Brevet FR2709083A1 — publié le 19950224

La présente invention a pour objet un flan de tôle de structure multicouche, dit tôle sandwich, à soudabilité et emboutissabilité améliorées. La présente invention a également pour objet un procédé et un dispositif de fabrication de ce type de flans de tôle. Les flans de tôle à structure multicouche ont des propriétés d'amortissement des vibrations qui sont mises à profit en particulier pour réduire la propagation du bruit. Ce type de flans de tôle est utilisé par exemple pour la fabrication d'éléments de carrosserie de véhicules automobiles ou de panneaux d'habillage d'appareils ménagers. A cet effet, les flans de tôle de structure multicouche comportent deux tôles métalliques externes appelées également parements et une couche de polymère intercalée entre lesdites tôles métalliques. Pour pouvoir souder ces flans de tôle de structure multicouche, le polymère constituant cette couche est chargé d'un matériau conducteur, comme par exemple des billes de nickel permettant d'assurer la continuité électrique entre les deux tôles métalliques externes. Mais, ce type de flans de tôle à structure multicouche pose encore des problèmes au moment de leur soudage ou au moment de leur emboutissage. En effet, lors du soudage à l'arc, la couche de polymère se décompose et crée des vapeurs entraînant des porosités du joint soudé et lors du soudage par points, par exemple à la molette, les caractéristiques d'isolant électrique de la couche de polymère réduisent les latitudes de soudage. D'autre part, dans le domaine de l'automobile, si un panneau soudé et réalisé à partir d'un flan de tôle à structure multicouche doit être remplacé, ce panneau est découpé par exemple au chalumeau ce qui a pour effet de brûler la couche de polymère sur le reste du panneau. La disparition de la couche de polymère crée des espaces libres entre les deux tôles métalliques externes pouvant entraîner des points de corrosion. De plus, lors de l'emboutissage de ce type de flans de tôle, les deux tôles métalliques risquent de glisser l'une par rapport à l'autre et de se désolidariser de la couche de polymère entraînant ainsi la formation de plis. L'invention a pour but de proposer un flan de tôle à structure multicouche qui permet d'éviter ces inconvénients. A cet effet, l'invention a pour objet un flan de tôle de structure multicouche, dit tôle sandwich, du type comportant deux tôles métalliques externes et une couche de polymère, chargé d'un matériau conducteur électrique, comme par exemple des billes de nickel, intercalée entre lesdites tôles métalliques, caractérisé en ce que les bords des tôles métalliques externes sont soudés entre eux sur tout ou partie du pourtour du flan de tôle. Les bords des tôles métalliques externes sont soudés entre eux sur une largeur comprise entre 5 et 20mm. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un flan de tôle de structure multicouche, dit tôle sandwich, du type comportant deux tôles métalliques externes et une couche de polymère intercalée entre lesdites tôles métalliques, caractérisé en ce que: - on maintient le flan de tôle pour éviter le glissement des tôles métalliques par rapport à la couche de polymère, - on applique sur un des bords des faces externes des tôles métalliques au moins deux molettes électriquement conductrices, placées en regard l'une de l'autre, de telle façon que chaque molette repose par au moins une portion de sa surface de contact sur la face externe de l'une desdites tôles métalliques, - on alimente électriquement les molettes et on exerce par l'intermédiaire des molettes un effort de serrage sur la zone du bord des tôles métalliques situées entre lesdites molettes pour fondre la couche de polymère dans lesdites zones, - puis on déplace lesdites molettes sur le pourtour du flan de tôle pour souder les bords des tôles métalliques entre eux sur tout ou partie dudit pourtour et sur une largeur déterminée. Selon une autre caractéristique de l'invention, on soude entre eux les bords des tôles métalliques externe sur une largeur comprise entre 5 et 20 mm. L'invention a aussi pour objet un dispositif de fabrication d'un flan de tôle de structure multicouche, dit tôle sandwich, pour la mise en oeuvre du procédé mentionné ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend - au moins deux molettes électriquement conductrices placées en regard l'une de l'autre et comportant chacune au moins une portion de sa surface de contact destinée à être appliquée sur un des bords des faces externes des tôles métalliques, - des moyens de maintien du flan de tôle, - des moyens d'alimentation électrique des molettes, - des moyens pour exercer un effort de serrage par l'intermédiaire des molettes sur la zone du bord des tôles métalliques située entre lesdites molet tes, - des moyens d'entraînement en rotation de chacune des molettes, - et des moyens de déplacement des molettes sur le pourtour du flan de tôle pour souder les bords des tôles métalliques entre eux sur tout ou partie dudit pourtour. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - chaque mollette comporte un rebord périphérique en relief pour le guidage de ladite molette sur le pourtour du flan de tôle, - le rebord périphérique en relief est en matériau isolant. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un flan de tôle à structure multicouche selon l'invention, - la Fig. 2 est une vue schématique en perspective du dispositif de fabrication d'un flan de tôle à structure multicouche selon l'invention, Sur la Fig. 1, on a représenté en coupe transversale un flan de tôle 1 à structure multicouche, dit tôle sandwich, à soudabilité et à emboutissabilité améliorées, obtenu par le procédé selon l'invention. Le flan de tôle I comporte une première tôle métallique externe 2 et une seconde tôle métallique externe 3. Une couche de polymère 4 chargée d'un matériau conducteur électrique, comme par exemple des billes de nickel est intercalée entre les deux tôles métalliques 2 et 3 de façon à former une structure multicouche. Les bords, respectivement 2a et 3a, des tôles métalliques externes 2 et 3 sont soudés entre eux sur tout ou partie du pourtour du flan de tôle 1 et sur une largeur déterminée. En effet, il peut être intéressant de ne souder entre eux les deux tôles métalliques externes 2 et 3 que sur une partie de leur pourtour, en particulier, celle qui servira à assembler par soudage ledit flan de tôle sur le reste de la structure auquel il est destiné. Grâce à la présence de ce pourtour du flan de tôle ou de la partie du pourtour du flan de tôle où les deux tôles métalliques externes 2 et 3 sont soudées entre elles sans présence de polymère, il est possible d'assembler le flan de tôle selon l'invention sur la structure pour laquelle il est destiné sans précaution particulière, c'est à dire en utilisant des procédés de soudage classiques. La seule contrainte est la largeur de la zone soudée des bords 2a et 3a du flan de tôle. Avantageusement, cette largeur doit être comprise entre 5 et 20mm selon le procédé de soudage ultérieur utilisé. Si le flan de tôle selon l'invention est destiné à être assemblé à une structure par soudage à la molette, un rebord soudé de 5 à 7mm est suffisant. Si le flan de tôle selon l'invention est destiné à être assemblé par soudage par résistance par points, il faut prévoir un rebord soudé de 8 à 12mm. Si le flan de tôle selon l'invention est destiné à être assemblé par soudage à l'arc, il faut un rebord soudé de 12 à 20mm. Le soudage des bords 2a et 3a des tôles métalliques 2 et 3 est obtenu par un échauffement local et une compression desdits bords pour fondre et provoquer le fluage de la couche de polymère 4 sur le pourtour du flan de tôle 1 afin de réaliser ce soudage. Pour cela, le dispositif de fabrication d'un tel flan de tôle 1 à structure multicouche comporte, comme représenté à la Fig. 2, deux molettes 10 et 11 électriquement conductrices de forme circulaire. Chaque molette 10 et 11 est portée par un arbre d'entraînement, respectivement 12 et 13, accouplé à un moteur, non représenté, d'entraînement en rotation de chacune desdites mollettes 10 et Il afin de déplacer ces molettes à une vitesse linéaire déterminée sur les bords 2a et 3a du flan de tôle I et le long du pourtour dudit flan de tôle 1. Les arbres 12 et 13 sont reliés électriquement par une connexion électrique 14 et 15 alimentée par un générateur 16 et qui se prolonge axialement dans lesdits arbres 12 et 13 jusqu'aux molettes 10 et 11 réalisées en un matériau conducteur tel que le cuivre. Les deux molettes 10 et 11 sont disposées de part et d'autre du flan de tôle 1 et en regard l'une de l'autre. Ainsi, la molette supérieure 10 est placée en regard de la face externe de la tôle métallique 2 et la molette inférieure 11 est placée en regard de la face externe de la tôle métallique 3. Les molettes 10 et 11 peuvent être déplacées l'une vers l'autre ou écartées l'une de l'autre par des moyens de déplacement, non représentés, constitués par exemple par des vérins hydrauliques. D'autre part, le dispositif comprend un banc de bridage 20 destiné à maintenir le flan de tôle 1 de façon à éviter le glissement des tôles métalliques 2 et 3 l'une par rapport à l'autre au moment du soudage des bords 2a et 3a, comme on le verra ultérieurement. Ce banc de bridage 20 est constitué par deux barres, respectivement 21 et 22, disposées chacune de part et d'autre du flan de tôle 1 et appliquées sur chaque face externe des tôles métalliques 2 et 3 dudit flan de tôle 1. Le procédé selon l'invention consiste tout d'abord à maintenir le flan de tôle 1 par les barres de bridage 21 et 22. Ensuite, on applique sur les bords 2a et 3a des faces externes des tôles 2 et 3 les deux molettes 10 et 11 placées en regard l'une de l'autre de telle façon que chaque molette repose par au moins une portion de sa surface de contact sur la face externe de l'une desdites tôles métalliques 