Brevet FR2858945A1 — publié le 20050225

Dans la construction automobile, pour des questions de légèreté de la construction, on utilise de plus en plus des éléments tubulaires formés à froid, réalisés de préférence en un métal, en particulier de l'acier, pour la fabrication de structures de support en tant que composants de support et d'absorption de chocs. De tels éléments, dont le poids et les charges ont été optimisés, comprennent sur l'étendue en longueur de l'élément, certaines sections, dans lesquelles le dimensionnement de l'épaisseur de paroi et/ou les matériaux sont différents. De tels éléments sont formés de plaques de tôle métallique spéciales, ce qu'on appelle des flans raboutés tailored blanks , dans lesquels les différences de section sont produites par laminage ou bien par soudage entre elles de sections de tôles métalliques différentes. Ensuite, une telle plaque est déformée de manière à former un tube fendu longitudinalement et est soudée au niveau d'un joint longitudinal. La fabrication de tels tubes raboutés produits par laminage et/ou soudage et qui comprennent des épaisseurs de paroi différentes sur leurs longueurs, est onéreuse. C'est pourquoi, d'autres solutions sont envisagées pour produire des éléments tubulaires dont le poids est optimisé et dont la charge est optimisée, en tant que composants pour des structures de support dans des véhicules automobiles, la production de tels éléments étant moins onéreuse. En outre, de tels éléments doivent pouvoir être soumis à un formage à froid. Dans un procédé connu de fabrication de profilés tubulaires creux, un élément de renforcement et/ou un élément fonctionnel est réuni localement à la paroi du profilé creux (DE 100 38 337 Al). La fabrication d'un tel profilé creux, qui comprend un élément de renforcement est exécutée de telle sorte que l'élément de renforcement est placé sur une plaque de tôle métallique encore plate et est déformé conjointement avec ladite plaque de tôle métallique pour former un tube fendu longitudinalement, qui est ensuite soudé avec un joint de soudure longitudinal. Dans ce procédé connu, il n'est pas prévu et il n'est pratiquement pas possible que l'élément de renforcement s'étende sur l'ensemble de la circonférence du tube. L'effet de renforcement est par conséquent limité à des régions plus petites de la circonférence du profilé creux tubulaire. Dans un autre profilé connu pour fabriquer un produit semi-fini déformable préformé et à paroi mince constitué par une tôle métallique, en particulier un profilé creux tubulaire (DE 197 37 969 Al), un élément de renfort formé d'une tôle métallique, qui est adapté aux contours extérieurs du profilé creux tubulaire, est collé brasé, soudé ou riveté au profilé creux tubulaire. Ce type de fixation de l'élément de renfort en forme de tôle métallique préformée ne pose aucun problème en ce que, contrairement à un manchon, cette pièce s'étend uniquement autour d'une partie de la circonférence du produit tubulaire creux. Dans cet état de la technique, on ne traite pas des problèmes posés par formage commun supplémentaire du profilé creux tubulaire qui a été complété par la tôle de renfort métallique. Enfin, on connaît un procédé de contraction d'une enveloppe métallique sur un produit tubulaire creux (DE 27 28 441 Al). Le procédé habituellement utilisé à cet effet, à savoir le fait de chauffer une enveloppe au-dessus de la température ambiante de manière à ce que ladite enveloppe se dilate et puisse être amenée par glissement au-dessus du produit tubulaire creux, est décrit comme étant difficile étant donné que l'enveloppe mince conserve très peu la chaleur et se refroidit aisément et se contracte même avant qu'elle n'ait été complètement tirée sur la matrice. C'est pourquoi il a été proposé que l'enveloppe soit coudée à partir d'une tôle métallique qui a été placée autour de la matrice, les bords en chevauchement de ladite plaque en tôle métallique étant réunis par soudage. Cependant, ceci est associé à un inconvénient consistant en ce qu'un tel renfort selon des sections n'est pas circulaire. Comme solution apportée à cet ensemble de problèmes, il a été finalement proposé de réaliser le soudage en bout au niveau de ses bords réunis d'une plaque