Brevet FR2938781A1 — publié le 20100528

i "Procédé de fabrication d'un corps creux en tôle zinguée pour un véhicule automobile" L'invention concerne un procédé de fabrication d'un corps creux en tôle zinguée pour un véhicule automobile. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication d'un corps creux en tôle zinguée pour un véhicule automobile, ledit corps creux comportant au moins un premier panneau de tôle assemblé à un second panneau de tôle, ledit premier panneau de tôle comportant au moins une partie io principale perpendiculaire au second panneau, une partie d'extrémité parallèle au second panneau et un rayon de courbure déterminé reliant ladite partie d'extrémité à la partie principale, ledit procédé comportant au moins une étape de soudage par laser au cours de laquelle le premier panneau est soudé par laser 15 au second panneau en respectant un jeu déterminé entre lesdits premier et second panneaux, pour permettre l'évacuation des vapeurs de zinc. On connaît de nombreux exemples de procédés de fabrication de ce type. 20 L'assemblage de panneaux de tôle zinguée est habituelle- ment réalisé par soudure laser par transparence. La soudure à clin et la soudure dans le rayon, c'est-à-dire une soudure réalisée par un faisceau de laser positionné entre le rayon de courbure du premier panneau et le second panneau, 25 sont difficiles à mettre en oeuvre, car les importantes dispersions de réalisation des panneaux issus d'emboutissage ne permettent que difficilement d'assurer un suivi satisfaisant de la position du faisceau laser. La soudure par transparence donne d'excellents résultats 30 en terme de tenue de l'assemblage réalisé, mais impose des contraintes élevées dans le cadre du soudage de pièces zinguées. 2 En effet, il est nécessaire, lors du soudage, de maintenir l'existence d'un jeu déterminé d'environ 0.2 mm entre les deux panneaux pour permettre aux vapeurs de zinc de s'échapper latéralement du cordon de soudure et ainsi de moins perturber l'écoulement capillaire de la soudure. Aussi est il particulièrement difficile de réaliser cette opération entre une partie d'extrémité du premier panneau, parallèle au second panneau, et ledit second panneau, car les tolérances d'emboutissage sont supérieures au jeu de 0.2 mm io recherché. L'invention remédie à cet inconvénient en assemblant sans jeu la partie d'extrémité du premier panneau et le second panneau, et en réalisant l'opération de soudage par transparence dans le rayon de courbure du premier panneau, pour réaliser le 15 soudage selon le jeu déterminé. Dans ce but, l'invention propose un procédé du type décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape préalable de mise en position au cours de laquelle on superpose sans jeu la partie d'extrémité du premier panneau sur 20 le second panneau et en ce qu'au cours de l'étape de soudage par laser, le faisceau laser est positionné dans une zone du rayon de courbure du premier panneau correspondant au jeu déterminé entre les premier et second panneaux, une tête laser délivrant le faisceau laser étant agencée d'un côté des deux panneaux pour 25 réaliser un soudage dit "par transparence" . Selon d'autres caractéristiques du procédé : - au cours de l'étape de soudage laser, la tête laser est agencée du côté de la concavité du rayon de courbure et est inclinée d'un angle déterminé selon, lequel le faisceau passe par 30 le centre du rayon de courbure et la normale au rayon de courbure du premier panneau, - au cours de l'étape de soudage laser, le faisceau laser est agencée à une distance déterminée de la jonction entre le 3 rayon de courbure du premier panneau et le second panneau, qui est associée à la réalisation de la soudure dans une zone du rayon de courbure du premier panneau correspondant au jeu déterminé entre les premier et second panneaux, - le procédé comporte une étape de suivi de joint simultanée à l'étape de soudage laser, au cours de laquelle on mesure en permanence la position du cordon de soudure, - le procédé comporte une étape de correction de position de la tête laser au cours de laquelle, en fonction de la position du io cordon de soudure mesurée lors de l'étape de suivi de joint, on asservit la position de la tête laser pour ajuster la distance déterminée de manière à permettre la réalisation de la soudure dans la zone du rayon de courbure du premier panneau correspondant au jeu déterminé entre les premier et second 15 panneaux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : 20 - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une extrémité d'un corps creux, illustrant les procédés de soudage conventionnels. - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une extrémité d'un corps creux, illustrant le procédé de soudage objet 25 de l'invention. Dans la description qui va suivre, des chiffres