Brevet FR2876929A1 — publié le 20060428

Procédé de fabrication d'une pièce métallique à très haute limite élastique, notamment en acier, et pièce correspondante. La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce métallique à très haute limite élastique, notamment en acier, et une pièce correspondante. La présente invention concerne notamment un procédé de fabrication d'une pièce de structure de caisse de véhicule automobile, par exemple un longeron ou une traverse, à très haute limite élastique. Les longerons et les traverses d'un véhicule automobile permettent de rigidifier la structure du véhicule automobile et participent activement à la protection des occupants du véhicule, lors d'un choc, en absorbant l'énergie cinétique ce qui permet de préserver l'intégrité de l'habitacle du véhicule automobile. On cherche à l'heure actuelle à diminuer au maximum la masse des pièces constituant la structure du véhicule, en particulier les longerons et les traverses, tout en respectant les exigences imposées par les réglementations en termes de résistance mécanique. On connaît, par la demande de brevet EP-A-O 654 321, un procédé de fabrication d'un longeron de véhicule automobile à partir d'un acier présentant une limite élastique sensiblement supérieure à celle des aciers couramment utilisés. Le procédé de fabrication comprend une première étape au cours de laquelle on forme, à partir d'une bande d'acier, un profilé comprenant une âme présentant une forme sensiblement plane et prolongée à chaque extrémité par deux ailes s'étendant sur toute la longueur de l'âme et perpendiculaires à ladite âme. Dans un second temps, on découpe une portion d'une des ailes ainsi obtenue et une partie de l'âme adjacente pour reformer, par pliage, une aile et obtenir ainsi, au niveau de la partie découpée, une âme présentant une largeur inférieure à la largeur de l'âme dans l'autre partie du profilé. Un tel procédé de fabrication d'une pièce métallique présente l'inconvénient de nécessiter des opérations supplémentaires de découpe et de pliage, après l'opération d'emboutissage, afin d'obtenir une âme munie de portions présentant des dimensions différentes. En outre, un tel procédé ne permet pas l'élaboration de pièces comprenant une âme présentant une forme gauche, ni l'emboutissage de pièces à très haute limite élastique, par exemple supérieure à 700 MPa. La présente invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de fabrication d'une pièce métallique à très haute limite élastique permettant notamment l'obtention d'un profilé présentant une forme gauche. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication 15 d'une pièce métallique à très haute limite élastique, notamment en acier, comprenant les étapes au cours desquelles: on réalise, par emboutissage d'une bande d'acier sensiblement plane, un profilé comprenant une âme présentant une forme gauche munie d'au moins une portion courbe, prolongée à chaque extrémité par deux ailes s'étendant sensiblement au moins en partie sur la longueur de l'âme, et on forme, simultanément à l'obtention de la forme gauche de l'âme et à proximité de la portion courbe, au moins une nervure s'étendant en partie le long de l'âme et dirigée vers l'extérieur de la pièce. La formation d'une nervure dirigée vers l'extérieur pendant l'obtention de la forme gauche de l'âme du profilé, permet de réaliser des pièces, à partir d'un matériau présentant une limite élastique 25 particulièrement élevée tout en s'affranchissant d'éventuelles apparitions de plis ou de cassures au niveau des ailes de la pièce, à proximité de la portion courbe de la pièce. Le procédé de fabrication, selon l'invention, permet la mise en forme d'acier à très haute limite élastique, sensiblement supérieure MPa, alors que les procédés de fabrication conventionnels permettent uniquement la fabrication de pièces à partir de tôles d'acier présentant une limite élastique sensiblement égale à 200 MPa. Avec un tel procédé de fabrication, il devient ainsi possible de réaliser une pièce présentant des caractéristiques mécaniques élevées et une forme gauche permettant non seulement de s'adapter à l'évolution des formes de carrosseries des véhicules automobiles mais également de réduire sensiblement l'épaisseur de la pièce en garantissant le niveau de résistance requis. Le procédé de fabrication de pièce métallique à très haute limite élastique selon l'invention peut ainsi permettre d'accroître sensiblement la protection des occupants d'un véhicule automobile en étant capable d'absorber davantage d'énergie tout en réduisant de 40% à 50% l'épaisseur de la pièce obtenue, notamment des longerons