WO2014170596A2 - Brasage sans outillage - Google Patents
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Definitions
- the invention lies in the field of turbojet engine nacelles and more specifically relates to a device for assembling parts to be soldered.
- Such a device comprises a cylindrical central barrel constituting a gaseous chamber, contained in a counter-form on which is fixed by screwing a sealing device constituted by upper and lower flanges.
- the pressure is applied to a cylindrical inner skin, causing the plating of said skin on a honeycomb structure, then the assembly consisting of the inner skin and the honeycomb on an outer skin.
- the cylindrical inner skin / honeycomb / outer skin assembly deforms under the effect of pressure until it encounters the counter-shape whose inner surface adopts the desired final shape.
- Such devices have drawbacks in particular in that the use of a metal brazing tool is expensive not only in itself but also in terms of maintenance, and furthermore involves an additional cost of the thermal cycle related to the inertia of the metal. tooling; one of the drawbacks of the use of a gas pressure soldering tool is that it entails an additional cost to achieve gaseous sealing, as well as technical difficulties such as the control of the pressure, time and temperature parameters in order to avoid a problem. crush the honeycomb and optimize the phenomenon of marking the honeycomb (telegraphing) on the skin).
- the object of the invention is to provide a device free of the aforementioned drawbacks.
- the subject of the present invention is a method of assembling an assembly comprising an inner wall, a faired outer wall and an intermediate element, each having substantially circular sections, the outer wall having a shape substantially complementary to that of the outer and inner surfaces of the intermediate element, and whose inner surface is intended to cover the outer surface of the intermediate element, the method being remarkable in that it comprises at least one step of setting up at least one solder sheet, whose melting temperature is lower than that of the other elements of the assembly, on at least one surface of the assembly intended to come into contact with another surface of the assembly, and at least one heating step by means of a furnace of an assembly comprising at least one of the outer or inner walls and the intermediate element between which is inserted at least one solder sheet so as to fix the external wall or internal solder on the intermediate element.
- the assembly method comprises one or more of the following optional features considered alone or in any of the possible combinations:
- the invention also relates to an assembly device for implementing a method as described above comprising a tool for the radial expansion by pressure of at least one solid element on the inner wall.
- the expansion tool may comprise a counterform having a shape substantially complementary to that of the outer wall, being in contact and covering the outer wall.
- Expansion tooling may include a hydroforming tool.
- the hydroforming tool may comprise a deformable bladder.
- Expansion tooling may include a hydraulic expansion tool.
- the hydraulic expansion tool may include at least one solid sector.
- the solid sector can be metallic.
- the invention also relates to an assembly obtained by a method as described above comprising the assembly comprising the inner wall, the outer wall and the intermediate element.
- the assembly may be such that the intermediate element is a honeycomb structure.
- the solder sheets may have a plurality of holes.
- the solder sheets may have a thickness such that the drilling of the different walls to be pierced is not altered or complicated.
- such a solution eliminates the use of metal brazing tools and soldering tools by gas pressure, which are expensive tooling time and money, not only in themselves but also in their maintenance, but also, and as a corollary, to simplify the brazing process.
- FIG. 1 is a sectional view of an assembly obtained by an assembly device according to a first and a second embodiment of the present invention
- FIG. 2 is a sectional view of an assembly device according to a second embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a sectional view of an assembly device according to a first embodiment of the present invention.
- the assembly consists of an acoustic nozzle comprising a sandwich structure with two faired walls, one internal 1 and the other external 2, between which is interposed a honeycomb acoustic structure 3.
- the inner 1 and outer 2 walls are fixed on the honeycomb structure 3 each by a solder sheet (not shown) covering respectively for one the entire inner surface 4 and for the other all the outer surface 5 3, and intended to be heated to their melting temperature in a vacuum oven after assembly to lier the inner 1 and outer walls 2 to the structure in n id Bees 3.
- the solder lamps have a lower melting temperature than the inner and outer walls 1 and 2 and the honeycomb structure 3.
- the assembling devices make it possible to assemble the inner wall 1 in a structure comprising the outer wall 2 careened and the acoustic structure in n id of bees 3, each having substantially circular sections.
