Brevet FR3085124A1 — publié le 20200228

PROCEDE DE SOUDAGE D'UN EMPILEMENT AU MOINS PARTIEL D'AU MOINS DEUX TOLES [0001] La présente invention concerne un procédé de soudage d'un empilement au moins partiel d'au moins deux tôles pour leur assemblage l'une à l'autre, au moins une excroissance métallique étant intercalée entre lesdites au moins deux tôles. [0002] Ce procédé s'applique avantageusement mais non limitativement à un assemblage au moins partiel d'au moins deux tôles, voire plus, préférentiellement pour des tôles d'épaisseurs fortement dissymétriques. [0003] Actuellement, le soudage par résistance de tôles fortement dissymétriques est très problématique et la dissymétrie communément admise entre la tôle la plus fine et la tôle la plus épaisse est souvent limitée à un rapport de 2, tout spécialement lorsqu'il s'agit d'un assemblage de plus de deux tôles. [0004] Un rapport de dissymétrie élevée entraîne une absence de soudage, dit collage, tout particulièrement de la tôle la plus fine lorsque celle-ci est placée en étant au moins partiellement superposée à une autre tôle. [0005] Dans l'état de la technique, il est connu de réaliser des bossages par emboutissage sur une des tôles de l'assemblage, ces bossages permettant de réaliser une concentration de courant lors d'un soudage par résistance et effectuant la solidarisation entre la tôle et l'autre tôle ou une des tôles de l'assemblage. [0006] La figure 1 montre la réalisation de deux bossages 2, par exemple d'une longueur respective de 10,5 millimètres et de 2 millimètres. Ces deux bossages 2 sont réalisés par emboutissage et déformation de la tôle 1. Cependant au-delà de 25° d'inclinaison des bords 2a des bossages 2, les déformations deviennent trop importantes et l'amincissement de la tôle 1 au bord des bossages 2 devient inacceptable surtout si la tôle 1 présente une faible épaisseur. [0007] Le document EP-A-3 067 147 décrit un procédé de soudage d'au moins deux pièces à base de métal non soudables directement les uns aux autres par soudage par résistance. Au moins une entretoise portant des excroissances soudées à l'entretoise est intercalée entre les deux pièces. L'entretoise soudée est utilisée de sorte que le soudage 2 par résistance soit focalisé sur la surface du matériau en vis-à-vis d'une excroissance pour faire fondre l'excroissance portée par l'entretoise afin de réaliser le soudage entre les deux pièces. [0008] Le procédé selon ce document nécessite la présence d'une entretoise portant des 5 excroissances entre les deux pièces à assembler et se destine à deux pièces ne pouvant pas être soudées entre elles, ce qui fait que les deux pièces ne sont pas directement en contact en étant directement collées l'une sur l'autre par soudage. Ceci n'est pas le cas de la présente invention qui se destine à la solidarisation de tôles pouvant être soudées entre elles sans nécessiter la présence d'une entretoise. 10 [0009] Par conséquent, le problème à la base de l'invention est de souder au moins deux tôles empilées au moins partiellement l'une sur l'autre par la présence d'au moins une excroissance entre les tôles destinées à réaliser un point de soudage et étant portée par une des tôles, ceci sans affaiblir la tôle portant ladite au moins excroissance lors de la formation de ladite excroissance. 15 [0010] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de soudage d'un empilement au moins partiel d'au moins deux tôles pour leur assemblage l'une à l'autre, au moins une excroissance métallique étant intercalée entre lesdites au moins deux tôles, caractérisé en ce que ladite au moins une excroissance métallique est réalisée sous forme d'un dépôt de matière par soudage préalable direct et local sur une des tôles, lesdites au 20 moins deux tôles étant empilées au moins partiellement avec ladite au moins une excroissance métallique sur une des tôles pointant vers l'autre tôle en vis-à-vis lors d'un empilement au moins partiel desdites au moins deux tôles avant soudage par résistance, les dimensions de ladite au moins une excroissance métallique étant suffisantes pour effectuer une concentration de courant lors du soudage par résistance entraînant une fusion 25 de ladite au moins une excroissance métallique. [0011] Remplacer un procédé de formation d'une ou de plusieurs excroissances par emboutissage par un procédé de soudage, avantageusement selon un procédé de soudage par arc électrique, notamment à transfert métallique à froid, rend le procédé de formation plus simple en ne requérant pas une mise au point lourde et coûteuse qu'exige un 30 emboutissage. [0012] Avantageusement, le soudage préalable direct et local de ladite au moins une excroissance métallique sur une des tôles est réalisé par arc électrique à