Brevet FR2698813A1 — publié le 19940610

i 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 à recouvrement ou d'une soudure à âme, à l'aide d'une pièce supplémentaire réunie marginalement au composant formé de la tôle d'un métal léger et au composant formé par la tôle d'acier, du type pouvant être considéré comme connu d'après l'article technique allemand pris pour base "Widerstandspunktschweissen der Werkstoffkombination Aluminium-Stahl" tiré de DE-Z: Schweissen und Schneiden 34, 1982, volume 1, pages 15-20. L'article technique allemand "Widerstandspunkt- schweissen der Werkstoffkombination Aluminium-Stahl" tiré de DE-Z: Schweissen und Schneiden 34, 1982, volume 1, pages -20 concerne une liaison ou un joint soudé au moyen d'un soudage électrique par résistance entre une tôle d'acier et une tôle d'un métal léger, liaison dans laquelle les bords des deux tôles se chevauchent Le soudage s'effectue à l'aide d'un matériau composite bimétallique, qui est constitué par une tôle intercalaire plaquée par laminage et qui est constituée, sur son épaisseur, par environ 50 % d'acier et environ 50 % d'aluminium Pour le soudage, on dispose les deux tôles de manière qu'elles soient en recouvrement et on intercale dans la zone de recouvrement la tôle intercalaire formée par le matériau composite La face en acier de la tôle intercalaire est tournée vers la tôle d'acier et la face contenant le métal léger de la tôle intercalaire est tournée vers la tôle d'aluminium Lors de ce mode opératoire, le cycle de travail est également complexe étant donné qu'ici également il faut insérer la tôle intercalaire pour chaque soudage En outre, ce type de liaison de pièces ne fournit pas un effet heureux du point de vue optique étant donné que l'arête de chevauchement est très élevée, en raison de la présence de la tôle intercalaire, et que par conséquent il faut mettre en oeuvre une dépense élevée pour l'application d'un enduit au niveau de l'arête de recouvrement. Conformément au brevet US 25 66 871, on connaît une porte de véhicule automobile, dont le cadre est réalisé en aluminium et est habillé de pièces moulées en acier. Comme cela est représenté sur la figure 9 de ce document, une pièce supplémentaire réalisée en acier est rivetée sur l'élément de cadre Un bras en console en acier est soudé à l'autre extrémité de la pièce supplémentaire Dans la construction automobile, on est venu aujourd'hui de plus en plus, pour des questions de poids, à réaliser des éléments d'habillage de grande surface et par conséquent également lourds en un métal léger Pour de telles plaques de revêtement en aluminium, qui sont disposées sur un cadre en acier l'enseignement apporté par le brevet US 25 66 871 est cependant peu approprié, étant donné qu'il concerne la mise en place de petits éléments en acier sur des éléments de cadre formés d'un métal léger D'autre part, pendant la fabrication des portes, l'élément supplémentaire doit être riveté dans une position définie sur la pièce en métal léger et le bras en console doit être soudé dans une position définie Cette fixation précise en position de la pièce supplémentaire conduit à ce que ce type de fabrication requiert beaucoup de temps et est coûteux. D'après le brevet allemand 30 38 824, on connaît un joint soudé entre une tôle d'acier et une tôle formée d'un métal léger, qui est placée en aboutement, une pièce supplémentaire étant appliquée après la mise en aboutement des tôles La pièce supplémentaire est réalisée en un métal léger et possède un placage en acier au niveau de la tôle d'acier appliquée Pour le soudage, on applique la pièce supplémentaire de manière que sa zone plaquée s'applique contre la tôle d'acier et que sa partie contenant le métal léger s'applique contre la tôle en métal léger, et on la soude ensuite à la tôle respective au moyen d'un soudage électrique par résistance Étant donné que les deux tôles sont soudées en aboutement, seuls de faibles travaux d'enduction sont nécessaires sur la face visible du joint. Avantageusement, dans ce type de liaison, on peut également se passer d'autres éléments de liaison coûteux tels que des rivets, des vis, etc Cependant lors du soudage, le cycle de travail est complexe étant donné qu'il faut insérer la pièce supplémentaire lors de chaque soudage. L'invention a pour but de développer le joint soudé de départ de manière à permettre, lors de la fabrication, de réunir entre elles de façon plus simple et un composant formé d'une tôle d'aluminium et un composant formé d'une tôle d'acier. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que la pièce supplémentaire est réalisée exclusivement en un matériau ferreux et est repliée selon une liaison par formes complémentaires avec le bord du composant formé de la tôle d'un métal léger, et que la pièce supplémentaire est en outre collée au composant formé de la tôle d'un métal léger En raison de la disposition, selon une liaison par formes complémentaires, du bord du composant formé de la tôle d'aluminium dans le repli de la pièce supplémentaire réalisée en un matériau ferreux avant la réunion et le soudage au composant formé de la tôle d'acier, on peut appliquer, de la manière simple usuelle, un composant formé d'une tôle d'aluminium préfabriquée de cette manière, sur le composant formé de la tôle d'acier et l'y souder. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pièce supplémentaire fait saillie extérieurement à partir du bord du composant formé de la tôle en métal léger. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pièce supplémentaire possède une partie en forme de U en coupe transversale possédant des branches possédant approximativement la même longueur, le côté ouvert du profil de la pièce supplémentaire est tourné en direction du composant formé de la tôle en métal léger et le bord, qui est étiré en coupe transversale, du composant formé de la tôle en métal léger est enserré par les branches de la partie en forme de U. Selon une autre caractéristique de l'invention, au niveau de la soudure, le composant formé de la tôle d'acier et la pièce supplémentaire se recouvrent réciproquement à peu près sur la profondeur du profil de la pièce supplémentaire, et une branche de la pièce supplémen- taire est soudée, notamment au moyen d'un soudage par points, au composant formé de la tôle d'acier. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pièce supplémentaire est réalisée sous la forme d'un élément profilé en forme de U en coupe transversale, dont une branche est plus longue que l'autre branche, le bord du composant formé de la tôle en métal léger est agencé avec une section transversale également en forme de U, les deux sections transversales en forme de U de la pièce supplémen- taire et du composant formé de la tôle en métal léger sont accrochées et repliées l'une dans l'autre et la branche la plus longue, qui fait saillie à partir du composant formé de la tôle en métal léger, de la pièce supplémentaire est soudé au composant formé de la tôle d'acier. Selon une autre caractéristique de l'invention, la longueur de la branche la plus longue de la pièce supplémentaire est supérieure ou égale à une fois et demie la longueur de la branche la plus courte. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pièce supplémentaire est soudée au composant formé de la tôle d'acier au moyen d'un soudage électrique par résistance. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pièce supplémentaire est soudée au composant formé de la tôle d'acier, au moyen d'un soudage par laser. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront dans la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 représente un joint soudé entre un composant formé d'une tôle d'acier et un composant formé d'une tôle d'aluminium, dont un bord étiré est enfiché dans une pièce supplémentaire; et la figure 2 représente un autre joint soudé entre un composant formé d'une tôle d'acier et un composant formé d'une tôle d'aluminium, et dans lequel une pièce supplémentaire est repliée conjointement avec le bord du composant formé de la tôle d'aluminium. Sur la figure 1 on a représenté un joint soudé établi entre un composant 17 formé d'une tôle d'acier et un composant 13 formé d'une tôle d'aluminium qui est disposée en recouvrement, au moyen d'une soudure 16 Étant donné que l'aluminium ne peut être que difficilement soudé à l'acier ou même ne peut pas être soudé à l'acier, le soudage s'effectue en utilisant une pièce supplémentaire 11 formée d'un métal ferreux et qui est disposé sur le bord 12 du composant 13 formé de la tôle d'aluminium et est soudé par soudage électrique par résistance au composant 17 