ou traverses, par rapport aux épaisseurs couramment utilisées. Une diminution de l'épaisseur de telles pièces favorise une baisse de la masse totale du véhicule automobile, ainsi qu'une réduction de la consommation en carburant et des émissions de particules polluantes du moteur à combustion du véhicule. Avantageusement, on déforme la nervure, après l'obtention de la forme gauche de l'âme, pour que ladite nervure soit dirigée vers l'intérieur de la pièce. Une telle opération permet l'obtention de pièces présentant un encombrement réduit. Dans un mode de mise en oeuvre du procédé, on réalise le profilé de manière à obtenir deux ailes sensiblement perpendiculaires par rapport à l'âme. De préférence, on emboutit la bande d'acier pour obtenir un profilé comprenant des ailes présentant une première hauteur dans une première portion de l'âme et une seconde hauteur, de dimension réduite, dans une seconde portion de l'âme comprenant la nervure, la différence entre les première et seconde hauteurs correspondant sensiblement à la hauteur de ladite nervure. L'invention a également pour objet une pièce métallique à très haute limite élastique, notamment en acier, destinée à être monté sur un véhicule automobile, du type comprenant un profilé pourvu d'une âme présentant une forme gauche et munie d'au moins une portion courbe. Selon un aspect de l'invention, l'âme comprend une nervure disposée à proximité de la portion courbe et s'étendant en partie le long de l'âme. La nervure peut avantageusement être est dirigée vers l'intérieur de la pièce. Avantageusement, la pièce comprend des première et seconde portions formant un angle déterminé entre elles et prolongées respectivement par deux ailes s'étendant sensiblement perpendiculairement par rapport à l'âme de la pièce. De préférence, la seconde portion comprend au moins la nervure, la hauteur des ailes au niveau de la première portion étant sensiblement égale à la hauteur des ailes au niveau de la seconde portion à laquelle est ajoutée la hauteur de la nervure. L'invention et ses avantages seront mieux compris à l'étude de la description d'un mode de réalisation nullement limitatif, et illustré par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une pièce métallique selon l'invention; - les figures 2 et 3 sont des vues en coupe respectivement selon les axes II-II et III-III de la figure 1; la figure 4 est une vue schématique en perspective montrant une étape intermédiaire dans la mise en forme de la pièce de la figure 1; et - la figure 5 est une vue en coupe selon l'axe V-V de la figure 4. Sur la figure 1, on a représenté une pièce métallique obtenue par le procédé de fabrication selon l'invention, désignée par la référence numérique générale 1. La pièce 1, par exemple un longeron, comprend un profilé 2 pourvu d'une âme 3, de deux ailes 4 et 5 prolongeant ladite âme 3, et de deux rebords latéraux 6 et 7 prolongeant respectivement les ailes 4 et 5. L'âme 3, les ailes 4, 5 et les rebords latéraux 6, 7 sont monoblocs et réalisés à partir d'une bande d'acier. La pièce 1 présente en section droite une forme générale sensiblement en U. L'âme 3 présente une forme gauche et comprend une première portion 3a prolongée par une seconde portion 3b sensiblement inclinée, ici vers le bas, par rapport à ladite portion 3a, par l'intermédiaire d'une portion courbe 3c. En d'autres termes, les première et seconde portions 3a, 3b forment un angle non nul entre elles. Les ailes 4, 5 prolongent sensiblement perpendiculairement vers le bas l'âme 3, et s'étendent sur toute la longueur de ladite âme 3. Au niveau de la seconde portion 3b de l'âme 3, les ailes 4 et 5 présentent une hauteur sensiblement réduite par rapport à la hauteur desdites ailes 4, 5 au niveau de la première portion 3a de l'âme 3. Les bords latéraux 6, 7 prolongent respectivement vers l'extérieur les ailes 4, 5 en étant sensiblement perpendiculaires par rapport aux ailes 4, 5. Les bords latéraux 6, 7 permettent notamment de réaliser la fixation de la pièce 1 sur un autre élément. La pièce 1 comprend également, au niveau de la portion 3b, une nervure 8 dirigée vers l'intérieur, en direction des bords latéraux 6 et 7. La nervure 8 s'étendant sensiblement à partir d'une extrémité de la seconde portion 3b jusqu'à proximité de la portion courbe 3c. La nervure 8 présente une hauteur illustrée schématiquement par la flèche 9 (figure 2) sensiblement réduite par rapport à la hauteur des ailes 4 et de la seconde portion 3b de l'âme 3, illustrée schématiquement par la flèche 10 (figure 2). Ladite hauteur des ailes 4 et 5 au niveau de la portion 3b à laquelle on ajoute la hauteur de la nervure 