Les pièces métalliques / Metal parts

L'approche logique veut que la réalisation débute par le fuselage, suivi de l'ensemble arrière (plan fixe, dérive), suivi de la voilure puis de la motorisation.

Comme l'approvisionnement en bois est plutôt une affaire compliquée, et que ma réalisation a débuté en janvier, période froide incompatible avec les conditions requises pour les collages, j'ai décidé, pour ne pas perdre de temps, de consacrer les périodes froides à la réalisation de pièces métalliques. La Souricette comprend essentiellement:

1- des pièces planes en AU4G / 2017 de diverses épaisseurs (1,2,4 et 6mm);

2- des pièces en acier inoxydable, devant faire l'objet de soudures TIG (un des rares domaine que je vais sous-traiter);

3- les tubes des commandes;

4- les haubans;

5- les pièces du train d'atterrissage;

6- le bâti moteur.

Bien entendu la réalisation des pièces des § 2 à 6 est tout à fait prématurée, car il faut disposer des sous ensembles fuselage, plans fixes/gouvernes et voilure pour les réaliser aux cotes. Il en va de même pour le moteur que je n'ai pas encore choisi à ce jour.

Par contre, il est possible de réaliser une bonne partie des pièces plates de la liasse: charnières, guignols, renvois et autres.

L'idéal serait de faire découper ces pièces au laser. N'ayant pas cette possibilité sous la main immédiatement, j'ai acheté une plaque d'aluminium AU4G /2017. Ensuite: Scie sauteuse pour le débit, tracage, et lime douce à l'étau, perceuse à colonne. Ca prend du temps, mais on se fait la main...

Un truc:

La vitesse correcte de percage dépend de la nature du matériau, du diamètre du trou, de l'angle de coupe du foret,et de la pression, principalement. J'ai remarqué qu'en percant à 7mm de diamètre à 450 t/mn, j'avais un superbe copeau, et que tout se passait bien (pas de vibration ou de chaleur) . J'ai donc calculé la vitesse périphérique vue par le bord du forêt, et par règle de trois, j'ai déterminé les vitesses les plus proches correspondant aux autres diamètres de perçage. C'est un peu empirique, mais on arrive à réguler en pressant doucement, par petit coups. J'obtiens ainsi des résultats satisfaisant.

24 septembre 2012

Après quelques vacances et l'assemblée générale de l'association AIrsouriset, qui fédère les constructeurs de Souricette et des avions qui en sont dérivés, durant laquelle j'ai pu discuter avec le concepteur sur certains points précis de la construction, le travail reprend avec la fabrication de la barre de liaison. Je découvre un nouveau matériau avec lequel je n'avais jamais travaillé: l'acier INOX. C'est un métal très performant, mais aussi assez exigeant et particulier à usiner.

Il s'agit d'un tube carré sur lequel sont soudées cinq pattes: deux à chaque extrémités et une au mlieu.Elles viennent se boulonner sur le cadre principal du fuselage. La barre est percée de part en part à chaque extrémités pour accueillir les boulons de fixation des ailes. Compte tenu des haubans, cette barre travaille essentiellement en compression. Le fuselage est tout de même accroché dessus, et comme je serai dedans, il vaut mieux que cette pièce soit impeccable...

Sur la liasse, les trous d'extrémité sont joints par un petit manchon à souder à l'intérieur, ce manchon étant destiné à éviter l'écrasement du tube. D'une discussion avec le concepteur, il ressort que ce manchon n'est pas indispensable. L'inox ne s'écrase pas comme ca! Je le remplacerai par un bloc en plastique qui fera l'étanchéité de chaque bouts. Il est probable que la limite élastique des filets des boulons, même de classe 8.8, est inférieure à la limite d'écrasement de cette barre.

Les plaquettes seront soudées par la technique TIG (Tungsten Inert Gas). C'est une opération particulière qui sera réalisée par un professionnel. La qualité de ces soudures est absolument vitale.