- the careened outer wall 2 has a shape substantially complementary to that of the inner 4 and outer 5 surfaces of the honeycomb structure 3.
- the faired outer wall 2 is in contact with and covers the outer surface 4 of the honeycomb structure 3.
- the assembling devices comprise a counter-form 6 (not shown in FIG. 2) having a shape substantially complementary to that of the outer wall 2.
- the counter-form is in contact with and covers the outer wall 2.
- the assembly device comprises a tool capable of exerting pressure by contact with a second counter-form 7 of the tool on the inner wall 1 so as to this inner wall 1 comes into contact with and takes the shape of the inner surface 5 of the honeycomb structure 3.
- the inner surface 5 of the honeycomb structure 3 is covered with a solder plate so that the assembly once assembled the solder sheet is taken between the honeycomb structure 3 and the inner wall 1.
- the inner wall 1 is disposed around the second counter-form 7 of the assembly device.
- the second counter-form 7 of the tool serves as an impression for the shaping of the inner wall 1.
- This second counterform 7 makes it possible to give the inner wall 1 substantially the shape of the inner surface 5 of the honeycomb structure 3.
- the assembly device according to the first embodiment of the present invention is a hydraulic expansion assembly device.
- the second counterform 7 is a metalic sector 7 and is actuated by a pylon 8, or expansion core, introduced into the second counterform 7.
- the pylon 8, or expansion core has a shape substantially in cone and is introduced in the metal sector 7 so that the section of the pylon 8 of smaller diameter is introduced first into the metal sector 7.
- the maximum diameter to be introduced into the metal sector 7 is chosen in such a way that the second counterform 7 can form the inner wall 1 satisfactorily to achieve the assembly.
- the assembly device according to the second embodiment of the present invention is a hydroforming assembly device.
- the second counter-form 7 is a deformable bladder 7 and is actuated by a fluid, preferably water 8, but which can also be fluid.
- the bladder 7 has two open necked ends which are hermetically sealed by closures 9 and 10.
- the closure 10 comes into plane-on-plane contact with a transverse wall 1 1 having a flat surface substantially in plane-to-plane contact with the counterform 6.
- the closure 9 comprises a feeding device (not shown) in water 8 of the bladder 7.
- closures 9 and 10 are dimensioned in such a way that the bladder is able to shape the inner wall 1 satisfactorily to make the assembly of the inner wall 1 with the structure comprising the outer wall 2 and the honeycomb structure 3.
- a solder sheet is placed on the outer wall 2 so as to cover substantially the entire inner surface of the outer wall
- honeycomb structure 3 is installed inside the outer wall 2 in such a way that the fire of the armature is fully fully pressed against the outer wall 2 and the nest structure bee
- the inner wall 1 is introduced into the defined volume by the honeycomb structure 3, then expanded to take the shape of the inner surface 4 of the honeycomb structure 3 and to press the solder sheet onto the inner surface 4.
- the assembly can be placed in a vacuum oven (not shown) for soldering without tools, that is to say that the assembly is heated up to the melting point of the solder, the value of which is lower than that of the melting temperature of the assembly formed by the inner and outer walls 1 and the nest structure of bees 3; this operation makes it possible to assemble the inner 1 and outer 2 walls to the honeycomb structure 3.
- the brazing sheets may have a plurality of holes so that, once brazing has been performed, the solder does not cover the entire outer surface of the inner wall 1 nor the entire internal surface of the outer wall 2; thus the acoustic performance will remain satisfactory.
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Abstract
Procédé d'assemblage d'un ensemble comprenant une paroi interne (1), une paroi externe (2) carénée et un élément intermédiaire (3), présentant chacun des sections sensiblement circulaires, la paroi externe (2) présentant une forme sensiblement complémentaire de celle des surfaces externe (5) et interne (4) de l'élément intermédiaire (3), et dont la surface interne est destinée à recouvrir la surface externe (5) de l'élément intermédiaire (3), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape de mise en place d'au moins une feuille de brasure, dont la température de fusion est inférieure à celle des autres éléments de l'ensemble, sur au moins une surface de l'assemblage destinée à entrer en contact avec une autre surface de l'assemblage, et au moins une étape de chauffage au moyen d'un four d'un ensemble comprenant au moins l'une des parois externe (2) ou interne (3) et l'élément intermédiaire (3) entre lesquelles est intercalée au moins une feuille de brasure de manière à fixer la paroi externe (2) ou interne (1) par brasure sur l'élément intermédiaire (3).
