Brevet FR2983100A1 — publié le 20130531

PROCÉDÉ D'ASSEMBLAGE D'UNE PIÈCE SÉCURITAIRE D'ANCRAGE DE ROUE(S) DE VÉHICULE PAR SOUDAGE LASER À DISTANCE L'invention concerne certaines pièces sécuritaires destinées à l'ancrage d'au moins une roue d'un véhicule, éventuellement de type automobile, et plus précisément l'assemblage de telles pièces sécuritaires. Comme le sait l'homme de l'art, certaines pièces sécuritaires d'ancrage, comme par exemple les pièces dites de liaison au sol (berceaux avant ou traverses arrière), comprennent des première et seconde tôles (ou demi-coquilles) qui doivent être solidarisées l'une à l'autre de façon robuste et pérenne au niveau de certaines zones choisies, et notamment au niveau de zones périphériques. Cette solidarisation est actuellement réalisée par une technique de soudage dite par points de soudure électrique (ou PSE) et/ou par une technique de soudage à l'arc électrique, de type MAG (« Métal Actif Gaz »). Ces deux techniques de soudage présentent chacune plusieurs inconvénients. Ainsi, la technique PSE i) offre une vitesse de soudage assez lente, typiquement 1 mètre par minute, ce qui nuit au rendement, ii) nécessite que l'on puisse accéder simultanément aux deux faces externes des première et seconde tôles dans chaque zone choisie de soudage, ce qui est contraignant et pas toujours possible, et iii) nécessite que chaque bord périphérique de tôle devant être soudé fasse un minimum de 16 millimètres de large pour garantir une qualité de soudure sécuritaire, ce qui entraîne un excès de matière et donc de masse. La technique MAG i) offre une vitesse de soudage assez lente, typiquement 1,2 mètre par minute, ce qui nuit au rendement, ii) induit une solidarisation sur une épaisseur réduire alors même que la zone thermiquement affectée est importante, iii) induit des déformations locales relativement importantes, nécessite la consommation d'un métal, de gaz, d'eau et de fil de soudure, ce qui est contraignant et onéreux, et iv) nécessite que le bord périphérique à souder de la première tôle fasse un minimum de 5 millimètres de large et que le bord périphérique à souder de la seconde tôle fasse un minimum de 12 millimètres de large pour garantir une qualité de soudure sécuritaire, ce qui entraîne un excès de matière et donc de masse. L'invention a donc pour but d'améliorer la situation en mettant en oeuvre une technique de soudage laser à distance. Elle propose plus précisément un procédé, dédié à l'assemblage d'une pièce sécuritaire, destinée à l'ancrage d'au moins une roue d'un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant au moins de première et seconde tôles comportant chacune une face interne et une face 1 o externe. Ce procédé se caractérise par le fait qu'il comprend : - une étape (i) consistant à placer l'une devant l'autre les faces internes des première et seconde tôles, et - une étape (ii) consistant à solidariser les première et seconde tôles en 15 induisant dans des zones choisies des fusions locales de matière en forme de cordons étroits par soudage laser à une distance choisie de l'une des faces externes. Ce soudage laser à distance (dit « transparent ») permet, grâce à une focalisation appropriée du faisceau laser, de générer des cordons de soudure 20 de très faible largeur, ce qui permet de réduire notablement la largeur des bords périphériques où ils sont générés et donc de réduire de façon significative la masse des pièces sécuritaires. Le procédé selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : 25 - dans l'étape (i), lorsque l'une au moins des faces internes est munie d'un revêtement de protection, on peut placer l'une devant l'autre les faces internes des première et seconde tôles en les espaçant d'une distance choisie au niveau des zones choisies, de manière à induire un dégazage de ce revêtement de protection ; 30 - la distance entre les faces internes au niveau des zones choisies peut être comprise entre environ 0,1 mm et environ 0,6 mm ; la forme des cordons peut être choisie parmi (au moins) une ligne sensiblement droite, une forme en C (ou en agrafe), et une ligne présentant une ondulation ; les cordons peuvent présenter une largeur moyenne comprise entre environ 0,5 mm et environ 3 mm ; - les cordons peuvent présenter une largeur moyenne égale à environ 1 mm ; le soudage laser peut s'effectuer à une distance de l'une des faces externes qui est comprise entre environ 50 cm et environ 70 cm ; - le soudage laser peut s'effectuer à une distance de l'une des faces externes qui est sensiblement égale à 60 cm ; - dans l'étape (ii) on peut utiliser un laser de puissance de type YAG pour réaliser le soudage laser. L'invention est particulièrement bien adaptée, bien que non limitativement, à l'assemblage de pièces sécuritaire d'ancrage telles que des berceaux avant, des traverses arrière, des triangles de suspension et des bras de véhicule. L'invention propose également une pièce sécuritaire destinée à permettre l'ancrage d'au moins une roue d'un véhicule et réalisée au moins en partie au moyen d'un procédé d'assemblage du type de celui présenté ci-20 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, dans une vue en perspective, un 25 exemple de laser, et