Brevet FR2678324A1 — publié le 19921231

La présente invention est relative à l'assem- blage de deux pièces de forme polygonale obtenues par découpage d'une tôle, telle qu'une tôle de blindage en acier à très haute dureté. Les tôles de blindage en acier à très haute dureté (dureté supérieure à 360 Brinell) sont très diffi- cilement soudables Pour réaliser des assemblages, après avoir découpé les tôles aux formes voulues, on les place en position d'assemblage et on fait une soudure avec un métal d'apport austénitique afin de réduire les risques de fissuration à froid Mais de tels joints soudés ont une résistance mécanique environ deux fois inférieure à celle du métal des tôles et ils ont une faible résistance à l'impact de projectiles Pour améliorer la résistance à l'impact de tels assemblages on met au moins une tôle ou pièce en appui sur la tranche d'une autre tôle et le choix des appuis doit être fait en fonction de l'axe des tirs de projectiles contre lesquels on veut se prémunir. Cette technique présente plusieurs inconvé- nients. Tout d'abord, elle ne permet pas toutes les géométries pour l'assemblage; ensuite, elle nécessite une préparation des tranches des tôles spécifique à chaque assemblage; enfin, le soudage ne peut pas être fait par des moyens informatiques. Le but de la présente invention est de proposer un procédé d'assemblage de deux pièces en tôle, notamment en tôle de blindage en acier à très haute dureté, qui permette toutes les géométries avec une préparation simple des tranches des pièces en tôle, qui puisse être réalisé par des moyens automatiques de conception et de fabrica- tion assistée par ordinateur (CFAO) et qui ait une bonne résistance à l'impact de projectiles. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'assemblage de deux pièces de forme polygonale obtenues chacune par découpage d'une tôle métallique telle qu'une tôle de blindage en acier à très haute dureté selon le- quel: on réalise sur chacune des pièces au moins un chanfrein plan, incliné par rapport aux faces de la pièce, suivant au moins un bord de la pièce, on place les pièces en position d'assemblage, un chanfrein de l'une des pièces venant en contact avec un chanfrein de la seconde pièce, suivant un plan d'appui, et on soude les pièces en une seule passe, suivant le plan d'appui par un procédé de soudage à haute densité d'énergie, tel que le soudage par laser ou par faisceaux d'électrons, sans métal d'apport. De préférence, le plan d'appui des chanfreins de deux tôles ou de deux pièces contiguës est le plan bissec- teur du dièdre formé par les deux tôles ou les deux pièces. L'invention est également relative à un assem- blage de deux pièces découpées dans des tôles, notamment dans des tôles de blindage en acier à très haute dureté dans lequel les deux pièces constituent un dièdre et sont liées par un cordon de soudure sans métal d'apport situé dans un plan intérieur au dièdre formé par les pièces, le cordon de soudure intéressant toute l'épaisseur des pièces. Avec ce procédé, il est possible de réaliser des polyèdres de forme quelconque ayant une très bonne résis- tance à l'impact de projectiles. La découpe des pièces à assembler est très simple de même que le soudage et ces deux opérations sont adaptées aux moyens de conception et de fabrication par ordinateur En particulier, elles peuvent être réalisées par un robot tel qu'un portique à cinq axes de liberté. De plus, l'assemblage est obtenu par fusion localisée du métal des tôles ou pièces si bien que le joint soudé a la même résistance à l'impact de projectiles que les tôles ou pièces. L'invention va maintenant être décrite plus en détail en regard des figures annexées. La figure 1 est une vue en perspective partielle d'un polyèdre assemblé à l'aide du procédé selon l'inven- tion. La figure 2 est une vue en coupe transversale de deux pièces de la structure polyèdrique placées en posi- tion d'assemblage. La figure 3 est une vue en coupe suivant 3-3 de la figure 1 de deux pièces assemblées par soudure. Pour fabriquer des carcasses de véhicule blindé on est amené à réaliser des structures polyédriques telles la structure repérée dans son ensemble par le repère 1 à la figure 1 Les faces de ce polyèdre 1 sont des polygones plans 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 Deux faces contiguës 2, 3 sont jointives suivant une arête 9 et forment un dièdre d'angle au sommet 2 a Les faces 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 sont des pièces polygonales découpées dans des tôles d'épaisseur comprise généralement entre 2 mm et 20 mm Du fait de l'épaisseur des tôles, pour que deux pièces contiguës 2, 3 soient bien jointives, il est nécessaire de prévoir sur la tranche de chaque pièce, un chanfrein d'angle adapté. Une construction géométrique simple permet de déterminer l'angle que doit faire chaque chanfrein avec les surfaces de la pièce En particulier, comme représenté à la figure 2, lorsque toutes les pièces ont la même épaisseur e, chaque chanfrein 10, 11 