de tôle métallique qui a été coudée pour former une enveloppe, et de disposer des joints de soudage aveugles répartis autour de sa circonférence, ce qui amène l'enveloppe à se contracter autour de la circonférence. Cependant, un tel procédé est coûteux et entraîne des hétérogénéités dans la zone des cordons de soudure. Il se pose également la question de savoir si un tel corps tubulaire creux renforcé peut encore être déformé. A partir de cet état de la technique, le but de l'invention est de produire un élément tubulaire réalisé en un métal, en particulier en acier, qui comprend au moins une section renforcée qui correspond à une section renforcée connue à partir de tubes raboutés. Dans un procédé pour fabriquer un élément renforcé selon des sections, constitué par un profilé creux tubulaire en particulier soudé avec un joint soudé longitudinalement et formé d'un métal, notamment d'acier, sur la paroi duquel est prévue au moins une tôle de renfort métallique, cet objectif est atteint à l'aide des étapes suivantes du procédé: a) dans chaque section devant être renforcée, le profilé creux comprend une couche d'un agent de liaison qui peut être durcie au moyen d'un traitement additionnel, b) en tant que pièce de renfort en tôle métallique, on fait glisser un manchon formé d'un métal, notamment d'acier, sur le profilé creux sur la section devant être renforcée, après avoir soumis au moins l'une des deux pièces à lier, à savoir le profilé creux et le manchon, à un traitement thermique tel que l'on obtient un jeu suffisant entre le profilé creux et le manchon pour que l'on puisse faire glisser le manchon, c) enfin, on fait durcir l'agent de liaison au moyen d'un traitement additionnel du profilé creux dans la région du manchon. La production de l'élément renforcé selon des sections conformément à l'invention est très facile. Le point de départ est fourni par un profilé tubulaire creux classique qui, dans la ou les sections devant être renforcées, en fonction de charges futures rencontrées lors du fonctionnement, est équipé d'un manchon qui établit une liaison intégrale avec la paroi du tube. Des variantes possibles concernant le choix des matériaux et l'épaisseur de paroi du manchon fournissent une multitude d'options de combinaisons pour adapter d'une manière optimale cette liaison à des charges futures rencontrées lors du fonctionnement. Si le profilé creux doit encore être mis sous la forme d'un élément, par exemple s'il doit être coudé ou profilé d'une autre manière au moyen d'un formage interne à haute pression, ceci est possible facilement si un tel formage s'effectue avant le durcissement final de l'agent de liaison, c'est-à-dire dans une phase dans laquelle la liaison intégrale n'a pas encore été réalisée sur la section devant être renforcée. Avant le durcissement, l'agent de liaison est suffisamment élastique pour participer à la formation du profilé creux et du manchon. Le type de traitement additionnel de l'agent de liaison dépend de la composition des matériaux de l'agent de liaison. De préférence, on utilise un agent de liaison qui durcit sous l'effet d'un traitement thermique à une température accrue. Conformément à un mode de mise en oeuvre de 35 l'invention, on utilise un manchon qui, à l'état froid, possède un surdimensionnement vis-à-vis du profilé creux, ledit surdimensionnement est égal à l'épaisseur de la couche de l'agent de liaison. Ceci garantit qu'un agent de liaison est disponible en quantité suffisante pour une liaison intégrale sur l'ensemble de la surface. Un coulissement aisé sur le manchon devient possible au moyen d'un traitement thermique qui peut s'effectuer par chauffage du manchon et/ou refroidissement du profilé creux. De préférence, avant qu'on fasse glisser le manchon, le profilé creux est refroidi à une température inférieure à la température ambiante. Ceci présente l'avantage supplémentaire consistant en ce que, si on utilise un agent de liaison visqueux, ledit agent de liaison visqueux devient relativement rigide et ne peut pas être détaché dans certaines parties aussi facilement que lorsque le manchon est amené par glissement en position. Si en supplément le manchon est chauffé et si on utilise un agent de liaison à durcissement thermique, ledit manchon devrait être maintenu en dessous d'une température correspondant à la température de réaction de l'agent de liaison. L'agent de liaison utilisé peut être un agent de liaison appliqué par pulvérisation ou un agent de liaison en feuille. Si la section creuse en particulier doit être formée à froid pour constituer un élément, mais que le manchon amené par glissement n'a pas encore été fixé de façon adéquate par l'agent de liaison, le manchon peut être fixé à la section creuse par des moyens additionnels et par exemple peut être fixé au moyen d'un soudage par points. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortiront de la description donnée ci-après, prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une coupe axiale d'un profilé tubulaire creux formé d'un métal dans la phase de fabrication consistant à faire glisser un manchon sur cette section; - la figure 2 représente une coupe axiale du 5 profilé tubulaire creux de la figure 1, avec le manchon installé sur la section devant être renforcée; et - la figure 3 représente une coupe axiale du profilé tubulaire creux après formage à froid (cintrage pour former un élément). Un profilé tubulaire creux 1 peut être constitué par une plaque de tôle métallique, en particulier une plaque en acier, par formage pour former un produit creux fendu longitudinalement et par un soudage ultérieur au moyen d'un joint de soudage longitudinal. Un manchon coulissant 3 formé d'une tôle métallique, en particulier d'une tôle d'acier, et qui a été fixé par une couche de l'agent de liaison 2, sert à renforcer une section d'un profilé creux 1. Pour mettre en place le manchon 3 sur la section devant être renforcée, on applique tout d'abord un agent de liaison 2 sur le côté extérieur du profilé creux 1. On peut déposer par pulvérisation ledit agent de liaison 2 ou bien on peut appliquer une feuille d'adhésif. Il est approprié d'utiliser n'importe quel agent de liaison qui, à l'état froid, fournit une solidité et une élasticité adéquates et une moindre capacité d'adhésion qu'à la température normale. Il faut appliquer le manchon 3 sur le profilé creux 1 dans toute la mesure du possible avec un ajustement serré sur toute sa longueur, tout en empêchant néanmoins un déplacement de l'agent de liaison 2, le manchon 3 possède un léger surdimensionnement par rapport au profilé creux 1, ledit surdimensionnement étant l'équivalent de l'épaisseur prévue de la couche de l'agent de liaison 2. Pour néanmoins faciliter la venue par glissement du manchon 3 sur le profilé creux 1, les dimensions extérieures de la section creuse 1 sont réduites par refroidissement et/ou le manchon 3 est élargi par chauffage. Lorsqu'on utilise un agent de liaison 2 qui devient mou lorsqu'il est chauffé, le refroidissement du profilé creux 1 possède un effet secondaire positif en ce que l'agent de liaison 2 reste ferme et ne devient pas adhésif. Pour la même raison, lorsque le manchon 3 est chauffé, sa température doit être maintenue inférieure à la température de durcissement de l'agent de liaison 2. Dès que le manchon coulissant 3 est placé sur la section devant être renforcée, le profilé creux 1 et le manchon 3 peuvent être ramenés à la température ambiante. A cette température, le manchon 3 est appliqué d'une manière raisonnablement ferme sur la section creuse 1, tout en préservant la couche de l'agent de liaison 2. Cet état est représenté sur la figure 2. Pour couder le profilé creux de manière à former un élément A, comme représenté sur la figure 3, en général l'adhérence de l'agent de liaison 3 et l'application ferme du manchon 3 ne sont pas suffisantes pour fixer le manchon 3 dans la section à renforcer. Cependant pour faciliter un cintrage aisé ou une autre déformation du profilé creux 1 avec le manchon 3 appliqué, il faut que l'agent de liaison 2 n'ait pas encore été soumis à un traitement additionnel de durcissement. Pour néanmoins fixer axialement le manchon 3 sur le profilé creux 1 on peut fixer un bord du manchon 3 au profilé creux 1 à l'aide d'au moins un point de soudure. Etant donné que l'agent de liaison élastique 2 n'empêche pas dans la pratique une déformation du profilé creux pour la formation d'un élément A et étant donné qu'un ou même quelques points de soudures ne peuvent également pas empêcher la déformation, cette dernière est aisément possible. Si l'élément est destiné à constituer une partie d'une structure de support d'une carrosserie d'un véhicule automobile, de préférence l'incorporation de l'élément dans la structure de support s'effectue lors de l'étape suivante. Le durcissement de l'agent de liaison 2 à l'aide du traitement additionnel s'effectue uniquement après cette étape de déformation et si cela est nécessaire après l'incorporation dans la structure de support, ledit traitement additionnel dépendant du type de l'agent de liaison 2 utilisé. D'une manière générale on utilise un agent de liaison qui durcit en tant que résultat de l'action de la chaleur. Etant donné qu'habituellement dans des structures de support de véhicules automobiles, les éléments A comprennent également une peinture qui est durcissable sous l'effet de l'application d'une chaleur, l'agent de liaison et la peinture peuvent être durcis lors d'une étape de traitement commune (laquage par immersion catholytique à environ 180 C)). La température appliquée lors de ce processus est alors en général supérieure à la température nécessaire pour faire durcir l'agent de liaison. REVENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer un élément (A) renforcé selon des sections, constitué par un profilé creux tubulaire (1) en particulier soudé avec un joint soudé longitudinalement et formé d'un métal, notamment d'acier, sur la paroi duquel est prévue au moins une tôle de renfort métallique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) dans chaque section devant être renforcée, le profilé creux (1) comprend une couche d'un agent de liaison (2) qui peut être durcie au moyen d'un traitement additionnel, b) en tant que pièce de renfort en tôle métallique, on fait glisser un manchon (3) formé d'un métal, notamment d'acier, sur le profilé creux (1) sur la section devant être renforcée, après avoir soumis au moins l'une des deux "pièces à lier", à savoir le profilé creux (1) et le manchon (3), à un traitement thermique tel que l'on obtient un jeu suffisant entre le profilé creux (1) et le manchon (3) pour que l'on puisse faire glisser le manchon (3), c) enfin, on fait durcir l'agent de liaison (2) au moyen d'un traitement additionnel du profilé creux (1) dans la région du manchon (3). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profilé creux (1) est formé de manière à devenir un élément (A) avant le traitement additionnel utilisé pour faire durcir l'agent de liaison (2). 3. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on utilise un manchon (3), qui, à l'état froid, possède un surdimensionnement par rapport au profilé creux (1), lequel surdimensionnement est égal à l'épaisseur de la couche de l'agent de liaison (2). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'avant de faire glisser le manchon (3), on refroidit le profilé creux (1) à une température inférieure à la température ambiante. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on fait glisser le manchon (3) lorsqu'il est à l'état chaud. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, si on utilise un agent de liaison (2) à durcissement thermique, la température du manchon chaud (3) est maintenue inférieure à la température de réaction de l'agent de liaison (2). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on utilise un agent de liaison déposé par pulvérisation. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on utilise un agent de liaison formé d'une feuille. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que pour le formage du profilé creux (1) pourvu du manchon (3), on fixe le manchon (3) au profilé creux (1) à l'aide de moyens additionnels. 10. Procédé selon la revendication 2 ou selon la revendication 2 et l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que, lorsque le profilé creux (1), qui a été formé pour devenir un élément (A), est utilisé dans une structure de support d'une carrosserie de véhicule automobile, on incorpore l'élément (A) dans la structure de support, puis on soumet l'ensemble de la structure de support à un traitement additionnel, qui sert également à faire durcir l'agent de liaison (2).