Le tracé joue un rôle majeur: toute erreur à ce niveau se propage à toute la pièce. L'emploi d'une équerre et d'un réglet de qualité change totalement la qualité du travail obtenu. Les plaquettes, de 1,5 mm d'épaisseur sont découpées dans un morceau d'inox à la scie à métaux, mises en forme et ajustées à la lime. Ceci se passe sans difficultés particulières. Le plan prévoit un angle rentrant vif que j'ai pris sur moi de remplacer par un petit arrondi afin d'éviter une hypothétique amorce de rupture. La barre est mise à la bonne longueur et ajustée à ses extrémités de la même manière.

Le pointage est également très important. Il faut pointer en plusieurs étapes en vérifiant qu'on est bien placé entre chaque coup. Je pointe une première fois très légèrement, puis j'observe à la loupe si je suis bon. En cas d'erreur, je repointe ou je redirige le pointage en inclinant le pointeau. Je commence avec un petit pointeau. Et je finis avec un gros pointeau en frappant vigoureusement. D'autre part, j'utilise une petite enclume. Si la pièce à frapper est sur du bois, l'inox est trop dur et les résultats sont mauvais.

Le perçage pose plus de problèmes. Il faut absolument que les trous soient parfaitement centrés et qu'ils soient parfaitement ronds. Ce dernier point en particulier est capital, car le boulon doit s'ajuster parfaitement et bouger le moins possible pour éviter le matage. Pas question, donc, de trous triangulaires... Comme ma perçeuse à colonne a un léger jeu latéral, sans précautions les vibrations, même si elles ne sont pas énormes, conduisent à un trou triangualire. Le coup du petit morceau de chiffon placé sous le forêt ne résoud pas le problème, même avec de l'huile. La solution tient en cinq points:

- Vitesse lente. J'ai pris la plus lente de ma machine, soit 220 t/mn. Il ne faut pas dépasser 15m/mn en périphérie du forêt.

- Utiliser des forêtsHSS  au cobalt. Ils présentent un couleur jaune.

- Il faut imérativement que la pièce soit parfaitement bridée sur la table de perçage. L'idéal est d'utiliser des brides, des taquets et des cales spécialisée. C'est cher (environ 100€ pour un jeu de base). Je m'en suis sorti avec un bonne chute d'Aluminium Au4G de 5mm, un bon boulon de 9 et des cales pour que ma bride improvisée presse bien à plat.

- Il faut pratiquer des avant-trous très progressifs. Pour percer à 6mm, il faut un avant-trou de 3mm. Pour percer à 8mm, il faut un avant-trou de 3, augmenté ensuite à 5mm avant de finir à 8mm. Bien entendu, il ne faut surtout pas bouger la pièce ni la débrider entre chaque trou.

- Enfin il ne faut pas lubrifier avec de l'huile, mais avec du white-spirit.

De cette façon on obtient des résultats corrects et la pièce peut partir chez le soudeur  barre assemblée aux plaquettes inox avec des boulons PROVISOIRES destinés uniquement à positionner l'ensemble pendant les opérations de soudage. Les boulons définitifs seront impérativement de classe "8.8").

10 octobre 2012

Soudage de la barre inox de compression.

Cette barre, qui relie les deux ailes et s'attache au cadre principal du fuselage, va travailler en compression. En effet, la portance génère une force dirigée vers le haut qui va engendrer une traction sur le hauban lié à la base du cadre. Par conséquent, via le longeron, une force orientée de l'extérieur vers l'intérieir va s'appliquer  à la barre de laison ce qui va la mettre en compression. De plus, il est probable que les charges  provoquées par les accélération  verticale négatives (perte d'altitude, puis qu'il n'y a pas de voltige autorisée en Souricette) vont également ajouter une compression supplémentaire, du fait de l'inertie de l'aile cette fois-ci.

