Brevet FR2594362A1 — publié le 19870821

PANNEAU RENFORCE, SON PROCEDE DE FABRICATION ET APPAREIL POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE La présente invention se rapporte a un panneau renforcé. Elle vise aussi le procédé de fabrication d'un tel panneau et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procode permettant la protection du panneau contre la corrosion. On contact déjà des panneaux sandwichs constitués de deux tôles, soit en métal revêtu de zinc (tôle galvanisée ou électrozinguée), soit en aluminium ou autres métaux ou alliages de protection, emprisonnant entre elles un treillis servant de liaison, ainsi que des panneaux renforces constitués d'une seule tôle et d'un treillis ou d'une succession de tôles et de treillis empilés. De tels panneaux conviennent particulièrement pour les constructions métalliques devant absorber des vibrations ou des déformations et présenter une inertie et une capacité d'amortissement importantes (panneaux pour caisse, pour portes, pour capots d'automobile par exemple) ainsi qu'une tres grande résistance a la corrosion. Dans la réalisation de ces panneaux, on rencontre une difficult pour la liaison de la ou des tales et du treillis. Une solution adoptée consiste à coller la tôle sur le treillis. Elle présente cependant un inconvénient majeur: le film de colle présente une résistance électrique et/ou thermique importante lors de la soudure, notamment électrique, des panneaux entre eux ou à un organe a raccorder et de plus, le procédé de collage ne garantit pas la persistance de l'adhérence dans le temps entre le treillis et le panneau. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients et de proposer des panneaux renforcés aisément soudables par soudure électrique les uns aux autres et qui présentent une résistance levée 5 la décohésion, notamment dans le temps. Un panneau renforce selon l'invention constituffi d'au moins une tôle métallique métallisée sur au moins une face par un métal ou alliage métallique de revêtement et soudée sur une face à un treillis servant de liaison, est caractérisé en ce que le treillis est métallisé et soudé par son revêtement de métallisation au revêtement de la face métallisée de la tôle. Le treillis et la tôle peuvent être métallisés sur toute leur surface et, selon un mode de réalisation qui s'est révélé três avantageux de façon imprévisible, la tôle est métallisée au zinc tandis que le treillis est métallisé å l'aluminium, au moins sur sa surface la plus extérieure. Pour la réalisation du panneau renforcé en au moins deux éléments, l'invention prévoit un procédé de fabrication caractérisé en ce qu'au moins une bande ou plaque de tôle mftallisoe sur au moins une face est préalablement chauffée A une première température T1, en ce qu'une bande ou plaque de treillis est préalablement revêtue d'un matériau de soudure et portée à une deuxième température déterminée T2, l'une desdites températures prédéterminées T1 ou T, étant supérieure a la température de fusion du matériau de soudure et en ce que l'on comprime ensuite l'ensemble de la tale et du treillis superposés par leurs faces métallisées en contact, de façon 3 assurer la soudure du treillis à la tôle par contact intime, par transfert de la chaleur de l'élément de panneau le plus chaud vers l'autre élément pour porter à température de soudure simultanétiient les revêtements de la tôle et du treillis et par diffusion du revêtement du treillis dans le revêtement de la tale et/ou vice-versa. Selon un mode de mise en oeuvre plus spécifique du procédé de fabrication d'un panneau renforcé, au moins une bande ou plaque de tôle métallisée sur au moins une face est préalablement chauffée à une première température T1, inférieure à la température de fusion ou de dégradation de son revêtement de métallisation, un treillis en bande ou en plaque est préalablement revêtu d'un matériau de soudure liquide et porté # une deuxième température déterminée T2 maintenant ce matériau de soudure à l'état liquide et l'on comprime ensuite l'ensemble constitué par la tôle appliquée par sa face métallise sur le treillis de façon à assurer la soudure du treillis a la tale par contact intime, par diffusion du revêtement du treillis dans le revêtement de la tale et par absorption par la tôle et son revêtement de métallisation de l'énergie thermique de solidification du revêtement liquide du treillis. Un certain effet de refroidissement est ainsi obtenu, qui confère une certaine cohérence au panneau qui vient d'être soudé. Pour améliorer la tenue du panneau aux traitements mécaniques ultérieurs, tel que le dressage, on peut refroidir l'ensemble de la tôle et du treillis immédiatement après leur sortie de la phase de compression jusqu'à une troisième température T3 pour laquelle la soudure est durcie. Selon un autre mode de réalisation