2 et 3. L'effort de serrage appliqué sur les bords 2a et 3a du flan de tôle 1 provoque un écrasement desdits bords au droit de la zone comprise entre les surfaces de contact des molettes 10 et 11. On alimente électriquement les molettes 10 et Il par le générateur 16 et le courant électrique empreinte le chemin qui va de la molette supérieure 10 à la molette inférieure 11 en passant par les bords 2a et 3a des tôles métalliques 2 et 3, par l'intermédiaire des particules conductrices contenues dans le polymère constituant la couche 4. Le passage du courant provoque un échauffement par effet Joule de la couche de polymère 4 ce qui entraîne une décomposition locale du polymère de ladite couche au droit des molettes 10 et îl et du fait de lteffort de serrage appliqué par les molettes 10 et 11 son éjection vers l'extérieur et le soudage des bords 2a et 3a des tôles métalliques 2 et 3. Les molettes 10 et 11 se déplacent tout au long du pourtour du flan de tôle 1. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir un flan de tôle à structure multicouche dont le pourtour est composé de deux tôles métalliques localement soudées. Ainsi, ce pourtour est soudable par n'importe quel procédé. Le procédé selon l'invention est basé sur une technologique simple qui peut être facilement mise en oeuvre en aval de la ligne de découpe des flans de tôle. Les flans de tôle ainsi produits peuvent être aisément utilisés dans l'industrie automobile pour la réparation des véhicules accidentés, sans modification des techniques de soudage habituellement employées par ces réparateurs. De plus, ltemboutissage de tels flans de tôle à structure multicouche est facilité puisque la liaison soudée sur le pourtour permet d'éviter la formation de plis résultant du glissement relatif des tôles métalliques externes au cours de l'emboutissage. Le flan de tôle selon l'invention s'emboutit donc comme un flan de tôle monolithique. REVENDICATIONS 1. Flan de tôle à structure multicouche, dit tôle sandwich, du type comportant deux tôles métalliques externes (2, 3) et une couche de polymère (4) , chargé d'un matériau conducteur électrique, intercalée entre lesdites tôles métalliques (2, 3), caractérisé en ce que les bords (2a, 3a) des tôles métalliques externes (2, 3) sont soudés entre eux sur tout ou partie du pourtour du flan de tôle (1) et sur une largeur déterminée. 2. Flan de tôle à structure multicouche selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bords (2a, 3a) des tôles métalliques externes (2, 3) sont soudés entre eux sur une largeur comprise entre 5 et 20mm. 3. Procédé de fabrication d'un flan de tôle à structure multicouche, dit tôle sandwich, du type comportant deux tôles métalliques externes (2, 3) et une couche de polymère (4) intercalée entre lesdites tôles métalliques (2, 3), caractérisé en ce que - on maintient le flan de tôle (1) pour éviter le glissement des tôles métalliques (2, 3) par rapport à la couche de polymère (4), - on applique sur un des bords (2a, 3a) des faces externes des tôles métalliques (2, 3) au moins deux molettes (10, 11) électriquement conductrices, placées en regard l'une de l'autre, de telle façon que chaque molette (10, 11) repose par au moins une portion de sa surface de contact sur la face externe de l'une des tôles métalliques (2, 3), - on alimente électriquement les molettes (10, 11) et on exerce par l'intermédiaire desdites molettes (10, 11) un effort de serrage sur la zone du bord (2a, 3a) des tôles métalliques (2, 3) située entre lesdites molettes (10, 11) pour fondre la couche de polymère (4) dans ladite zone, - puis on déplace lesdites molettes (10, 11) sur le pourtour du flan de tôle (1) pour souder les bords (2a, 3a) des tôles métalliques (2, 3) entre eux sur tout ou partie dudit pourtour et sur une largeur déterminée. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on soude entre eux les bords (2a, 3a) des tôles métalliques externes (2, 3) sur une largeur comprise entre 5 et 20mm. 5. Dispositif de fabrication d'un flan de tôle (1) à structure multicouche, dit tôle sandwich, pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens (20) de maintien du flan de tôle (1), - au moins deux molettes (10, 11) électriquement conductrices placées en regard l'une de l'autre et comportant chacune au moins une portion de sa surface de contact destinée à être appliquée sur un des bords (2a, 3a) des faces externes des tôles métalliques (2, 3), - des moyens (14, 15, 16) d'alimentation électrique des molettes (10, 11), - des moyens pour exercer un effort de serrage par l'intermédiaire des molettes (10, 11) sur la zone du bord (2a, 3a) des tôles métalliques (2, 3) située entre lesdites molettes (10, 11), - des moyens (12, 13) d'entraînement en rotation de chacune des molettes (10, 11), - et des moyens de déplacement des molettes (10, 11) sur le pourtour du flan de tôle (1) pour souder les bords (2a, 3a) des tôles métalliques (2, 3) entre eux sur tout ou partie dudit pourtour.