Brevet FR2945227A1 — publié le 20101112

DESCRIPTION L'invention concerne un procédé de soudage résistif sous pression et un dispositif de soudage résistif sous pression servant à relier en correspondance de matière des pièces de tôle posées à plat l'une sur l'autre et pressées lors du soudage entre deux électrodes, la chaleur nécessaire pour le soudage étant obtenue par la résistance électrique dans une zone de soudage lors d'un passage du courant dans les pièces de tôle placées l'une sur l'autre. On connaît de nombreuses dispositions qui permettent d'améliorer les propriétés de liaisons soudées formées par soudage résistif sous pression. Le fascicule de publication du dépôt allemand DE 1 440 437 divulgue la technique qui consiste à apporter en courtes impulsions séparées l'énergie électrique qui traverse le matériau lors du soudage, pour réguler l'apport d'énergie. Les demandes de brevet européen EP 0 266 777 A2 et EP 0 711 623 Al divulguent la disposition qui consiste à placer un matériau spécial entre des plaques d'acier plaquées de zinc ou des tôles d'acier galvanisées pour augmenter leur résistance électrique lors du soudage. Le brevet US 2 379 187 divulgue la technique qui consiste à réduire la surface de contact des électrodes lors du soudage résistif. Le problème à la base de l'invention est d'améliorer davantage 20 les propriétés de liaisons soudées obtenues par soudage résistif sous pression. Pour un procédé de soudage résistif sous pression destiné à relier en correspondance de matière des pièces de tôle placées à plat l'une sur l'autre ou posées l'une contre l'autre et pressées entre deux électrodes 25 lors du soudage, la chaleur nécessaire pour le soudage étant obtenue par l'intermédiaire de la résistance électrique dans une zone de soudage lors d'un passage du courant dans les pièces de tôle placées l'une sur l'autre ou l'une contre l'autre, le problème est résolu en agissant sur l'environnement de la zone de soudage en vue d'améliorer les propriétés de la liaison soudée. 30 Dans des essais réalisés dans le cadre de la présente invention, on a découvert qu'en agissant sur ou en influençant de manière ciblée l'environnement de la zone de soudage, on peut améliorer nettement les propriétés de la liaison soudée lorsqu'elle est sollicitée, par exemple en cas de collision. Le procédé de soudage résistif sous pression selon l'invention -2- convient en particulier pour souder des aciers à haute ténacité ou des aciers façonnés à chaud. Un mode de réalisation préféré du procédé de soudage résistif sous pression est caractérisé en ce qu'on agit sur la température de l'environnement de la zone de soudage pour améliorer les propriétés de la liaison soudée. Dans le cadre de la présente invention, on a découvert que les propriétés de la liaison soudée peuvent être améliorées en particulier en refroidissant la zone de soudage. Un autre exemple de réalisation préféré du procédé de soudage résistif sous pression est caractérisé en ce qu'on amène un fluide de refroidissement à l'environnement de la zone de soudage pour la refroidir. Le fluide de soudage peut par exemple être un fluide de refroidissement qui contient de l'eau et/ou de l'huile. Un autre exemple de réalisation préféré du procédé de soudage résistif sous pression est caractérisé en ce que comme fluide de refroidissement, on apporte ou amène un fluide de refroidissement gazeux à ou dans l'environnement de la zone de soudage. Cela simplifie les manipulations du fluide de refroidissement et en particulier l'évacuation du fluide de refroidissement après le refroidissement de la zone de soudage. Un autre exemple de réalisation préféré du procédé de soudage résistif sous pression est caractérisé en ce qu'on balaie l'environnement de la zone de soudage par le fluide de refroidissement aux emplacements de contact des électrodes avec les pièces de tôle. Le débit et la température du fluide de refroidissement permettent d'ajuster de manière définie la température de l'environnement de la zone de soudage. Un autre exemple de réalisation préféré du procédé de soudage résistif sous pression est caractérisé en ce que le fluide de refroidissement est apporté par des tuyères d'amenée de fluide de refroidissement. Les tuyères d'amenée de fluide de refroidissement sont disposées de préférence de manière à exposer/balayer complètement et/ou uniformément la zone de soudage par le/au fluide de refroidissement. Un autre exemple de réalisation préféré du procédé de soudage résistif sous pression est caractérisé en ce que le fluide de refroidissement est apporté par l'intermédiaire des électrodes. Cela simplifie considérablement l'application du procédé de soudage selon l'invention. Un autre exemple de réalisation préféré du procédé de soudage résistif