du procédé, on utilise une tôle métallisée au zinc, de préférence par électrozingage, tandis que l'on utilise pour le treillis un matériau mrtallique de soudure en aluminium ou alliage d'aluminium. Pour obtenir un meilleur accrochage dans le bain, on peut utiliser un treillis qui a été préalablement métallisé, notamment par un autre métal que celui du bain tel que par exemple du zinc. Selon un autre mode de réalisation du panneau renforcé, le procédé est caractérisé en ce que l'on place au contact de la face métallisée d'au moins une plaque de tôle pr#alablement chauffée à la première température T1, une plaque de treillis préalablement trempée dans un bain de matériau de soudure liquide, tel qu'un métal ou alliage métal lique ports a la deuxième température déterminée T2, de manière 2 charger ce treillis de matériau métallique de revêtement et à le chauffer ( une température de soudure et on comprime ensuite par compression à plat, par exemple au moyen d'une presse, l'ensemble ainsi formé, de façon à assurer la soudure du treillis à la tôle. L'invention prévoit aussi un appareil pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication de panneaux renforcés caractérise en ce qu'il comporte au moins une bobine délivrant une bande de tôle métallisée,#des moyens de traitement de surface de cette tôle et de chauffage à la première température T1 de la bande quittant la bobine, une paire de cylindres de colaminage ou de calendrage ou de serrage entre lesquels est engagée la bande de tale pour en sortir selon un trajet vertical, de préférence ascendant, l'appareil comprenant en outre une débobineuse de treillis, ou celui-ci est guidé par des rouleaux pour plonger dans un bain de matériau de soudure liquide tel qu'un métal ou un alliage métallique maintenu à la deuxième température déterminée T2 et est engagé à sa sortie du bain au contact de la bande de tôle dans les cylindres, ainsi qu'un organe refroidisseur rapide apte à refroidir immédiatement après sa sortie des cylindres, jusqu'≈une troisième température T3 pour laquelle la soudure est durcie, le panneau formé par compression et soudure du treillis au contact de la tôle. L'organe refroidisseur rapide est de préférence constitué par des buses de soufflage d'air frais en direction de l'intervalle entre les cylindres et de chaque catie du panneau renforcé sortant de l'intervalle entre ces cylindres. Le treillis est avantageusement entouré entre sa sortie du bain et son entrée dans les cylindres par un manchon dans lequel règne une atmosphère gazeuse inerte et ou agissent des moyens de soufflage et des moyens de maintien en température. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaftront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 représente schématiquement un appareil pour la mise en oeuvre du procédé et la réalisation du panneau renforcé selon l'invention; - la figure 2 est une coupe schématique d'un panneau renforcé selon l'invention. L'appareil selon l'invention, dans la forme de réalisation choisie et représentée à la figure 1, comporte d'un coté d'un plan vertical V une bobine 81 d'axe horizontal sur laquelle est enroulée, sous forme de bande, une tole i destinée à constituer la face plane du panneau renforcé selon l'invention. Cette tôle est métallisée avec un métal ou un alliage de revêtement, tel que du zinc, par galvanisation ou électrozingage ou, dans certaines applications, avec de l'aluminium, sur au moins la face qui vient en contact avec un treillis de renforcement. A la bobine B1 est associé un bloc P1 destiné a assurer de manière connue une préparation mécanique et/ou chimique de la surface de labande de tale, et une unité de réchauffage R1 pour amener la température de cette bande A une valeur déterminée T1, normalement inférieure a la température de fusion ou de dégradation du revêtement de métallisation de la tale. Pour une tôle galvanisée, c'est-a-dire métallisée au zinc dont le point de fusion est d'environ 420 > C, la température T1 est par exemple de l'ordre de 300 C. La bande de tôle 1, déroulée de la bobine B1 par des moyens non représentés, après avoir respectivement traversé les unités de traitement de surface et de réchauffage P1 et R1, est introduite entre deux cylindres de compression C1 et C2, disposés de part et d'autre du plan central vertical V, selon un parcours vertical ascendant dans ledit plan V. Au moins la face de la tôle située en face du treillis entre les cylindres est métallisée. Des moyens connus en soi, non reprosentfs, assurent l'entraînement des cylindres C1 et C2 en sens contraire, selon les flèches F1 et F2, d'autres moyens tendent à rapprocher l'un de l'autre ces cylindres afin de maintenir entre eux une pression sensiblement constante T qui selon les applications peut provoquer un véritable laminage de la tôle et surtout du treillis par