Description
Brasage sans outillage
L'invention se situe dans le domaine des nacelles de turboréacteur et plus précisément concerne un dispositif d'assemblage de pièces à braser.
Il est connu de l'art antérieur un outillage de brasage par métal utilisant le principe de la dilatation thermique, non applicable au cas d'espèce en raison du coefficient de dilatation thermique élevé de l'inconel 625.
Il est également connu de l'art antérieur un outillage de brasage utilisant une mise en pression gazeuse. Un tel dispositif comprend un fût central cylindrique constituant chambre gazeuse, contenu dans une contre- forme sur laquelle est fixé par vissage un dispositif d'étanchéité constitué par des brides supérieure et inférieure. La pression est appliquée sur une peau interne cylindrique, entraînant le plaquage de ladite peau sur une structure en nid d'abeilles, puis de l'ensemble constitué par la peau interne et par le nid d'abeilles sur une peau externe. Ensuite, l'ensemble cylindrique peau interne / structure en nid d'abeilles / peau externe se déforme sous l'effet de la pression jusqu'à rencontrer la contre-forme dont la surface interne adopte la forme finale souhaitée.
De tels dispositifs présentent des inconvénients notamment en ce que l'utilisation d'un outillage de brasage par métal coûte cher non seulement en soi mais aussi en terme de maintenance, et implique de surcroît un surcoût du cycle thermique lié à l'inertie de l'outillage ; l'utilisation d'un outillage de brasage par pression gazeuse présente notamment comme inconvénient d'impliquer un surcoût pour réaliser l'étanchéité gazeuse, a insi q ue des difficultés techniques telles que la maîtrise des paramètres de pression, temps et température pour éviter un écrasement du nid d'abeilles et optimiser le phénomène de marquage du nid d'abeilles (télégraphing) sur la peau). Le but de l'invention est de fournir un dispositif affranchi des inconvénients précités.
A cet effet, la présente invention a pour objet u n procédé d'assemblage d'un ensemble comprenant une paroi interne, une paroi externe carénée et u n élément interméd iaire, présentant chacun des sections sensiblement circulaires, la paroi externe présentant une forme sensiblement
complémentaire de celle des surfaces externe et interne de l'élément intermédiaire, et dont la surface interne est destinée à recouvrir la surface externe de l'élément intermédiaire, le procédé étant remarquable en ce qu'il comprend au moins une étape de mise en place d'au moins une feuille de brasure, dont la température de fusion est inférieure à celle des autres éléments de l'ensemble, sur au moins une surface de l'assemblage destinée à entrer en contact avec une autre surface de l'assemblage, et au moins une étape de chauffage au moyen d'un four d'un ensemble comprenant au moins l'une des parois externe ou interne et l'élément intermédiaire entre lesquelles est intercalée au moins une feuille de brasure de manière à fixer la paroi externe ou interne par brasure sur l'élément intermédiaire.
Selon d 'autres caractéristiq ues de l ' invention , l e procédé d'assemblage comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou selon toutes les combinaisons possibles :
- une étape de mise en place d'au moins une feuille de brasure sur tout ou partie de la surface interne de la paroi externe ;
- une étape de mise en place d'au moins une feuille de brasure sur to ut o u pa rt i e d e la su rface intern e de l 'élément intermédiaire ;
- une étape d'introduction de l'élément intermédiaire dans le volume délimité par la paroi externe de telle manière que la surface interne de la paroi externe recouvre la surface externe de l'élément intermédiaire ;
- une étape d'introduction d'une paroi interne dans le volume délimité par l'élément intermédiaire de telle man ière que la surface interne de l'élément intermédiaire recouvre la surface externe de la paroi interne ;
- une étape d'expansion radiale, au moyen d'un outillage pour l'expansion d'un dispositif d'assemblage, de la paroi interne de manière à ce que la dite paroi interne entre en contact avec et p re n n e la fo rm e d e l a s u rfa ce i n te rn e d e l ' é l é m e n t intermédiaire ;
L'invention concerne également un dispositif d'assemblage pour la mise en œuvre d'un procédé tel que décrit précédemment comprenant un outillage pour l'expansion radiale par pression d'au moins un élément solide sur la paroi interne.