sous pression est caractérisé en ce que pour le refroidissement, les -3- pièces de tôle, la zone de soudage et les électrodes sont disposées dans un espace de refroidissement qui contient un fluide de refroidissement. On utilise alors de préférence un liquide comme fluide de refroidissement. Un autre exemple de réalisation préféré du procédé de soudage résistif sous pression est caractérisé en ce que pour le refroidissement, les pièces de tôle, la zone de soudage et les électrodes sont plongées dans un bassin d'immersion qui contient du fluide de refroidissement. Par la température et/ou le temps de séjour des pièces de tôle et de la zone de soudage dans le bassin d'immersion ou de plongée, on peut ajuster de manière contrôlée (ou définie) la température de la zone de soudage. Un autre exemple de réalisation préféré du procédé de soudage résistif sous pression est caractérisé en ce que les pièces de tôle reposant à plat l'une sur l'autre ou placées l'une contre l'autre sont soudées en un point de soudage. Le procédé selon l'invention est de préférence un procédé de soudage résistif ponctuel sous pression. Pour un dispositif de soudage résistif sous pression destiné à relier en correspondance de matière des pièces de tôle placées à plat l'une sur l'autre ou posées l'une contre l'autre et pressées l'une contre l'autre entre deux électrodes lors du soudage, la chaleur nécessaire pour le soudage étant obtenue par l'intermédiaire de la résistance électrique dans une zone de soudage au passage du courant dans les pièces de tôle placées l'une sur l'autre ou l'une contre l'autre, en particulier selon le procédé décrit plus haut, le problème défini plus haut est résolu avec un dispositif d'influence par lequel on agit sur ou on influence l'environnement de la zone de soudage pour améliorer les propriétés de la liaison soudée. Des essais réalisés dans le cadre de la présente invention ont permis de découvrir qu'une influence ciblée sur l'environnement de la zone de soudage permet d'améliorer nettement les propriétés de la liaison soudée lorsqu'elle est sollicitée, par exemple en cas de collision. Le dispositif selon l'invention de soudage résistif sous pression convient en particulier pour souder des aciers à haute ténacité ou façonnés à chaud. Un exemple de réalisation préféré du dispositif est caractérisé en ce que le dispositif d'action ou d'influence est configuré comme ou réalisé en tant que dispositif de refroidissement qui abaisse la température de l'environnement de la zone de soudage pour améliorer les propriétés de la liaison soudée. Le dispositif de refroidissement peut être doté d'une -4- régulation qui recourt par exemple à des détecteurs appropriés qui régulent l'évolution de la température dans la zone de soudage. Un autre exemple de réalisation préféré du dispositif est caractérisé en ce que le dispositif d'influence est configuré comme ou réalisé en tant que dispositif d'amenée de fluide de refroidissement qui amène un fluide de refroidissement à l'environnement de la zone de soudage pour la refroidir. Le fluide de refroidissement sera de préférence un fluide de refroidissement gazeux. On peut cependant aussi apporter un liquide de refroidissement. Un autre exemple de réalisation préféré du dispositif est caractérisé en ce que le dispositif d'amenée de fluide de refroidissement comprend des tuyères d'amenée de fluide de refroidissement par lesquelles l'environnement de la zone de soudage, est balayé par, ou exposé à un flux de fluide de refroidissement aux emplacements de contact des électrodes avec les pièces de tôle. La température de la zone de soudage peut être limitée par l'intermédiaire de la température et/ou du débit du fluide de refroidissement qui la balaie et qui permet d'obtenir un refroidissement accéléré. Un autre exemple de réalisation préféré du dispositif est caractérisé en ce que le dispositif d'amenée de fluide de refroidissement est intégré dans les électrodes. Cela offre l'avantage de supprimer ou de diminuer l'espace supplémentaire nécessaire pour le dispositif d'amenée de fluide de refroidissement. Un autre exemple de réalisation préféré du dispositif est caractérisé en ce que le dispositif d'amenée de fluide de refroidissement comporte des tubes d'amenée de fluide de refroidissement qui entourent les électrodes en formant des espaces annulaires par lesquels le fluide de refroidissement est apporté à l'environnement de la zone de soudage aux emplacements de contact entre les électrodes et les pièces de tôle. Cela permet de garantir de manière simple que le fluide de refroidissement ne soit envoyé que dans l'environnement de la zone de soudage. Un autre exemple de réalisation préféré du dispositif est caractérisé en ce que le dispositif d'influence: comporte une chambre de refroidissement qui contient un fluide de refroidissement dans lequel sont disposés l'environnement de la zone de soudage et/ou les électrodes. On utilise alors de préférence un fluide de refroidissement liquide. -5- Un autre exemple de réalisation préféré du dispositif est caractérisé en ce que le dispositif d'action comporte un bassin d'immersion (de plongée) avec du liquide de refroidissement dans lequel les pièces de tôle et l'environnement de la zone de soudage sont plongés. La température de la zone de soudage peut être ajustée de manière contrôlée par l'intermédiaire de la température et/ou du temps de séjour des pièces de tôle et de la zone de soudage dans le bassin d'immersion. D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention ressortiront de la description qui suit, dans laquelle différents exemples de réalisation sont décrits en détail en référence au dessin. Dans celui-ci : la figure 1 est une représentation simplifiée d'un dispositif selon l'invention de soudage résistif sous pression présentant deux tuyères d'amenée de fluide de refroidissement, la figure 2 représente un autre exemple de réalisation dans 15 lequel un dispositif d'amenée de fluide de refroidissement est intégré dans deux électrodes et la figure 3 représente un autre exemple de réalisation qui présente un bassin d'immersion rempli de liquide de refroidissement. Dans les figures 1 à 3, les extrémités de deux pièces de tôle 1, 2 20 ont été représentées en coupe longitudinale. Les deux pièces de tôle 1 et 2 doivent être reliées l'une à l'autre en correspondance de matière dans une zone de liaison 4 en un point de soudage 5 en forme de lentille obtenu par soudage résistif ponctuel sous pression. La liaison en correspondance de matière est ou a été créée à 25 l'aide de deux électrodes 11, 12 par lesquelles les deux pièces de tôle 1, 2 sont pressées ensemble dans une zone de soudage 15. Pour obtenir la liaison soudée, un courant élevé s'écoule brièvement d'une électrode 11 à l'autre électrode 12 en traversant les deux pièces de tôle 1, 2. La température nécessaire pour le soudage est obtenue grâce à la haute résistance électrique 30 qui prévaut entre les pièces de tôle 1, 2. Dans la figure 1, un dispositif d'influence 20 est disposé à proximité de la zone de soudage 15. Le dispositif d'influence 20 comporte deux tuyères 21, 22 traversées par un fluide de refroidissement qui présente la forme d'un fluide gazeux, par exemple de l'azote ou de l'air. Les deux 35 tuyères 21, 22 sont orientées de telle sorte que la zone de soudage 15 soit uniformément balayée par le, ou exposée au, fluide de refroidissement aux -6- emplacements de contact entre les électrodes 11, 12 et les pièces de tôle 1, 2. Dans la figure 2, un dispositif d'influence 30 est intégré dans les deux électrodes 11, 12. Dans ce but, les deux électrodes 11, 12 sont toutes deux entourées par un tube 31, 32 d'amenée de fluide de refroidissement. Un espace annulaire 35, 36 respectif par lequel le fluide de refroidissement arrive dans la zone de soudage 15 est formé entre les électrodes 11, 12 et le tube respectif 31, 32 d'amenée de fluide de refroidissement. Le fluide de refroidissement aboutit aux zones de contact sur lesquelles les deux électrodes 11, 12 reposent sur les pièces de tôle 1, 2 par les deux espaces annulaires 35, 36. La figure 3 représente un dispositif d'influence 40 qui présente un espace de refroidissement 44 dans lequel sont disposées la zone de soudage 15 des deux pièces de tôle 1, 2 et les deux extrémités des électrodes 11, 12. L'espace de refroidissement 44 est rempli de fluide de refroidissement 45. Le fluide de refroidissement 45 est de préférence un fluide de refroidissement liquide repris dans un bassin d'immersion ou de plongée 48. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Procédé de soudage résistif sous pression en vue de relier en correspondance de matière des pièces de tôle (1, 2) posées à plat l'une sur l'autre et pressées l'une contre l'autre entre deux électrodes (11, 12) lors du soudage, la chaleur nécessaire pour le soudage étant obtenue par la résistance électrique dans une zone de soudage (15) lors d'un passage du courant dans les pièces de tôle (1, 2) placées l'une sur l'autre, caractérisé en ce que l'on agit sur l'environnement de la zone de soudage (15) pour améliorer les propriétés de la liaison soudée. 2. Procédé de soudage résistif sous pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on agit sur la température de l'environnement de la zone de soudage pour améliorer les propriétés de la liaison soudée. 3. Procédé de soudage résistif sous pression selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on apporte un fluide de refroidissement à l'environnement de la zone de soudage (15) pour la refroidir. 