Dans la liasse, le concepteur prescrit la mise en oeuvre de soudure TIG (Tungsten Inert Gaz) pour la réalisation de cette barre inox qui relie les ailes et le fuselage. Il s'agit donc d'une pièce vitale dont la qualité de réalisation ne doit pas présenter la moindre faiblesse. Et bien entendu, cette technique n'est pas accessible à l'amateur moyen, du fait de la maitrise requise pour la mise en oeuvre de la soudure et du caractère très spécifique du matériel. J'ai rencontré des difficultés pour trouver un soudeur. Entre les "spécialistes en tout", et le gars qui ne fait pas mais qui a un copain dont le beau-frère...etc... je n'ai pas trouvé facilement. A 50 km de chez moi, j'ai déniché l'atelier de Jean-Claude Stucki (fermé depuis) qui m'a fait un travail absolument remarquable pour 30 € (je lui ai amené les pièces à souder, bien entendu). Le genre de type simple et talentueux, très accueillant en plus, qui vous tend un masque pour que vous puissiez regarder "en live". J'ai passé une soirée sensationnelle dans son atelier.Le résultat est vraiment impeccable.

Quand je monterai dans ma machine, je n'aurai pas la moindre inquiétude à propos de cette pièce.

8 décembre 2012

Construction d la barre des haubans

Il s'agit bien entendu d'une pièce vitale qui doit être réalisée avec soin. On utilise un barreau d'aluminium de type AU4G de 6mm d'épaisseur. Il n'y a pas de difficultés particulières, si ce n'est qu'il est essentiel d'éviter la déformation par matage du trou par lequel passe le boulon de fixation des haubans  (du fait de la différence de dureté entre le boulon et l'aluminium duquel est constituée la barre). En conséquence, on perce à 10mm après avoir fait un avant trou de 6mm (bridage de la pièce sur la perceuse et lubrification au white spirit). Ensuite, on tronçonne une petite bague en bronze (j'en ai acheté 4 pour quelques euros chez 123-roulements - voir page liens) à la bonne longueur et on la met en place de quelques coups de maillet. Un petit coup de lime pour que rien ne dépasse, et c'est fini.

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20 juillet 2013

La construction a commencé depuis presque un an et demi. Il est temps de faire un petit retour d'expérience sur le travail des pièces métalliques. Je n'ai pas rencontré de difficultés particulières. A l'emploi, il s'avère que ma perceuse à colonne a du jeu (environ 1 mm lorsqu'elle est descendue au maximum). J'ai appris à en tenir compte. La meilleure façon de ne pas voir le travail trop dégradé par ce défaut consiste à régler la table à une hauteur telle que la course en descente soit minimale, car il n'y a pratiquement pas de jeu sur le premier cinquième de la course verticale de la broche. Un autre facteur important consiste à faire des avant-trous, même pour l'aluminium ou le bois, et pour l'acier, toujours. Pour le bois jeperce directement en dessous de 6 mm, au delà, je suis la séquence 6>10>16mm. Pour l'alu, je perce directement en dessous de 4 mm, au delà, je suis la séquence 4>6>8>10>12mm. Avec la bonne vitesse, j'ai de très bons résultats. J'ai pu obtenir un saut qualitatif très significatif avec un petit investissement: J'ai acquis un lot de bridage constitué de deux blocs en T, deux cales crénelées, des brides crénelées, des goujons et des écrous extra durs.J'ai pu trouver ca pour une cinquantaine d'euros (pas deonné tout de même) chez "Métiers et passion". Bien sur, il ne faut pas oublier de bien serrer la table de percage, mais le bénéfice est incontestable, sans parler de la sécurité qui est bien meilleure. Ca perce archi droit, archi rond, et sans vibrations. A titre d'exemple, avec des forêts traités au titane, il est parfaitement possible de percer à 9, puis d'insérer une petite bague en bronze 6/9: ca rentre au maillet, au frottement dur. Pas la peine d'aléser.