L'outillage d'expansion peut comprendre une contre-forme présentant une forme sensiblement complémentaire de cel le de la paroi externe, étant en contact et recouvrant la paroi externe.
L'outillage d'expansion peut comprendre un outil d'hydroformage. L'outil d'hydroformage peut comprendre une vessie déformable. L'outillage d'expansion peut comprendre un outil d'expansion hydraulique.
L'outil d'expansion hydraulique peut comprendre au moins un secteur solide.
Le secteur solide peut être métallique.
L'invention concerne également un assemblage obtenu par un procédé tel que décrit précédemment comprenant l'ensemble comportant la paroi interne, la paroi externe et l'élément intermédiaire.
L'assemblage peut être tel que l'élément intermédiaire est une structure en nid d'abeilles.
Les feuilles de brasures peuvent présenter une pluralité de trous.
Les feuilles de brasure peuvent présenter une épaisseur telle que le perçage des différentes parois à percer ne s'en trouve pas altéré ni compliqué.
Avantageusement, une telle solution permet de s'affranchir de l'utilisation des outillages de brasage métallique et des outillages de brasage par pression gazeuse, qui sont des outillages coûteux en temps et en argent, non seulement en soi mais aussi en ce qui concerne leur maintenance, mais aussi, et corollairement, de simplifier le procédé de brasage.
On décrit à présent, à titre d'exemple non limitatif, des modes de réalisation possibles de l'invention, en référence aux figures annexées ; sur
l'ensemble des figures, des références identiques ou analogues désignent des organes ou ensembles d'organes identiques ou analogues :
- la figure 1 est une vue en coupe d'un assemblage obtenu par un dispositif d'assemblage selon un premier et un second mode de réalisation de la présente invention,
- la figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif d'assemblage selon un second mode de réalisation de la présente invention,
- la figure 3 est une vue en coupe d'un dispositif d'assemblage selon un premier mode de réalisation de la présente invention.
En référence à la figure 1 , on décrit un assemblage obtenu par un dispositif d'assemblage selon un premier et un second mode de réalisation de la présente invention.
L'assemblage consiste en une tuyère acoustique comprenant une structure en sandwich avec deux parois carénées, l'une interne 1 et l'autre externe 2, entre lesquelles vient s'intercaler une structure acoustique en nid d'abeilles 3.
Les parois interne 1 et externe 2 sont fixés sur la structure en nid d'abeilles 3 chacun par une feuille de brasure (non représentées) recouvrant respectivement pour l'une toute la surface interne 4 et pour l'autre toute la su rface externe 5 de la structure en n id d 'abeil les 3, et destinées à être chauffées jusqu'à leur température de fusion dans un four sous vide après l'assemblage pour l ier les parois interne 1 et externe 2 à la structure en n id d'abeilles 3. Pa r conséq uent, l es feu i l l es d e brasu re présentent u n e température de fusion inférieure à celle des parois interne 1 et externe 2 et de la structure en nid d'abeilles 3. En référence aux figures 2 et 3, on décrit les caractéristiques communes des dispositifs d'assemblages selon les premier et second modes de réalisation de la présente invention.
Les dispositifs d'assemblages permettent d'assembler la paroi interne 1 dans une structure comprenant la paroi externe 2 carénée et la structure acoustique en n id d'abeilles 3, présentant chacune des sections sensiblement circulaires.
La paroi externe 2 carénée présente une forme sensiblement complémentaire de celle des surfaces interne 4 et externe 5 de la structure en nid d'abeilles 3.
La paroi externe 2 carénée est en contact avec et recouvre la surface externe 4 de la structure en nid d'abeilles 3.
Les dispositifs d'assemblages comprennent une contre-forme 6 (non représentée su r l a fig u re 2 ) présentant une forme sensiblement complémentaire de celle de la paroi externe 2.