diminution de section mais plus généralement un calendrage, c'est-a-dire un dressage ou un simple serrage A partir d'une débobineuse non représentée, un treillis métal lique 3 constitué par exemple de fils métalliques tissés et qui est destiné à constituer le renforcement ou l'âme du panneau (cas d'un panneau sandwich), est guide par des rouleaux de guidage G1 et G2 et subit un traitement de surface adéquat.Le treillis 3 plonge dans un bain B de matériau métallique liquide ou de matériau de soudure liquide, tel que du zinc, de l'étain, de l'aluminium, du plomb, du cadmium, ou un alliage liquide tel qu'un alliage aluminium-cuivre ou aluminium-silicium, dans lequel il est réchauffé à une température T2 qui est sensiblement celle du bain B contenu dans une enceinte calorifugée A à l'aplomb du plan V. A titre d'exemple, dans le cas oO le treillis 3 est plongé dans un bain d'aluminium, la température de ce bain est d'environ 700 C. Le treillis 3 sort du bain B selon un parcours vertical ascendant dans le plan V et est engagE dans l'intervalle entre les cylindres C1 et C2 au contact de la tôle 1, au cours de son passage entre les cylindres C1 et C2 dans une zone 4 de colaminage ou plus généralement de serrage, produisant une compression par serrage T et la soudure du métal de revêtement 3a de ce treillis 3 au métal de revêtement la de la tôle 1 et, par voie de conséquence, la soudure du treillis 3 à la tôle 1. Dans son parcours entre le bain B et les cylindres C1 et C2, le treillis 3 est entouré par un manchon M, dont l'enveloppe étanche 7 plonge dans le bain B et épouse, par deux levures supérieurs 11 et 12, le contour inférieur des cylindres C1 et C2 pour constituer de chaque côte du treillis 3 un ajutage 5 ou 6 en forme de fente dirigée vers la zone de compression 4 ou, le cas echzant, vers l'extérieur pour permettre le réglage du débit de gaz inerte. Dans le manchon M, au-dessus du bain, sont disposées des buses 13, 14, tournées chacune vers une face distincte du treillis et reliées par une canalisation 15, 16 à une source de gaz inerte sous pression telle que de l'azote. Les jets de gaz inerte s'échappant de ces buses ont pour fonction de chasser l'excès de matériau de revêtement liquide entraîné par le treillis 3, sans provoquer d'oxydation du métal liquide. A l'intérieur du manchon M règne une atmosphère gazeuse inerte et une température contrôlée qui peut être régulée par des plaques de réchauffage électrique 17. Il faut dans ce cas régler les paramètres de fonctionnement: soufflage, température T1, vitesse de défilement pour que le revêtement du treillis reste liquide et une température adaptée apuras le soufflage.Le treillis 3 est entraîné au contact de la tôle 1 dans la zone de serrage 4 des cylindres C1 et C2. Sous l'effet de la compression et, le cas échéant, du colaminage, il y a contact intime du treillis 3 et de la tôle 1 par l'intermédiaire de leur revêtement métallique respectif et soudure par diffusion du revêtement métallique. La soudure est réalisée en continu du fait de l'absorption initiale par le revêtement métallique la de la tôle 1 (voir la figure 2) de la chaleur de solidification du revêtement liquide 3a du treillis, ce qui soude les deux revêtements entre eux, puis du transfert de cette chaleur , la tôle 1 elle-même. La tôle 1 et le treillis 3 sont ainsi instantanément solidarisés par soudure. Pour éviter une désolidarisation locale éventuelle entre le treillis 3 et la tôle 1, immédiatement après la sortie de la zone ou intervalle de serrage 4 entre les cylindres C1 et Ce, l'ensemble constitué de la tôle 1 soudée au treillis 3 peut subir un refroidissement supplémentaire rapide par des buses de soufflage 18 et 19 (par exemple de soufflage d'air frais), à une température T3 pour laquelle la soudure est durcie. Dans le cas ou le matériau de soudure liquide est par exemple du zinc, le refroidissement rapide doit porter la soudure à une température nettement inférieure au point de fusion du zinc, c'est-àdire au moins inférieure à 3000C. L'une des combinaisons qui s'est révélée de façon imprévisible la plus favorable expérimentalement a consiste à utiliser des tôles 1 métallisées au zinc par électrozingage et un treillis, de préférence prémétallisé (notamment au zinc) pour obtenir un meilleur accrochage du métal liquide, immergé dans un bain B d'aluminium en fusion. L'aluminium qui présente une chaleur de fusion élevée cède dans la zone de colaminage ou de serrage 4 une quantité de chaleur importante qui facilite la soudure par diffusion du métal de métallisation la de la tôle 1 dans le métal de revêtement 3a du treillis 3. L'ensemble ainsi constitué, formant le panneau P de la figure 2 à l'aide d'un treillis métallique 3 à double épaisseur de fil, plaqué sur la tôle métallisée 1 è laquelle il est soudé par l'interm"diaire des couches de