Brevet FR2990404A1 — publié le 20131115

PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UNE ROUE DE VÉHICULE PAR TRAITEMENT DE SURFACE MÉCANIQUE ET RÉVÉLATION DE GRAINS PAR ATTAQUE CHIMIQUE L'invention concerne la fabrication de roues de véhicule en alliage. On entend ici par « roue » un ensemble comportant une jante et un voile, le voile étant la face de style composée de branches et la jante étant la partie circulaire portant le pneu. 1 o Depuis longtemps, les roues de certains véhicules, notamment de type automobile, participent activement au style de ces véhicules. De ce fait, de nombreuses solutions ont été proposées pour permettre de différencier (ou personnaliser) les roues les unes des autres, y compris lorsqu'elles équipent des modèles de véhicule identiques. 15 Ainsi, on peut proposer des roues de différents diamètres et/ou de différentes largeurs, notamment dans le but de faire varier l'impression de puissance et/ou de dynamisme. On peut également proposer des roues ayant différents nombres de branche et/ou différentes formes de branche. 20 On peut également proposer des roues ayant différents aspects (éventuellement bi-tons) et/ou différentes finitions. Cela peut se faire au moyen de traitements de surface mécaniques tels que l'usinage, l'usinage diamanté (usinage fin de surfaces d'aluminium), le polissage ou le microbillage. Mais cette solution n'offre qu'une diversité relativement limitée. 25 Cela peut également se faire par application d'un revêtement tel qu'une peinture, une base pigmentée ou un vernis coloré ou non, éventuellement via un masquage. Mais cela peut induire des bavures. On notera que les bavures peuvent être évitées grâce à l'utilisation d'une technique dite de « tampographie », particulièrement bien adaptée à la réalisation de logos, 30 formes complexes ou marques. Hélas, certaines agressions extérieures (gravillons ou projections de liquide) peuvent endommager les effets obtenus grâce à cette dernière technique, ce qui nuit à leur pérennité. On peut également coller des autocollants (ou « stickers ») sur certaines parties apparentes des roues, mais ils peuvent être endommagés par des gravillons, des projections de liquide, le soleil (et en particulier les ultraviolets) ou de fortes variations de température. L'invention a donc pour but d'améliorer la situation en proposant de nouveaux modes de différenciation ou de personnalisation des roues de véhicule. Elle propose notamment à cet effet un procédé destiné à fabriquer une roue de véhicule et comprenant une première étape dans laquelle on 1 o coule dans un moule de roue un alliage présentant une structure eutectique et des grains de petites dimensions puis on démoule la roue résultant de cette coulée, une deuxième étape dans laquelle on effectue un premier traitement de surface pour nettoyer cette roues, une troisième étape dans laquelle on effectue un traitement de surface mécanique en au moins un endroit choisi de 15 cette roue, et une quatrième étape dans laquelle on effectue un second traitement de surface pour nettoyer cette roue. Ce procédé se caractérise par le fait que dans sa troisième étape on attaque chimiquement chaque surface de la roue démoulée, située en un endroit choisi ayant fait l'objet du traitement de surface mécanique, pour 20 révéler localement des grains de sa structure et ainsi conférer à cette surface un aspect de dégradé de gris. Ces dégradés de gris en certains endroits choisis de la roue offrent une diversité beaucoup plus importante que celle offerte par les deux tons obtenus grâce au seul usinage diamanté. En outre, les surfaces traitées 25 présentant toujours des dégradés de gris différents, on est assuré que des roues d'une même série seront toujours différenciables. Le procédé selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - on peut effectuer l'attaque chimique avec une solution de chlorure de fer 30 (FeCI), jusqu'à obtention dans l'endroit choisi considéré d'un contraste choisi ; > la solution peut présenter une densité qui est comprise entre environ 1,2 et environ 1,4; > après l'attaque chimique on peut effectuer un rinçage ; les dimensions des grains peuvent être comprises entre environ 5 pm et environ 800 11m; la structure eutectique peut être fine et de type fibreuse (globulée ou non), ce qui est indispensable pour obtenir un allongement et une résistance aux chocs élevés. La structure fine peut être obtenue par une vitesse de refroidissement élevée ; la coulée peut être réalisée avec un alliage d'aluminium ; > l'alliage d'aluminium peut être de type dit « hypo-eutectique » et peut comprendre une proportion de silicium comprise entre environ 5 % et environ 15 % ; > l'alliage d'aluminium peut comprendre une proportion de magnésium comprise entre environ 0,2 % et environ 0,5 %; > l'alliage d'aluminium peut comprendre une proportion de produit affinant destiné à affiner ses grains ; - le produit affinant peut comprendre du titane et du bore ; le traitement de surface mécanique peut être choisi parmi (au moins) l'usinage, l'usinage diamanté, le polissage et le microbillage. L'invention propose également une roue de véhicule réalisée au moins en partie au moyen d'un procédé de fabrication du type de celui présenté ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement un exemple d'algorithme permettant de mettre en oeuvre un procédé de fabrication de roue selon l'invention, la figure 2 illustre une partie d'une roue de véhicule avant une attaque chimique, et la figure 3 illustre la partie de roue de la figure 2 après une attaque chimique. L'invention a pour but de proposer un procédé de fabrication de roue RV de véhicule permettant d'obtenir de nouveaux modes de différenciation ou de personnalisation. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comprenant au moins deux roues comportant chacune une roue RV. On a schématiquement représenté sur la figure 1 un exemple non limitatif d'algorithme simplifié permettant de mettre en oeuvre un procédé de fabrication de roue RV selon l'invention. On notera que les traitements 1 o thermiques inclus dans certaines étapes de fabrication des roues coulées ne sont pas ici représentées. Comme illustré, un tel procédé comprend au moins quatre étapes référencées respectivement 10, 20, (50, 60), et 70. Une première étape 10 consiste à couler dans un moule de roue un alliage qui présente une structure eutectique et des grains de petites 15 dimensions, puis à démouler la roue RV qui résulte de cette coulée. De préférence, la coulée est réalisée avec un alliage d'aluminium. Dans ce cas, elle peut être avantageusement réalisée selon la technique dite de « basse pression », bien connue de l'homme de l'art. Mais d'autres techniques de coulée peuvent être envisagées, et notamment celle dite « en 20 coquille par gravité » ou bien celle connue sous l'appellation anglaise « squeeze-casting » mais qui reste marginale On notera que cet alliage d'aluminium peut être, par exemple, de type dit « hypo-eutectique » et peut comprendre une proportion de silicium (Si) comprise entre environ 5 % et environ 15 %, et plus préférentiellement entre 25 environ 7% et environ 12%. Ce type d'alliage d'aluminium offre en effet le meilleur compromis entre la résistance à la fatigue, la résistance aux chocs, et l'allongement et la tenue à la corrosion, ce qui explique qu'il soit majoritairement utilisé pour les roues. 30 On notera également qu'il est préférable que cet alliage d'aluminium soit de première fusion, c'est-à-dire réalisé à partir d'aluminium (AI) provenant directement de cuves d'électrolyse et auquel on ajoute des éléments d'addition de l'alliage. Mais dans une variante il pourrait être de deuxième fusion, c'est-à-dire réalisé à partir de rebuts récupérés, assortis et purifiés. Parmi ces éléments d'addition, on peut notamment citer le magnésium (Mg) qui améliore la résistance à la fatigue mais par contre abaisse fortement l'allongement. Ainsi, l'alliage d'aluminium peut, par exemple, comprendre une proportion de magnésium qui est comprise entre environ 0,2 % et environ 0,5 %, et plus préférentiellement environ 0,3 %. Un autre élément présent dans l'alliage peut être le fer. Aux très basses teneurs 0,10 °/0), le fer entre dans un constituant intermétallique h- (Al-FeMg Si) dit en "écriture chinoise". Au-delà de 0,10 %, il se forme 1 o l'intermétallique 13-(A15FeSi) en plaquettes. Ces composés intermétalliques, selon leur taille, peuvent être très pénalisants pour la durée de vie en fatigue des roues car ils sont plus durs que le reste de l'alliage. Ils peuvent de ce fait constituer des sites d'amorçage de fissures préférentiels par décohésion avec la matrice et effet d'entaille des composés en aiguille. 15 Les alliages standards ont de ce fait une teneur en fer inférieure ou égale à 0,15 % dans les lingots. Il est donc important d'éviter les enrichissements en fer au cours de la re-fusion et de la mise en oeuvre du métal. On notera également qu'il est préférable que cet alliage d'aluminium 20 fasse l'objet d'un traitement thermique complet, par exemple de type T6 (correspondant à un état trempé et revenu), afin de présenter des caractéristiques mécaniques statiques et une résistance à la fatigue accrues, sans perte en ductilité. On notera également qu'afin que l'alliage d'aluminium présente un 25 allongement et une résistance aux chocs élevés, il est particulièrement avantageux que sa structure eutectique soit fine et de type fibreuse (globulée ou non) et que les dimensions de ses grains soient les plus petites possibles. Une telle structure fine et fibreuse peut être obtenue, par exemple, par une augmentation de la vitesse de refroidissement. 