d'un outillage spécifique. Plus particulièrement, les pièces sont maintenues en adjacence l'une en appui contre l'autre, par exemple bord à bord par mise en contact de leurs tranches correspondantes l'une contre l'autre, ou par recouvrement de l'un des bords d'une première pièce par le bord d'une deuxième pièce. La première pièce est d'une épaisseur plus importante que la deuxième pièce, et comporte une feuillure ou organe analogue pour la réception du bord correspondant de la deuxième pièce.

Les pièces étant maintenues en position de soudage par l'outillage, un mandrin porteur d'un pion de soudage est exploité pour provoquer un échauffement des bords adjacents des pièces. Le pion de soudage est muni d'un relief agrippant, qui est ménagé à son extrémité libre opposée à son extrémité en prise sur le mandrin. Ce relief agrippant est par exemple agencé en filet, ou encore résulte d'une section de conformation polygonale de l'extrémité libre du pion de soudage. Une mise en contact puis un déplacement relatif entre le pion de soudage et les bords adjacents des pièces permettent d'obtenir la formation du cordon de soudure, et en conséquence l'assemblage des pièces l'une à l'autre. L'obtention du cordon de soudure résulte d'un échauffement des pièces sous l'effet de la friction opérée localement sur elles par le pion de soudage dans la zone de soudure. Cet échauffement provoque une mise à l'état pâteux des matières constitutives des pièces, qui se mélangent par épanchement. La jointure entre les pièces est ensuite obtenue par recristallisation dynamique continue de la matière dans la zone de soudure. Selon une première technique de maintien des pièces, leurs bords sont maintenus plaqués en adjacence contre une enclume, par bridage ou autre technique analogue notamment. Des organes de serrage prennent appui contre au moins l'une des pièces à l'encontre d'un appui antagoniste que prennent l'une et/ou l'autre des pièces contre l'enclume. On comprendra par enclume tout organe susceptible de former une table d'appui ou organe d'appui analogue contre lequel sont plaquées par serrage les pièces, directement ou indirectement. Selon une deuxième technique de maintien des pièces, les bords des pièces sont maintenus en position relative au moyen d'un couple de bobines prenant respectivement appui contre l'une et l'autre des faces opposées des pièces à assembler. Plus particulièrement, une bobine inférieure est équipée du pion de soudage agencé en tige filetée, qui est solidaire d'une bobine supérieure. L'enserrement des bords des pièces entre les bobines permet d'obtenir leur accostage et leur maintien localisé dans la zone de soudure. Par ailleurs dans le domaine de l'aéronautique, il est recherché de pouvoir réaliser une structure creuse composée de plusieurs pièces qui sont assemblées l'une successivement aux autres. Une telle structure creuse constitue notamment une voilure de conformation aérodynamique, un empennage ou autre structure creuse analogue. Par exemple, deux pièces constitutives de la structure creuse sont préformées par repli sur elles mêmes pour leur mise en conformation, et sont aboutées par l'intermédiaire d'une troisième pièce agencée en profilé transversal de rigidification de la structure creuse. Les pièces préformées forment chacune un profil globalement plan de la structure creuse, l'une des pièces formant un profil d'attaque et une autre pièce formant un profil de fuite. Le profilé est d'une section conformée en I ou analogue, qui ménage des ailes d'extrémités suivant le profil du profilé. Le profilé est interposé entre les bords en regard du profil d'attaque et du profil de fuite, en étant orienté orthogonalement par rapport au plan général d'extension des pièces préformées. Les ailes du profilé comportent des feuillures de réception respectives des bords correspondants des pièces, pour faciliter leur mise en position relative. Traditionnellement, la technique du rivetage est utilisée pour assembler les pièces préformées sur le profilé. II est cependant recherché un affleurement des rivets et de la face extérieure de la structure creuse, ce qui est délicat à obtenir dans le cadre de pièces préformées qui sont souhaitées de faible épaisseur, de l'ordre inférieure à 1,5 millimètre. Si la technique d'assemblage par friction est susceptible d'être avantageusement exploitée pour l'assemblage des pièces préformées sur le profilé, celle-ci est délicate à mettre en oeuvre dans ce cadre d'utilisation. L'application du pion de soudage sur les bords des pièces préformées induits des tensions et des efforts verticaux dans leur plan général d'extension qui sont importants. La qualité et la fiabilité de l'assemblage obtenu sont incertaines, et le maintien en conformation des pièces préformées pendant l'opération de soudage est délicat à obtenir, d'autant que la structure creuse est composée de pièces préformées de faible épaisseur et présente une section de faible hauteur par rapport à la longueur de son extension dans son plan général. L'exploitation de la première technique de maintien des pièces susvisée est plutôt réservée à l'assemblage de pièces planes ou courbes dont les bords adjacents sont maintenus bout à bout à leur tranche correspondante, voire en recouvrement. Le maintien des pièces est ferme et efficace sur toute leur longueur pendant la totalité de l'opération de soudage visant à former le cordon de soudure. Cependant cet outillage de maintien est couramment massif, et s'il est efficace pour des pièces qui sont planes ou courbes, il n'est pas adapté en l'état pour l'assemblage de pièces permettant la formation d'une structure creuse du genre susvisé. L'exploitation de la deuxième technique de maintien des pièces susvisée induit un risque de surchauffe des pièces en raison de leur prise entre les bobines et des frottements qui en résultent. Dans le cadre d'un assemblage de pièces de faible épaisseur, de l'ordre inférieure à 1,5 mm, une telle surchauffe tend à provoquer des altérations localisées des propriétés du matériau constitutif des pièces, voire de rendre impossible une recristallisation dynamique continue du cordon de soudure obtenu. En outre, le maintien localisé des pièces préformées à leurs bords correspondant ne garantit pas la conservation de leur forme, et en conséquence l'obtention des profils souhaités que comporte la structure creuse. Le but de la présente invention est de proposer un outillage pour le maintien de pièces métalliques de faible épaisseur, en vue de leur soudage l'une à l'autre par friction pour la construction d'une structure creuse qui constitue notamment une voilure aérodynamique, un empennage ou autre