revêtement la et 3a respectivement de la tale métallisée 1 et du treillis 3 après son passage dans le bain B, est entraîné par des paires de galets d'extraction E, ce qui assure le déroulement des bobines de tôle et de treillis avec une bonne synchronisation, et traverse une chambre de refroidissement final F avant de passer entre des galets de dressage D et d'être conditionné pour l'emploi. En ce qui concerne les conditions de mise en oeuvre du procédé, on notera que le traitement de surface des tôles 1 et 2 après débobinage, a pour objet de mettre la surface métallisée de ces tôles dans les conditions de propreté nécessaires à une bonne diffusion, complétées par un préchauffage à la température T1. Cette température T1, si elle doit permettre une bonne soudure, ne doit cependant pas entratner la mise à l'état liquide du métal du revêtement constitué généralement par du zinc, ni la migration du fer de la tôle dans le métal du revêtement, ce qui pourrait gâter la soudure ultérieure par migration du fer dans le zinc et formation de composé zinc-fer par exemple. Pour le treillis, la température de rechauffage T2 est fonction du matériau de soudure métallique liquide formant le bain B. Ce matériau doit être capable de diffuser facilement dans le métal du revêtement de la tôle 1 pour réaliser la soudure, mais à une température évitant la migration du fer dans le revêtement et dans la soudure. Celle-ci, dans ce cas, deviendrait défectueuse par modification de la cinétique de diffusion. Dans un panneau ainsi rdalisf, on obtient une liaison intime et résistante entre le treillis et les tôles; l'obstacle rencontre dans les panneaux usuels lors de soudure électrique de ces panneaux, est ainsi levé et les panneaux renforcés conservent toutes leurs qualités intrinseques d'amortissement et de résistance mécanique ainsi qu'une excellente résistance à la corrosion sur les faces protégées par métal lisation. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention et l'on comprend que l'on peut l'appliquer mutatis mutandis à la structure et b la fabrication des panneaux sandwichs selon la demande de brevet français n0 85 11959 déposée par le titulaire de la présente demande de brevet.Dans ce cas, un deuxième rouleau B2 de tôle métallisée 3 vient s'enrouler autour du cylindre C2 pour enserrer le treillis 3 et former une bande de panneau sandwich traitée eventuellement de la même façon que le panneau renforcé, c'esta-dire avec un refroidissement rapide immédiatement après la sortie de la zone de colaminage 4 où, si les tôles ne sont pas laminées à proprement parler, les surfaces périphériques arrondies du treillis 3 sont au moins légèrement aplaties par l'effort de serrage T. On peut bien entendu fabriquer de même des panneaux P comportant plusieurs couches superposées et alternées de tôle 1 et de treillis 3. De même, pour assurer la métallisation de la surface du treillis 3, on peut remplacer le bain B par une pulvérisation du produit de soudure liquide. Le treillis 3 peut comporter une métallisation seulement dans certaines zones ou l'on désire le souder à la tôle 1, les autres zones n'assurant qu'un contact entre le treillis et la tôle, par exemple à des fins d'amortissement des vibrations et du bruit sur le panneau P. On doit comprendre également qu'il est possible de prévoir pour la tôle 1 (par exemple revêtue d'aluminium) une température T1 superieure à la température T2 du treillis (par exemple revêtu de zinc), de telle façon que la chaleur de la tôle et de son revêtement provoque la fusion du revêtement du treillis et la soudure entre le revêtement de la tôle et celui du treillis. REVENDICATIONS 1.- Panneau renforcé constitué d'au moins une tôle métallisée sur au moins une face par un métal ou alliage métallique de revêtement et soudée sur une face 5 un treillis servant de renforcement, caractérisé en ce que le treillis est métallisé et soudé par son revêtement de métallisation au revêtement en métal ou alliage métallique de la face métallisée de la tôle (1). 2.- Panneau renforcé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tôle est métallisée au zinc tandis que le treillis (3) est métallisé à l'aluminium, au moins sur sa couche la plus extérieure. 3.- Procédé de fabrication d'un panneau renforcé en au moins deux éléments selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins une bande ou plaque de tôle (1) métallisée sur au moins une face est préalablement chauffée à une première température (T1), en ce qu'une bande ou plaque de treillis (3) est préalablement revêtue d'un matériau de soudure et portée S une deuxième température déterminée (T2), l'une desdites températures prédéterminées (T1) ou (T2) étant supérieure à la température de fusion du matériau de soudure et en ce que l'on comprime ensuite l'ensemble formé de la tôle' et du treillis superposés par leurs faces métallisées en contact, de façon à assurer la soudure du treillis (3) à la tôle (1) par contact intime, par transfert ce chaleur de l'élément de panneau le plus chaud vers l'autre élément pour porter à température de soudure simultanément les revêtements de la tôle et du treillis et par diffusion du revêtement du treillis dans le revêtement de la tôle et/ou vice-versa. 