Brevet FR2969029A1 — publié le 20120622

Domaine technique de l'invention 10 L'invention concerne un agencement de deux pièces en matériaux thermoplastiques, destinées à être assemblées par un procédé de soudage laser par transparence, une première pièce transparente à un faisceau laser étant positionnée sur une seconde pièce absorbante au faisceau laser. 15 Etat de la technique II est apparu ces dernières années une demande importante de réduction du poids et du coût des pièces, notamment dans le domaine des 20 composants ou éléments pour l'industrie automobile. Plus particulièrement pour la réalisation d'un véhicule automobile, de nombreuses pièces en tôle sont nécessaires, lesdites pièces en tôle présentant des formes plus ou moins complexes, pour lesquelles il est nécessaire de prévoir des procédés d'assemblage complexes. Ainsi, il a été proposé d'utiliser des pièces en 25 matériaux thermoplastiques, afin de réduire à la fois le poids de la pièce, mais aussi son coût. En parallèle, il a été proposé des améliorations aux procédés d'assemblage existants, en vu de les adapter à l'assemblage de pièces en matériaux thermoplastiques. 30 Toutefois, avec de tels nouveaux procédés d'assemblage, un problème rencontré réside dans la nature et la forme des pièces à assembler, l'une et/ou l'autre étant souvent une pièce d'aspect, par exemple du type garniture intérieure de porte, qu'il ne faut absolument pas dégrader visuellement, et l'une et/ou l'autre présentant des formes et dimensions s'avérant souvent incompatibles avec de tels procédés d'assemblage. Objet de l'invention L'invention a pour but de remédier à l'ensemble des inconvénients précités et a pour objet la réalisation d'un agencement de deux pièces en 10 matériaux thermoplastiques, qui puisse être associé à tout type de procédé de soudage laser, tout en étant simple de conception et peu coûteux. L'objet de l'invention est caractérisé, plus particulièrement, par le fait que les deux pièces comportent une interface de soudage de largeur 15 prédéterminée, de sorte à permettre le bridage des deux pièces l'une contre l'autre sans interférer sur le passage du faisceau laser, et dont la section est prédéterminée selon les caractéristiques des matériaux des pièces à assembler. 20 Une telle interface de soudage avec une telle largeur et une telle section prédéterminées permet notamment d'avoir un agencement offrant un bridage optimal pour un accostage parfait des deux pièces l'une contre l'autre en vue de faciliter et d'optimiser au maximum le procédé de soudage laser associé. 25 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention peuvent être considérées isolément ou en combinaison : - Ladite section de l'interface de soudage peut être fonction de la transparence du matériau de la pièce supérieure. - Ladite largeur de l'interface de soudage peut être sensiblement égale à 30 la somme de la largeur d'au moins une première zone de bridage, destinée au positionnement de moyens de bridage des deux pièces l'une contre l'autre, et5 de la largeur d'une seconde zone de soudage, destinée au passage du faisceau laser. - La largeur de la zone de soudage peut être prédéterminée selon le cordon de soudure souhaité pour l'assemblage des deux pièces. - Une des deux pièces en matériaux thermoplastiques peut comporter une surépaisseur au niveau de ladite interface de soudage. - Ladite surépaisseur peut être formée sur ladite pièce inférieure et peut avoir des dimensions prédéterminées dépendantes des caractéristiques du matériau de ladite pièce supérieure. - Ladite surépaisseur peut être formée sur ladite pièce supérieure et peut avoir des dimensions prédéterminées dépendantes des caractéristiques du matériau de ladite pièce supérieure. - Ladite surépaisseur peut avoir une largeur sensiblement identique à la largeur de ladite interface de soudage. - Ladite pièce supérieure peut comporter une section prédéterminée avec des angles rayonnés, délimitant sensiblement la largeur de l'interface de soudage. - Ladite pièce inférieure en matériau thermoplastique peut être une pièce d'aspect. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la 25 description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 représente schématiquement une vue partielle d'un premier 30 mode particulier de réalisation d'un agencement de deux pièces en matériaux thermoplastiques selon l'invention, illustrant l'assemblage des deux pièces au niveau d'une zone dite « feuillure » de l'agencement. 10 15 20 Les figures 2 à 4 représentent chacune schématiquement une vue partielle de variantes de réalisation de l'agencement selon la figure 1. La figure 5 représente schématiquement une vue partielle d'un autre mode particulier de réalisation d'un agencement de deux pièces en matériaux thermoplastiques selon l'invention, illustrant l'assemblage des deux pièces au niveau d'une zone dite « pleine peau » de l'agencement. Description de modes particuliers de réalisation En référence aux figures 1 à 5, l'agencement 10 selon l'invention est un agencement de deux pièces 11, 12 en matériaux thermoplastiques superposées, à savoir une pièce supérieure 11 posée sur une pièce inférieure 12, et présentant chacune des dimensions et des formes prédéterminées. Plus particulièrement, l'agencement 10 selon l'invention est un agencement de deux pièces 11, 12 en matériaux thermoplastiques destinées à être soudées par un procédé de soudage laser par transparence, la première pièce supérieure 11 étant une pièce transparente à un faisceau laser F et la seconde pièce inférieure 12 étant une pièce absorbante au faisceau laser F. Selon l'invention, les deux pièces 11, 12 en matériaux thermoplastiques comportent une interface de soudage 13 commune, destinée à être soudée, c'est-à-dire qu'au moins une partie de la surface inférieure 11 a de la pièce supérieure 11 est en contact contre au moins une partie de la surface supérieure 12a de la pièce inférieure 12 (figure 1). L'interface de soudage 13 a une largeur L1 prédéterminée, de sorte à permettre le bridage des deux pièces 11, 12 l'une contre l'autre sans interférer sur le passage du faisceau laser F. L'interface de soudage 13 présente également une section S prédéterminée selon les caractéristiques des matériaux des pièces 11, 12 à assembler, notamment selon la transparence de la pièce supérieure, par exemple selon la quantité de fibres de verre chargeant le matériau, selon le comportement et la soudabilité des deux pièces 11, 12, selon si la pièce la pièce inférieure 12 est une pièce d'aspect ou non, etc. Par interface de soudage 13, ou piste de soudage, il faut comprendre ici l'interface de contact entre les deux pièces 11, 12, à savoir l'ensemble des zones correspondant aux parties accostées des deux pièces 11, 12 destinées à être soudées. C'est-à-dire, dans le cas d'un élément d'un véhicule automobile par exemple du type porte latérale ou porte de coffre, cela correspond sensiblement aux bords, ou au contour, des pièces 11, 12, ou zones dites « feuillure », comme représentées sur les figures 1 à 4, mais également aux parties en contact des deux pièces 11, 12 situées plus vers l'intérieur ou le centre des pièces 11, 12, ou zones dites « pleine peau », comme représentées sur la figure 5. De telles zones dites « feuillure » sont généralement assez limitées et donc assez contraintes, tandis que les zones dites « pleine peau » le sont généralement moins. Par ailleurs, l'interface de soudage 13 comporte, de préférence, aucun défaut du type marquage ou défaut de surface et aucune sous-épaisseur, du type résultant des empruntes d'éjecteurs de moules. D'une façon générale, l'interface de soudage 13 entre les pièces 11, 12, à savoir l'ensemble des zones à souder (« feuillure » et/ou « pleine peau »), correspondant au passage du faisceau laser F, doit être le plus lisse possible, sans défaut de surface ni en creux ni en bosse. Dans le premier mode