structure creuse analogue. Cette structure creuse est notamment composée de pièces préformées formant au moins un profil d'attaque et un profil de fuite, et loge au moins un profilé de rigidification transversale et de jonction intermédiaire des pièces préformées entre elles. L'outillage proposé est plus spécifiquement du genre mettant en oeuvre au moins une enclume et des organes de maintien en conformation des pièces contre cette enclume. II est plus particulièrement visé par la présente invention de proposer un tel outillage qui permette une reprise des efforts axiaux résultant de l'application du pion de soudage sur les bords des pièces, et des efforts latéraux résultants des tensions induites dans les pièces au cours de l'opération de soudage pour éviter une déformation des profils de la structure creuse obtenue. Il est aussi plus particulièrement visé par la présente invention de proposer un tel outillage qui puisse être exploité pour une structure creuse dont la paroi est de faible épaisseur, de l'ordre inférieure à 1,5 mm, et dont le volume interne est relativement peu important. Un tel volume interne correspond à une structure creuse d'une hauteur hors tout de l'ordre comprise entre 50 mm et 100 mm, pour une largeur de l'ordre comprise entre 300 mm et 600 mm, et pour une longueur de l'ordre comprise entre 2000 mm et 4000 mm. Ces informations quantitatives sont données à titre indicatif et ne sont pas restrictives quand à la portée de la présente invention, mais illustrent les difficultés à surmonter dans le cadre d'application de la présente invention au maintien de pièces pour l'obtention d'une structure creuse à partir d'une technique de soudage par friction entre ces pièces. Ces difficultés résident notamment dans un outillage d'un encombrement le plus restreint possible apte à être utilisé pour la formation de telles structures creuses. Il est encore plus particulièrement visé par la présente invention de proposer un tel outillage apte à procurer un maintien en conformation des pièces préformées au cours de l'opération de soudage, pour garantir l'obtention de la conformation souhaitée de la structure creuse. L'outillage doit aussi permettre de prendre en compte les tolérances d'accostage et d'épaisseur des pièces sur la totalité de leur longueur, pour ne pas affecter la qualité du cordon de soudure obtenu. II est en outre plus particulièrement visé par la présente invention de proposer un tel outillage dont les opérations nécessaires à sa mise en oeuvre entre différentes étapes successives de soudure des pièces entre elles soient en nombres restreints, et soient aisées et rapides à effectuer. Dans sa globalité, la présente invention a consisté à faire le choix d'exploiter la technique de maintien de pièces pour une opération de soudage par friction, consistant à enserrer entre des organes de maintien en conformation et au moins une enclume les pièces à souder. Le choix de cette technique de maintien vise à procurer un assemblage robuste et fiable des pièces entre elles malgré leur faible épaisseur, de l'ordre inférieure à 1,5 millimètre, par l'intermédiaire d'un joint de soudure de qualité constante le long des pièces soudées l'une à l'autre à partir d'un contrôle fiable de l'exothermie provoquée et à partir de l'obtention d'une recristallisation dynamique continue et stable du cordon de soudure réalisé. On rappelle que les pièces à souder sont des pièces agencées les unes par rapport aux autres pour composer une structure creuse après leur soudage successivement les unes aux autres. Ces pièces à souder sont notamment composées de pièces préformées qui ménagent le profil de la structure creuse à obtenir, et au moins un profilé interne de rigidification et de jonction intermédiaire entre les pièces préformées. Un tel profilé comporte notamment à ses extrémités prises selon son profil des ailes, qui sont aptes à recevoir par recouvrement les bords correspondants des pièces préformées, pour leur soudage les uns aux autres. Le profilé a préférentiellement un profil en I , ou tout autre profil analogue comportant une section qui ménage au moins une jambe médiane munie à ses extrémités des dites ailes. De préférence, ces ailes sont d'une épaisseur supérieure à celle des bords des pièces à souder, et comportent des feuillures de réception de ces bords pour leur soudage l'une à l'autre par recouvrement, suivant la technique dite à joint auto-bridant . L'évidement intérieur de la structure creuse est exploité pour loger l'enclume et des moyens de serrage, qui provoquent un plaquage des bords des pièces à souder les uns contre les autres, suivant une direction correspondante à celle de mise en pression du pion de soudage contre les pièces au cours de l'opération de soudage par friction. Les bords à souder l'un à l'autre sont enserrés entre l'enclume qui est disposée à l'intérieur de la structure creuse et les organes de maintien en conformation qui sont placés à l'extérieur de la structure creuse, en prenant appui à la face extérieure des pièces préformées. Cet enserrement est provoqué sous l'effet de la mise en oeuvre des moyens de serrage, qui sont placés à l'intérieur de la structure creuse et qui exercent une poussée latérale contre l'enclume. L'enclume est disposée latéralement au profilé, et est maintenue par serrage latéral entre le profilé et les moyens de serrage qui prennent un contre appui contre la face intérieure des pièces préformées installées à l'intérieur de l'ossature. Les moyens de serrage mettent notamment en oeuvre des moyens déformables, tels que des vessies gonflables ou analogues, pour simplifier leur exploitation ainsi que le montage et le démontage de l'outillage. Les organes de maintien en conformation sont portés par des châssis qui sont disposés de part et d'autre de la structure creuse à obtenir suivant son plan général d'extension. Ces châssis comportent des moyens de jonction l'un à l'autre, mettant par exemple en oeuvre des organes de fixation coopérants, pour former conjointement une ossature logeant en position l'ensemble des pièces à souder par l'intermédiaire des organes de maintien en conformation. Ces organes de maintien en conformation sont de préférence montés mobiles sur l'ossature pour permettre leur réglage en position par rapport à la conformation de la structure creuse à obtenir. L'installation du profilé sur les châssis est réalisée par l'intermédiaire des ailes dont il est pourvu. Les châssis intègrent chacun un couple de longerons médian qui s'étendent suivant la direction générale d'extension de la structure creuse à obtenir, et qui ménagent entre eux un chemin de passage pour le pion de soudage.

