Brevet FR2999105A1 — publié le 20140613

Procédé de réalisation d'une pièce hybride comprenant une partie métallique et une partie en matériau polymère La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une pièce comprenant au moins une partie métallique et au moins une partie en matériau polymère fixées l'une à l'autre par une surface de jonction, le procédé comprenant une étape d'accolement de la partie métallique et de la partie en matériau polymère de sorte à former la surface de jonction et une étape d'introduction d'un élément de jonction métallique dans la partie en matériau polymère. L'invention concerne également une pièce de véhicule automobile obtenue par un tel procédé. L'invention s'applique à des pièces dites hybrides comprenant une partie métallique et une partie en matériau polymère, du type matériau thermoplastique ou thermodurcissable renforcé par des fibres. Pour la fabrication de nombreux produits, tels qu'en particulier les véhicules automobiles, il est nécessaire d'assembler entre elles des pièces en matériau polymère et des pièces métalliques. La fixation de la partie métallique à la partie en matériau polymère est généralement réalisée par rivetage d'une partie sur l'autre. Cependant, une telle opération entraîne la rupture de nombreuses fibres dans la partie en matériau polymère au droit des passages des rivets. De telles ruptures de fibres entraînent une fragilisation de la fixation entre la partie métallique et la partie en matériau polymère et créent des faiblesses dans la partie en matériau polymère. Dès lors, la fixation entre les deux parties n'est pas satisfaisante et la pièce obtenue peut ne pas satisfaire les critères de tenue mécanique et de robustesse qu'elle doit remplir. L'un des buts de l'invention est de pallier cet inconvénient en proposant un procédé de réalisation d'une pièce comprenant une partie métallique et une partie en matériau polymère dans lequel la fixation entre les deux parties est robuste et réduit fortement la fragilisation de la partie en matériau polymère, voire évite cette fragilisation. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type précité, dans lequel l'élément de jonction est introduit dans la partie en matériau polymère de sorte qu'au moins une extrémité interne dudit élément de jonction soit en contact avec la partie métallique dans la surface de jonction, ladite extrémité interne dudit élément de jonction étant ensuite soudée à la partie métallique dans ladite surface de jonction de sorte à assurer la fixation de la partie en matériau polymère à la partie métallique. La fixation entre les deux parties est assurée par soudage, ce qui permet d'obtenir une fixation robuste. En outre, l'élément de jonction peut être de petites dimensions, de sorte à ne pas entraîner de ruptures de fibres dans la partie en matériau polymère et à obtenir une pièce présentant des caractéristiques mécaniques satisfaisantes. Selon d'autres caractéristiques du procédé selon l'invention : - une autre extrémité, dite extrémité externe, de l'élément de jonction affleure une partie externe de la partie en matériau polymère à l'opposé de la surface de jonction, la soudure de l'élément de jonction à la partie métallique étant réalisée en injectant un courant jusqu'à l'extrémité interne de l'élément de jonction par l'intermédiaire de l'extrémité externe de l'élément de jonction ; - l'élément de jonction métallique est formé par une agrafe métallique, ladite agrafe comprenant au moins deux branches longitudinales, lesdites branches étant introduites dans la partie en matériau polymère de sorte que leur extrémité libre soit en contact avec la partie métallique dans la surface de jonction, lesdites extrémités étant soudées à la partie métallique dans ladite surface de jonction ; - les deux branches longitudinales sont reliées l'une à l'autre par une branche transversale, l'agrafe étant introduite dans la partie en matériau polymère de sorte que ladite branche transversale s'étend le long d'une partie externe de la partie en matériau polymère, un courant étant injecté dans ladite branche transversale jusqu'aux extrémités libres des branches longitudinales pour réaliser la soudure ; - la partie métallique et la partie en matériau polymère comprennent chacune un bord s'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction principale desdites parties, la surface de jonction étant formée par l'accolement desdits bords et l'élément de jonction métallique étant introduit dans la partie en matériau polymère au travers du bord de ladite partie ; - la longueur de l'élément de jonction est sensiblement égale à l'épaisseur du bord de la partie en matériau polymère ; - une pluralité d'éléments de jonction est introduite dans le bord de la partie en matériau polymère, lesdits éléments de jonction étant répartis le long dudit bord de sorte que la partie métallique est soudée à la partie en matériau polymère en plusieurs points répartis le long dudit bord et formés par les extrémités internes desdits éléments de jonction ; - la branche transversale d'au moins une des agrafes s'étend selon une direction différente de la branche transversale d'au moins une autre des agrafes ; - la partie en matériau polymère est