4. Procédé de soudage résistif sous pression selon la revendication 3, caractérisé en ce que comme fluide de refroidissement, on apporte à l'environnement de la zone de soudage (15) un fluide de refroidissement gazeux. 5. Procédé de soudage résistif sous pression selon les revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'environnement de la zone de soudage (15) est balayé par le fluide de refroidissement aux emplacements de contact des électrodes (11, 12) avec les pièces de tôle (1, 2). 6. Procédé de soudage résistif sous pression selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la fluide de refroidissement est apporté par des tuyères (21, 22) d'amenée de fluide de refroidissement. 7. Procédé de soudage résistif sous pression selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le fluide de refroidissement est apporté par l'intermédiaire des électrodes (11, 12). 8. Procédé de soudage résistif sous pression selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que pour le refroidissement, les pièces de tôle (1, 2), la zone de soudage (15) et les électrodes (11, 12) sont-8- disposées dans un espace de refroidissement (44) qui contient un fluide de refroidissement. 9. Procédé de soudage résistif sous pression selon la revendication 8, caractérisé en ce que pour le refroidissement, les pièces de tôle (1, 2), la zone de soudage (15) et les électrodes (11, 12) sont plongées dans un bassin d'immersion (48) contenant du liquide de refroidissement (45). 10. Procédé de soudage résistif sous pression selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pièces de tôle (1, 2) posées à plat l'une sur l'autre sont soudées en un point de soudage (5). 11. Dispositif de soudage résistif sous pression en vue de relier en correspondance de matière des pièces de tôle (1, 2) posées à plat l'une sur l'autre et pressées l'une contre l'autre entre deux électrodes (11, 12) lors du soudage, la chaleur nécessaire pour le soudage étant obtenue par la résistance électrique dans une zone de soudage (15) lors d'un passage du courant dans les pièces de tôle placées l'une sur l'autre, en particulier dans un procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par un dispositif d'influence par lequel on agit sur ou on influence l'environnement de la zone de soudage (15) pour améliorer les propriétés de la liaison soudée. 12. Dispositif de soudage résistif sous pression selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif d'influence (20; 30; 40) est réalisé en tant que dispositif de refroidissement qui abaisse la température de l'environnement de la zone de soudage (15) pour améliorer les propriétés de la liaison soudée. 13. Dispositif de soudage résistif sous pression selon les revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que le dispositif d'influence (20; 30) est réalisé en tant que dispositif d'amenée de fluide de refroidissement qui amène à l'environnement de la zone de soudage (15) un fluide de refroidissement pour la refroidir. 14. Dispositif de soudage résistif sous pression selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif (20) d'amenée de fluide de refroidissement comporte des tuyères (21, 22) d'amenée de fluide de refroidissement par lesquels l'environnement de la zone de soudage (15) est exposé à un flux de fluide de refroidissement aux emplacements de contact entre les électrodes (11, 12) et les pièces de tôle (1, 2).-9- 15. Dispositif de soudage résistif sous pression selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif (30) d'amenée de fluide de refroidissement est intégré dans les électrodes (11, 12). 16. Dispositif de soudage résistif sous pression selon la revendication 15, caractérisé en ce que le dispositif (30) d'amenée de fluide de refroidissement comporte des tubes (31, 32) d'amenée de fluide de refroidissement qui entourent les électrodes (11, 12) en formant des espaces annulaires (35, 36) par lesquels un fluide de refroidissement est apporté à l'environnement de la zone de soudage (15) aux emplacements de contact entre les électrodes (11, 12) et les pièces de tôle (1, 2). 17. Dispositif de soudage résistif sous pression selon les revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que le dispositif d'influence (40) comporte une chambre de refroidissement (44) qui contient un fluide de refroidissement (45) et dans lequel l'environnement de la zone de soudage (15) et/ou les électrodes (11, 12) sont disposés. 18. Dispositif de soudage résistif sous pression selon la revendication 17, caractérisé en ce que le dispositif d'influence (40) comporte un bassin de plongée (48) avec du liquide de refroidissement (45) dans lequel les pièces de tôle (1, 2) et l'environnement de la zone de soudage (15) sont plongés.