Des organes de prise latérale des pièces préformées sont portés par l'ossature pour maintenir en conformation le profil de la structure creuse à obtenir, en évitant une déformation des pièces préformées lors des opérations de soudage. De tels organes de prise comportent individuellement une mâchoire dont le profil est de forme complémentaire au profil des parties d'extrémité des pièces préformées qui leur sont affectées. Ces organes de prise latérale sont en pluralité en étant répartis le long de l'ossature suivant la direction globale d'extension de la structure creuse à obtenir. L'ossature est retournable sur elle-même, de sorte que les opérations de soudage puissent être opérées d'une grande face à l'autre de la structure creuse à obtenir sans avoir à démonter l'outillage de maintien des pièces. Selon une définition générale de la présente invention, l'outillage proposé est un outillage de maintien de pièces en vue de leur soudage l'une à l'autre par friction, pour la construction d'une structure creuse globalement plane. Cette structure creuse est plus particulièrement composée d'un jeu de pièces préformées qui sont successivement aboutées par l'intermédiaire d'au moins un profilé interne de rigidification de la structure creuse à obtenir. Une telle structure creuse est notamment une voilure de conformation aérodynamique, un empennage ou autre structure creuse analogue. Ce profilé est avantageusement exploité comme pièce intermédiaire de jonction des pièces préformées entre elles, et est pourvu à ses extrémités d'ailes pour la réception par recouvrement des bords des pièces préformées. L'outillage comprend au moins une enclume apte à recevoir par plaquage les bords adjacents des pièces à souder, et des moyens de serrage réversible aptes à provoquer une prise d'appui antagoniste desdits bords entre l'enclume et des organes de maintien en conformation de la structure creuse, et plus particulièrement des pièces préformées installées à l'intérieur de l'ossature. Selon la présente invention, un tel outillage est principalement reconnaissable en ce qu'il comprend : *) Une ossature de réception des pièces à souder dans leur position de formation de la structure creuse, cette ossature étant subdivisée en deux châssis munis de moyens de jonction réversible l'un à l'autre en position d'assemblage de part et d'autre de la structure creuse à obtenir suivant son plan général d'extension. *) Les dits organes de maintien en conformation des pièces préformées installées à l'intérieur de l'ossature, organes qui sont portés par l'ossature. *) Au moins une enclume apte à être disposée à l'intérieur de l'ensemble des pièces préformées installées à l'intérieur de l'ossature, en étant placée latéralement au profilé entre les ailes dont il est pourvu. *) Lesdits moyens de serrage, aptes à être disposés à l'intérieur de l'ensemble des pièces préformées installées à l'intérieur de l'ossature, qui sont manoeuvrables en une position d'enserrement dans laquelle ils prennent un appui antagoniste contre l'enclume et la face interne d'au moins une pièce préformée qui leur est affectée. Les organes de maintien en conformation comprennent de préférence au moins un organe de prise latérale d'une pièce préformée d'extrémité de la structure creuse à laquelle il est affecté.