La contre-forme est en contact avec et recouvre la paroi externe 2. Le dispositif d'assemblage comprend un outillage apte à exercer une pression par contact d'une seconde contre-forme 7 de l'outillage sur la paroi interne 1 de manière à ce que la dite paroi interne 1 entre en contact avec et prenne la forme de la surface interne 5 de la structure en nid d'abeilles 3.
La surface interne 5 de la structure en nid d'abeilles 3 est recouverte d'u ne feu il le de brasu re de sorte que l 'assemblage une fois assemblé la feuille de brasure soit prise entre la structure en nid d'abeilles 3 et la paroi interne 1 .
La paroi interne 1 est disposée autour de la seconde contre-forme 7 du dispositif d'assemblage. La seconde contre-forme 7 de l'outil fait office d'empreinte pour la mise en forme de la paroi interne 1 . Cette seconde contre- forme 7 permet de donner à la paroi interne 1 sensiblement la forme de la surface interne 5 de la structure en nid d'abeille 3. En référence à la figure 2 particulièrement, on décrit les caractéristiques spécifiques au dispositif d'assemblage selon le premier mode de réalisation de la présente invention.
Le dispositif d'assemblage selon le premier mode de réalisation de la présente invention est un dispositif d'assemblage par expansion hydraulique.
La seconde contre-forme 7 est un secteur métal l ique 7 et est actionnée par un pylône 8, ou carotte d'expansion, introduit dans la seconde contre-forme 7. Le pylône 8, ou carotte d'expansion , présente une forme sensiblement en cône et est introdu it dans le secteur métallique 7 de telle man ière que la section du pylône 8 de plus petit diamètre soit introduite en premier dans le secteur métallique 7. Le diamètre maximal à introduire dans le secteur métallique 7 est choisi de telle manière que la seconde contre-forme 7
puisse mettre en forme la paroi interne 1 de manière satisfaisante pour réaliser l'assemblage.
En référence à la figure 3 particulièrement, on décrit les caractéristiques spécifiques au dispositif d'assemblage selon le second mode de réalisation de la présente invention.
Le dispositif d'assemblage selon le second mode de réalisation de la présente invention est un dispositif d'assemblage par hydroformage.
La seconde contre-forme 7 est une vessie 7 déformable et est actionnée par un fluide, préférentiellement de l'eau 8, mais qui peut aussi être de l 'h u i le. La vess ie 7 présente deux extrém ités ouvertes col matées hermétiquement par des fermetures 9 et 10.
La fermeture 10 vient en contact plan sur plan avec une paroi transversale 1 1 présentant une surface plane, sensiblement en contact plan sur plan avec la contre-forme 6.
La fermeture 9 comprend un dispositif d'alimentation (non représenté) en eau 8 de la vessie 7.
Les fermetures 9 et 10, ainsi que la vessie 7, ainsi que leur assemblage, sont dimensionnés de telle manière que la vessie est apte à mettre en forme la paroi interne 1 de manière satisfaisante à réaliser l 'assemblage de la paroi interne 1 avec la structure comprenant la paroi externe 2 et la structure en nid d'abeilles 3.
Il existe aussi la possibilité de former les parois avec une haute pression d'huile (sans vessie 7) avec deux bouchons d'étanchéité 9 et 1 0 présentant des joints caoutchouc de forme torique (mode non représenté).
En référence au figures 1 , 2 et 3, on décrit à présent un procédé d'assemblage selon un mode de réal isation de la présente invention : selon une première étape, une feuille de brasure est disposée sur la paroi externe 2 de manière à recouvrir sensiblement toute la surface interne de la paroi externe
2 ; puis la structure en nid d'abeilles 3 est installée à l'intérieur de la paroi externe 2 de tel le man ière q ue la feu il le de brasu re soit sens ibl ement entièrement plaquée contre la paroi externe 2 et la structure en nid d'abeilles
3 ; pu is une feu ille de brasure est d isposée sur la surface interne 4 de la structure en n id d'abeilles 3 de man ière à recouvrir sensiblement toute la surface interne 4 ; puis la paroi interne 1 est introduite dans le volume délimité
par la structure en nid d'abeilles 3, puis expansée de manière à prendre la forme de la surface interne 4 de la structure en nid d'abeilles 3 et à plaquer la feuille de brasure sur la surface interne 4.