30 H est ici rappelé que l'on entend par « grain » un ensemble constitué par une dendrite et l'eutectique qui enveloppe cette dernière. On notera que la partie d'aluminium de l'eutectique ne peut se distinguer sur le plan métallographique ou cristallographique de la solution solide qui forme la 2 9 90404 6 dendrite elle-même. Des grains de petites dimensions permettent d'obtenir une répartition plus uniforme des intermétalliques et des pores qui proviennent des gaz dissous, et donc une amélioration de l'intégrité de la roue coulée du fait de 5 l'amélioration des propriétés mécaniques et de l'étanchéité à la pression. Les grains de petites dimensions, typiquement compris entre environ 5 pm et environ 800 pm, et plus préférentiellement environ 10 pm et environ 500 pm, peuvent être obtenus par addition à l'alliage d'un affinant comprenant par exemple du titane (Ti) et du bore (B). Par exemple, l'alliage peut comprendre une proportion de titane comprise entre environ 0,1 % et environ 0,-15 0/0. L'ajout d'affineur de grains se fait par exemple par addition d'alliage-mère Al-Ti et/ou d'aluminium additionné de 5 % de titane et de 1 % de bore, sous forme de baguettes ou de lopins. Une deuxième étape 20, du procédé selon l'invention, consiste à effectuer un premier traitement de surface pour nettoyer la roue RV démoulée. Ce premier traitement de surface peut, par exemple, consister en un dégraissage suivi d'au moins un rinçage, puis en une attaque à l'acide suivie d'au moins un rinçage, puis en une conversion chimique suivie d'au moins un rinçage, puis en un séchage. Comme illustré non limitativement sur la figure 1, après la deuxième étape 20, le procédé peut éventuellement comprendre une première étape intermédiaire 30 consistant à appliquer une peinture en poudre (ou apprêt poudre) sur la roue RV puis à faire cuire l'ensemble, et/ou une seconde étape intermédiaire 40 consistant à appliquer une base pigmentée (qui donne la couleur à la roue) sur la peinture poudre cuite essentiellement sur la surface externe de la roue RV. Cette base pigmentée sera cuite séparément. Une troisième étape 50, 60, du procédé selon l'invention, venant après la deuxième étape 20 ou la première étape intermédiaire 30 et/ou la seconde étape intermédiaire 40, consiste à effectuer un traitement de surface mécanique en au moins un endroit choisi de la roue RV, puis à attaquer chimiquement chaque surface de la roue RV, située en un endroit choisi qui a fait l'objet de ce traitement de surface mécanique, pour révéler localement des grains et ainsi conférer à cette surface un aspect de dégradé de gris. Par exemple le traitement de surface mécanique 50 peut être choisi parmi l'usinage, l'usinage diamanté, le polissage et le microbillage. Par ailleurs, l'attaque chimique peut, par exemple, se faire avec une solution de chlorure de fer à saturation (FeCI), jusqu'à obtention dans chaque endroit choisi considéré d'un contraste choisi. De préférence, cette solution présente une densité qui est comprise entre environ 1,2 et environ 1,4, et par exemple égale à environ 1,26. Cette solution permet d'éviter l'utilisation de mélanges d'acides plus dangereux (mélanges à base d'acide nitrique, d'acide 1 o chlorhydrique et d'acide fluorhydrique par exemple). L'obtention de différentes colorations de gris (et donc d'un dégradé de gris) sur la surface faisant l'objet d'une attaque chimique résulte du fait que cette dernière est une attaque micrographique qui met en évidence les différentes orientations cristallographiques des grains de la surface 15 considérée de la roue RV. Par conséquent, lorsque cette surface est éclairée avec une lumière blanche, ses grains apparaissent en gris foncé ou en blanc selon leurs orientations respectives, tandis que si elle est éclairée avec un éclairage coloré, ses grains vont prendre des teintes variées. On notera qu'en faisant tourner la surface attaquée chimiquement, la couleur de ses grains 20 présentant une même orientation change (elle passe ainsi du blanc au gris foncé en passant par des dégradés de gris). Il est important de noter que la solution d'attaque ne va révéler des grains de la structure de l'alliage que dans les endroits qui ont fait l'objet préalablement d'un traitement de surface mécanique (sous-étape 50). Par 25 conséquent, une fois que tous les endroits choisis d'une roue RV ont fait l'objet d'un traitement de surface mécanique, cette roue RV peut être plongée intégralement dans un bain qui contient la solution d'attaque chimique, afin d'obtenir la révélation des grains simultanément dans chacun de ces endroits choisis en une unique passe (ou sous-étape 60). La roue RV peut aussi 30 simplement ne pas être immergée dans un bain mais subir une légère action mécanique humide sur les surfaces dont les grains sont à révéler (par exemple par une application en frottement, manuelle ou mécanique, à l'aide de tampons en tissus imbibés de chlorure de fer). Cette dernière méthode reste préférable. Dans tous les cas, l'attaque chimique sera comprise entre dix secondes environ (début d'apparition des grains) et quelques minutes selon la densité de la solution d'attaque choisie, le contraste souhaité, la quantité de surfaces à traiter et la température de la solution d'attaque. Sur les figures 2 et 3 se trouve illustrée une partie d'une roue RV de véhicule, et plus précisément une partie d'une branche BR, respectivement avant et après une attaque chimique selon l'invention. Sur ces figures la référence SNA désigne une surface non attaquée chimiquement et la