L'organe de prise latérale est notamment monté sur l'ossature par l'intermédiaire de moyens de mobilité, entre une position de dégagement dans laquelle sa prise sur la pièce préformée qui lui est affectée est apte à être rompue, et une position d'enserrement dans laquelle il est apte à exercer une prise à l'extrémité latérale de cette pièce préformée. L'organe de prise latérale comporte préférentiellement une mâchoire de forme complémentaire à la partie de la pièce préformée qui lui est affectée et sur laquelle il est apte à prendre prise.

Selon une forme préférée de réalisation, l'organe de prise latérale est subdivisé en une pluralité d'organes élémentaires de prise latérale qui sont répartis le long de l'ossature à son côté correspondant à celui d'extension de la structure creuse à obtenir.

De préférence, les organes élémentaires de prise latérale sont individuellement montés mobiles sur l'ossature. Cette subdivision de l'organe de prise latérale autorise un réglage individuel en position d'enserrement des organes élémentaires de prise latérale, avec pour avantage une prise en compte des tolérances de rectitude des bords des pièces préformées, et d'éventuelles variations d'appui qu'ils prennent en recouvrement contre le profilé. Les organes de maintien en conformation comprennent des organes de contre appui, qui sont de préférence individuellement montés sur l'un et/ou l'autre des châssis par l'intermédiaire de moyens de réglage en position. Les organes de contre appui sont avantageusement répartis au moins le long d'un couple de longerons que comprennent chacun des châssis, les longerons de ce couple ménageant entre eux un chemin de passage d'un outil à souder vers les pièces préformées placées en recouvrement des ailes du profilé. Selon une forme avantageuse de réalisation, les moyens de serrage sont agencés en organes déformables manoeuvrables entre ladite position d'enserrement et une position de montage dans laquelle ils sont aptes à être introduits en flottement à l'intérieur de l'ensemble des pièces préformées installées à l'intérieur de l'ossature. De tels moyens de serrage déformables sont par exemple agencés en au moins une vessie gonflable ou organe déformable analogue.

Selon une forme préférée de réalisation des moyens de serrage, ceux-ci comprennent un corps qui est apte à prendre appui contre ladite face interne de la pièce préformée et qui loge la vessie apte à prendre appui contre ladite enclume.