J'ai également fait une petite manip d'essai de dureté de l'aluminium Au4G pour me rendre compte. C'est très intéressant à vérifier. Un tasseau de bois pincé sur une mini enclume fournit un point de repère haut. Sur le même tasseau, on fixe avec une baguette un pointeau qui appuie sur la plaque d'alu à tester. On lâche une massette depuis le point de repère de façon à ce qu'elle tombe directement sur le pointeau sans pivoter durant sa chute (faire un essai pour trouver la bonne position). Le pointage est très énergique et génère un cône dont on mesure aisément le diamètre. Par exemple avec une massette de 2,8kg chutant sur une vingtaine de cm, on observe un cône de 2 mm sur le l'Au4G, et de 4,5 mm avec de l'alu ordinaire. C'est un bon moyen d'évaluer la dureté.

Ceci dit, cette construction m'a fait découvrir le plaisir du travail du métal et il n'est pas complètement impossible que j'investisse dans un tour d'établi. Il y a quelques pièces à tourner dans la Souricette (moyeux pour les commandes, manchons des tubes pour raccorder les rotules).

5 janvier 2014

Douille de traversée de la barre de palonnier.

Selon la liasse, les pédales de palonniers pivotent autour d'une barre d'acier de diamètre 10. Un palier est prévu au centre (entre les pédales) et une portée est prévue à chaque extrémité. Ces portées sont obtenues par un simple trou effectué au travers de la peau du flanc et du renfort en CTP 4mm collé à cet endroit. Les portées sont donc caractérisées par un contact entre la barre d'acier de 10 traversant une épaisseur de CTP de 6,5 mm. Afin d'éviter l'usure de la traversée en bois, je vais y disposer une petite douille en aluminium alésée au bon diamètre. La barre que je vais remplacer par un tube en acier inox afin de ganger un peu de poids, portera donc sur des paliers en aluminium qui seront scellés dans les flancs.

La douille est réalisée au tour.

Fausse bonne idée! D'une discussion avec le concepteur, il ressort qu'aux extrémités du domaine de vol, la pression exercée sur les palonniers peut être assez forte pour fausser l'axe si c'est un tube. Il faut donc utiliser une barre pleine en acier. D'autre part, cette barre n'a pas vocation à tourner autour de son axe longitudinal, à travers les parois et le palier central, donc. La barre doit être montée serrée à travers les parois et le palier. Pas besoin de bague en alu, mais percer un trou ajusté, (9.7mm?).

12 janvier 2014

Charnières de dérive

N'ayant pas trouvé de cornière, mais seulement du "U" en Au4G, on abat une des branches verticales sur un tronçon mis à bonne longueur. La découpe se fait à la scie à métaux. Les formes finales sont obtenues à la lime. Seuls les trous de fixation sur la dérive sont perçés pour l'instant. On tracera les positions des trous d'axe lors d'un montage à blanc de l'ensemble des pièces sur la partie fixe de dérive. On insérera un petit coussinet de bronze phosphoreux à ce niveau pour éviter le matage. Le nettoyage final de la pièce est effectué à la brosse rotative acier montée sur perceuse à colonne. La pièce sera peinte d'un voile de peinture epoxy après un nettoyage à l'essence F.

17 février 2014

Charnières de dérives (suite)

Les petits coussinets en bronze ont été réalisés sans aucun problème. La précision du forêt de diamètre 5mm est suffisante pour que la partie lisse du boulon 8.8 qui servira d'axe y coulisse sans jeu.L'ajustement au trou de diamètre 7mm fait dans la charnière (qui a été légèrement élargie pour qu'il reste aurtant de matièreentre le bord et le trou) est obtenu par une dernière passe faite avec un comparateur. selon la séquence suivante:

- On s'approche à 0.3mm de la cote finale avec les graduations des tambours gradués du tour.

- On mesure le diamètre extérieur du coussinet au micromètre, ce qui donne la valeur exacte à enlever.

- On positionne le micromètre contre la tourelle porte outils, en veillant à ce que le déplacement du palpeur suive bien un axe perpendiculaire à l'axe de révolution de la pièce.

- On règle la passe en la lisant sur le comparateur sans s'occuper du tambour (attention au rattrappage de jeu).

- On tourne la passe finale.

A l'arrivée, avec un petit nettoyage au papier de verre 600, ca rentre gentiment au maillet "à serre".

Voici une vue rapprochée de la charnière en place.

The logical approach requests to start with fuselage, followed by rear parts (fuselage, horizontal stabilizer, rudders) wings and engine.

Due to some problems to find appropriate wood, and starting during winter, a season not adequate for glueing, I decided to built some metal parts in order to avoid waste of time. The Souricette includes, essentially:

1- flat parts in AU4G / 2017

2- stainless steel bars and other pieces, some of them requiring TIG welding (one of the rare area for which I'll rely on subcontracting);

3- Aluminium tubes for flight-controls;

4- Aluminum bars for wires;

5- Engine mount.

Obviously, production of parts related to §2 to 6 requesting precise dimensions is impossible before the realization of fuselage and wings. Furthermore, the engine is not selected yet.

On the other hand, it is possible to realise most of flat parts described in the blue print: hinges, bellcranks, countershafts and so on.

The ideal case should be to cut all of them with laser technology. Sadly, I can't access to this option rapidly. So I bought a AU4G / 2017 plate. Then: portable jigsaw for preliminary cut, drawing, and smooth cut-file, drill press. It takes time, but provides a good opportunity to improve handskill..

 

24 september 2012

 

After holidays and the annual meeting of Airsouriset association which drive all the builders and users of Souricette and planes derived from it, including some fruitful discussions with the designer, the work starts again. I buils now the steel bar linking the wings and the fuselage. I experiment a fairly new metal for me: STAINLESS STEEL. It is a performing metal I never worked on it so far. It is rather specific to machine.

 

This bar is made in a hollow squared tube on which five small plates are welded: two on each ends and one in the center.These small plates come to be bolted on the main frame of the fuselage. And the bar is drilled at each end and the wings are bolted in these holes. Due to the other bars linking the bottom of the fuselage and the midle of the wings, the bar works in compression. It is underlined that the fuselage and the wings are held together by this part, so it MUST be perfect.

 

On the blueprint, the holes at the end  are welded to a small tube inside the tube, in order to avoid the crushing of the tube. From a discussion with the designer, it comes that this tube is not indispensable. The stainless steel is not so easy to crush. I will place a plastic block inside to have adequate sealing. Furthermore, it is probable that the the yield strength of the thread is weaker than the steel.

 

The small plates will be welded with TIG (Tungsten Inert Gas) technique, which will ne made by a spêcialist. The qality of these weldings are absolutely vital.

 

The plot plays a critical rôle: an error at that step is impossible to be corrected. Use of a square and a ruler of high quality eases this job significantly. The 1,5 mm thick small plates are cut in a piece of stainless steel with a a hacksaw and shaped with a file, without any problems. The blueprint shows a square angle that I smoothed by a square of circle to avoid hypothetical weakness. The bar is cut and adjusted similarly.

 

Marking the centers of the holes is also very important. I marked in several steps. A first hit, very light is checked with a lense to ensure it is at the correct place.  Correction can be made by inclining the center punch. I finish with a larger center punch. I use a small anvil, because if the piece is on the wood, the stainless steeel is to hard and the marking is not good.

 

Drilling is more challenging. One must avoid triangular shaped holes. The screw must fit perfectly in the hole to avoid matting. The tip of using a small piece of fabric under the drill with oil is not working. The solution rely in these five points:

 

- Slow speed. I took the slowest of my drilling machine: 220t/m,maximum peripheral speed is no more than 15m/mn.

 

- Use of drill HSS/Cobalt (they are yellow).

 

- The piece MUST be perfectly fixed on the table of the drilling machine.

 

- The holes have to be made step by step. To drill a 6mm hole, I drill a pilot hole of 3mm.  For 8mm, I drill a pilot hole of 3mm, followed by an other of 5mm before finishing with 8mm.  Obviously, the plate must remain fixed on the table between the different drillings.

 

- At the end, I do not add oil, but white spirit.

 

In that way, I obtain good results and the piece is now ready to reach welding specialist.(The bar is presented with screws and bolt which are TEMPORARY. They are aimed to keep the parts in the proper place during welding.Real screws and bolt will be mandatorily of "8.8" class) It his job is good, I'll place a link.

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10 octobre 2012

welding of stainless steel compression bar

This bar, which links the two wings and the fuselage, will work under compression. Lift will result in a force oriented upward which will itself give a traction in the shroud (this shroud is attached at the base of the main square). So, through the spar, a force from external side to ward internal side will put pressure on the bar and place it under compression. Furthermore, loads during negative vertical acceleration (during lost of altitude, because there is no way to make aerobatics with Souricette) will add forces in the same direction, due to inertia.

In the blueprint, the designer request that weldings of this bar must be made with TIG (Tungsten Inert Gas) techique. This part is definitely critical, or vital. Its quality MUST be perfect. That technique qi not available to the average amateur, because the "know how" is complex to master, and the material and tools involved are specific (and expensive with regard of the Souricette budget). It was not easy to find the needed profesional. From the "guy skilled for all the weldings" to the friend "who is not able, but who has a brother in law who has hiomself a friend...etc... it is challenging. 50 km away, I discovered the Jean-Claude Stucky workshop (see link page) who made a perfect job for 30 € (I bring the pieces, obviously). He is of that kind of smart guy, simple, very skilled, and very welcoming, which is not so frequent. He gave me a mask to observe the welding in "live". I spent really an excellent moment there.It is interesting to quote that after the welding itself, he remained the delivery of gas during the initial cooling to avoid oxydation. Results  [1]  [2] are really smart.

The day I will have to flight may plane for the first time, I will be not worried by that part!

8 december 2012

Construction of the crossbar for stays.

It is the part quoted in red in the sketch appearing in the corresponding days in french part of the page. This is a vital part, and it must be made carefully. We use aluminium of Au4G type, 6mm thick. There is no specific problem except that we have to avoid deformation of the hole in which the screw of stay will go through (caulk). To ensure that, the blue print request that we insert a small ring of bronze. To do so, we drill a 10mm hole (with a 6mm step before, and with lubrication with white spirit). Then we saw the ring at the proper length (6mm) and we insert it with some ht of mallet. 

And that's it

20 july 2013

Construction started roughly 18 months ago. Its time to make a small synthesis pf work made on metal parts.Actually, I did not faced any serious difficulties. It appeared that my vertical drill press presents some transverse running clearance (about 1mm when the column is completely down). Consequently, I have to set the table at its highest position allowing the work to be done. Clearance is nearly null during the first fifth of the run. An other parameter is the use of préliminary and intermediary holes, (using a progression of 2mm in steel, 3mm in aluminium with adequate angular speed). A further very significant profit relies in the use of a set of attaching tools  (2 "T" blocks, 2 supports, 2 notched hold, extra hard pin and nuts). The profit is clear and obvious: it is very simple to insert a small bronze ring in an aluminum part without any boring.

 

I also made a small test of different aluminium hardnesses in order of checking parameters. I used a wood stick with a reference mark, attached on the side of a small anvil. On the same stick I fixed a punch also in contact with the plate to be tested and I released a mass at the marked height in a way that it hit the punch. I repeated the same process with a second plate made of a different aluminium. Results were clear: with a 2,8 kg mass released to have a vertical run of 20 cm, I obtained a conical mark of 2mm of diameter on Au4G, and of 4,5 mm on a standard aluminium. Interesting for checking.

That said, this construction led me to discover the pleasure to work and machine the metal parts. It is not absolutely impossible that I will buy a small lathe, many parts having to be machining that way.

 

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A tip:

Correct rotational speed for the drill depends of material, hole diameter, cutting angle of the drill and axial force, essentially. I noted that, drilling a 7mm diameter at 450 rpm, I obtained a fairly nice chip, all things running smoothly (no vibation or heat). I calculated the peripheral speed at the edge of the drill and found through rule of three the nearest speed corresponding with other diameters. It is a little bit empiric, but with adequate manual pressure, with small steps, it is quite easy to obtain good results.