particulier de réalisation représenté sur la figure 1, illustrant une zone dite « feuillure » des deux pièces 11, 12 à assembler, la pièce supérieure 11 n'est pas une pièce d'aspect, tandis que la pièce inférieure 12 est une pièce d'aspect. L'interface de soudage 13 présente une largeur L1 prédéterminée, de sorte qu'un tel agencement 10 peut coopérer avec tout type de moyens de bridage, nécessaires pour maintenir un bon accostage des deux pièces 11, 12 l'une contre l'autre lors du procédé de soudage laser associé, sans interférer sur la place nécessaire au passage du faisceau laser F. Sur la figure 1, ladite place nécessaire au passage du faisceau laser est appelée également zone de soudage 14 et lesdits moyens de bridage sont représentés de manière schématique par une zone grisée, ou zone de bridage 15, qui correspond sensiblement à la place nécessaire pour tout type de moyen de bridage, par exemple du type vis, patin, pied, pince, etc. D'une façon générale, la largeur de la zone de soudage 14, ou piste de soudage, est calculée de sorte à être nécessaire et suffisante pour permettre de garantir l'accostage des deux pièces 11, 12 l'une contre l'autre au niveau de la zone de bridage 15 et pour garantir le passage du faisceau laser F, à savoir selon le cordon de soudure souhaité pour l'assemblage des deux pièces 11, 12. D'une façon générale, la largeur L1 de l'interface de soudage 13 est égale sensiblement à la somme de la largeur L2 de la zone de bridage 15 et de la largeur L3 de la zone de soudage 14. A titre d'exemple sur la figure 1, la largeur L1 de l'interface de soudage 13 est de l'ordre de 18mm, la zone de bridage 15 a une largeur L2 de l'ordre de 6mm et la largeur L3 de la zone de soudage 14 est de l'ordre de 12mm. Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 2, la pièce supérieure 11 et la pièce inférieure 12 ne sont pas des pièces d'aspect. Dans ce cas, la section S prédéterminée de l'agencement 10 selon l'invention se distingue de la précédente (figure 1) par la pièce inférieure 12, qui comporte une surépaisseur 16, avec des dimensions prédéterminées conditionnées notamment par la nature et les caractéristiques des matériaux de la pièce supérieure 11 et de la pièce inférieure 12. La surépaisseur 16 est notamment destinée à permettre un rattrapage de jeu, pour une bonne mise en référence géométrique des deux pièces 11 et 12 et un bon accostage des pièces 11 et 12 l'une sur l'autre. Une telle surépaisseur 16 permet ainsi de garantir l'accostage des deux pièces 11, 12 l'une contre l'autre au niveau de l'interface de soudage 13 et permet de se prémunir de toute interférence en périphérie des zones à souder, tout en garantissant une qualité de soudure optimale. A titre d'exemple, sur la figure 2, la surépaisseur 16 présente une largeur L4, par exemple, sensiblement identique à la largeur de l'interface de soudage 13. Une telle surépaisseur 16 a, par exemple, une épaisseur el de l'ordre de l mm minimum. D'une façon générale, si la pièce inférieure 12 n'est pas une pièce d'aspect, la valeur de l'épaisseur el de la surépaisseur 16 n'est pas limitée, tandis que, si la pièce inférieure 12 est une pièce d'aspect, la valeur el de la surépaisseur 16 est limitée par les contraintes du moulage de la pièce, notamment l'épaisseur de base du matériau, etc. Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 3, la pièce supérieure 11 n'est pas une pièce d'aspect, tandis que la pièce inférieure 12 est une pièce d'aspect. Dans ce cas, la section S prédéterminée de l'agencement 10 selon l'invention se distingue des précédentes (figures 1 et 2) par la pièce supérieure 11, qui comporte une surépaisseur 17, avec des dimensions prédéterminées conditionnées notamment par la nature et les caractéristiques des matériaux de la pièce supérieure 11 et de la pièce inférieure 12. Comme précédemment, la surépaisseur 17 est notamment destinée à permettre un rattrapage de jeu, pour une bonne mise en référence