Brevet FR3072140A1 — publié le 20190412

PROCEDE D'ASSEMBLAGE D'ELEMENTS EN TÔLE METALLIQUE L'invention a trait au domaine des assemblages de tôles métalliques, notamment d'emboutis de véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention a trait à un procédé d'assemblage d'éléments en tôles métalliques formant une feuillure. Une structure de caisse de véhicule automobile est formée d'assemblages d'emboutis qui comprennent des bords superposés formant des feuillures de jonction des emboutis. La rigidité d'une structure de caisse dépend en partie de la rigidité des emboutis utilisés, elle dépend également en partie de la rigidité des feuillures de jonction. Un manque de rigidité des feuillures de jonction peut en réduisant la rigidité de la caisse par exemple, impacter le confort de roulage ou la qualité de tenue de route. Il est courant dans l'industrie automobile de réaliser des assemblages de pièces en tôle par soudage et/ou par collage. Aussi, afin de gagner en rigidité, on a développé l'utilisation du collage dit structural à l'aide d'adhésifs de type colle époxy ou polyuréthane élastomère dans l'industrie automobile. En général, l'encollage des pièces et leur assemblage ne devient définitif que lors de la polymérisation (durcissement) de la colle. Dans le cadre de l'industrie automobile, cet encollage et cet assemblage interviennent lors des étapes de ferrage pendant lesquelles on assemble la caisse dite ferrée. La polymérisation de la colle intervient le plus souvent au moment de l'étape de cataphorèse au niveau de l'atelier de peinture, mais certains types de colle peuvent polymériser à température ambiante. Il est donc nécessaire de pouvoir maintenir les pièces encollées immobiles l'une par rapport à l'autre tant que la polymérisation de la colle n'est pas intervenue. Ce maintien des pièces encollées immobiles les unes par rapport aux autres peut donc intervenir sur un temps assez long et notamment pendant tout le processus de fabrication de la caisse ferrée. Il est donc nécessaire de pouvoir garantir ce maintien et on doit alors utiliser un autre procédé d'assemblage pour fixer les pièces l'une par rapport à l'autre tant que le durcissement de la colle n'est pas intervenu. Il est donc habituel d'assembler des pièces en tôle en formant d'abord un joint de colle déposé de manière linéaire et continue puis de réaliser des points de soudure 2 électrique (PSE) au travers du joint de colle ainsi formé en vue de garantir le maintien des pièces assemblées jusqu'au moment de la polymérisation de la colle. Lors du processus de soudage, on doit atteindre une température équivalente à la température du point de fusion du métal à souder, par exemple une température de 5 1600°C pour l'acier. Le dégagement de chaleur qui intervient de ce fait autour du point de soudure génère des inconvénients tels qu'une dégradation des propriétés de rigidité de la colle à travers laquelle on a opéré la soudure ainsi que des dégagements de produits toxiques liés à la dégradation de la colle par brûlage. On a ainsi pu observer une perte de 35% de la rigidité entre un assemblage réalisé 10 avec une colle seule et un assemblage réalisé avec une colle plus une soudure électrique par point. Par ailleurs, la formation de poussières brûlées et de formaldéhydes nécessite la mise en oeuvre de systèmes d'aspiration contraignants et coûteux et dont l'efficacité reste partielle. En outre, la colle présente une mauvaise conductibilité électrique ce qui engendre 15 des perturbations ou interruptions dans le procédé de soudage par résistance et peut même générer des défauts du type flash (c'est-à-dire une expulsion et un crachement du point de soudure). Dans US2007/0175867, on a proposé de réaliser une fixation par soudage renforcé par un collage, la colle étant polymérisée par points et le soudage étant également 20 réalisé par points à l'aide de la même électrode mais à des emplacements différents, toutefois les points de soudure sont réalisés au travers de la colle déposée générant là encore les mêmes inconvénients lors du soudage. Dans JP 07-314172, on a proposé de réaliser un assemblage entre deux éléments dans lequel à la fin d'une ligne de colle, on réalise un point de soudure terminal. 25 De manière à éviter ces inconvénients, on a proposé de réaliser dans EP 1 782 908, un procédé d'assemblage alliant un collage réalisé entre le bord des deux tôles assemblées, combiné à un soudage par résistance électrique, ménagé à l'écart dudit bord et de la ligne de collage. Bien qu'évitant de réaliser le soudage électrique par point dans le collage, ce procédé présente l'inconvénient d'utiliser une largeur 30 d'assemblage trop importante et, de fait, d'être trop coûteux en matière. 3 On a proposé également de réaliser un assemblage de pièces en tôles alliant collage et soudage par résistance par point tel que décrit dans EP 1 660 270 dans lequel l'une des pièces à assembler présente des renfoncements formant par assemblage sur l'autre pièce des logements dans lesquels une colle peut être 5 introduite tandis que, entre les renfoncements, on réalise des points de soudure électrique. Un tel procédé permet donc d'éliminer les inconvénients liés à un soudage au travers d'un cordon de colle puisque les parties encollées de l'assemblage sont distinctes des parties soudées. Cependant, on a pu constater qu'au niveau du collage, la présence des logements d'accueil de la colle génère une 10 certaine épaisseur de colle qui perturbe les propriétés de rigidité de la pièce obtenue à l'aide de ce procédé. On a donc proposé un procédé d'assemblage dans WO 2016042240, un procédé d'assemblage qui, tout en alliant un soudage par point à un collage, permet de supprimer les inconvénients liés notamment au brûlage de la colle tout en 15 conservant les propriétés de l'assemblage réalisé, en particulier en ce qui concerne la rigidité de la pièce de carrosserie de véhicule ainsi obtenue. En particulier, le procédé d'assemblage comprend la dépose d'un cordon de colle sur un premier élément de tôle, puis l'assemblage d'un deuxième élément en tôle métallique sur le premier et la fixation par réalisation de points de soudure pour maintenir immobiles 20 les deux éléments en tôle métallique avant de procéder au durcissement de la colle, le cordon de colle étant déposé de manière discontinue selon une ligne d'encollage sur le premier élément en tôle métallique, puis une fois le second élément en tôle métallique appliqué contre le premier, les deux éléments sont maintenus fixes l'un par rapport à l'autre par réalisation de points de soudure au niveau de tronçons 25 dépourvus de colle de la ligne d'encollage discontinue. De même, dans WO 2017055699 on a proposé un procédé d'assemblage d'au moins deux éléments en tôle métallique comprenant, chacun, un bord, lesdits bords étant superposés pour former une feuillure de jonction desdits éléments, lesdits bords étant assemblés par : des points de soudure répartis le long de la feuillure ; et 30 de l'adhésif dans la feuillure; l'adhésif ayant été déposé sous forme de cordons s'étendant exclusivement entre les points de soudure et présentant une largeur réduite à ses extrémités adjacentes auxdits points de soudure. Un tel assemblage est particulièrement avantageux car l'assemblage des éléments métalliques ainsi 4 réalisé est efficace et les extrémités des cordons sont ajustées de sorte à ce que les cordons et les points de soudure contribuent à la rigidité de l'assemblage. Les extrémités des cordons de largeur réduite par rapport à la largeur moyenne sur le reste du cordon s'accordent en effet à l'espace réduit entre les bords des 5 éléments en tôle à proximités des points de soudure. La présente invention tend à améliorer encore de tels procédés en particulier en évitant tous les risques de débordement lors de l'assemblage. Ainsi, l'invention a donc pour but de proposer un procédé d'assemblage d'éléments en tôle métallique comprenant la dépose d'un cordon de colle de manière 10 discontinue selon une ligne d'encollage sur le premier élément en tôle métallique, puis l'assemblage d'un deuxième élément en tôle métallique sur le premier et la fixation par réalisation de points de soudure pour maintenir immobiles les deux éléments en tôle métallique avant de procéder au durcissement de la colle, au niveau de tronçons dépourvus de colle de la ligne d'encollage discontinue entre les 15 cordons d'adhésif déposé, caractérisé en ce que les cordons d'adhésif déposé présentent une portion de largeur réduite entre leurs extrémités, au niveau de laquelle sont mis en oeuvre des moyens de serrage lors de la réalisation des points de soudure. En effet, lorsqu'on procède à la soudure par point de résistance électrique ou par 20 laser, on vient serrer entre les points de soudure les deux éléments à assembler de manière à garantir un soudage optimal. Des moyens de serrage viennent donc pincer les deux bords, entre les points soudure au niveau d'un tiret de cordon de colle, ce qui peut générer des débordements de colle dans les zones de serrage. De manière avantageuse, selon le procédé de l'invention, la portion de cordon d'adhésif 25 de largeur réduite permet aux moyens de serrage de serrer les bords des éléments en tôle sans entraîner de débordement de colle à cet endroit. De préférence, les moyens de serrage sont agencés pour serrer les éléments de tôles sensiblement sur une portion centrale d'un cordon d'adhésif se trouvant entre deux points de soudure. 30 5 De préférence, chaque portion de cordon d'adhésif de largeur réduite s'étend sur une longueur correspondant à la longueur du serrage (définie par les moyens de serrage) plus au moins 40 mm. Selon un mode avantageux de l'invention, la largeur moyenne d'une portion de 5 largeur réduite d'un cordon d'adhésif est comprise entre 30% et 90%, préférentiellement entre 40% et 60% de la largeur moyenne du reste du cordon correspondant. La largeur réduite s'entend par rapport à la largeur moyenne sur le reste du cordon et la largeur est ici la dimension du cordon se trouvant avec la longueur dudit cordon 10 dans le plan de dépose correspondant à l'un des bords d'un des éléments et au plan d'assemblage des deux bords superposés des éléments en tôle métallique, c'est-à-dire le plan de la feuillure. La hauteur du cordon déposé définit l'épaisseur de l'assemblage entre les deux éléments. Selon un mode avantageux de l'invention, les portions de largeur réduite des 15 cordons de colle sont venues par limitation d'un débit de colle nominal, ladite limitation étant une fraction comprise entre 20% et 50% dudit débit de colle nominal. Le débit de colle nominal s'entend comme le débit de colle choisi pour déposer le reste des cordons de colle. Selon un mode avantageux de l'invention, on peut également prévoir que l'adhésif 20 forme des tronçons de cordon qui présentent une largeur réduite à leurs extrémités adjacentes auxdits points de soudure. De préférence, chacune des extrémités des cordons d'adhésif de largeur réduite s'étend sur une longueur correspondant à plus de 15%, préférentiellement 20%, de la longueur totale du cordon correspondant. 25 Selon un mode avantageux de l'invention, la largeur moyenne de chacune des extrémités des cordons d'adhésif est comprise entre 30% et 90%, préférentiellement entre 50% et 80% de la largeur moyenne du reste du cordon correspondant. Selon un mode avantageux de l'invention, les points de soudure sont répartis sur la feuillure suivant un axe, les cordons d'adhésif s'étendant le long de la feuillure 30 suivant ledit axe. 6 Selon un mode avantageux de l'invention, les extrémités des cordons adjacentes aux points de soudure sont d'une longueur supérieure à 3mm, préférentiellement supérieure à 5mm. Selon un mode avantageux de l'invention, les cordons présentent une distance « d » 5 avec chacun des points de soudure, les extrémités desdits cordons adjacentes auxdits points de soudure étant d'une longueur comprise entre 100% et 200% de ladite distance « d ». Selon un mode avantageux de l'invention, l'adhésif est une colle à base d'époxy ou à base de polyuréthane élastomère. 10 Selon un mode avantageux de l'invention, les points de soudure sont obtenus par soudage tel que soudage par résistance électrique, soudage laser. Ils sont avantageusement répartis à pas constant, ledit pas étant compris entre 20mm et 200mm, préférentiellement entre 40mm et 100mm. Selon un mode avantageux de l'invention, les extrémités des cordons d'adhésif 15 présentant une largeur réduite sont de forme générale identique. Selon un mode avantageux de l'invention, l'adhésif se présente à la dépose sous la forme d'un cordon de section arrondie ou de section rectangulaire. Selon un mode avantageux de l'invention, l'adhésif se présente sous une forme liquide ou pâteuse. 20 Selon un mode avantageux de l'invention, les extrémités des cordons de colle sont venues par limitation d'un débit de colle nominal, ladite limitation étant une fraction comprise entre 20% et 50% dudit débit de colle nominal. Le débit de colle nominal s'entend le débit de colle choisi pour déposer le reste des cordons de colle. 25 L'invention concerne également un assemblage d'éléments métalliques obtenus selon le procédé de l'invention ainsi qu'une caisse de véhicule automobile, constituée au moins en partie d'éléments en tôle assemblés selon le procédé de l'invention. 7 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 est une vue de côté d'un assemblage de deux éléments en tôle métallique conforme à l'invention ; 5 - La figure 2 est une vue de dessus de l'assemblage de la figure 1 ; - La figure 3 est une illustration d'un procédé de réalisation de l'assemblage de la figure 1 conforme à l'invention ; - La figure 4 est une vue de dessus de l'assemblage de la figure 2 entre deux cordons d'adhésif. 10 La figure 1 est une vue de côté d'un assemblage 2 de deux éléments 4 et 4' en tôle métallique conforme à l'invention. Les éléments comprennent chacun un bord 6 et 6' et les bords des éléments sont superposés pour former une feuillure de jonction 8 des éléments. Les bords sont assemblés par des points de soudure par résistance électrique 10 qui sont répartis le long de la feuillure ainsi que par de l'adhésif 12 qui 15 forme des cordons 13 qui s'étendent exclusivement entre les points de soudure 10. La figure 2 est une vue de dessus de l'assemblage 2 des deux éléments 4 et 4' en tôle métallique conforme à l'invention. Les éléments comprennent les bords 6 et 6' superposés pour former la feuillure 8. On peut voir un cordon d'adhésif 13 qui s'étend entre les points de soudure 10. Il est à noter que le cordon d'adhésif 13 est 20 représenté dans sa forme avant l'assemblage. La largeur I est ici la dimension du cordon 13 se trouvant avec la longueur L des cordons 13 dans le plan de dépose sur un bord 6 d'un des éléments avant assemblage. La colle 12 après assemblage est écrasée entre les deux bords 6, 6' et forme une 25 bande d'adhésif représentée par la ligne en pointillés 14. Le cordon 13 est déposé sur le bord 6' de manière à présenter des extrémités 15 adjacentes aux points de soudure 10 et de largeur réduite Ir par rapport à la largeur I 8 du cordon 13. De même une portion 16 sensiblement centrale du cordon 13 présente également une largeur réduite Ir par rapport au reste du cordon 13. Après l'assemblage, les cordons 13 sont déformés par écrasement, et la largeur des cordons 13 écrasés dans le plan d'assemblage des deux bords 6, 6' superposés des 5 éléments en tôle métallique, c'est-à-dire le plan de la feuillure, est également réduite aux extrémités 15 si la variation de l'entrefer est trop importante et à la portion centrale 16 desdits cordons écrasés. Nous décrirons en détail le procédé conforme à l'invention de réalisation de cet assemblage. Il est bon toutefois de noter que les bords 6 et 6' assemblés par des 10 points de soudure 10 en combinaison avec de l'adhésif 12 subissent une déformation en périphérie des points de soudure. Ce phénomène est bien connu de l'homme de l'art et n'est donc pas décrit plus en détail ici. On peut toutefois exprimer d'une manière simplifiée que l'espace disponible entre les bords pour loger l'adhésif se réduit en se rapprochant des points de soudure. Il est aussi intéressant de 15 mentionner que la déformation en question n'est pas identique pour chaque assemblage, elle dépend par exemple de l'épaisseur et/ou de la rigidité des bords en tôle métallique qui sont assemblés. Elle dépend aussi de la taille des points de soudure. Ceci dit, chacune des extrémités 15 et 15' des cordons d'adhésif de largeur réduite selon l'invention peuvent s'étendre sur une longueur « D » correspondant à 20 plus de 15%, préférentiellement 20%, de la longueur totale « L » du cordon correspondant. En particulier, les extrémités 15 et 15' des cordons d'adhésif 13 peuvent être d'une longueur « D » qui est supérieure à 3mm, préférentiellement supérieure à 5mm. Cette mesure est intéressante en ce que les extrémités des cordons de largeur réduite peuvent être de longueur adaptée selon le profil de la 25 déformation des bords des éléments exprimée plus haut ce qui est favorable pour éviter un débordement d'adhésif en dehors des bords. En ce qui concerne la portion centrale 16 de largeur réduite Ir celle-ci s'étend sur une longueur D' correspondant à la longueur du serrage plus 40 mm. Ainsi, par exemple, pour une longueur des moyens de serrage 21 de 10mm, on aura une réduction de la 30 largeur du cordon de colle sur 50mm, si la longueur du serrage est de 20 mm, on aura 60mm. 9 On peut voir dans le mode de réalisation particulier ici présenté que les cordons d'adhésif s'étendent le long des feuillures et dans un même axe suivant lequel sont répartis les points de soudure 10. Les cordons sont en l'occurrence répartis à pas « P » constant de 60mm. Cette mesure ne limite pas l'invention, les points de 5 soudure 10 peuvent être répartis à pas compris entre 20mm et 200mm, ou bien préférentiellement à pas compris entre 40mm et 100mm. En l'occurrence l'adhésif 12 est une colle structurelle qui peut être à base d'époxy ou bien à base de polyuréthane élastomère. Nous pouvons observer sur la figure 4, que les cordons d'adhésif 13 sont à une 10 distance « d » avec les points de soudure 10, distance sur laquelle la feuillure ne comprend pas d'adhésif. Il est à noter que la réalisation des points de soudure porte à fusion des portions des bords des éléments de sorte que de l'énergie calorifique tend à être transférée sur les cordons d'adhésif adjacents. Ce phénomène peut être néfaste aux performances de l'adhésif, il peut par exemple transformer sa 15 composition chimique et notoirement réduire la caractéristique d'énergie de rupture de l'adhésif. Les distances « d » entre les cordons d'adhésifs et les points de soudure peuvent éviter cette dégradation. Les extrémités des cordons d'adhésif peuvent être d'une longueur « D » corrélée à la distance « d ». En particulier, les extrémités des cordons d'adhésif peuvent être d'une longueur « D » comprise entre 20 100% et 200% de la longueur de la distance « d ». Cette mesure de l'invention est intéressante pour réduire l'impact de la transmission d'énergie calorifique des points de soudure sur les cordons d'adhésif. Nous pouvons observer que dans le mode de réalisation particulier ici présenté, chacune des extrémités 15, 15' et la portion centrale 16 des cordons d'adhésif peut 25 être d'une largeur moyenne « Ir » comprise entre 30% et 90%, préférentiellement entre 50% et 80%, de la largeur moyenne « L » du reste du cordon correspondant. Les extrémités et le reste des cordons présentent sur l'image des largeurs constantes, cette représentation ne limite nullement l'invention. Il est à noter que la mesure de la largeur des cordons d'adhésif est une mesure particulière corrélée au 30 volume ou la quantité d'adhésif des cordons. Le volume d'adhésif dans la feuillure dépend de l'assemblage. 10 À la première étape du procédé, un adhésif est déposé sous forme de cordons 13 sur le bord 6 d'un des deux éléments 4 en tôle métallique. Les cordons de colle 13 peuvent être déposés par un dispositif tel qu'une buse d'encollage automatisée, produisant un débit de colle discontinu et les extrémités 15 et 15' des cordons de 5 colle ainsi que la portion centrale 16 peuvent venir par limitation d'un débit de colle nominal fourni par le dispositif en question, le reste des cordons de colle 13 pouvant venir du débit de colle nominal fourni par le dispositif. Cette mesure est intéressante, en ce qu'elle rend l'assemblage économique. On peut ainsi avoir une buse de colle par exemple montée à l'extrémité d'un bras de robot, en cours d'encollage 10 automatique. Dans ce mode de réalisation de la dépose des cordons, ces derniers sont déposés à pas constant égal au pas selon lequel sont répartis les points de soudure. A la deuxième étape du procédé, un deuxième élément 4' est assemblé sur le premier élément 4' pour réaliser l'assemblage 2 des deux éléments 4 et 4' au niveau 15 des bords juxtaposés et ainsi former la feuillure de jonction. Il est à noter que les cordons à cette étape sont déformés par écrasement. La déformation peut comprendre un fluage des cordons de colle en particulier dans la direction des points de soudure. La largeur des extrémités et de la portion centrale reste elle réduite par rapport à la largeur du reste du cordon après déformation si une variation de 20 l'entrefer est trop importante, par exemple 2 mm au centre, 0,5 mm aux extrémités. La longueur des extrémités de largeur réduite des cordons peut être adaptée pour que les cordons présentent toujours après déformation un écart de distance avec les points de soudure. Une fois que les cordons d'adhésif 13 sont en contact avec le bord de l'élément 4', l'assemblage 2 peut se rigidifier. Le temps de rigidification est 25 cependant généralement dépendant du type d'adhésif utilisé. A la troisième étape du procédé de l'invention, des points de soudure 10 par résistance électrique sont réalisés sur les bords 6, 6' des éléments 4, 4' entre les cordons d'adhésif 13. On peut voir représentés sur la figure 3 les points de soudage 10 de l'assemblage ainsi que des moyens de serrage 21 mis en place pour favoriser 30 le processus de soudage en maintenant les tôles. 11 Ces moyens de serrage 21 sont avantageusement positionnés au niveau de la portion centrale 16 de largeur réduite Ir ce qui évite un débordement de l'adhésif 12 lors du serrage. Une fois le soudage réalisé, un maintien de l'assemblage n'est REVENDICATIONS1. Procédé d'assemblage d'éléments en tôle métallique (6, 6'), comprenant la dépose d'un cordon de colle (13) de manière discontinue selon une ligne d'encollage sur le premier élément en tôle métallique (6), puis l'assemblage du deuxième élément en tôle métallique (6') sur le premier et la fixation par réalisation de points de soudure (10) pour maintenir immobiles les deux éléments en tôle métallique (6,6') avant de procéder au durcissement de la colle, au niveau de tronçons dépourvus de colle de la ligne d'encollage discontinue entre les cordons d'adhésif déposé (13), caractérisé en ce que les cordons d'adhésif déposé (13) présentent une portion (16) de largeur réduite (Ir) entre leurs extrémités, au niveau de laquelle sont mis en oeuvre des moyens de serrage (21) lors de la réalisation des points de soudure. 2. Procédé d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque portion (16) de cordon d'adhésif de largeur réduite (Ir) s'étend de manière centrale sur le cordon. 3. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque portion (16) de cordon d'adhésif de largeur réduite (Ir) s'étend sur une longueur (D') correspondant à la longueur du serrage plus 40 mm. 4. Procédé d'assemblage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la largeur moyenne d'une portion de largeur réduite (Ir) d'un cordon d'adhésif est comprise entre 30% et 90%, préférentiellement entre 50% et 80% de la largeur (I) moyenne du reste du cordon correspondant. 5. Procédé d'assemblage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une portion de largeur réduite (Ir) de cordon de colle vient par limitation d'un débit de colle nominal, ladite limitation étant une fraction comprise entre 20% et 50% dudit débit de colle nominal. 13 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque cordon de colle (13) présente une largeur réduite (Ir) à ses extrémités (15, 15') adjacentes aux points de soudure (10). 7. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce 5 que les points de soudure (10) sont obtenus par soudage tel que soudage par résistance électrique, soudage laser. 8. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les extrémités (15, 15') des cordons (13) adjacentes aux points de soudure (10) sont d'une longueur (D) supérieure à 3mm, préférentiellement 10 supérieure à 5 mm. 9. Assemblage de deux éléments en tôle métallique (6, 6') comprenant, chacun, un bord (6, 6'), lesdits bords étant superposés pour former une feuillure de jonction (8) desdits éléments, lesdits bords étant assemblés par des points de soudure (10) répartis le long de la feuillure ; et de l'adhésif (12) dans la 15 feuillure ; ledit assemblage étant réalisé selon le procédé selon l'une des revendications 1 à 8. 10. Caisse de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'elle est constituée au moins en partie d'éléments en tôle assemblés selon le procédé d'assemblage d'éléments en tôle métallique selon l'une des revendications 1 à 8. 20