4.- Procédé de fabrication d'un panneau renforcé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins une bande ou plaque de tôle (1) métallisée sur au moins une face est préalablement chauffée à une première température (T1) inférieure à la température de fusion ou de dégradation de son revêtement de métallisation, en ce qu'un treillis (3) en bande ou en plaque est préalablement revêtu d'un matériau de soudure liquide et porté à une deuxième température déterminée (T2) maintenant ce matériau de soudure a l'état liquide, et en ce que l'on comprime ensuite l'ensemble constitué par la tôle appliquée par sa face metallisée sur le treillis, de façon à assurer la soudure du treillis (3) à la tôle (1) par contact intime, par diffusion du revêtement du treillis dans le revêtement de la tôle et par absorption par la tôle (1) et son revêtement de métallisation (la) de l'énergie thermique de solidification du revêtement liquide (3a) du treillis (3). 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on refroidit l'ensemble de la tôle et du treillis immédiatement apuras leur sortie de la phase de compression jusqu'à une troisibme température (T3) pour laquelle la soudure est durcie. 6.- Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'on utile une tôle (1) métallisée au zinc, de préférence par électrozingage, tandis que l'on utilise pour le treillis (3) un matériau métallique de soudure en aluminium ou alliage d'aluminium. 7,- Procédé selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'on utilise un treillis (3) qui a été préalablement métallisé pour obtenir un meilleur accrochage du matériau de soudure liquide sur ce treillis. 8.- Procédé selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que l'on utilise un treillis (3) métallisé préalablement par un autre métal que celui du matériau de soudure liquide, notamment un treillis métallisé au zinc. 9.- Procéda pour la réalisation d'un panneau renforcé selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que l'on place au contact de la face métallisée d'au moins une plaque de tôle préalablement chauffée a la première température (T1), une plaque de treillis (3) préalablement trempée dans un baln (B de matériau de soudure liquide tel qu'un métal ou alliage métallique porté à la deuxième température déterminée (T2), de manière à charger ce treillis (3) de matériau métallique de revêtement et à le chauffer à une température de soudure et en ce que l'on comprime ensuite par compression à plat, par exemple au moyen d'une presse, l'ensemble ainsi formé, de façon à assurer la soudure du treillis (3) à la tôle (1). 10.- Appareil pour la mise en oeuvre du procéda de fabrication de panneau renforcé selon l'une des revendications 3 3 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une bobine (B1~ délivrant une bande de tôle métallisée (1), des moyens de traitement de surface (P1) de cette tôle et de chauffage (R1) à la première température (T1) de la bande quittant la bobine, une paire de cylindres de colaminage ou de calendrage ou de serrage (C1 et C2) entre lesquels est engagée la bande de tôle (1) pour en sortir selon un trajet vertical, de préférence ascendant, l'appareil comprenant en outre une debobineuse de treillis (3) où celui-ci est guidé par des rouleaux (G1 et G2) pour plonger dans un bain (B) de matériau de soudure liquide tel qu'un métal ou un alliage métallique, maintenu 4 la deuxiame température déterminée (T2) et est engagé 8 sa sortie du bain au contact de la bande de tôle dans les cylindres (C1 et C2), ainsi qu'un organe refroidisseur rapide (18, 19) apte à refroidir, immédiatement après sa sortie des cylindres (C1, C2) jusqu'à une troisième température (T3) pour laquelle la soudure. est durcie, le pan- neau (P) forme par compression et soudure du treillis (3) au contact de la tale (1). 11.- Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'organe refroidisseur rapide est constitué par des buses (18, 19) de soufflage d'air frais en direction de l'intervalle (4) entre les cylindres (C1, C2) et de chaque côté du panneau renforcé (P) sortant de l'intervalle entre ces cylindres 12.- Appareil selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que le treillis (3# est entouré entre sa sortie du bain (B) et son entre dans les cylindres (C1, C2) par un manchon (M) dans lequel règne une atmosphère gazeuse inerte et où agissent des moyens de soufflage (13, 14) et des moyens de maintien en température (17).