dans une vue en coupe transversale, une partie d'un exemple de pièce sécuritaire placée en dessous du laser et au début de l'étape (ii) de soudage par laser du procédé selon l'invention, la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue du dessus, une première tôle de pièce sécuritaire après génération d'un cordon de soudure 30 en forme de ligne droite au moyen du procédé selon l'invention, la figure 3 illustre schématiquement, dans une vue du dessus, une première tôle de pièce sécuritaire après génération d'un cordon de soudure en forme de C (ou d'agrafe) au moyen du procédé selon l'invention, la figure 4 illustre schématiquement, dans une vue du dessus, une première tôle de pièce sécuritaire après génération d'un cordon de soudure en forme de ligne ondulée au moyen du procédé selon l'invention, et la figure 5 illustre schématiquement, dans une vue en coupe transversale, la partie de pièce sécuritaire de la figure 1 après génération d'un cordon de soudure au moyen du procédé selon l'invention. Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. L'invention a notamment pour but de proposer un procédé dédié à l'assemblage de pièces sécuritaires PS destinées à permettre l'ancrage d'au moins une roue d'un véhicule, éventuellement de type automobile. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que la pièce sécuritaire PS est un berceau avant de véhicule. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de pièce sécuritaire. Elle concerne en effet tout type de pièce sécuritaire de liaison au sol (c'est-à-dire sur laquelle on peut ancrer au moins une roue d'un véhicule). Ainsi, elle concerne également les traverses arrière, les triangles (de suspension) et les bras de véhicule, par exemple. Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, 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 cette application. Elle concerne en effet tout type de véhicule comportant au moins une pièce sécuritaire du type précité. Comme indiqué précédemment, et comme illustré sur la figure 1, l'invention propose un procédé d'assemblage d'une pièce sécuritaire PS comprenant au moins des première T1 et seconde T2 tôles qui comportent chacune une face interne Flj (j = 1 ou 2) et une face externe FEj, opposées l'une à l'autre. Par exemple, la première tôle T1 est une tôle supérieure (c'est-à-dire destinée à être orientée vers le moteur (ou le plancher) du véhicule), et la seconde tôle T2 est une tôle inférieure (c'est-à-dire destinée à être orientée vers l'extérieur du véhicule et donc vers la voie de circulation). Le procédé selon l'invention comprend deux étapes (i) et (ii). Une étape (i) consiste à placer l'une devant l'autre les faces internes Fll et FI2 respectives des première T1 et seconde T2 tôles. Ce placement se fait, comme illustré, dans une zone qui peut être interceptée par le faisceau F qui est produit par un équipement laser L. On notera que les première T1 et seconde T2 tôles peuvent être maintenues dans une position fixe par un équipement dédié, et dans ce cas l'équipement laser L est monté sur un robot (par exemple un bras articulé) qui permet de déplacer son faisceau F pour qu'il génère des cordons de soudure CD dans certaines zones choisies (comme on le verra plus loin). On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 1, que lorsque l'une au moins des deux faces internes Flj est munie d'un revêtement de protection, par exemple en zinc (ou en alliage de zinc), il est préférable de placer l'une devant l'autre ces faces internes Flj en les espaçant d'une distance choisie d2 au niveau des zones choisies où doivent être générés les cordons de soudure CD. Cet espace (d2) défini localement entre les faces internes Flj, que l'on peut appeler « jeu d'accostage », permet en effet de dégazer le revêtement de protection pendant le soudage afin qu'il ne constitue pas un obstacle à la génération des cordons de soudure CD. De préférence, la distance d2, au niveau des zones choisies de soudage, est comprise entre environ 0,1 mm et environ 0,6 mm. Par exemple, dans le cas d'un revêtement de protection en zinc la distance d2 est préférentiellement comprise entre environ 0,2 mm et environ 0,5 mm. On comprendra que la distance d2 peut varier selon le type du revêtement de protection. Une étape (ii), du procédé selon l'invention, consiste à solidariser les première T1 et seconde T2 tôles en induisant dans des zones de soudage choisies des fusions locales de matière en forme de cordons CD étroits. Ces cordons de soudure CD sont réalisés par soudage laser à une distance choisie dl de l'une des deux faces externes FEj. On comprendra que le soudage laser à distance induit une fusion très localisée des matières, qui constituent respectivement les première T1 et seconde T2 tôles, qui assure une solidarisation locale de grande résistance et une très faible déformation du fait du volume réduit de chaque zone affectée thermiquement. Par ailleurs, ce type de soudage permet d'obtenir une vitesse de soudage rapide, typiquement de 3 à 4 mètres par minute, et donc une réduction importante du temps nécessaire à l'assemblage d'une pièce sécuritaire PS. La distance dl est celle qui sépare la sortie de l'équipement laser L (qui