géométrique des deux pièces 11 et 12 et un bon accostage des pièces 11 et 12 l'une sur l'autre. Une telle surépaisseur 17 permet ainsi de garantir l'accostage des deux pièces 11, 12 l'une contre l'autre au niveau de l'interface de soudage 13 et permet de se prémunir de toute interférence en périphérie des zones à souder, tout en garantissant une qualité de soudure optimale. Dans la variante de la figure 3, le matériau de la pièce supérieure 11 est fortement transparent, par exemple faiblement chargé en fibres de verre. La surépaisseur 17 peut donc avoir une épaisseur prédéterminée, dans la limite de transparence acceptable pour le faisceau laser F et dans le but de garantir le soudage par le procédé de soudage laser associé. A titre d'exemple, sur la figure 3, la surépaisseur 17 a une largeur L5, de préférence, sensiblement identique à la largeur de l'interface de soudage 13. Par ailleurs, la surépaisseur 17 a, par exemple, une épaisseur e2 de l'ordre de l mm minimum. D'une façon générale, plus le matériau de la pièce supérieure 11 est transparent, plus l'épaisseur e2 de la surépaisseur 17 peut être importante, toujours dans la limite de transparence acceptable pour le faisceau laser F et dans le but de garantir le soudage par le procédé de soudage laser associé. D'une façon générale, l'épaisseur e de la surépaisseur 16, 17 prévue sur une des pièces 11, 12, selon les variantes de réalisation représentées sur les figures 2 et 3, est donc prédéterminée dans les limites de transparence du matériau de la pièce supérieure 11, d'absorption de la pièce inférieure 12, de la faisabilité du soudage des deux pièces 11, 12 et des prestations, notamment qualité du produit recherché. Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 4, la pièce supérieure 11 n'est pas une pièce d'aspect, tandis que la pièce inférieure 12 est une pièce d'aspect. Plus particulièrement, la pièce supérieure 11 est réalisée dans un matériau faiblement transparent, par exemple fortement chargé en fibres de verre, et n'accepte donc pas de surépaisseur, comme représentée sur les figures 2 et 3. Dans ce cas, la section S prédéterminée de l'agencement 10 selon l'invention se distingue également des précédentes (figures 1 à 3) par la pièce supérieure 11. Pour pouvoir effectuer un rattrapage de jeu et garantir un bon accostage des deux pièces 11 et 12 l'une contre l'autre, comme indiqué précédemment pour les figures 2 et 3, il est ici nécessaire de modifier le moule d'injection de la pièce supérieure 11, de sorte à ce que la pièce supérieure 11 présente, par exemple, deux angles rayonnés 18, délimitant sensiblement l'interface de soudage 13 de largeur L1. Une telle conformation de la pièce supérieure 11 permet notamment d'optimiser le rattrapage de jeu entre les deux pièces 11, 12, de garantir un bon accostage des deux pièces 11 et 12 l'une contre l'autre, afin d'optimiser la qualité du soudage du procédé de soudage laser associé. Dans le second mode particulier de réalisation représenté sur la figure 5, illustrant l'assemblage des deux pièces 11, 12 au niveau d'une zone dite « pleine peau », l'agencement 10 selon l'invention se distingue des variantes de réalisation représentées sur les figures 1 à 4, notamment par la largeur L1 prédéterminée de l'interface de soudage 13. Sur la figure 5, une telle largeur L1 est notamment choisie de sorte qu'un tel agencement 10 peut coopérer avec tout type de moyens de bridage, nécessaires pour maintenir un bon accostage des deux pièces 11, 12 l'une contre l'autre lors du procédé de soudage laser associé, sans interférer sur la place nécessaire au passage du faisceau laser F. Plus particulièrement, la largeur L1 de l'interface de soudage 13 correspond sensiblement à la somme de la largeur L3 de la zone de soudage 14, nécessaire au passage du faisceau laser pour une bonne soudabilité, et de la largeur L2 de deux zones de bridage 15, situées de part et d'autre de la zone de soudage 