formée par un matériau thermoplastique ou thermodurcissable chargé en fibres. L'invention concerne également une pièce de véhicule automobile obtenu par un procédé de réalisation tel que décrit ci-dessus, ladite pièce comprenant au moins une partie métallique et au moins une partie en matériau polymère, lesdites parties étant fixées l'une à l'autre par une surface de jonction, dans laquelle qu'un élément de jonction métallique s'étend dans une partie de la partie en matériau polymère et comprend une extrémité interne soudée à la partie métallique dans la surface de jonction. D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins, dans lesquels : - la Fig. 1 est une représentation schématique en perspective d'une partie de pièce hybride obtenue par un procédé selon l'invention, montrant la surface de jonction entre les deux parties de la pièce, - la Fig. 2 est une représentation schématique en coupe selon le plan P-P de la Fig. 1, et - la Fig. 3 est une représentation schématique de la pièce selon la Fig. 2 au cours d'une opération de soudure des deux parties de la pièce. En référence à la Fig. 1, on décrit une pièce 1 dite hybride, plus particulièrement une pièce de véhicule automobile, comprenant une partie métallique 2 et une partie en matériau polymère 4 fixée l'une à l'autre par une surface de jonction 6. Une telle pièce 1 est par exemple utilisée pour former une partie ou la totalité d'un plancher arrière de véhicule automobile, destiné à recevoir la roue de secours du véhicule ou une autre partie du véhicule. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au domaine de l'industrie automobile et la pièce 1 peut former d'autres types d'éléments dans d'autres domaines techniques. La partie métallique 2 peut être réalisée en tout type de métal, tel que de l'acier, de l'aluminium ou autre. La partie en matériau polymère 4 est par exemple réalisée en un matériau thermoplastique, tel que du polyamide ou du polypropylène, ou en matériau thermodurcissable, tel qu'une résine epoxy, renforcé par des fibres. Les fibres peuvent être des fibres courtes ou longues, continues ou discontinues. A titre d'exemple, les fibres peuvent être des fibres de verre, de carbone ou d'aramide. Selon le mode de réalisation représenté sur la Fig. 1, les deux parties 2 et 4 s'étendent selon une direction principale L, dite direction longitudinale, de sorte à former une face 7 sensiblement plane et continue s'étendant dans un plan longitudinal. La surface de jonction 6 s'étend dans un plan, dit plan transversal, sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale L et au plan longitudinal. La surface de jonction 6 est formée par l'accolement d'un bord 8 de la partie métallique 2 et d'un bord 10 de la partie en matériau polymère 4. Les bords 8 et 10 forment chacun un décrochement s'étendant transversalement par rapport à la face 7. La fixation de la partie en matériau polymère 4 a la partie métallique 2 se fait en accolant le bord 10 de la partie en matériau polymère 4 au bord 8 de la partie métallique 4 de sorte à former la surface de jonction 6, dans laquelle les deux bords 8 et 10 sont appliqués l'un contre l'autre, en introduisant au moins un élément de jonction 12 métallique au travers du bord 10 de la partie en matériau polymère 4 de sorte qu'une extrémité 14, dite extrémité interne, de l'élément de jonction 12 soit en contact avec le bord 8 de la partie métallique 2 et en soudant cette extrémité interne 14 à la partie métallique 2. L'élément de jonction 12 s'étend ainsi longitudinalement à travers l'épaisseur du bord 10 de la partie en matériau polymère 4 et est fixé fermement à la partie métallique 2 par soudure. La longueur de l'élément de jonction 12 selon la direction longitudinale est sensiblement égale à l'épaisseur du bord 10 de la partie en matériau polymère 4 de sorte que l'autre extrémité 16, dite extrémité externe, de l'élément de jonction 12 est affleurante avec l'extérieur de ce bord 10 du côté opposé à la surface de jonction 6, comme représenté sur les Fig. 1 à 3. La partie du bord 10 opposée à la surface de jonction 6 forme une partie externe de la partie en matériau polymère 4, cette partie externe étant accessible depuis l'extérieur de la partie en matériau polymère 4. Ainsi, l'extrémité externe 16 de l'élément de jonction 12 est accessible depuis l'extérieur de la partie en matériau polymère 4 de sorte qu'une borne 18 d'un dispositif de soudure par résistance peut être appliqué contre l'extrémité externe 16 de l'élément de jonction 12, comme représenté sur la Fig. 3. L'autre borne 20 du dispositif de soudure est appliquée contre le bord 8 de la partie métallique 2 à l'opposé de la surface de jonction 6 en regard de l'élément de jonction 12. De la sorte, un courant peut être injecté de façon simple dans l'élément de jonction métallique 12 et dans la partie métallique 2 jusqu'à l'extrémité interne 14 de l'élément de jonction 12 en contact avec la partie métallique 4 afin de souder l'élément de jonction 12 à la partie métallique 2, comme représenté sur la Fig. 3. On obtient ainsi une fixation de la partie en matériau polymère 4 à la partie métallique par l'intermédiaire de l'élément de jonction 12. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, l'élément de jonction 12 est formé par une agrafe métallique comprenant deux branches longitudinales 22 s'étendant sensiblement longitudinalement reliées l'une à l'autre par une branche transversale 24. Une telle agrafe est classique et réalisée en une seule pièce. L'extrémité libre de chaque branche longitudinale 22 forme une extrémité interne 14 de l'élément de jonction 12 et la branche transversale 24, reliant les branches longitudinales 22 à l'opposé de ces extrémités libres, forme l'extrémité externe 16 de l'élément de jonction 12. La longueur des branches longitudinales 22 est sensiblement égale à l'épaisseur du bord 10 de la partie en matériau polymère 4 de sorte que lorsque l'agrafe est introduite dans le bord 10 selon la direction longitudinale, l'extrémité libre des branches longitudinales 22 est en contact avec la partie métallique 2 dans la surface de jonction 6, tandis que la branche transversale affleure le côté du bord 10 opposé à la surface de jonction 6 et est accessible depuis l'extérieur de la partie en matériau polymère 4. La branche transversale 22 forme ainsi un contact étendu pour l'application de la borne 18 du dispositif de soudure par résistance et permet de souder l'élément de jonction 12 à la partie métallique 2 en deux points distincts, formés par les extrémités libres des branches longitudinales 22, par une seule opération de soudure. La longueur des branches longitudinales de l'agrafe peut varier et est choisie en fonction des dimensions des parties à assembler pour former la pièce hybride et en particulier en fonction de la distance séparant la partie externe de la partie en matériau polymère 4 de la surface de jonction 6. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, plusieurs éléments de jonction 12 sont répartis le long de la surface de jonction 6 afin d'assurer une fixation robuste de la partie métallique 2 à la partie en matériau polymère 4 dans toute la surface de jonction 6. Il est entendu que le nombre d'éléments de jonction 12, de points de soudure et leur répartition peuvent varier et sont choisis en fonction des dimensions de la surface de jonction 6 afin d'assurer une fixation robuste entre les deux parties de la pièce dans toute la surface de jonction 6. Ainsi, selon le mode de réalisation représenté sur les figures, trois agrafes sont utilisées et réparties le long du bord 10 de la partie en matériau polymère 4, de sorte que la partie métallique 2 est fixée à la partie en matériau polymère 4 par six points de soudure. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, une des agrafes présente une orientation différente des deux autres agrafes, de sorte à améliorer la répartition des points de soudure. Ainsi, selon ce mode de réalisation, la branche transversale 24 de l'une des agrafes s'étend sensiblement perpendiculairement aux branches transversales 24 des autres agrafes, comme représenté sur la Fig. 1. Les dimensions du ou des éléments de jonction permettent de ne pas rompre les fibres présentes dans la partie en matériau polymère et ainsi de ne pas engendrer de faiblesses dans cette partie au niveau de la surface de jonction avec la partie métallique. Ainsi, la fixation entre les parties et la pièce obtenue sont robustes et présentent de bonnes caractéristiques mécaniques. A titre d'exemple, le diamètre des branches longitudinales 22 des agrafes utilisées dans le mode de réalisation représenté sur les figures est sensiblement compris entre 0.5 et 2.5 mm. On comprend bien qu'un tel diamètre n'entraîne pas ou peu d'affaiblissement dans la partie en matériau polymère. La section des branches longitudinales peut être rectangulaire, carrée ou ovale ou autre. Les extrémités libres 14 peuvent être en forme de pointe ou affinées afin de faciliter l'insertion de l'agrafe dans la partie en matériau polymère. De telles extrémités libres permettent également d'écarter les fibres lors de l'introduction de l'agrafe et/ou de réduire l'endommagement des fibres au minimum. L'utilisation des éléments de jonction permet d'obtenir une fixation entre la partie métallique et la partie en matériau polymère similaire à la fixation obtenue entre deux parties métalliques par le principe de soudage par point. En outre l'utilisation d'agrafes en tant qu'élément de jonction rend leur introduction dans la partie en matériau polymère particulièrement simple à mettre en oeuvre, par simple agrafage. Ainsi, la fixation entre la partie métallique et la partie en matériau polymère est simple et rapide à mettre en oeuvre et peut facilement être adaptée à tout type de pièce hybride. La pièce hybride peut avoir d'autres formes que celle décrite ci-dessus en relation avec les figures. Ainsi, la surface de jonction ne s'étend pas nécessairement sensiblement perpendiculairement à la direction principale des parties métallique et en matériau polymère. La face formée par l'accolement des parties entre elles n'est pas nécessairement plane. La pièce peut ainsi avoir toute forme souhaitée tant qu'une partie de l'élément de jonction est accessible depuis l'extérieur de la partie en matériau polymère et qu'une autre partie de cet élément de jonction est en contact avec la partie métallique de façon à permettre de réaliser la soudure comme décrit précédemment. La pièce hybride peut comprendre plus d'une partie métallique et/ou plus d'une partie en matériau polymère fixées les unes aux autres par le procédé décrit ci-dessus. Enfin, l'élément de jonction n'est pas nécessairement une agrafe et peut être formé par exemple d'une simple broche rectiligne, ou un pion ou autre, traversant la partie en matériau polymère de sorte à être en contact avec la partie métallique. Il est préférable que cet élément de jonction présente une faible dimension selon la direction transversale de sorte à ne pas engendrer de faiblesse dans la partie en matériau polymère et à ne pas rompre de fibres. REVENDICATIONS1.