délivre le faisceau laser F) de l'une des deux faces externes FEj (ici la face externe FE1 de la première tôle T1). Cette distance dl dépend principalement du type de l'équipement laser L utilisé. Par exemple, la distance dl peut être comprise entre environ 50 cm et environ 70 cm. De telles distances dl permettent non seulement de réaliser de nombreux cordons de soudure CD sans effectuer de grands déplacements relatifs de la pièce sécuritaire PS par rapport à la sortie de l'équipement laser L, mais également d'offrir une accessibilité importante à la pièce sécuritaire PS. Les cordons de soudure CD peuvent, par exemple, présenter une largeur moyenne qui est comprise entre environ 0,5 mm et environ 3 mm. Cela permet très avantageusement de réduire notablement la largeur des bords périphériques BPj des première T1 et seconde T2 tôles, et donc de diminuer sensiblement la masse d'une pièce sécuritaire PS. A titre d'exemple, un gain d'environ 500 à 600 grammes peut être obtenu pour un berceau avant de voiture. Dans le cas d'un équipement laser L comportant un laser de puissance de type YAG de 6 kW, d'une distance dl égale à environ 60 cm et d'une densité de puissance sur la face externe FE2 de l'ordre du mégawatt par cm2 (MW/cm2), on peut par exemple définir des cordons de soudure CD qui présentent une largeur moyenne d'environ 1 mm. On notera que l'on peut générer des cordons de soudure CD de différentes formes (grâce à la tête de type scanner de l'équipement laser L avec ses jeux de miroirs et leurs mouvements), notamment selon les besoins et les contraintes locales au niveau de chaque zone de soudage. Ainsi, on peut par exemple réaliser des cordons de soudure CD en forme de ligne sensiblement droite, comme illustré non limitativement sur la figure 2, ou bien en forme de C (ou d'agrafe) , comme illustré non limitativement sur la figure 3, ou encore en forme de ligne présentant une ondulation, comme illustré non limitativement sur la figure 4. L'invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels : - une augmentation importante de la vitesse de soudage, - un accès à la face extérieure d'une seule tôle, ce qui est peu contraignant et permet d'effectuer des soudures à peu près n'importe où, - une réduction notable de la largeur des bords périphériques des tôles, et donc une diminution sensible de la masse des pièces sécuritaires, à iso qualité de soudure, - une fusion contrôlée sur une épaisseur choisie, - une réduction notable du volume de chaque zone affectée thermiquement, et donc une diminution des déformations des zones de soudage, - elle évite les consommations de métal, de gaz, d'eau et de fil de soudure. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de procédé d'assemblage et de pièce sécuritaire décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.20 REVENDICATIONS1. Procédé d'assemblage d'une pièce sécuritaire (PS), destinée à l'ancrage d'au moins une roue d'un véhicule et comprenant au moins de première (T1) et seconde (T2) tôles comportant chacune une face interne (Flj) et une face externe (FEj), caractérisé en ce qu'il comprend une étape (i) consistant à placer l'une devant l'autre lesdites faces internes (Flj) des première (T1) et seconde (T2) tôles, et une étape (ii) consistant à solidariser lesdites première (T1) et seconde (T2) tôles en induisant dans des zones choisies des fusions locales de matière en forme de cordons étroits par soudage laser à une distance choisie de l'une desdites faces externes (FEj). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans l'étape (i), lorsque l'une au moins desdites faces internes (Flj) est munie d'un revêtement de protection, on place l'une devant l'autre lesdites faces internes (Flj) des première (T1) et seconde (T2) tôles en les espaçant d'une distance choisie au niveau desdites zones choisies. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite distance entre lesdites faces internes (Flj) au niveau desdites zones choisies est comprise entre environ 0,1 mm et environ 0,6 mm. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la forme desdits cordons est choisie dans un groupe comprenant au moins une ligne sensiblement droite, une forme en C et une ligne présentant une ondulation. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits cordons présentent une largeur moyenne comprise entre environ 0,5 mm et environ 3 mm. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits cordons présentent une largeur moyenne égale à environ 1 mm. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit soudage laser s'effectue à une distance de l'une desdites faces externes (FEj) qui est comprise entre environ 50 cm et environ 70 cm. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que dans l'étape (ii) on utilise un laser de puissance de type YAG pour réaliser le soudage laser. 9. Pièce sécuritaire (PS) pour l'ancrage d'au moins une roue d'un véhicule, caractérisée en ce qu'elle est réalisée au moins en partie au moyen d'un procédé d'assemblage selon l'une des revendications précédentes. 10. Pièce sécuritaire selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est choisie parmi un berceau avant, une traverse arrière, un triangle de suspension et un bras.