formé d'une tôle d'acier Ce soudage pourrait également être réalisé, de façon appropriée, au moyen d'un faisceau laser. La pièce supplémentaire 11 possède une partie en forme de U en coupe transversale comportant des branches 14, 14 ' presque aussi longues l'une que l'autre, le bord étiré 12 du composant 13 formé de la tôle d'aluminium étant enfiché dans la face profilée ouverte 15 de la pièce supplémentaire 11 et étant enserré par les branches 14, 141 de la partie en forme de U A l'intérieur du profil ouvert de la pièce supplémentaire 11, le bord 12 du composant 13 formé de la tôle d'aluminium est collé à la pièce supplémentaire 11. Dans la zone de la soudure 16, le composant 17 formé de la tôle d'acier et la pièce supplémentaire 11 se chevauchent, et ce approximativement sur la hauteur de profil de la pièce supplémentaire 11 Le soudage de la pièce supplémentaire 11 au composant 17 formé de la tôle d'acier s'effectue, dans cet exemple de réalisation, au niveau de la branche 14 de la pièce supplémentaire 11, qui s'applique sur le composant 17 formé de la tôle d'acier Ce soudage peut être également, d'une manière par ailleurs usuelle, un soudage par points L'exemple de réalisation convient surtout dans le cas d'éléments de revêtement cachés, étant donné qu'en raison de l'arête élevée de chevauchement ou de recouvrement dans la zone du soudage, il est moins approprié pour des pièces devant être visibles. Sur la figure 2, on a représenté un autre exemple de réalisation d'un joint soudé établi entre un composant 27 formé d'une tôle d'acier et un composant 23 formé d'une tôle d'aluminium, et qui est plus approprié pour des liaisons soudées situées dans des zones visibles Dans ce cas, la pièce supplémentaire 21 est repliée selon une liaison par formes complémentaires conjointement avec le bord 22 du composant 23 formé de la tôle d'aluminium et est collée à l'intérieur du repli au composant 23 formé par la tôle d'aluminium Étant donné que l'élément supplémentaire 21 fait saillie vers l'extérieur à la manière d'une bride à partir du bord 22 du composant 23 formé de la tôle d'aluminium, les faces plates, qui sont visibles, du composant 23 formé de la tôle d'aluminium et du composant 27 formé de la tôle d'acier, sont disposés approximativement dans un plan, ce qui a pour effet de ne nécessiter qu'une faible enduction de la jonction entre le composant 23 formé de la tôle d'aluminium et le composant 27 formé de la tôle d'acier Pour obtenir ceci, la pièce supplémentaire 21 est réalisée sous la forme d'une pièce profilée en forme de U en coupe transversale, dont une branche 24 est plus longue que l'autre branche 24 ' Le bord 22 du composant 23 formé de la tôle d'aluminium est réalisé également avec une forme en U en coupe transversale Pour la fixation marginale de la pièce supplémentaire 21 sur le composant 23 formé de la tôle d'aluminium, on accroche les deux sections transversales en forme de U de la pièce supplémentaire 21 et du composant 23 formé de la tôle d'aluminium l'une à l'autre, la branche la plus courte 24 ' de la pièce supplémentaire 21 s'engageant dans le bord 22, replié en forme de U, du composant 23 formé de la tôle d'aluminium On replie la pièce supplémentaire 21, qui pénètre alors dans le bord replié 22 du composant 23 formé de la tôle d'aluminium, le long de sa branche la plus courte 24 ', conjointement avec le bord 22 du composant 23 et de la tôle d'aluminium, et on les colle l'un à l'autre. Étant donné qu'une branche 24 de la pièce supplémentaire 21 est plus longue, elle fait saillie à la manière d'une bride au-delà du bord 22 du composant 23 formé de la tôle d'aluminium et est soudé en cet endroit au composant 27 formé de la tôle d'acier au moyen de la soudure 26 Comme limite inférieure de la longueur de la branche la plus longue 24 de la pièce supplémentaire 21, il s'est avéré approprié de prévoir une fois et demie la longueur de la branche la plus courte 24 ', étant donné que dans ce cas, l'accessibilité des électrodes de soudage est garantie. D'une manière général, on peut encore dire qu'il n'est pas nécessaire d'équiper le composant 13, 23 formé de la tôle d'aluminium, de la pièce supplémentaire 11, 21 le long de l'ensemble du bord 12, 22 du composant Dans quelques cas, il peut parfaitement être suffisant d'équiper le bord 12, 22 