Brevet FR2956995A1 — publié le 20110909

PROCEDE ET INSTALLATION DE SOUDO-BRASAGE LASER DE PIECES EN ACIER EN PARTICULIER DE PIECES EN TOLE DE LA CAISSE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un procédé de soudo-brasage laser de deux pièces en acier. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. L'invention s'applique en particulier au soudo-brasage laser de deux pièces en tôle d'acier de la caisse d'un véhicule automobile. La figure 1 est une vue schématique illustrant un procédé de soudo-brasage laser connu. Dans ce procédé, on déplace en continu le long de la ligne de jonction entre deux pièces en acier 1, 2 à assembler, un faisceau laser 3 et un fil 4 de métal d'apport, tel que du cuivre. Lors de ce déplacement, le faisceau laser 3 fait fondre en continu le fil 4 de métal d'apport pour former un cordon de brasage 5 continu entre les deux pièces 1 et 2. Dans certains procédés de soudo-brasage connus, on souffle vers le cordon de brasage 5 un gaz de protection. Habituellement, on utilise dans ces procédés en tant que gaz de protection un gaz inerte, tel que l'argon pour éviter l'oxydation du cordon de brasage 5. Cependant, l'argon est un gaz extrêmement cher, de sorte que son utilisation est économiquement incompatible avec la fabrication de produits industriels en grande série tels que les véhicules automobiles. Le brevet FR 2 898 529 décrit un procédé de soudo-brasage laser de pièces en acier au moyen d'un fil d'apport en cuivre, dans lequel on souffle sur le cordon de brasage, un mélange gazeux contenant un gaz inerte et 40 à 60% d'oxygène. Ce procédé est moins onéreux que celui consistant à souffler de l'argon, mais reste néanmoins très coûteux. La demanderesse a effectué des essais de soudo-brasage par laser de deux pièces en acier, sans utiliser aucun gaz de protection. Lors de ces essais, on a fait varier la puissance du faisceau laser, la vitesse d'avance du faisceau laser et la vitesse du fil de métal d'apport. Il a été constaté qu'à partir d'une certaine vitesse d'avance du faisceau laser, il était impossible d'obtenir un cordon de brasage ayant un aspect correct et exempt de porosité. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients ci-dessus. Ce but est atteint, selon l'invention, grâce à un procédé de soudo-brasage de deux pièces en acier dans lequel on déplace en continu le long de la ligne de jonction entre les deux pièces un faisceau laser et un fil de métal d'apport de telle sorte que ce faisceau laser fasse fondre en continu le fil de métal d'apport pour former un cordon de brasage continu entre les deux pièces et dans lequel on souffle vers le cordon de brasage un gaz de protection, caractérisé en ce que ce gaz de protection est de l'air comprimé dépourvu de gaz autres que ceux contenus dans l'air atmosphérique. Il a ainsi été constaté de façon surprenante que de l'air comprimé soufflé sur le cordon de brasage permettait d'obtenir des cordons de brasage ayant un aspect correct et dépourvus de porosité. Ce résultat va à l'encontre des préjugés selon lesquels le gaz de protection devrait contenir un gaz inerte, tel que l'argon. Ce résultat surprenant rend le procédé selon l'invention peu coûteux et économiquement compatible avec la production en grande série de pièces soudo-brasées par laser. De préférence, l'air comprimé soufflé sur le cordon de brasage est obtenu au moyen d'un compresseur aspirant de l'air atmosphérique. Il s'agit ici d'un compresseur tout à fait classique et peu coûteux. Des cordons de brasage ayant une structure et un aspect tout à fait corrects ont été obtenus en soufflant de l'air comprimé vers le cordon de brasage à une pression comprise entre 1 et 2 bars, c'est-à-dire peu importante et par conséquent peu onéreuse à mettre en oeuvre. Les meilleurs résultats on été obtenus en soufflant l'air comprimé dans une direction coaxiale à celle du fil de métal d'apport. Selon un autre aspect, l'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de maintien et d'amenée du fil de métal d'apport, ce dispositif intégrant une buse de soufflage d'air raccordée à une source d'air comprimé. De préférence, ledit dispositif comprend une tête comportant un canal axial de guidage du fil de métal d'apport, cette tête étant entourée par une enveloppe séparée de cette tête par une chambre annulaire comportant une entrée qui est raccordée à la source d'air comprimé et une sortie annulaire située en amont de l'extrémité de ladite tête relativement au sens de la circulation de l'air comprimé. Selon un autre aspect, l'invention concerne en outre, l'application du procédé ou de l'installation selon l'invention, au soudo-brasage de deux pièces en tôle de la caisse d'un véhicule automobile. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore tout au long de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples, non limitatifs : - la figure 2 est une vue partielle du dispositif de maintien et d'amenée du fil de métal d'apport, - la figure 3 est une vue en coupe suivant le plan III-III de la figure 2. Le procédé de soudo-brasage selon l'invention diffère du procédé connu illustré par la figure 1 par le fait que le gaz de protection qui est soufflé sur le cordon de brasage 5 est de l'air comprimé dépourvu de gaz autres que ceux contenus dans l'air atmosphérique. Ainsi, l'air comprimé soufflé sur le cordon de soudage peut être issu d'un compresseur standard aspirant l'air atmosphérique et dépourvu de filtre d'aspiration et de déshumificateur. L'air atmosphérique aspiré par le compresseur peut être soufflé vers le cordon de brasage 5 à une pression comprise entre 1 et 2 bars qui est relativement faible. L'air atmosphérique est après compression soufflé dans une direction coaxiale à celle du fil de métal d'apport 4. La figure 2 est une vue en perspective partielle du dispositif 6 de maintien et d'amenée du fil de métal d'apport 4. Ce dispositif 6 intègre une buse 7 de soufflage d'air raccordée à une source d'air comprimé (non représentée). Ce dispositif 6 comprend une tête 8 effilée vers l'avant comportant un canal axial de guidage du fil de métal d'apport 4. Cette tête 8 est entourée (voir notamment la figure 3) par une enveloppe 9 qui est séparée de la tête 8 par une chambre annulaire 10. Cette chambre annulaire 10 comporte une entrée (non représentée) qui est raccordée à la source d'air comprimé et une sortie annulaire 10a (voir figure 2) située en amont de l'extrémité de la tête 8 relativement au sens de la circulation de l'air comprimé. La chambre annulaire 10 permet ainsi de souffler de l'air comprimé vers le cordon de brasage 5 coaxialement au fil 4, comme montré par les flèches représentées sur la figure 2. Le dispositif 6 d'amenée du fil d'apport 4 et de soufflage d'air présente l'avantage d'être très compact, de sorte qu'il peut être disposé relativement près du faisceau laser 3. On donne ci-après les principales caractéristiques d'une installation de soudo-brasage laser selon l'invention. Puissance du faisceau laser 3 : 2800 W Diamètre du faisceau laser 3 : 2,6 mm Nature du fil de métal d'apport 4 : Cu Si3 Vitesse de déplacement du fil de métal d'apport 4 : 4,8/min Pression de soufflage de l'air comprimé : 1,5 bars Débit de l'air comprimé : 451/min. Une installation de soudo-brasage ayant ces caractéristiques a permis de souder des pavillons sur la caisse d'un véhicule automobile au moyen de cordons de brasage d'aspect et de structure tout à fait satisfaisants et ne nécessitant aucune retouche ultérieure. L'utilisation de l'air comprimé en tant que gaz de protection rendent le procédé et l'installation de soudo-brasage selon l'invention parfaitement compatibles avec les impératifs économiques liés à la production en grande série des véhicules automobiles. REVENDICATIONS1. Procédé de soudo-brasage de deux pièces en acier (1, 2) dans lequel on déplace en continu le long de la ligne de jonction entre les deux pièces (1, 2) un faisceau laser (3) et un fil de métal d'apport (4) de telle sorte que ce faisceau laser (3) fasse fondre en continu le fil de métal d'apport (4) pour former un cordon de brasage (5) continu entre les deux pièces (1, 2) et dans lequel on souffle vers le cordon de brasage un gaz de protection, caractérisé en ce que ce gaz de protection est de l'air comprimé dépourvu de gaz autres que ceux contenus dans l'air atmosphérique. 2. Procédé de soudo-brasage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air comprimé est obtenu au moyen d'un compresseur aspirant de l'air atmosphérique. 3. Procédé de soudo-brasage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on souffle l'air comprimé vers le cordon de brasage (5) à une pression comprise entre 1 et 2 bars. 4. Procédé de soudo-brasage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on souffle l'air comprimé dans une direction coaxiale à celle du fil de métal d'apport (4). 5. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif (6) de maintien et d'amenée du fil de métal d'apport (4), ce dispositif intégrant une buse (7) de soufflage d'air raccordée à une source d'air comprimé. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit dispositif (6) comprend une tête (8) comportant un canal axial de guidage du fil de métal d'apport (4), cette tête (8) étant entourée par une enveloppe (9) séparée de cette tête (8) par une chambre annulaire (10) comportant une entrée qui est raccordée à la source d'air comprimé et une sortie annulaire (10a) située en amont de l'extrémité de ladite tête (8) relativement au sens de la circulation de l'air comprimé. 7. Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 4 ou de l'installation selon l'une des revendications 5 ou 6, au soudo-brasage laser de deux pièces (1, 2) en tôle de la caisse d'un véhicule automobile.