transfert métallique à froid. Par rapport au soudage MIG MAG traditionnel, le soudage par arc électrique à 3 transfert métallique à froid présente un apport de chaleur très réduite et un arc électrique très stable. [0013] Les nouvelles technologies de soudage à arc électrique, notamment par du type soudage par arc électrique à transfert métallique à froid, permettent de réaliser à faible coût 5 l'excroissance ou les excroissances. [0014] Avantageusement, ladite au moins une excroissance métallique est d'une hauteur comprise entre 0,5mm et 2mm. L'excroissance ou les excroissances présentent ainsi une hauteur minimale qui est en correspondance avec l'épaisseur des tôles de l'assemblage, notamment de la tôle portant l'excroissance ou les excroissances. 10 [0015] Avantageusement, ladite au moins une excroissance métallique est sous forme d'un bossage semi-sphérique. Un bossage semi-sphérique présente une surface d'appui contre l'autre tôle ne portant pas d'excroissance moins ponctuel qu'une excroissance métallique pointue et assure un meilleur positionnement des tôles l'une par rapport à l'autre ou les unes par rapport aux autres. 15 [0016] De plus, contrairement à des excroissances s'écrasant très rapidement sous l'effort de serrage, l'excroissance ou les excroissances sous forme de bossages semi-sphériques conservent leur forme pendant la quasi-totalité de l'opération de soudage. [0017] Avantageusement, plusieurs excroissances sont solidarisées à distance les unes des autres à l'une desdites au moins deux tôles. Les excroissances forment ainsi un cordon 20 de soudage discontinu pouvant suivre la forme des tôles à souder ensemble. [0018] L'invention concerne aussi un assemblage d'au moins deux tôles empilées, caractérisé en ce que l'assemblage est réalisé conformément à un tel procédé, au moins un point de soudage par résistance entre lesdites au moins deux tôles empilées étant réalisé à partir d'une excroissance soudée préalablement directement et localement sur une des 25 tôles. [0019] Contrairement à une ou des excroissances embouties sur tôles fines qui s'écrasent très rapidement sous l'effort de serrage, l'excroissance ou les excroissances réalisées par soudage conservent leur forme pendant la quasi-totalité de l'opération de soudage. [0020] Il s'ensuit une augmentation des rapports d'épaisseur admissible en soudage par 30 résistance conventionnel. La taille des excroissances n'est pas limitée par une déformation 4 maximale de la tôle les portant et peuvent être accrue, si besoin est, par rapport à des excroissances obtenues par emboutissage de la tôle les portant. [0021] Il est alors obtenu une meilleure localisation et application du courant lors du soudage définitif par point et donc une réduction du courant de soudage nécessaire. 5 [0022] Le bossage embouti pour former l'excroissance selon l'état de la technique est supprimé et remplacé par un dépôt direct de matériau formant l'excroissance sur la tôle. Il est ainsi obtenu un gain en polyvalence avec possibilité d'utiliser une installation robotisée contrairement à l'emboutissage représentant une solution facile à faire évoluer. La flexibilité de positionnement ou le dimensionnement du plot de soudage est totale en n'étant pas liés 10 à l'épaisseur de la tôle. [0023] Avantageusement, lesdites au moins deux tôles sont d'épaisseur différente, la tôle la plus fine étant celle sur laquelle ladite au moins une excroissance métallique est préalablement directement et localement soudée. [0024] Avantageusement, le rapport d'épaisseur entre lesdites au moins deux tôles est au 15 moins égal à 2. [0025] Avantageusement, la tôle d'épaisseur la plus fine est superposée au moins partiellement à une autre ou aux autres tôles. [0026] Avantageusement, l'assemblage comprend au moins trois tôles. [0027] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront 20 à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'une vue de côté d'une tôle ayant subi un emboutissage pour présenter des excroissances servant à son soudage avec une autre tôle pour former un assemblage d'au moins deux tôles selon l'état de la technique, 25 - la figure 2 est une représentation schématique d'une vue de côté d'une tôle présentant une excroissance soudée à la tôle, cette excroissance servant au soudage de la tôle avec une autre tôle pour former un assemblage d'au moins deux tôles selon la présente invention, - la figure 3 est une représentation schématique d'une vue de dessus d'une série 30 d'excroissances soudées sur une tôle faisant partie d'un assemblage d'au moins deux tôles selon la présente invention. 