De préférence, l'ossature comporte des organes de saisie par des moyens de retournement équipant un bâti d'une machine à souder par friction. Les enclumes sont notamment au moins au nombre de deux, en étant affectées à un même profilé de part et d'autre duquel elles 10 sont aptes à être latéralement disposées. La présente invention a aussi pour objet une méthode pour la mise en oeuvre d'un outillage de maintien de pièces tel qu'il vient d'être décrit, apte à autoriser un soudage par friction de ces pièces entre elles pour l'obtention d'une structure creuse composée de 15 ces pièces. Cette méthode consiste dans sa généralité à effectuer les opérations suivantes : *) Placer le profilé en position sur l'un des châssis. Cette opération consiste plus particulièrement à disposer le profilé sur 20 l'un des châssis, en faisant porter l'aile correspondante dont il est muni entre les longerons qui sont intégrés à ce châssis et qui ménagent entre eux le chemin réservé au passage du pion de soudage. *) Placer en position sur ce châssis l'enclume latéralement au 25 profilé à son côté qui lui est affecté. De préférence, un couple d'enclume est placé sur le châssis, ces enclumes étant disposées latéralement de part et d'autre du profilé, et plus particulièrement de la jambe ou analogue qu'il comporte. *) Placer en position sur ce châssis les moyens de serrage affectés à la dite enclume à son côté latéral correspondant. De préférence, un couple de moyens de serrage est placé sur le châssis, ces moyens de serrage étant disposés latéralement à l'une des enclumes qui leur est affectée. *) Accoster successivement les pièces à souder contre le profilé, par glissement de leur paroi correspondante au moins sous l'enclume voire aussi sous les moyens de serrage et sur au moins l'un des organes de maintien en conformation. Cet accostage correspond notamment à une mise en recouvrement des ailes du profilé par un bord correspondant d'une pièce préformée. Les ailes du profilé comportent à chacune de leurs extrémités une feuillure pour la réception du bord correspondant des pièces préformées. L'installation des pièces préformées induit une mise en contact de leur face extérieure correspondante avec les organes de contre appui correspondants dont le châssis est équipé. *) Placer l'autre châssis et les joindre entre eux, pour former l'ossature notamment. Les pièces préformées étant placées en position sur l'un des châssis, l'installation de l'autre châssis permet une mise en contact des organes de maintien en conformation dont il est équipé, et plus particulièrement les organes de contre appui, avec les faces extérieures correspondantes des pièces préformées. *) Mettre en oeuvre les moyens de serrage. Cette mise en oeuvre consiste plus particulièrement à gonfler les vessies, pour plaquer les enclumes latéralement contre le profilé, en induisant une prise d'appui antagoniste des corps logeant les vessies contre les faces intérieures correspondantes des pièces préformées. De préférence, la méthode proposée comprend en outre l'opération consistant à mettre en oeuvre les dits organes de prise 30 latérale préalablement à la mise en oeuvre des moyens de serrage.

Avantageusement, la méthode proposée comprend l'étape supplémentaire consistant, après achèvement du soudage des pièces à l'une des grandes faces de la structure creuse à obtenir, à retourner l'ossature pour la réalisation du soudage des pièces à l'autre des grandes faces de la structure creuse à obtenir. La mise en oeuvre des moyens de serrage consiste préférentiellement à appliquer une poussée latérale contre l'enclume, pour provoquer une prise d'appui des ailes du profilé contre les bords correspondant des pièces préformées. Selon une telle méthode, les organes de maintien en conformation constituent des organes d'appui antagoniste contre lesquels sont respectivement plaquées lesdites pièces préformées sous l'effet de l'immobilisation en position du profilé et des contre appuis que prennent les moyens de serrage respectivement latéralement contre le profilé et contre la face intérieure des pièces préformées suivant leur direction générale d'extension. Une forme préférée de réalisation de la présente invention va être décrite en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : La fig.1 est un exemple de structure creuse à obtenir par soudage par friction des différentes pièces qui la composent entre elles. La fig.2 est un détail de la fig.1, illustrant des modalités particulières de mise en recouvrement d'un bord d'une pièce à 25 souder sur un bord d'une autre pièce. Les fig.3 et fig.4 sont des représentations en perspective d'un outillage de maintien de pièces à souder pour l'obtention d'une structure creuse telle qu'illustrée sur la fig.1, respectivement en vue éclatée et en vue assemblée.