Enfin, une fois la paroi interne 1 plaquée contre la surface interne 4 de la structure en nid d'abeilles 3, l'assemblage peut être mis en four sous vide (non représenté) pour brasage sans outillage, c'est-à-dire que l'assemblage est chauffé jusqu'à la température de fusion de la brasure, dont la valeur est inférieure à celle de la température de fusion de l'ensemble formé par les parois interne 1 et externe 2 et par la structure en nid d'abeilles 3 ; cette opération permet d'assembler les parois interne 1 et externe 2 à la structure en nid d'abeilles 3.
Les feuilles de brasures peuvent présenter une pluralité de trous de manière à ce qu'une fois le brasage effectué, la brasure ne recouvre pas toute la surface externe de la paroi interne 1 ni toute la surface interne de la paroi externe 2 ; ainsi la performance acoustique restera satisfaisante.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemple, mais qu'elle comprend tous les équivalents techniques et toutes les variantes des moyens et procédés décrits ainsi que leurs combinaisons possibles.
Claims
1 . Procédé d'assemblage d'un ensemble comprenant une paroi interne (1 ), une paroi externe (2) carénée et un élément intermédiaire (3), présentant chacun des sections sensiblement circulaires, la paroi externe (2) présentant une forme sensiblement complémentaire de celle des surfaces externe (5) et interne (4) de l'élément intermédiaire (3), et dont la surface interne est destinée à recouvrir la surface externe (5) de l'élément intermédiaire (3), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape de mise en place d'au moins une feuille de brasure, dont la température de fusion est inférieure à celle des autres éléments de l'ensemble, sur au moins une surface de l'assemblage destinée à entrer en contact avec une autre surface de l'assemblage, et au moins une étape de chauffage au moyen d'un four d'un ensemble comprenant au moins l'une des parois externe (2) ou interne (3) et l'élément intermédiaire (3) entre lesquelles est intercalée au moins une feuille de brasure de manière à fixer la paroi externe (2) ou interne (1 ) par brasure sur l'élément intermédiaire (3).
2. Procédé selon la revend ication 1 caractérisé en ce q u'il comprend une étape de mise en place d'au moins une feuille de brasure sur tout ou partie de la surface interne de la paroi externe (2).
3. Procédé selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comprend une étape de mise en place d'au moins une feuille de brasure sur tout ou partie de la surface interne (4) de l'élément intermédiaire (3).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'il comprend une étape d'introduction de l'élément intermédiaire (3) dans le volume délimité par la paroi externe (2) de telle manière que la surface interne de la paroi externe (2) recouvre la surface externe (5) de l'élément intermédiaire (3).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'introduction d'une paroi interne (1 ) dans le volume délimité par l'élément intermédiaire (3) de telle manière que la surface interne de l'élément intermédiaire (3) recouvre la surface externe de la paroi interne (1 ).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'expansion radiale, au moyen d'un outillage pour l'expansion (6,7,8,9,10) d'un dispositif d'assemblage, de la paroi
interne (1 ) de manière à ce que la dite paroi interne (1 ) entre en contact avec et prenne la forme de la surface interne (4) de l'élément intermédiaire (3).
7. Dispositif d'assemblage pour la mise en œuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend un outillage pour l'expansion radiale (6,7,8,9,10) par pression d'au moins un élément solide (7) sur la paroi interne (1 ).
8. Dispositif d'assemblage selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'outillage d'expansion comprend une contre-forme (6) présentant une forme sensiblement complémentaire de celle de la paroi externe (2), étant en contact et recouvrant la paroi externe (2).
9. Dispositif selon les revendications 7 ou 8 caractérisé en ce que l'outillage d'expansion comprend un outil d'hydroformage (7,8,9,10).
10. Dispositif selon les revendications 7 ou 8 caractérisé en ce que l'outillage d'expansion comprend un outil d'expansion hydraulique (7,8).
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