-Procédé de réalisation d'une pièce (1) comprenant au moins une partie métallique (2) et au moins une partie en matériau polymère (4) fixées l'une à l'autre par une surface de jonction (6), ledit procédé comprenant une étape d'accolement de la partie métallique (2) et de la partie en matériau polymère (4) de sorte à former la surface de jonction (6) et une étape d'introduction d'un élément de jonction métallique (12) dans la partie en matériau polymère (4), ledit procédé étant caractérisé en ce que l'élément de jonction (12) est introduit dans la partie en matériau polymère (4) de sorte qu'au moins une extrémité interne (14) dudit élément de jonction (12) soit en contact avec la partie métallique (2) dans la surface de jonction (6), ladite extrémité interne (14) dudit élément de jonction (12) étant ensuite soudée à la partie métallique (2) dans ladite surface de jonction (6) de sorte à assurer la fixation de la partie en matériau polymère (4) à la partie métallique (2). 2.- Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une autre extrémité, dite extrémité externe (16), de l'élément de jonction (12) affleure une partie externe de la partie en matériau polymère (4) à l'opposé de la surface de jonction (6), la soudure de l'élément de jonction (12) à la partie métallique (2) étant réalisée en injectant un courant jusqu'à l'extrémité interne (14) de l'élément de jonction (12) par l'intermédiaire de l'extrémité externe (16) de l'élément de jonction (12). 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément de jonction métallique (12) est formé par une agrafe métallique, ladite agrafe comprenant au moins deux branches longitudinales (22), lesdites branches (22) étant introduites dans la partie en matériau polymère (4) de sorte que leur extrémité libre soit en contact avec la partie métallique (2) dans la surface de jonction (6), lesdites extrémités étant soudées à la partie métallique (2) dans ladite surface de jonction (6). 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux branches longitudinales (22) sont reliées l'une à l'autre par une branche transversale (24), l'agrafe étant introduite dans la partie en matériau polymère (4) de sorte que ladite branche transversale (22) s'étend le long d'une partie externe de la partie en matériau polymère (4), un courant étant injecté dans ladite branche transversale (24) jusqu'aux extrémités libres des branches longitudinales (22) pour réaliser la soudure. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie métallique (2) et la partie en matériau polymère (4) comprennent chacune un bord (8, 10) s'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction principale desdites parties (2, 4), la surface de jonction (6) étant formée par l'accolement desdits 4 (. 2999105 8 bords (8, 10) et l'élément de jonction métallique (12) étant introduit dans la partie en matériau polymère (4) au travers du bord (10) de ladite partie (4). 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la longueur de l'élément de jonction (12) est sensiblement égale à l'épaisseur du bord (10) de la partie en 5 matériau polymère (4). 7.- Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'une pluralité d'éléments de jonction (12) est introduite dans le bord (10) de la partie en matériau polymère (4), lesdits éléments de jonction (12) étant répartis le long dudit bord (10) de sorte que la partie métallique (2) est soudée à la partie en matériau polymère (4) en 10 plusieurs points répartis le long dudit bord (10) et formés par les extrémités internes (14) desdits éléments de jonction (12). 8.- Procédé selon la revendication 7, lorsqu'elle dépend de la revendication 4, caractérisé en ce que la branche transversale (24) d'au moins une des agrafes s'étend selon une direction différente de la branche transversale (24) d'au moins une autre des 15 agrafes. 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la partie en matériau polymère (4) est formé par un matériau thermoplastique ou thermodurcissable chargé en fibres. 10.- Pièce (1) pour véhicule automobile obtenue par un procédé selon l'une 20 quelconque des revendications 1 à 9, ladite pièce comprenant au moins une partie métallique (2) et au moins une partie en matériau polymère (4), lesdites parties (2, 4) étant fixées l'une à l'autre par une surface de jonction (6), caractérisé en ce qu'un élément de jonction métallique (12) s'étend dans une partie de la partie en matériau polymère (4) et comprend une extrémité interne (14) soudée à la partie métallique (2) dans la surface 25 de jonction (6).