14, correspondant à des zones réservées aux moyens de bridage nécessaires, aptes à se positionner de part et d'autre de la zone de soudage. D'une façon générale, la largeur L1 de l'interface de soudage 13 est égale sensiblement à la somme de la largeur L2 de toutes les zones de bridage 15 et de la largeur L3 de la zone de soudage 14. A titre d'exemple, sur la figure 5, la longueur L1 de l'interface de soudage 13 est de l'ordre de 24mm, avec une longueur L2 de chaque zone de bridage 15 de l'ordre de 6mm chacune et une longueur L3 de la zone de soudage 14 de l'ordre de 12mm. Dans le mode particulier de réalisation représenté sur la figure 5, la pièce supérieure 11 et la pièce inférieure 12 ne sont pas des pièces d'aspect. La pièce inférieure 12 comporte une surépaisseur 16 apte à jouer le rôle de rattrapage de jeu, afin, comme précédemment (figure 2), de garantir un bon accostage des deux pièces 11 et 12 l'une contre l'autre et d'optimiser le soudage du procédé de soudage laser associé. Dans d'autres variantes de réalisation non représentées, dans des zones dites « pleine peau », comme illustré sur la figure 5, l'agencement 10 selon l'invention peut comporter une surépaisseur 17 sur la pièce supérieure 11 ou des angles rayonnés 18 sur la pièce supérieure 11 ou peut ne pas comprendre de surépaisseur, comme dans les variantes représentées sur les figures 1 à 4, pour des zones dites « feuillure ». Quel que soit le mode de réalisation de l'agencement 10, comme représenté ci-dessus sur les figures 1 à 5, les deux pièces 11, 12 destinées à être soudées sont en matériaux thermoplastiques, par exemple du polypropylène. D'une façon générale, les pièces 11, 12 à assembler peuvent être réalisées en tout matériau thermoplastique, par exemple du polyamide, tant que le matériau choisi présente des caractéristiques optimales en termes de solidité, de coût, de recyclage et de bonne aptitude au soudage laser, par exemple transparence, etc. Plus particulièrement, la pièce supérieure 11 transparente peut être une pièce en matériaux polymères plus ou moins chargée de fibres de verres et la pièce inférieure 12 en matériau thermoplastique peut être une pièce d'aspect, selon la configuration requise de l'agencement 10 selon l'invention. Quel que soit le mode de réalisation de l'agencement 10 selon l'invention, celui-ci présente donc l'avantage principal de permettre un bridage optimal sur la surface supérieure de la pièce supérieure 11, sans interférer sur le passage du faisceau laser F, de sorte à permettre un procédé d'assemblage par soudage laser optimal. L'invention n'est pas limitée aux différents modes de réalisation décrits ci-dessus. La forme et les dimensions de l'interface de soudage 13 de l'agencement 10 sont non limitatives et dépendent notamment de la taille des pièces 11, 12 en matériaux thermoplastiques destinées à être soudées. Plus particulièrement, la largeur L1 de l'interface de soudage 13 peut être différente, tant que la largeur L1 de l'interface de soudage 13 est sensiblement égale à la somme de la largeur L2 de chaque zone de bridage 15 et de la largeur L3 de la zone de soudage 14. Par ailleurs, les épaisseurs el, e2 des surépaisseurs 16, 17 peuvent être différentes, tant qu'elles prennent en compte les contraintes des matériaux (transparence, etc.) des pièces supérieure 11 et inférieure 12 pour la faisabilité du soudage et tant qu'elles permettent un bon accostage des pièces 11, 12 l'une contre l'autre, afin d'assurer un jeu nul au niveau de l'interface de soudage 13, pour assurer un procédé d'assemblage par soudage laser optimal. Un tel agencement 10 selon l'invention s'applique plus particulièrement à la réalisation d'un élément constitutif d'un véhicule automobile, par exemple du type ouvrant du véhicule (porte latérale ou porte de coffre). D'une façon générale, un tel agencement 10 peut être appliqué à tout élément du véhicule automobile destiné à être réalisé en matériaux thermoplastiques.