8, correspond sensiblement à la hauteur des ailes 4 et 5 au niveau de la première portion 3a de l'âme 3, illustrée schématiquement par la flèche 11 (figure 3). La pièce 1 présente ici des ailes 4, 5 présentant des hauteurs sensiblement constantes au niveau des première et seconde portions 3a, 3b. Pour obtenir une telle pièce 1, on réalise, par emboutissage d'une bande d'acier sensiblement plane (figure 4), un profilé 2 comprenant une âme 3 présentant une forme gauche et prolongée à chaque extrémité par deux ailes 4, 5 s'étendant sur toute la longueur de l'âme 3 et perpendiculairement à ladite âme 3. Pendant l'obtention de la forme gauche de l'âme 3, on forme, dans un premier temps, la nervure 8 de manière que ladite nervure 8 soit dirigée à l'extérieur de la pièce 1, comme illustré plus visiblement sur la figure 5. La formation d'une nervure 8 présentant une hauteur sensiblement équivalente à la différence de hauteurs des ailes 4 et 5 au niveau de la portion 3b et au niveau de la portion 3a de l'âme 3, permet l'obtention d'une pièce 1 comprenant une forme gauche et présentant une hauteur sensiblement constante dans lesdites portions 3a, 3b. Dans un second temps, on déforme la nervure 8 pour qu'elle soit dirigée vers l'intérieur et que la pièce 1 présente un encombrement réduit. Après les opérations d'emboutissages, on découpe la bande d'acier, de manière à former les rebords latéraux 6, 7, tels que représentés sur la figure 1. Le procédé selon l'invention permet l'obtention d'une pièce 1 qui présente une courbure dans le sens de la longueur permettant de satisfaire à des exigences de formes prédéterminées et comprenant une profondeur sensiblement constante au niveau de chacune des première et seconde portions 3a, 3b de l'âme 3. Par ailleurs, le procédé de mise en forme selon l'invention permet l'utilisation d'acier possédant une limite élastique élevée afin d'obtenir des pièces de structure de caisse de véhicule automobile, par exemple des longerons et des traverses, présentant des épaisseurs réduites par rapport à celles des pièces couramment utilisées, tout en augmentant sensiblement leurs propriétés mécaniques. REVENDICATIONS 1/Procédé de fabrication d'une pièce métallique à très haute limite élastique, notamment en acier, caractérisé en ce que: - on réalise, par emboutissage d'une bande d'acier sensiblement plane, un profilé (2) comprenant une âme (3) présentant une forme gauche munie d'au moins une portion courbe, prolongée à chaque extrémité par deux ailes (4, 5) s'étendant sensiblement au moins en partie sur la longueur de l'âme, et on forme, simultanément à l'obtention de la forme gauche de l'âme et à proximité de la portion courbe, au moins une nervure (8) s'étendant en partie le long de l'âme et dirigée vers l'extérieur de la pièce. 2/Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on déforme la nervure (8) après l'obtention de la forme gauche de l'âme pour que ladite nervure soit dirigée vers l'intérieur de la pièce. 3/Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on réalise le profilé de manière à obtenir deux ailes (4,5) sensiblement perpendiculaires par rapport à l'âme (3). 4/Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on emboutit la bande d'acier pour obtenir un profilé comprenant des ailes (4, 5) présentant une première hauteur dans une première portion de l'âme et une seconde hauteur, de dimension réduite, dans une seconde portion de l'âme comprenant la nervure, la différence entre les première et seconde hauteurs correspondant sensiblement à la hauteur de ladite nervure. 5/ Pièce métallique à très haute limite élastique, notamment en acier, destinée à être monté sur un véhicule automobile, du type comprenant un profilé pourvu d'une âme présentant une forme gauche et munie d'au moins une portion courbe (3c), caractérisé en ce que l'âme (3) comprend une nervure (8) disposée à proximité de la portion courbe et s'étendant en partie le long de l'âme. 6/Pièce selon la revendication 5, caractérisé en ce que la nervure (8) est dirigée vers l'intérieur de la pièce. 7/Pièce selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la pièce comprend des première et seconde portions (3a, 3b) formant un angle déterminé entre elles et prolongées respectivement par deux ailes (4, 5) s'étendant sensiblement perpendiculairement par rapport à l'âme de la pièce. 8/Pièce selon la revendication 7, caractérisé en ce que la seconde portion (3b) comprend au moins la nervure (8), la hauteur des ailes au niveau de la première portion étant sensiblement égale à la hauteur des ailes au niveau de la seconde portion à laquelle est ajoutée la hauteur de la nervure.