référence SA désigne une surface attaquée chimiquement. De préférence, après l'attaque chimique on effectue un rinçage des surfaces attaquées chimiquement SA, par exemple à l'eau. Une quatrième étape 70, du procédé selon l'invention, venant après la troisième étape 50, 60, consiste à effectuer un second traitement de surface pour nettoyer la roue RV. Cette quatrième étape 70 est sensiblement identique à la deuxième étape 20 (qui consiste en un dégraissage), avec une attaque acide plus douce en fin d'étape, avant le traitement de conversion (non représenté ici). On notera que les surfaces attaquées chimiquement SA (et donc qui ont fait l'objet d'une mise en évidence de grains) ne sont pas altérées par des produits basiques (notamment de dégraissage) qui sont utilisés classiquement pour effectuer des traitements de surface destinés au nettoyage. Certains produits basiques (comme par exemple la soude) ont même tendance à révéler ou aviver la surface où les grains sont déjà bien visibles. De même, les surfaces attaquées chimiquement SA ne sont pas altérées par des produits acides qui sont utilisés classiquement en amont des traitements de conversion appliqués sur les surfaces traitées mécaniquement (usinées, polies, diamantées (par usinage diamanté), microbillées, et analogue). Comme illustré non limitativement sur la figure 1, après la quatrième étape 70, le procédé peut éventuellement comprendre une étape complémentaire 80 consistant à appliquer un vernis sur la surface externe de la roue RV. Ce vernis peut être liquide (dans ce cas, il sera appliqué en humide-humide (ou « wet-wet ») sur la base pigmentée, et les deux couches seront cuites ensemble) ou bien sous forme de poudre (dans ce cas, il sera appliqué en dernier et cuit séparément). Dans tous les cas, il est préférable que la dernière étape comprenne une application d'un vernis destiné à protéger la roue des agressions chimiques et mécaniques extérieures. L'invention présente plusieurs avantages, parmi lesquels : - une coloration (dégradé de gris) d'endroits choisis de la roue qui est vraiment différente des deux tons qui peuvent être obtenus grâce à l'usinage diamanté, - des surfaces traitées présentant toujours des dégradés de gris différents, ce qui permet ainsi d'obtenir des roues présentant toujours des orientations de grains différentes alors même qu'elles ont subi un même traitement, - des dimensions de grains variables afin d'obtenir des dégradés de gris différents, - une étape de révélation de grains qui, bien qu'acide, est chimiquement plus facilement manipulable pour les opérateurs comparativement aux mélanges d'acides particulièrement oxydants qui sont généralement utilisés en métallographie pour révéler les grains. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une roue (RV) de véhicule comprenant une première étape (10) dans laquelle on coule dans un moule de roue un alliage présentant une structure eutectique et des grains de petites dimensions puis on démoule la roue (RV) résultant de cette coulée, une deuxième étape (20) dans laquelle on effectue un premier traitement de surface pour nettoyer ladite roue (RV), une troisième étape (50, 60) dans laquelle on effectue un traitement de surface mécanique en au moins un endroit choisi de ladite roue (RV), une quatrième étape (70) dans laquelle on effectue un second traitement de surface pour nettoyer ladite roue (RV), caractérisé en ce que dans ladite troisième étape (50, 60) on attaque chimiquement chaque surface de ladite roue (RV) située en un endroit choisi ayant fait l'objet dudit traitement de surface mécanique, pour révéler localement des grains et ainsi conférer à cette surface un aspect de dégradé de gris. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue ladite attaque chimique avec une solution de chlorure de fer, jusqu'à obtention dans l'endroit choisi considéré d'un contraste choisi. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite solution présente une densité comprise entre environ 1,2 et environ 1,4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites dimensions des grains sont comprises entre environ 5 pm et environ 800 ilm. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite structure eutectique est fine et de type fibreuse. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite coulée est réalisée avec un alliage d'aluminium. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit alliage d'aluminium est de type dit « hypo-eutectique » et comprend une proportion de silicium comprise entre environ 5 % et environ 15 %. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce queledit alliage d'aluminium comprend une proportion de produit affinant destiné à affiner lesdits grains. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit traitement de surface mécanique est choisi dans un groupe comprenant au moins l'usinage, l'usinage diamanté, le polissage et le microbillage. 10. Roue (RV) de véhicule, caractérisée en ce qu'elle est réalisée au moins en partie au moyen d'un procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes.