Brevet FR2698814A1 — publié le 19940610

L'invention concerne un joint soudé établi entre un composant formé d'une tôle d'acier et un composant formé d'une tôle d'un métal léger, notamment un composant formé d'une tôle d'aluminium, au moyen d'une soudure en recouvrement ou à âme, dans lequel les deux composants sont soudés moyennant l'utilisation d'éléments de serrage en forme de chapeau en acier, qui traversent chacun un perçage situé dans le composant formé de la tôle en métal léger en direction du composant formé de la tôle d'acier, dans la zone de base de l'élément de serrage en forme de chapeau, et dans lequel les rebords, qui constituent les bords libres, des éléments de serrage en forme de chapeau s'appliquent sur la face plane libre du composant formé de la tôle en métal léger, ainsi qu'un procédé pour souder un composant formé d'une tôle d'acier à un composant formé d'une tôle en métal léger, notamment un composant formé d'une tôle en aluminium, au moyen d'une soudure à recouvrement à âme, soudée notamment au moyen d'un soudage électrique par résistance, et selon lequel on aménage dans le composant formé de la tôle en métal léger, dans la zone du recouvrement, au moins un perçage, dans lequel on enfiche un élément de serrage, dont le rebord, qui constitue le bord libre, recouvre la face plate nue du composant formé de la tôle en métal léger, et selon lequel on soude l'élément de serrage au niveau de son fond qui pénètre dans le perçage, au composant formé de la tôle d'acier, notamment au moyen d'un soudage électrique par résistance, ce joint soudé et ce procédé de soudage sont considérés comme connus d'après le brevet allemand 947 267 pris pour base. Le brevet allemand 947 267 décrit le soudage d'éléments de carrosserie en chevauchement, un élément de carrosserie étant formé par un élément de paroi non porteur en aluminium tandis que l'autre élément de carrosserie est constitué par un élément de cadre en acier Des perçages sont aménagés dans l'élément de paroi au niveau de la zone de chevauchement Dans les perçages sont insérés des éléments de serrage en forme de chapeau, qui sont réalisés en un matériau pouvant être soudé à l'élément de cadre, notamment en acier Le rebord, qui délimite le bord libre, de l'élément de serrage, s'applique sur la face plane libre, qui fait saillie par rapport à l'élément de cadre, de l'élément de paroi, tandis que la base de l'élément de serrage, qui est située dans le perçage, est soudée à l'élément de cadre La section transversale des éléments de serrage réalisés en fer ou en acier est adaptée au diamètre intérieur des perçages Afin que les éléments de serrage en forme de chapeau, qui sont insérés dans les perçages de l'élément de paroi et qui sont adaptés à la section transversale des perçages, puissent retenir dans une position définie l'élément de paroi, il faut que les éléments de serrage et les perçages soient fabriqués de façon précise Cependant, ceci implique une dépense élevée de fabrication et un coût élevé D'autre part, la liaison entre l'élément de cadre et l'élément de paroi est sensible aux vibrations, du type apparaissant lors du fonctionnement d'un véhicule automobile, étant donné que ces vibrations conduisent au fait que le matériau de l'élément de serrage se fatigue sous l'action d'une sollicitation permanente et que l'élément de serrage fléchit au niveau de ses flancs. Ce fléchissement accroît le faible jeu, qui est toujours présent, entre l'élément de serrage et la paroi du perçage, ce qui conduit à une liaison lâche Étant donné qu'en outre la liaison de l'élément de paroi avec l'élément de cadre dans la direction de la perpendiculaire à la surface de la liaison en recouvrement est basée exclusivement sur l'élas- ticité de l'élément de serrage en acier, le risque d'un desserrage de cette liaison est accru de façon supplémentaire. L'invention a pour but de développer le joint soudé, pris pour base de départ, entre le composant formé de la tôle d'acier et le composant formé de la tôle d'aluminium de manière que ce joint puisse être fabriqué de manière à être plus stable et meilleur marché, l'ensemble de la pièce pouvant être fabriqué, après la liaison, avec des tolérances plus faibles D'autre part, il faut développer un procédé pour réunir par soudage les composants. Ce problème est résolu conformément à l'invention en ce qui concerne le joint soudé grâce au fait que les éléments de serrage sont, au moins par endroits, séparés du composant formé de la tôle en métal léger par une fente, à l'intérieur de laquelle est disposé un adhésif, notamment un adhésif pouvant être activé par l'action d'une chaleur, et est résolu conformément à l'invention, en ce qui concerne le procédé, grâce au fait que le jeu, qui est conditionné par la fente et existe entre l'élément de serrage et le composant formé de la tôle en métal léger, est compensé par un adhésif inséré en cet endroit L'uti- lisation d'un adhésif inséré dans la fente permet non seulement de bloquer l'un par rapport à l'autre, mais en outre de coller l'un à l'autre les deux composants dans la direction de la perpendiculaire à la surface dans la zone de recouvrement D'autre part, le perçage, qui doit être ménagé dans le composant formé de la tôle en aluminium, et l'élément de serrage peut être usiné d'une manière moins précise et est par conséquent meilleur marché étant donné que l'adhésif relie dans une position définie le composant formé de la tôle d'aluminium et le composant formé de la tôle d'acier et ce également encore parallèlement à la surface au niveau du recouvrement Il est particulièrement avantageux d'utiliser un adhésif pouvant être activé par l'application d'une chaleur et qui est activé par la chaleur introduite lors du soudage de l'élément de serrage au composant formé de la tôle d'acier ou qui, lorsque les composants doivent être peints ensuite, est activé par la chaleur introduite pour réaliser la cuisson de la peinture. Selon une autre caractéristique de l'invention, un tissu imprégné d'un adhésif pouvant être activé par l'action de chaleur, notamment une bande préimprégnée, est inséré dans la fente. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'adhésif pouvant être activé par l'application de chaleur possède une température d'activation inférieure à la température que possède l'élément de serrage dans la zone au voisinage de l'adhésif lors du soudage au composant formé de la tôle d'acier. Selon une autre caractéristique de l'invention, la fente est disposée également au voisinage du bord de l'élément de serrage, qui s'engage au-dessus de la face plane nue du composant formé de la tôle en métal léger. Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments de serrage sont soudés aux composants formés de la tôle en métal léger au moyen d'un soudage électrique par résistance. Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments de serrage sont soudés au composant formé de la tôle en métal léger au moyen d'un faisceau laser. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'adhésif réalisé sous la forme d'un adhésif pouvant être activé par application de chaleur est activé par la chaleur qui est apportée lors du soudage de la base frontale de l'élément de serrage au composant formé de la tôle d'acier. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'adhésif, qui est formé par un adhésif pouvant être activé par application d'une chaleur, est activé au moyen d'une opération particulière de chauffage du joint soudé ou de la pièce soudée. Selon une autre caractéristique de l'invention, après l'établissement de la liaison, on peint les deux composants et on fait sécher la peinture par chauffage, et que le processus particulier de chauffage est une opération de cuisson de la peinture. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence au dessin annexé qui représente un exemple de réalisation du joint soudé selon l'invention. L'exemple de réalisation porte sur un joint soudé établi entre un composant 5 formé d'une tôle d'acier et un composant 2 formé d'une tôle d'aluminium au moyen d'une soudure à recouvrement 8 formée au moyen d'un soudage électrique par résistance Au niveau de la soudure par points ici représentée, le composant 2 formé de la tôle d'aluminium comporte des perçages 9, dans lesquels des éléments de serrage 1 en acier, en forme de chapeau en coupe transversale sont enfichés Les éléments de serrage enfichés s'appliquent, par leur face frontale fermée, qui constitue la base 7 de l'élément de serrage 1, contre le composant 5 formé de la tôle d'acier Dans le cas o plusieurs perçages 9 utilisés pour le soudage sont aménagés dans le composant 2 formé par la tôle d'aluminium, il est judicieux de réunir les éléments de serrage associés 1 à une bande continue de matière, étant donné qu'ils peuvent être alors aisément et rapidement insérés Sur la face plate nue 6 du composant 2 formé de la tôle d'aluminium, les éléments de serrage 1 recouvrent les perçages 9, au moyen de leur rebord 10, qui forme le bord nu de l'élément de serrage 1 La distance entre la base 7 de l'élément de serrage 1 et la surface d'application Il du rebord 10 contre le composant 2 formé de la tôle d'aluminium est de façon appropriée égale ou inférieure à l'épaisseur de la tôle d'aluminium De ce fait, lors d'un soudage de la base 7 de l'élément de serrage 1 au composant 5 formé de la tôle d'acier, le rebord 10 de l'élément de serrage 1 s'applique avantageusement sous précontrainte, par sa surface d'appli- cation 11 contre la face plane libre 6 du composant 2 formé de la tôle d'aluminium Le rebord 10 possède une fente annulaire 12, qui est disposée à l'intérieur de la surface annulaire d'application 11 et qui se prolonge par une fente 3 située entre l'élément de serrage 1 et la paroi 13 du perçage 9 Dans l'espace libre formé de la fente annulaire 12 et de la fente 3 est disposée une bande préimprégnée 4, qui est imprégnée par un adhésif, qui relie en outre entre eux par adhérence tous les composants On va décrire ci- après le procédé pour fabriquer ce joint soudé. On aménage des perçages 9 dans le composant 2 formé de la tôle d'aluminium, au niveau de la soudure en recouvrement 8 formée ultérieurement, et on applique ce composant en superposition sur le composant 5 formé de la tôle d'acier Ensuite, on enfiche, dans les perçages 9, les éléments de serrage 1 en forme de chapeau transversal, qui sont pourvus, sur leurs faces tournées vers le composant 2 formé de la tôle d'aluminium, d'une bande préimprégnée 4, imprégnée d'un adhésif pouvant être activé par l'action d'une chaleur On soude alors par soudage électrique par résistance, les éléments de serrage 1 enfichés, au composant 5 formé de la tôle d'acier, au niveau de leurs bases frontales 7, qui pénètrent dans les perçages Pour accroître la solidité de la liaison, on chauffe l'adhésif pouvant être activé par l'application d'une chaleur, cet adhésif réunissant par collage l'élément de serrage 1 au composant 2 formé de la tôle d'aluminium et au composant 5 formé de la tôle d'acier. L'activation de l'adhésif s'effectue de façon appropriée de différentes manières indiquées ci-après. D'une part, on peut activer la colle, susceptible d'être activée par l'action d'une chaleur, au moyen de la chaleur introduite lors du soudage de la base frontale 7 de l'élément de serrage 1 avec le composant 5 formé de la tôle d'acier, auquel cas la chaleur apportée est très faible dans ce cas D'autre part, lorsqu'il faut peindre la pièce formée par l'assemblage soudé des composants et qu'il faut faire sécher la peinture en la chauffant, il est judicieux d'activer l'adhésif, susceptible d'être activé par l'action5 d'une chaleur, sous l'effet de l'opération particulière de chauffage déjà prévue pour la cuisson de la peinture. REVENDICATIONS 1 Joint soudé établi entre un composant ( 5) formé d'une tôle d'acier et un composant ( 2) formé d'une tôle d'un métal léger, notamment un composant formé d'une tôle d'aluminium, au moyen d'une soudure en recouvrement ou à âme ( 8), dans lequel les deux composants sont soudés moyennant l'utilisation d'éléments de serrage ( 1) en forme de chapeau en acier, qui traversent chacun un perçage situé dans le composant formé de la tôle en métal léger ( 2), en direction du composant ( 5) formé de la tôle d'acier, dans la zone de base de l'élément de serrage ( 1) en forme de chapeau, et dans lequel les rebords ( 10), qui constituent les bords libres, des éléments de serrage ( 1) en forme de chapeau s'appliquent sur la face plane libre du composant formé de la tôle en métal léger, caractérisé en ce que les éléments de serrage ( 1) sont, au moins par endroits, séparés du composant formé de la tôle en métal léger par une fente ( 3), à l'intérieur de laquelle est disposé un adhésif, notamment un adhésif pouvant être activé par l'action d'une chaleur. 2 Joint soudé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un tissu imprégné d'un adhésif pouvant être activé par l'action de chaleur, notamment une bande préimprégnée ( 4), est inséré dans la fente. 3 Joint soudé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'adhésif pouvant être activé par l'application d'une chaleur possède une température d'acti- vation inférieure à la température que possède l'élément de serrage ( 1) dans la zone au voisinage de l'adhésif lors du soudage au composant ( 5) formé de la tôle d'acier. 4 Joint soudé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fente ( 3) est disposée également au voisinage du bord de l'élément de serrage ( 1), qui s'engage au-dessus de la face plane libre ( 6) du composant formé de la tôle en métal léger. Joint soudé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de serrage ( 1) sont soudés aux composants formés de la tôle en métal léger au moyen d'un soudage électrique par résistance. 6 Joint soudé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de serrage ( 1) sont soudés au composant formé de la tôle en métal léger au moyen d'un faisceau laser. 7 Procédé pour souder un composant ( 5) formé d'une tôle d'acier à un composant ( 2) formé d'une tôle en métal léger, notamment un composant formé d'une tôle en aluminium, au moyen d'une soudure à recouvrement à âme, soudée notamment au moyen d'un soudage électrique par résistance, et selon lequel on aménage dans le composant ( 2) formé de la tôle en métal léger, dans la zone du recouvrement, au moins un perçage ( 9), dans lequel on enfiche un élément de serrage ( 1), dont le rebord, qui constitue le bord libre, recouvre la face plate nue du composant ( 2) formé de la tôle en métal léger, et selon lequel on soude l'élément de serrage ( 1) au niveau de son fond qui pénètre dans le perçage ( 9), au composant ( 5) formé de la tôle d'acier, notamment au moyen d'un soudage électrique par résistance, caractérisé en ce que le jeu, qui est conditionné par la fente et existe entre l'élément de serrage ( 1) et le composant ( 2) formé de la tôle en métal léger, est compensé par un adhésif ( 4) inséré en cet endroit. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'adhésif ( 4) réalisé sous la forme d'un adhésif pouvant être activé par application de chaleur est activé par la chaleur qui est apportée lors du soudage de la base frontale ( 7) de l'élément de serrage ( 1) au composant ( 5) formé de la tôle d'acier. 9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'adhésif ( 4), qui est formé par un adhésif pouvant être activé par l'application d'une chaleur, est activé au moyen d'une opération particulière de chauffage du joint soudé ou de la pièce soudée. 10 Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'après l'établissement de la liaison, on peint les deux composants ( 2, 5) et on fait sécher la peinture par chauffage, et que le processus particulier de chauffage est une opération de cuisson de la peinture.