La fig.5 est une représentation en coupe d'un outillage de maintien selon les fig.3 et fig.4, sur lequel sont installées les diverses pièces à souder entre elles. Sur la fig.1, une structure creuse 1 est obtenue à partir de plusieurs pièces 2,3,4 qui sont soudées l'une à l'autre par friction. Sur l'exemple de réalisation illustré, la structure creuse 1 est une voilure aérodynamique qui présente un profil d'attaque 5 et un profil de fuite 6, et qui comporte un profilé interne 4 de rigidification. Cette structure creuse 1 est d'une hauteur hors tout de l'ordre de 70 millimètres, pour une largeur de l'ordre de 500 millimètres et une longueur suivant son plan général d'extension de l'ordre de 3000 millimètres. Deux pièces 2,3 sont préformées pour la formation respective du profil d'attaque 5 et du profil de fuite 6, et sont assemblées par l'intermédiaire du profilé 4. En se référant par ailleurs à la fig.2, le profilé 4 présente une section en I composée d'une branche 7 munie à chacune de ses extrémités d'une aile 8,9 exploitée pour le soudage sur le profilé 4 des bords correspondant des pièces préformées 2,3. Chacune des ailes 8,9 du profilé 4 comporte des feuillures 10,11 pour la réception par recouvrement des bords correspondants des pièces préformées 2,3, suivant la technique d'assemblage dite à joint auto-bridant . L'assemblage entre les pièces préformées 2,3 et le profilé 4 est réalisé par un cordon de soudure à partir d'une exploitation de la technique de soudage par friction, selon laquelle un pion de soudage exerce un échauffement des pièces 2 et 4 puis 3 et 4 à assembler successivement pour provoquer un épanchement et un mélange de matière formant le cordon de soudure. Sur les fig.3 à fig.5, un outillage est organisé pour le maintien des pièces 2,3,4 composant la structure creuse 1 illustrée sur la fig.1, en vue de la réalisation de l'ensemble des opérations de soudage nécessaires à l'obtention de cette structure creuse 1. Cet outillage est agencé pour permettre la réalisation de l'ensemble de ces opérations de soudage à partir d'une installation unique des pièces 2,3,4 composant la structure creuse 1 sur cet outillage. Cette installation est rapide et aisée à réaliser, avec un positionnement rigoureux des pièces 2,3,4 entre elles prenant néanmoins en compte les tolérances d'accostage entre les pièces 2,3,4 et d'éventuelles variations de leur épaisseur. En outre, L'outillage procure un maintien en conformation de la structure creuse 1 malgré les efforts et les tensions qu'elle supporte pendant les différentes opérations de soudage, qui résultent notamment des applications du pion de soudage contre les pièces 2,3,4 et de l'exothermie induite pour la formation des cordons de soudure. L'outillage comprend deux châssis 12,13, qui composent une ossature 31 de réception des pièces 2,3,4 à souder dans leur position de formation de la structure creuse 1. Ces châssis 12,13 sont globalement conformés en cadre, et comportent chacun dans leur zone médiane des longerons 14,15 orientés suivant la direction générale d'extension de la structure creuse 1 à obtenir. Pour chacun des couples de longerons 14,15, un chemin 16 de passage du pion de soudage est ménagé entre les longerons 14,15 pour autoriser son application contre les bords des pièces 2,3,4 à souder. Les châssis 12,13 sont aptes à être placés de part et d'autre de la structure creuse 1 à obtenir suivant son plan général d'extension, et sont munis de moyens de jonction 17,18 l'un à l'autre constitués d'organes de fixation coopérants par exemple. Un couple d'enclumes 19,20 est rapporté à l'intérieur des pièces préformées 2,3 placées en position de soudage sur l'ossature 31. Ce couple d'enclumes 19,20 est susceptible d'être constitué d'enclumes structurellement distinctes ou d'un ensemble monobloc, les enclumes 19,20 étant dans ce dernier cas reliées l'une à l'autre à leurs extrémités dans une zone extérieure à la zone de formation des cordons de soudure. Sur la fig.5 plus particulièrement, les enclumes 19,20 sont disposées de part et d'autre de la jambe 7 du profilé 4, en vue d'exercer un appui latéral contre celui-ci pour son maintien en position. Cette mise en appui latéral est provoquée par la mise en oeuvre de moyens de serrage 21,22 qui sont respectivement placés latéralement aux enclumes 19,20 à leur côté opposé de prise d'appui contre la jambe 7 du profilé 4 Ces moyens de serrage 21,22 comprennent un corps 23 qui loge une vessie gonflable 24. Les châssis 12,13 sont chacun porteurs d'organes de contre appui 25,26, contre lesquels sont destinés à être plaquées les pièces préformées 2,3 à partir d'une mise en oeuvre des moyens de serrage 21,22. Ces organes de contre appui 25,26 sont des organes que comprend un ensemble d'organes de maintien en conformation de la structure creuse à obtenir. Un gonflement des vessies 24 provoque leur mise en appui contre l'enclume 19,20 correspondante, et une prise d'appui antagoniste des corps 23 contre la face interne des pièces préformées 2,3 à laquelle ils sont affectés. Les pièces préformées 2,3 sont enserrées entre les moyens de serrage 21,22, et plus particulièrement entre le corps 23, et les organes de contre appui 25,26 qui sont portés par les châssis 12,13. Les organes de contre appui 25,26 sont notamment portés par les longerons médians 14,15 que comportent les châssis 12,13, en étant placés en correspondance avec les zones d'appui que prend le corps 23 de chacun des moyens de serrage 21,22 contre la face interne des pièces préformées 2,3. L'ossature 31 est munie d'organes de prise latérale 27 des pièces préformées 2,3 qui sont disposés le long de l'ossature 31 à son côté correspondant à celui d'extension générale de la structure creuse 1 à obtenir. Ces organes de prise latérale 27 sont des organes que comprend l'ensemble des organes de maintien en conformation de la structure creuse 1 à obtenir. Ces organes de prise latérale 27 sont constitués d'une pluralité d'organes élémentaires de prise latérale, qui sont montés sur l'ossature 31 par l'intermédiaire de moyens de mobilité individuels 28. Les organes de prise latérale 27 sont manoeuvrables entre une position de dégagement permettant l'installation des pièces préformées 2,3 sur l'ossature 31, et une position d'enserrement dans laquelle les organes de prise latérale 27 sont en prise sur les extrémités des pièces préformées 2,3. Les organes de prise latérale 27 comportent chacun une mâchoire 29 de forme complémentaire à la partie de la pièce préformée 2,3 sur laquelle ils prennent prise. Les pièces préformées 2,3 sont maintenues en conformation sur l'ossature 31 lors des opérations de soudage, à partir de la combinaison des appuis exercés contre elles par les organes de maintien en conformation, associant les organes de contre appui 25,26 et les organes de prise latérale 27. Sur la fig.4, l'ossature 31 est équipée d'organes de saisie 30 pour son retournement dans son plan général. Ces organes de saisie 30 permettent, à l'issue des opérations de soudage réalisées à l'une des faces de la structure creuse 1 à obtenir, de retourner l'ossature 31 pour permettre de réaliser les opérations de soudage à l'autre face de la structure creuse 1. Un tel retournement permet plus particulièrement de réaliser l'ensemble des opérations de soudage des pièces 2,3,4 entre elles pour l'obtention de la structure creuse 1, sans avoir à retirer les pièces 2,3,4 de l'outillage de maintien.

