Brevet FR3102381A1 — publié le 20210430

Procédé d’assemblage de pièces par réalisation d’une soudure continue et étanche le long d’une ligne perforée formée dans une première des pièces Ce procédé d’assemblage d’une première pièce (22) à une deuxième pièce, comprend : - fourniture des première (22) et deuxième pièces, la première pièce (22) présentant une première face (24) et une deuxième face opposées l’une à l’autre, - réalisation dans la première pièce (22) d’une ligne perforée (40) formée d’une alternance de fenêtres (46) et de ponts de matière (48, 49), - apposition de la deuxième pièce contre la première face (24) de la première pièce (22), et - soudage des première (22) et deuxième pièces l’une à l’autre au moyen d’une torche de soudage se déplaçant le long de la ligne perforée (40), au droit des fenêtres (46) et des ponts de matière (48, 49) et face à la deuxième face de la première pièce (22), de sorte à réaliser une soudure continue et étanche le long de la ligne perforée (40). Figure pour l'abrégé : Figure 3 Procédé d’assemblage de pièces par réalisation d’une soudure continue et étanche le long d’une ligne perforée formée dans une première des pièces La présente invention concerne un procédé d’assemblage d’une première pièce à une deuxième pièce. L’invention se rapporte plus particulièrement à l’assemblage d’une première pièce à une deuxième pièce au moyen d’un soudage par transparence. Le soudage par transparence se caractérise par la réalisation d’une soudure entre deux pièces lorsque l’interface entre les pièces est inaccessible pour la tête de soudage. Pour réaliser cette soudure, la tête de soudage doit alors parvenir à chauffer de manière suffisante l’interface entre les pièces par apport de chaleur à travers l’une des deux pièces. Le soudage par transparence se distingue ainsi fortement d’autres techniques de soudages, telles que le soudage bout à bout ou le soudage en clin, pour lesquelles l’interface entre les pièces est accessible par la tête de soudage, la tête de soudage étant ainsi en mesure de chauffer directement cette interface pour réaliser la soudure. Le soudage par transparence est le plus souvent réalisé par soudage laser. Toutefois, ce procédé de soudage ne donne pas entière satisfaction. En effet, le soudage laser est coûteux. De plus, le soudage laser est très sensible aux défauts de forme des pièces, qui peuvent fortement impacter la qualité et l’étanchéité de la soudure. Des essais ont été conduits pour souder des pièces par transparence en utilisant d’autres procédés de soudage comme le soudage au tungstène en atmosphère inerte (mieux connu sous l’appellation « soudage TIG »), le soudage à l'arc sous protection de gaz inerte (mieux connu sous l’appellation « soudage MIG ») ou le soudage à l'arc sous protection de gaz actif (mieux connu sous l’appellation « soudage MAG »). Toutefois, aucun de ces procédés ne permet d’obtenir une soudure par transparence satisfaisante, les soudures obtenues ayant une qualité variable et présentant souvent des problèmes d’étanchéité. Un objectif de l’invention est de permettre, à moindre coût, l’obtention de soudures de qualité par soudage par transparence. D’autres objectifs sont de permettre d’obtenir de telles soudures facilement, et que leur qualité soit peu impactée par les éventuels défauts de forme des pièces. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé d’assemblage d’une première pièce à une deuxième pièce, comprenant les étapes suivantes : - fourniture des première et deuxième pièces, la première pièce présentant une première face et une deuxième face opposées l’une à l’autre, - réalisation dans la première pièce d’une ligne perforée formée d’une alternance de fenêtres et de ponts de matière répartis le long de ladite ligne perforée, chaque fenêtre débouchant dans chacune des première et deuxième faces de la première pièce, - apposition de la deuxième pièce contre la première face de la première pièce, la ligne perforée étant disposée en regard de la deuxième pièce, et - soudage des première et deuxième pièces l’une à l’autre au moyen d’une torche de soudage se déplaçant le long de la ligne perforée, au droit des fenêtres et des ponts de matière et face à la deuxième face de la première pièce, de sorte à réaliser une soudure continue et étanche le long de la ligne perforée par fusion des ponts de matière. Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, le procédé présente également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) : - le soudage des première et deuxième pièces consiste en un soudage par apport de matière ; - le soudage des première et deuxième pièces consiste en un soudage à l'arc sous protection de gaz inerte ou en un soudage à l'arc sous protection de gaz actif ; - la tête de soudage se déplace le long de la ligne perforée à une vitesse de déplacement sensiblement constante ; - les première et deuxième pièces sont constituées de métal ; - les ponts de matière comprennent des ponts de matière primaires séparant les fenêtres les unes des autres, chaque pont de matière primaire ayant une longueur égale à la longueur de chaque autre pont de matière primaire ; - chaque fenêtre a une longueur sensiblement égale à la longueur de chaque autre fenêtre ; - les fenêtres comprennent des fenêtres longues et des fenêtres étroites disposées alternativement les unes aux autres le long de la ligne perforée ; - chaque fenêtre a une longueur inférieure à trois fois sa largeur ; - chaque fenêtre a une longueur supérieure à quatre fois sa largeur ; et - chaque fenêtre a une largeur sensiblement égale à la largeur de chaque autre fenêtre. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : la Figure 1 est une vue schématique d’une installation de production adaptée pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention, la Figure 2 est une vue en perspective d’une première pièce fournie par un premier poste de fourniture de l’installation de production de la Figure 1, la Figure 3 est une vue de dessus de la pièce de la Figure 2, après passage dans un poste de perforation de l’installation de production de la Figure 1, selon une première variante de l’invention, la Figure 4 est une vue de dessus de la pièce de la Figure 2, après passage dans le poste de perforation de l’installation de production de la Figure 1, selon une deuxième variante de l’invention, la Figure 5 est une vue de dessus de la pièce de la Figure 2, après passage dans le poste de perforation de l’installation de production de la Figure 1, selon une troisième variante de l’invention, et la Figure 6 est une vue en coupe d’un assemblage obtenu en sortie de l’installation de production de la Figure 1. L’installation de production 10 représentée sur la Figure 1 comprend un premier poste de fourniture 12, un deuxième poste de fourniture 14, un poste de perforation 16, un poste d’apposition 18 et un poste de soudage 20. Le premier poste de fourniture 12 est adapté pour fournir une première pièce 22 (Figure 2). Comme visible sur la Figure 2, cette première pièce 22 est, dans l’exemple représenté, constituée par une plaque. Cette plaque comprend une première grande face 24 et une deuxième grande face 26 reliées l’une à l’autre par une tranche 28. L’épaisseur de cette plaque est typiquement inférieure à 2 mm, de préférence inférieure à 1.5 mm. L’épaisseur de la plaque est typiquement de 1.2 mm ou de 1 mm. La plaque est, dans l’exemple représentée, rectangulaire. En variante, la plaque présente toute autre forme, par exemple triangulaire ou annulaire. La première pièce 22 est de préférence constituée de métal. Le premier poste de fourniture 12 est typiquement adapté pour fournir la première pièce 22 en la découpant dans une tôle. De retour à la Figure 1, le deuxième poste de fourniture 14 est adapté pour fournir une deuxième pièce 32 (Figure 6). Cette deuxième pièce 32 est par exemple elle aussi constituée par une plaque. En variante, la deuxième pièce 32 est constituée par une autre pièce dont la forme s’adapte à celle de la première pièce 22. La deuxième pièce 32 est constituée du même matériau que la première pièce 22. En référence aux Figures 3 à 5, le poste de perforation 16 est adapté pour réaliser dans la première pièce 22 une ligne perforée 40 interposée entre une première partie 42 de la pièce 22 s’étendant d’un premier côté de la ligne 40 et une deuxième partie 44 de la pièce 22 s’étendant du côté opposé de ladite ligne 40. Dans l’exemple représenté, la ligne perforée 40 s’étend de manière rectiligne d’un bord à l’autre bord de la pièce 22. En variante, la ligne perforée 40 perforée suit un profil courbe et/ou s’étend depuis un bord de la pièce 22 jusqu’au même bord ou jusqu’à un autre bord qui n’est le bord opposé. En variante encore, la ligne perforée 40 perforée suit un contour fermé. Cette ligne perforée 40 est formée d’une alternance de fenêtres 46 et de ponts de matière 48, 49 répartis le long de la ligne perforée 40. En d’autres termes, la ligne perforée 40 est formée d’une pluralité de fenêtres 46 réparties le long de ladite ligne perforée 40 et séparées les unes des autres par des ponts de matière primaires 48, des ponts de matière secondaires 49 pouvant, le cas échéant, s’étendre entre certaines fenêtre 46 et des bords de la pièce 22, comme dans l’exemple représenté ici. Chaque fenêtre 46 débouche dans chacune des première et deuxième faces 24, 26 de la première pièce 22. Les ponts de matière 48 maintiennent les première et deuxième parties 42, 44 de la pièce 22 solidaires l’une de l’autre. Chaque fenêtre 46 a une largeur, prise selon une direction transversale à la direction d’extension de la ligne perforée 40, sensiblement égale à la largeur de chaque autre fenêtre 46. Par « sensiblement égale », on comprend que la différence de largeur entre les fenêtres 46 est inférieure à 1 mm. La « direction d’extension » de la ligne perforée 40 s’entend ici et dans la suite comme étant la direction de la tangente locale à la ligne perforée 40. Chaque pont de matière primaire 48 a une longueur, prise parallèlement à la direction d’extension de la ligne perforée 40, sensiblement égale à la longueur de chaque autre pont de matière primaire 48. Par « sensiblement égale », on comprend que la différence de longueur entre les ponts de matière primaire 48 est inférieure à 1 mm. Avantageusement, chaque pont de matière secondaire 49 a une longueur inférieure ou égale à la longueur de chaque pont de matière primaire 48. La répartition des fenêtres 46 et les longueurs des fenêtres 46 et des ponts de matière 48, 49 sont adaptées pour assurer une bonne tenue mécanique de la première pièce 22, compte tenu de l’épaisseur de ladite pièce 22 et de la nature du matériau la constituant. Par « bonne tenue mécanique », on comprend que la tenue de la pièce est assurée pendant la soudure de celle-ci, étant entendu qu’une quantité de ponts de matière 48, 49 insuffisante provoquerait lors de la fusion un détachement d’une des deux première et deuxième parties 42, 44 de la première pièce 22. Dans la première variante de la Figure 3, chaque fenêtre 46 a une longueur, prise parallèlement à la direction d’extension de la ligne perforée 40, sensiblement égale à la longueur de chaque autre fenêtre 46. Par « sensiblement égale », on comprend que la différence de longueur entre les fenêtres 46 est inférieure à 1 mm. De plus, chaque fenêtre 46 a une longueur inférieure à trois fois sa largeur. Dans la deuxième variante de la Figure 4, les fenêtres 46 comprennent des fenêtres longues 46A et des fenêtres étroites 46B disposées alternativement les unes aux autres le long de la ligne perforée 40. De plus, chaque fenêtre 46 a une longueur inférieure à trois fois sa largeur. Dans la troisième variante de la Figure 5, chaque fenêtre 46 a, à nouveau, une longueur sensiblement égale à la longueur de chaque autre fenêtre 46. Toutefois, dans cette variante, chaque fenêtre 46 a une longueur supérieure à quatre fois sa largeur. Le poste de perforation 16 est adapté pour réaliser cette ligne perforée 40 typiquement au moyen d’un laser, de plasma ou de tout moyen mécanique conventionnel. De retour à la Figure 1, le poste d’apposition 18 est adapté pour apposer la deuxième pièce 32 contre la première face 24 de la première pièce 22, la ligne perforée 40 étant disposée en regard de la deuxième pièce 32, comme représenté à la Figure 6. A cet effet, le poste d’apposition 18 comprend typiquement des organes de manipulation des pièces 22, 32, aptes à saisir lesdites pièces 22, 32 et à les disposer comme décrit ci-dessus. Le poste de soudage 20 comprend une torche de soudage 50 apte à réaliser un soudage à l’arc. Cette torche de soudage 50 est en particulier adaptée pour réaliser un soudage par apport de matière, avantageusement par procédé de soudage à l'arc sous protection de gaz inerte (mieux connu sous l’appellation « soudage MIG ») ou par procédé de soudage à l'arc sous protection de gaz actif (mieux connu sous l’appellation « soudage MAG »). Ces procédés de soudage sont définis aux références 131, 132, 133, 135, 136 et 137 de la norme EN ISO 4063-2011. Le poste de soudage 20 comprend également un organe 52 de déplacement de la torche 50 pour déplacer la torche 50 le long de la ligne perforée 40, au droit des fenêtres 46 et des ponts de matière 48, 49 et face à la deuxième face 26 de la première pièce 22, à une vitesse sensiblement constante. Par « sensiblement constante », on comprend que la vitesse de la torche 50 varie de moins de 2 mm/s au cours de son déplacement le long de la ligne perforée 40. A cet effet, l’organe de déplacement 52 est typiquement constitué par un bras robotisé. La répartition des fenêtres 46 et les longueurs des fenêtres 46 et des ponts de matière 48, 49 sont adaptées pour que, compte tenu de l’épaisseur de la première pièce 22, de la nature du matériau la constituant, de la chaleur produite par la torche 50 et de la vitesse de déplacement de la torche 50, le déplacement de la torche 50 le long de la ligne perforée 40 produise une soudure continue et étanche le long de la ligne perforée 40 par fusion des ponts de matière 48, 49, et le comblement des fenêtres 46. Par exemple, il a été constaté que, dans le cas où la pièce 22 est constituée par une plaque métallique d’épaisseur 1,2 mm, par exemple en acier inoxydable, une ligne perforée 40 formée de fenêtres 46 de longueur 4 mm et de largeur 3 mm et séparées les unes des autres par des ponts de matière 48 de longueur 2 mm permettait d’obtenir des résultats satisfaisants lorsque le procédé de soudage employé est un soudage MAG et que la torche 50 est déplacée le long de la ligne perforée 40 à une vitesse comprise entre 12 et 15 mm/s. Selon une variante non représentée de l’invention, les postes d’apposition 18 et de soudage 20 sont regroupés en un même poste. Un procédé d’assemblage mis en œuvre par l’installation 10 va maintenant être décrit, en référence aux Figures. Tout d’abord, les premier et deuxième postes de fourniture 12, 14 fournissent les première et deuxième pièces 22, 32. Ensuite, le poste de perforation 16 réalise la ligne perforée 40 dans la première pièce 22. Puis le poste d’apposition 18 appose la deuxième pièce 32 contre la première face 24 de la première pièce 22, la ligne perforée 40 étant disposée en regard de la deuxième pièce 26. Enfin, le poste de soudage 20 déplace la torche de soudage 50 le long de la ligne perforée 40, au droit des fenêtres 46 et des ponts de matière 48, 49 et face à la deuxième face 26 de la première pièce 22, à une vitesse sensiblement constante. Au cours de ce déplacement, la torche de soudage 50 soude les première et deuxième pièces 22, 32 l’une à l’autre par soudage à l’arc, en particulier par apport de matière, par exemple au moyen d’un procédé de soudage à l'arc sous protection de gaz inerte ou d’un procédé de soudage à l'arc sous protection de gaz actif. Du fait de la répartition des fenêtres 46 et des longueurs adaptées des fenêtres 46 et des ponts de matière 48, 49, ce déplacement de la torche de soudage 50 réalise une soudure continue et étanche le long de la ligne perforée 40 par fusion des ponts de matière 48, 49 et bouchage des fenêtres 46 au moyen de la matière d’apport et, le cas échéant, au moyen de la matière fusionnée des ponts de matière 48, 49. On obtient ainsi l’assemblage représenté sur la Figure 6. Grâce à l’invention décrite ci-dessus, il est ainsi possible de souder des pièces par transparence de manière simple et économique. Procédé d’assemblage d’une première pièce (22) à une deuxième pièce (32), comprenant les étapes suivantes : - fourniture des première et deuxième pièces (22, 32), la première pièce (22) présentant une première face (24) et une deuxième face (26) opposées l’une à l’autre, - réalisation dans la première pièce (22) d’une ligne perforée (40) formée d’une alternance de fenêtres (46) et de ponts de matière (48, 49) répartis le long de ladite ligne perforée (40), chaque fenêtre (46) débouchant dans chacune des première et deuxième faces (24, 26) de la première pièce (22), - apposition de la deuxième pièce (32) contre la première face (24) de la première pièce (22), la ligne perforée (40) étant disposée en regard de la deuxième pièce (32), et - soudage des première et deuxième pièces (22, 32) l’une à l’autre au moyen d’une torche de soudage (50) se déplaçant le long de la ligne perforée (40), au droit des fenêtres (46) et des ponts de matière (48, 49) et face à la deuxième face (26) de la première pièce (22), de sorte à réaliser une soudure continue et étanche le long de la ligne perforée (40) par fusion des ponts de matière (48, 49). Procédé d’assemblage selon la revendication 1, dans lequel le soudage des première et deuxième pièces (22, 32) consiste en un soudage par apport de matière. Procédé d’assemblage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le soudage des première et deuxième pièces (22, 32) consiste en un soudage à l'arc sous protection de gaz inerte ou en un soudage à l'arc sous protection de gaz actif. Procédé d’assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la tête de soudage (50) se déplace le long de la ligne perforée (40) à une vitesse de déplacement sensiblement constante. Procédé d’assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les première et deuxième pièces (22, 32) sont constituées de métal. Procédé d’assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les ponts de matière (48, 49) comprennent des ponts de matière primaires (48) séparant les fenêtres (46) les unes des autres, chaque pont de matière primaire (48) ayant une longueur égale à la longueur de chaque autre pont de matière primaire (48). Procédé d’assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque fenêtre (46) a une longueur sensiblement égale à la longueur de chaque autre fenêtre (46). Procédé d’assemblage selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les fenêtres (46) comprennent des fenêtres longues (46A) et des fenêtres étroites (46B) disposées alternativement les unes aux autres le long de la ligne perforée (40). Procédé d’assemblage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque fenêtre (46) a une longueur inférieure à trois fois sa largeur. Procédé d’assemblage selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel chaque fenêtre (46) a une longueur supérieure à quatre fois sa largeur.