5 [0028] II est à garder à l'esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l'invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments 5 illustrés ne sont pas représentatives de la réalité. [0029] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées. 10 [0030] En se référant particulièrement aux figures 2 et 3, la présente invention concerne un procédé de soudage d'un empilement au moins partiel d'au moins deux tôles pour leur assemblage l'une à l'autre, au moins une excroissance 2 métallique étant intercalée entre lesdites au moins deux tôles. Empilement au moins partiel signifie que les tôles peuvent se recouvrir seulement partiellement ou se chevaucher sur des zones limitées. 15 [0031] Au lieu d'être réalisée par emboutissage comme dans l'état de la technique, ladite au moins une excroissance 2 métallique est réalisée sous forme d'un dépôt de matière par soudage préalable direct et local sur une 1 des tôles. [0032] Lesdites au moins deux tôles sont ensuite empilées au moins partiellement avec ladite au moins une excroissance 2 métallique sur une 1 des tôles pointant vers l'autre tôle 20 en vis-à-vis lors d'un empilement au moins partiel desdites au moins deux tôles avant soudage par résistance. [0033] Les dimensions de ladite au moins une excroissance 2 métallique sont suffisantes pour effectuer une concentration de courant lors du soudage par résistance entraînant une fusion de ladite au moins une excroissance 2 métallique. 25 [0034] II entre dans les compétences naturelles de l'homme de l'art de sélectionner les dimensions de ladite au moins une excroissance 2 métallique pour ce faire, étant donné que le dépôt de matériau pour former ladite au moins une excroissance 2 métallique est effectué par apport lors du soudage n'est pas fortement limité comme il l'est pour une excroissance 2 métallique formée par emboutissage. 30 [0035] Le soudage préalable direct et local de ladite au moins une excroissance 2 métallique sur une 1 des tôles peut être réalisé par arc électrique à transfert métallique à froid. Ce soudage est aussi dénommé par impression 3D. 6 [0036] Ceci n'est pas le seul type de soudage préalable direct et local qui peut être aussi par exemple un soudage MIG-MAG. Un soudage MIG-MAG est un procédé de soudage semi-automatique ou automatique dans lequel la fusion des métaux est obtenue par l'énergie calorifique dégagée par un arc électrique qui éclate dans une atmosphère de 5 protection entre un fil électrode fusible et les pièces à assembler. [0037] Un soudage MIG utilise un gaz neutre comme l'Argon ou l'Hélium qui ne réagit pas avec le métal fondu et un soudage MAG utilise un mélange d'Argon et d'Hydrogène comme gaz actif en proportions variables selon les métaux à souder. [0038] L'avantage d'un soudage en arc électrique avec transfert métallique à froid est de 10 permettre de souder des tôles fines faites par exemple en acier, avantageusement inoxydable revêtu ou non de zinc ou en aluminium. [0039] Sur une tôle 1 pouvant être d'épaisseur fine, par exemple 2 millimètres, qui doit être assemblée avec au moins une autre tôle pour réaliser un assemblage d'au moins deux tôles, il peut être réalisé par fabrication additive soudée à l'arc électrique, par exemple par 15 soudage par arc électrique à transfert métallique à froid, un mélange d'Argon et d'Hydrogène comme gaz actif en proportions variables selon les métaux à souder, des excroissances 2 de métal, notamment mais pas limitativement sous forme de plots ou de bossages métalliques. [0040] Ces excroissances 2, qui peuvent être aussi sous forme de plots de forme semi- 20 sphérique peuvent être de hauteur maîtrisée, par exemple de quelques dixièmes de millimètres de hauteur à quelques millimètres suivant le besoin, notamment en rapport avec l'épaisseur des tôles 1, permettent de localiser le passage de courant en soudage par résistance. [0041] Le matériau de l'excroissance ou des excroissances 2 peut être sélectionné pour 25 limiter suffisamment l'énergie afin de déposer très peu de métal. Des paramètres de soudage préalable direct et local des excroissances 2 sur une 1 des tôles sont sélectivement choisis afin de générer les excroissances 2. L'assemblage des tôles est assuré par liaison de point de soudure électrique réalisé sur chacune des excroissances 2. [0042] La ou les excroissances 2 métalliques peuvent être d'une hauteur comprise entre 30 0,5mm et 2mm. Ceci n'est pas limitatif car la hauteur peut être fonction de l'épaisseur de la tôle 1 sur laquelle l'excroissance ou les excroissances 2 sont soudées. 7 [0043] Avec un tel procédé de soudage préalable direct et local de l'excroissance 2 ou des excroissances 2, il n'y a quasiment plus aucune limite à la réalisation du bossage, même sur tôle fine. On peut réaliser une seule excroissance 2 unitaire ou juxtaposer plusieurs excroissances 2 autant que necessaire pour réaliser l'assemblage d'au moins deux tôles. 5 La ou les excroissances 2 métalliques peuvent être sous forme d'un bossage semi- sphérique. Ceci est montré à la figure 2. [0044] Plusieurs excroissances 2 peuvent être solidarisées à distance les unes des autres à l'une desdites au moins deux tôles. La figure 3 montre une succession d'excroissances 2 se trouvant à distance les unes après les autres en formant un cordon de soudure 10 discontinu, deux excroissances étant seulement référencées à cette figure mais ce qui est énoncé pour cette excroissance référencée l'est pour toutes les excroissances. [0045] L'invention concerne aussi un assemblage d'au moins deux tôles empilées, l'assemblage étant réalisé conformément à un procédé tel que précédemment décrit. [0046] Au moins un point de soudage par résistance entre lesdites au moins deux tôles 15 empilées est réalisé à partir d'une excroissance 2 soudée préalablement directement et localement sur une 1 des tôles. [0047] Lesdites au moins deux tôles peuvent être d'épaisseur différente, la tôle 1 la plus fine étant celle sur laquelle ladite au moins une excroissance 2 métallique est préalablement directement et localement soudée. Ceci n'est pas obligatoire mais est un grand avantage 20 de la présente invention, un emboutissage ne pouvant se faire sur une tôle 1 très fine. [0048] Le rapport d'épaisseur entre lesdites au moins deux tôles peut être au moins égal à 2. La présente invention cherche de préférence à permettre le soudage par résistance d'un empilement de tôles dont les rapports d'épaisseurs sont très largement supérieurs à 2. [0049] La tôle 1 d'épaisseur la plus fine est superposée au moins partiellement à une autre 25 ou aux autres tôles mais ceci n'est pas obligatoire. Un tel assemblage peut comprendre trois tôles ou plus. [0050] La présente invention s'applique plus particulièrement aux assemblages de tôles pour véhicule automobile, notamment de carrosserie, de structures d'ouvrants, les tôles d'encadrement d'ouvrant étant relativement fines. 30 [0051] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. REVENDICATIONS: 1. Procédé de soudage d'un empilement au moins partiel d'au moins deux tôles pour leur assemblage l'une à l'autre, au moins une excroissance (2) métallique étant intercalée entre lesdites au moins deux tôles, caractérisé en ce que ladite au moins une excroissance (2) métallique est réalisée sous forme d'un dépôt de matière par soudage préalable direct et local sur une (1) des tôles, lesdites au moins deux tôles étant empilées au moins partiellement avec ladite au moins une excroissance (2) métallique sur une (1) des tôles pointant vers l'autre tôle en vis-à-vis lors d'un empilement au moins partiel desdites au moins deux tôles avant soudage par résistance, les dimensions de ladite au moins une excroissance (2) métallique étant suffisantes pour effectuer une concentration de courant lors du soudage par résistance entraînant une fusion de ladite au moins une excroissance (2) métallique. 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le soudage préalable direct et local de ladite au moins une excroissance (2) métallique sur une (1) des tôles est réalisé par arc électrique à transfert métallique à froid. 3. Procédé selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une excroissance (2) métallique est d'une hauteur comprise entre 0,5mm et 2mm. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une excroissance (2) métallique est sous forme d'un bossage semi-sphérique. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel plusieurs excroissances (2) sont solidarisées à distance les unes des autres à l'une (1) desdites au moins deux tôles. 6. Assemblage d'au moins deux tôles empilées, caractérisé en ce que l'assemblage est réalisé conformément à un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, au moins un point de soudage par résistance entre lesdites au moins deux tôles empilées étant réalisé à partir d'une excroissance (2) soudée préalablement directement et localement sur une (1) des tôles. 9 7. Assemblage selon la revendication précédente, dans lequel lesdites au moins deux tôles sont d'épaisseur différente, la tôle (1) la plus fine étant celle sur laquelle ladite au moins une excroissance (2) métallique est préalablement directement et localement soudée. 8. Assemblage selon la revendication précédente, dans lequel le rapport d'épaisseur entre 5 lesdites au moins deux tôles est au moins égal à 2. 9. Assemblage selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel la tôle (1) d'épaisseur la plus fine est superposée au moins partiellement à une autre ou aux autres tôles. 10. Assemblage selon l'une quelconque des trois revendications précédentes, lequel 10 assemblage comprend au moins trois tôles.