Claims (1)

1. Revendications1.- Outillage de maintien de pièces (2,3,4) en vue de leur soudage l'une à l'autre par friction pour la construction d'une structure creuse (1) globalement plane, cette structure creuse (1) étant composée d'un jeu de pièces préformées (2,3) successivement aboutées par l'intermédiaire d'au moins un profilé (4) interne de rigidification qui est pourvu à ses extrémités d'ailes (8,9) pour la réception par recouvrement des bords des pièces préformées (2,3), cet outillage comprenant au moins une enclume (19,20) apte à recevoir par plaquage les bords adjacents des pièces à souder (2,3,4), et des moyens de serrage (21,22) réversible aptes à provoquer une prise d'appui antagoniste desdits bords entre l'enclume (19,20) et des organes de maintien en conformation (25,26) de la structure creuse (1), caractérisé en ce que l'outillage comprend : *) Une ossature (31) de réception des pièces (2,3,4) à souder dans leur position de formation de la structure creuse (1), cette ossature (31) étant subdivisée en deux châssis (12,13) munis de moyens de jonction (17,18) réversible l'un à l'autre en position d'assemblage de part et d'autre de la structure creuse (1) à obtenir suivant son plan général d'extension. *) Lesdits organes de maintien en conformation (25,26,27) des pièces préformées (2,3) installées à l'intérieur de l'ossature (31), organes qui sont portés par l'ossature (31). *) Au moins une enclume (19,20) apte à être disposée à l'intérieur de l'ensemble des pièces préformées (2,3) installées à l'intérieur de l'ossature (31), en étant placée latéralement au profilé (4) entre les ailes (8,9) dont il est pourvu.*) Lesdits moyens de serrage (21,22), aptes à être disposés à l'intérieur de l'ensemble des pièces préformées (2,3) installées à l'intérieur de l'ossature (31), qui sont manoeuvrables en une position d'enserrement dans laquelle ils prennent un appui antagoniste contre l'enclume (19,20) et la face interne d'au moins une pièce préformée (2,3) qui leur est affectée.

   2.- Outillage de maintien selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de maintien en conformation comprennent au moins un organe de prise latérale 10 (27) d'une pièce préformée (2,3) d'extrémité de la structure creuse (1) à laquelle il est affecté.

   3.- Outillage de maintien selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de prise latérale (27) est monté sur l'ossature (31) par l'intermédiaire de moyens de mobilité 15 (28), entre une position de dégagement dans laquelle sa prise sur la pièce préformée (2,3) qui lui est affectée est apte à être rompue, et une position d'enserrement dans laquelle il est apte à exercer une prise à l'extrémité latérale de cette pièce préformée (2,3).