correspondant à l'arête 9 d'un dièdre d'angle au sommet 2 a fait un angle a avec la surface de chaque pièce On dit alors que le chanfrein est situé dans le plan bissecteur du dièdre. Pour réaliser un assemblage polyédrique on commence par découper les pièces 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 aux dimensions voulues en faisant une coupe biaise, c'est-à- dire inclinée par rapport à la perpendiculaire à la surface de la tôle Cette coupe biaise permet de réaliser directement le chanfrein En particulier, lorsque la coupe est réalisée par coupe au laser, la qualité géométrique et l'état de surface des tranches des pièces obtenues permet de les assembler directement sans autre usinage De plus, la définition géométrique des pièces est simple puis- qu'elle correspond à un pourtour polygonal et pour chaque arête à une inclinaison de la coupe facile à déterminer. Cette simplicité géométrique permet de recourir à une conception à l'aide des méthodes de conception assistée par ordinateur et il est possible de découper les tôles en utilisant des machines à commande numérique. Après avoir découpé les pièces on les met en position d'assemblage suivant un montage o elles consti- tuent le polyèdre qu'on souhaite réaliser Les pièces sont jointives et en appui par l'intermédiaire de leurs chan- freins 10, 11, comme représenté sur la figure 2 Elles sont maintenues en place par un outillage que l'homme de métier sait réaliser Cet outillage laisse libre toutes les arêtes. Une fois assemblées, les pièces sont soudées au laser ou au faisceau d'électrons Pour celà, un faisceau laser ou un faisceau d'électrons est dirigé suivant le plan d'appui formé par deux chanfreins en contact d'assem- blage et on fait parcourir au faisceau toutes les arêtes. Lorsque le faisceau entre en contact avec la zone de jonction entre deux pièces, il pénètre entre les chanfreins et fait fondre le métal localement sur toute l'épaisseur des pièces De petites quantités de métal liquide provenant de chacune des pièces se mélangent. Lorsque le faisceau se déplace, la zone fondue se déplace avec lui Le métal qui était fondu et qui ne reçoit plus le faisceau se solidifie et forme une liaison entre les deux pièces En parcourant toutes les arêtes, on crée ainsi une liaison complète entre les différentes pièces. Cette liaison a la même composition chimique et les mêmes propriétés mécaniques que le métal qui constitue les pièces. Comme il est visible sur la figure 3, on obtient ainsi des pièces 2, 3 ou tôles liées par un cordon de soudure 12 situé dans le plan formé initialement par les chanfreins 10, 11 représentés sur la figure 2, c'est-à- dire dans le plan bissecteur du dièdre formé par les pièces contiguës Ce cordon de soudure intéresse toute l'épaisseur des pièces ou tôles. On comprendra aisément que si les deux pièces ou tôles contiguës n'ont pas la même épaisseur, le plan de liaison des deux pièces ou tôles peut être différent du plan bissecteur du dièdre mais reste un plan intérieur audit dièdre. REVENDICATIONS 1. Procédé d'assemblage de deux pièces ( 2, 3) de forme polygonale obtenues chacune par découpage d'une tôle métallique telle qu'une tôle de blindage en acier à très haute dureté, caractérisé en ce que: on réalise sur chacune des pièces ( 2, 3) au moins un chanfrein ( 10, 11) plan, incliné par rapport aux faces de la pièce ( 2, 3), suivant au moins un bord de la pièce, on place les pièces ( 2, 3) en position d'as- semblage, un chanfrein ( 10) de l'une des pièces ( 2) venant en contact avec un chanfrein ( 11) de la seconde pièce ( 3), suivant un plan d'appui, et on soude les pièces ( 2, 3) en une seule passe, suivant le plan d'appui par un procédé de soudage à haute densité d'énergie, tel que le soudage par laser ou par faisceaux d'électrons, sans métal d'apport. 2. Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'on réalise les chanfreins ( 10, 11) pendant le découpage des pièces ( 2, 3). 3. Procédé suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que le découpage des pièces ( 2, 3) est effectué au laser. 4. Procédé suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que le plan d'appui des chanfreins ( 10, 11) de deux pièces continguës ( 2, 3) est le plan bissecteur du dièdre formé par les pièces ( 2, 3). 5. Assemblage métallique constitué par deux pièces en tôle ( 2, 3) reliées entre elles suivant un bord rectiligne et disposées de manière à constituer un dièdre, caractérisé en ce que les pièces ( 2, 3) sont liées par un cordon de soudure ( 12) sans métal d'apport, situé dans un plan intérieur au dièdre formé par les deux pièces ( 2, 3) et s'étendant suivant toute l'épaisseur des pièces ( 2, 3). 6. Structure métallique de forme polyédrique en tôle de blindage, telle qu'une carcasse ( 1) véhicule blindé caractérisé en ce qu'elle est constituée par des pièces ( 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) en tôle de blindage de forme5 polygonale assemblées entre elles par un procédé suivant l'une des revendications 1 à 4.