de référence identiques désignent des pièces identiques ou ayant des fonctions similaires. On a représenté à la figure 1 le détail d'un corps creux 10 30 de véhicule automobile. De manière connue, le corps creux 10 comporte au moins un premier panneau 12 de tôle assemblé à un second panneau 14 de tôle. 4 Par exemple, le premier panneau 12 de tôle comporte au moins une partie principale 16 perpendiculaire au second panneau 14, une partie d'extrémité 18 parallèle au second panneau 14 et un rayon de courbure 20 déterminé reliant ladite partie d'extrémité 18 à la partie principale 16. De manière connue, plusieurs procédés peuvent être utilisés pour souder le premier panneau 12 au second panneau 14. Dans la suite de la présente description, on s'intéressera io en particulier à l'opération de soudage de panneaux 12, 14 en tôle zinguée, qui nécessitent le maintien d'un jeu déterminé entre les panneaux à souder, pour permettre l'évacuation des vapeurs de zinc dégagées par l'échauffement des panneaux, l'évacuation de ces vapeurs étant impérative pour éviter qu'elles ne viennent 15 perturber l'écoulement capillaire de la soudure. Comme on peut le voir sur la figure 1, il est en premier lieu possible de réaliser la soudure "à clin" dans une zone de bout 22 du premier panneau 12. Toutefois, ce type de soudure ne confère par la meilleure rigidité à l'assemblage. 20 Il est aussi possible de réaliser la soudure "par transparence" dans une zone intermédiaire 24 de la partie d'extrémité 18 du premier panneau 12, une tête laser délivrant le faisceau laser étant agencée d'un côté des deux panneaux 12, 14. 25 Dans cette configuration, il est nécessaire, lors du soudage, de maintenir l'existence d'un jeu déterminé (non représenté) d'environ 0.2 mm entre les deux panneaux 12, 14 pour permettre aux vapeurs de zinc de s'échapper latéralement du cordon de soudure. 30 Il est donc particulièrement difficile de réaliser cette opération entre la partie intermédiaire 24 du premier panneau 12 et le second panneau 14, car les tolérances d'emboutissage des deux panneaux 12, 14 sont supérieures au jeu de 0.2 mm recherché. Enfin, il est possible de souder dans une zone 25 à proximité du rayon de courbure 20 du premier panneau 12, mais il 5 est nécessaire d'effectuer un positionnement précis du faisceau laser pour parvenir à la réalisation d'un cordon de soudure entre le rayon de courbure 20 du premier panneau 12 et le second panneau 14. L'invention se propose de tirer parti des jeux exploitables io entre le rayon de courbure 20 du premier panneau 12 et le second panneau 14 pour réaliser une opération de soudage par transparence. Dans ce but, l'invention propose un procédé de soudage des panneaux 12, 14 décrits précédemment, ledit procédé 15 comportant au moins une étape de soudage par laser au cours de laquelle le premier panneau est soudé par laser au second panneau en respectant un jeu déterminé entre lesdits premier 12 et second panneaux 14, pour permettre l'évacuation des vapeurs de zinc. 20 Conformément à l'invention, comme représenté à la figure 2, ce procédé comporte au moins une étape préalable de mise en position au cours de laquelle on superpose sans jeu la partie d'extrémité 18 du premier panneau 12 sur le second panneau 14. Par ailleurs, au cours de l'étape de soudage par laser, le faisceau 25 laser 27 est positionné dans une zone du rayon de courbure 20 du premier panneau 12 correspondant à un jeu "J" déterminé, typiquement de l'ordre de 0.2mm, entre les premier et second panneaux 12, 14. Cette configuration permet donc d'une part de s'affranchir 30 des dispersions dimensionnelles résultant de l'emboutissage des premier et seconds panneaux 12, 14 et néanmoins d'assurer le respect du jeu "J" nécessaire à l'évacuation des vapeurs de zinc. Enfin, le procédé selon l'invention est avantageusement caractérisé en ce qu'une tête laser 26 délivrant le faisceau laser est agencée d'un côté des deux panneaux 12, 14 pour réaliser un soudage dit "par transparence". Plus particulièrement, la tête laser 26 est de préférence agencée du côté de la concavité du rayon de courbure. Cette configuration a été représentée à la figure 2. L'invention est en ceci avantageuse que la position de la tête laser 26 suivant la direction horizontale "L" détermine le jeu io entre le rayon de courbure 20 du premier panneau et le second panneau 14 avec lequel la soudure est réalisée. Il est donc possible en faisant varier la position longitudinale "X" de la tête laser 26 mesurée à partir de la jonction entre le rayon de courbure 20 du premier panneau 12 et 15 le second panneau 14, de faire varier le jeu "J", et réciproquement, c'est-à-dire d'ajuster la position longitudinale "X" de la tête laser 26 afin d'obtenir un jeu "J" correspondant idéalement à une valeur de 0.2mm. Une simple relation géométrique permet de calculer la 20 position théorique de la tête laser 26. En effet, comme l'illustre la figure 2, pour obtenir un jeu "J" sur le rayon extérieur "R" du rayon de courbure 20 à partir d'une position "X" de la tête laser 26, nous obtenons les relation suivantes : 25 cos a = (R-J)/R et sin a = X/R d'où : X = R sin [arccos ((R-J)/R)] 30 Ce calcul est évidemment à minorer ou majorer en fonction des dispersions de dimensionnement obtenues pour les tôles considérées. 