   4.- Outillage de maintien selon l'une quelconque des 20 revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'organe de prise latérale (27) comporte une mâchoire (29) de forme complémentaire à la partie de la pièce préformée (2,3) qui lui est affectée et sur laquelle il est apte à prendre prise. 25

   5.- Outillage de maintien selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'organe de prise latérale (27) est subdivisé en une pluralité d'organes élémentaires de prise latéralequi sont répartis le long de l'ossature (31) à son côté correspondant à celui d'extension de la structure creuse (1) à obtenir.

   6.- Outillage de maintien selon la revendication 5, caractérisé en ce que les organes élémentaires de prise latérale (27) sont individuellement montés mobiles sur l'ossature (31).

   7.- Outillage de maintien selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les organes de maintien en conformation comprennent des organes de contre appui (25,26) qui sont individuellement montés sur l'un et/ou l'autre des châssis (12,13) par l'intermédiaire de moyens de réglage en position.

   8.- Outillage de maintien selon la revendication 7, caractérisé en ce que les organes de contre appui (25,26) sont répartis au moins le long d'un couple de longerons (14,15) que comprennent chacun des châssis (12,13), les longerons (14,15) de ce couple ménageant entre eux un chemin de passage (16) d'un outil à souder vers les pièces préformées placées en recouvrement des ailes du profilé.

   9.- Outillage de maintien selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de serrage (21,22) sont agencés en organes déformables manoeuvrables entre ladite position d'enserrement et une position de montage dans laquelle ils sont aptes à être introduits à l'intérieur de l'ensemble des pièces préformées (2,3) installées à l'intérieur de l'ossature (31).

   10.- Outillage de maintien selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de serrage (21,22) sont agencés en au moins une vessie gonflable (24).

   11.- Outillage de maintien selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de serrage (21,22) comprennent un corps (23) qui est apte à prendre appui contre ladite face interne de la pièce préformée (2,3) et qui loge la vessie (24) apte à prendre appui contre ladite enclume (19,20).

   12.- Outillage de maintien selon l'une quelconque des 10 revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ossature (31) comporte des organes de saisie (30) par des moyens de retournement équipant un bâti d'une machine à souder par friction.

   13.- Outillage de maintien selon l'une quelconque des 15 revendications précédentes, caractérisé en ce que les enclumes (19,20) sont au moins au nombre de deux en étant affectées à un même profilé (4), de part et d'autre duquel elles sont aptes à être latéralement disposées.

   14.- Méthode pour la mise en oeuvre d'un outillage de 20 maintien selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle consiste à effectuer les opérations suivantes : *) Placer le profilé (4) en position sur l'un des châssis (12,13). 25 *) Placer en position sur ce châssis (12,13) l'enclume (19,20) latéralement au profilé (4) à son côté qui lui est affecté.*) Placer en position sur ce châssis (12,13) les moyens de serrage (21,22) affectés à la dite enclume (19,20) à son côté latéral correspondant. *) Accoster successivement les pièces à souder (2,3) contre le profilé (4), par glissement de leur paroi correspondante au moins sous l'enclume (19,20) voire aussi sous les moyens de serrage (21,22) et sur au moins l'un des organes de maintien en conformation (25,26). *) Placer l'autre châssis (12,13) et les joindre entre eux. 10 *) Mettre en oeuvre les moyens de serrage (21,22).

   15.- Méthode selon la revendication 14, pour la mise en oeuvre d'un outillage selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend l'opération consistant à mettre en oeuvre les dits organes de prise latérale (27) 15 préalablement à la mise en oeuvre des moyens de serrage (21,22).

   16.- Méthode selon l'une quelconque des revendications 14 et 15, pour la mise en oeuvre d'un outillage selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'elle consiste, après achèvement du 20 soudage des pièces (2,3,4) à l'une des grandes faces de la structure creuse (1) à obtenir, à retourner l'ossature (31) pour la réalisation du soudage des pièces (2,3,4) à l'autre des grandes faces de la structure creuse (1) à obtenir.

   17.- Méthode selon l'une quelconque des revendications 14 25 à 16, caractérisée en ce que la mise en oeuvre des moyens de serrage (21,22) consiste à appliquer une poussée latérale contrel'enclume (19,20), pour provoquer une prise d'appui des ailes (8,9) du profilé (4) contre les bords correspondant des pièces préformées (2,3), les organes de maintien en conformation (25,26) constituant des organes d'appui antagoniste contre lesquels sont respectivement plaquées lesdites pièces préformées (2,3).