uniquement par endroits avec une pièce supplémentaire 11, 21 et de le souder en cet endroit aux composants 17, 27 formés de la tôle d'acier, au moyen d'un soudage par points. Un domaine d'application préféré de l'invention est le soudage de plaques de revêtement de surface étendue en aluminium ou en d'autres matériaux légers tels que des alliages de magnésium, des matières plastiques ou analogues, sur des éléments de cadre de support en acier d'une carrosserie de véhicule automobile, étant donné que ceci permet une économie importante de poids pour l'ensemble du composant soudé D'autre part, on peut réunir par soudage, d'une manière classique, simple et bon marché, des plaques de revêtement préparées conformément à l'invention et formées par une tôle d'aluminium sur le bord de laquelle est disposée une pièce supplémentaire en un matériau ferreux, au moyen de procédés de soudage électrique par résistance, qui sont usuels et sont largement répandus dans la construction automobile, le joint soudé pouvant être fortement chargé En outre, il s'avère approprié que la pièce supplémentaire puisse être réalisée notamment à bon marché sous la forme d'une bande profilée. REVENDICATIONS 1 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'alu- minium, au moyen d'une soudure à recouvrement ou d'une soudure à âme, à l'aide d'une pièce supplémentaire réunie marginalement au composant formé de la tôle d'un métal léger et au composant formé de la tôle d'acier, caractérisé en ce que la pièce supplémentaire ( 11, 21) est réalisée exclusivement en un matériau ferreux et est repliée selon une liaison par formes complémentaires avec le bord ( 12, 22) du composant formé de la tôle d'un métal léger, et que la pièce supplémentaire ( 11, 21) est en outre collée au composant formé de la tôle d'un métal léger. 2 Joint soudé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce supplémentaire ( 21) fait saillie extérieurement à partir du bord du composant formé de la tôle en métal léger. 3 Joint soudé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce supplémentaire ( 11) possède une partie en forme de U en coupe transversale possédant des branches ( 14, 14 ') possédant approximativement la même longueur, que le côté ouvert ( 15) du profil de la pièce supplémentaire ( 11) est tourné en direction du composant ( 13) formé de la tôle en métal léger et que le bord ( 12), qui est étiré en coupe transversale, du composant formé de la tôle en métal léger est enserré par les branches ( 14, 14 ') de la partie en forme de U. 4 Joint soudé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au niveau de la soudure ( 16), le composant ( 17) formé de la tôle d'acier et la pièce supplémentaire ( 11) se recouvrent réciproquement à peu près sur la profondeur du profil de la pièce supplémentaire ( 11), et qu'une branche ( 14) de la pièce supplémentaire ( 11)est soudée, notamment au moyen d'un soudage par points, au composant ( 17) formé de la tôle d'acier. Joint soudé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce supplémentaire ( 22) est réalisée sous la forme d'un élément profilé en forme de U en coupe transversale, dont une branche ( 24) est plus longue que l'autre branche ( 24 '), que le bord ( 22) du composant formé de la tôle en métal léger est agencé avec une section transversale également en forme de U, que les deux sections transversales en forme de U de la pièce supplémentaire ( 21) et du composant formé de la tôle en métal léger sont accrochées et repliées l'une dans l'autre et que la branche la plus longue ( 24), qui fait saillie à partir du composant formé de la tôle en métal léger, de la pièce supplémentaire ( 21) est soudé au composant ( 27) formé de la tôle d'acier. 6 Joint soudé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la longueur de la branche la plus longue ( 24) de la pièce supplémentaire ( 21) est supérieure ou égale à une fois et demie la longueur de la branche la plus courte ( 24 '). 7 Joint soudé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce supplémentaire ( 21) est soudée au composant ( 27) formé de la tôle d'acier au moyen d'un soudage électrique par résistance. 8 Joint soudé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce supplémentaire ( 22) est soudée au composant ( 27) formé de la tôle d'acier, au moyen d'un soudage par laser.