7 Ainsi, à titre d'exemple, pour une tôle standard d'épaisseur 1.5mm, la rayon de courbure intérieur "r" variant entre 3mm et 6mm, ce qui correspond à un rayon extérieur "R" variant entre 4,5 et 6mm, on obtient pour un valeur de jeu "J" comprise entre 0,17 mm et 0,23 mm, une valeur théorique de positionnement "X" de la tête laser comprise entre 1,33 et 1,72mm. Une autre caractéristique avantageuse de l'invention est que de préférence le procédé comporte une étape de suivi de joint simultanée à l'étape de soudage laser, au cours de laquelle io on mesure en permanence la position du cordon de soudure. Cette mesure peut également être réalisée pour lire la valeur des rayons réalisés et de ce fait recalculer les positions idéales de soudure. Cette mesure est optique. De la sorte, le procédé peut avantageusement une étape 15 de correction de position de la tête laser 26 au cours de laquelle, en fonction de la position du cordon de soudure mesurée lors de l'étape de suivi de joint, on asservit la position de la tête laser 26 pour ajuster la distance déterminée de manière à permettre la réalisation de la soudure dans la zone du rayon de courbure 20 20 du premier panneau 12 correspondant au jeu déterminé "J" entre les premier et second panneaux 12, 14. L'invention permet donc de réaliser de manière simple et efficace l'assemblage de panneaux creux en tôle zinguée par soudage laser par transparence dans le rayon de courbure d'un 25 panneau. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un corps creux (10) en tôle zinguée pour un véhicule automobile, ledit corps creux comportant au moins un premier panneau (12) de tôle assemblé à un second panneau (14) de tôle, ledit premier panneau (12) de tôle comportant au moins une partie principale (16) perpendiculaire au second panneau (14), une partie d'extrémité (18) parallèle au second panneau (14) et un rayon de courbure (20) déterminé reliant ladite partie d'extrémité (18) à la partie io principale (16), ledit procédé comportant au moins une étape de soudage par laser au cours de laquelle le premier panneau (12) est soudé par laser au second panneau (14) en respectant un jeu déterminé (J) entre lesdits premier et second panneaux (12, 14), pour permettre l'évacuation des vapeurs de zinc, 15 caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape préalable de mise en position au cours de laquelle on superpose sans jeu la partie d'extrémité (18) du premier panneau (12) sur le second panneau (14) et en ce qu'au cours de l'étape de soudage par laser, le faisceau laser est positionné dans une zone du rayon 20 de courbure (20) du premier panneau (12) correspondant au jeu (J) déterminé entre les premier et second panneaux (12, 14), une tête laser (26) délivrant le faisceau laser (27) étant agencée d'un côté des deux panneaux (12, 14) pour réaliser un soudage dit "par transparence". 25 2. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de soudage laser, la tête laser (26) est agencée du côté de la concavité du rayon (20) de courbure et est inclinée d'un angle (a) déterminé selon lequel le faisceau passe par le centre du rayon de courbure 30 et la normale au rayon de courbure (20) du premier panneau (12) 3. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que au cours de l'étape de soudage laser, le faisceau laser (27) est agencé à une distance (X) 9 déterminée de la jonction entre le rayon de courbure (20) du premier panneau (12) et le second panneau (14), qui est associée à la réalisation de la soudure dans une zone du rayon (20) de courbure du premier panneau (12) correspondant au jeu (J) déterminé entre les premier et second panneaux (12, 14). 4. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de suivi de joint simultanée à l'étape de soudage laser, au cours de laquelle on mesure en permanence la position du cordon de io soudure. 5. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de correction de position de la tête laser (26) au cours de laquelle, en fonction de la position du cordon de soudure mesurée lors de 15 l'étape de suivi de joint, on asservit la position de la tête laser (26) pour ajuster la distance (X) déterminée de manière à permettre la réalisation de la soudure dans la zone du rayon de courbure (20) du premier panneau (12) correspondant au jeu déterminé entre les premier et second panneaux (12, 14). 20