Brevet FR3127145A1 — publié le 20230324

L’invention concerne un procédé de production d’un assemblage (1) d’une première pièce (2), notamment de carrosserie d’un véhicule automobile, constituée d’un matériau à base d’aluminium et d’une seconde pièce (4), notamment de carrosserie d’un véhicule automobile, en acier, le procédé comprenant une étape brasage consistant à mettre en contact direct les première (2) et deuxième (4) pièces, pour créer une interface (7) intermétallique, et à réaliser une brasure à l’aide d’un métal d’apport à base d’aluminium sur l’interface (7), afin d’assembler les première (2) et deuxième (4) pièces entre elles. L’invention concerne également un assemblage (1) d’une première (2) et deuxième (4) pièces obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l’invention. (Figure 1) Procédé de production d’un assemblage hétéro-métallique aluminium / acier et assemblage obtenu par un tel procédé. Le domaine technique concerne les procédés de production d’assemblage hétéro-métallique mettant en œuvre une étape de brasage, les assemblages ainsi obtenus et les véhicules comportant de tels assemblages. Les constructeurs d’automobiles sont confrontés à des enjeux environnementaux majeurs qui nécessitent de réduire, à l’horizon de quelques années, l’empreinte environnementale moyenne des véhicules de 95 grammes de CO 2 émis par kilomètre à moins de 80 g CO 2 /km. Afin de réduire ces émissions, plusieurs axes font l’objet d’efforts considérables de la part des constructeurs d’automobiles. Évidemment, ces derniers ont engagé depuis de nombreuses années déjà des efforts importants sur leurs motorisations en vue d’améliorer les rendements et donc de réduire les consommations de carburant. Une autre solution consiste à réduire la masse des véhicules. Pour se faire, l’utilisation de matériaux légers tels que l’aluminium sont de plus en plus souvent envisagés. Ainsi, pour des véhicules existants, il pourrait s’avérer très intéressant de remplacer certaines parties de leurs structures par des éléments en matériaux légers. En effet, la plupart des véhicules existants sont réalisés en acier qui est un matériau relativement lourd. De même lors du développement de nouveaux véhicules, l’utilisation d’assemblages hétéro-métalliques pourrait s’avérer très prometteur en termes de gains de masse. Ainsi, par exemple, il pourrait s’avérer intéressant de pouvoir assembler un toit en alliage d’aluminium sur une caisse en acier. De tels assemblages requièrent la réalisation de soudures ou de brasures. Or réaliser des soudures ou des brasures pour réaliser des assemblages hétéro-métalliques présentant une résistance mécanique suffisante peuvent être souvent très difficiles à réaliser. C’est particulièrement le cas des soudures et/ou brasures Aluminium-fer. Il est connu, par exemple du document WO2020175494 des brasures liant un élément en aluminium ou en alliage d’aluminium et un élément en acier. Cependant, ces brasures nécessitent de former au préalable un film de revêtement à partir d’une poudre métallique pulvérisée à basse température. Sur la zone à braser. Par ailleurs ces brasures nécessitent l’utilisation d’un matériau de soudure en cuivre, particulièrement onéreux. Ainsi, il existe un besoin d’une solution permettant d’effectuer de tels assemblages hétéro-métalliques aluminium-acier. Dans la suite, « à base d’aluminium » désigne soit l’aluminium, de préférence de qualité propre à être utilisé dans l’industrie automobile, ou soit un alliage d’aluminium, c’est-à-dire un alliage dont l’aluminium est le principal constituant. Lorsqu’il est fait référence à un groupe d’alliage ou à une nuance d’alliage, il est fait référence respectivement au premier chiffre ou aux quatre chiffres utilisés dans les désignations des alliages faites selon les normes et directives internationales sur les alliages d’aluminium, et notamment la norme Européenne EN 573-3. La présente invention a pour objet de pallier les problèmes exposés précédemment. Dans ce contexte technique, un but de la présente invention est de fournir un procédé de production d’un assemblage hétéro-métallique de matériau d’aluminium et d’acier. A cet effet, la présente invention se rapporte à un procédé de production d’un assemblage d’une première pièce, notamment de carrosserie d’un véhicule automobile, constituée d’un matériau à base d’aluminium et d’une seconde pièce, notamment de carrosserie d’un véhicule automobile, en acier, le procédé comprenant une étape brasage consistant à mettre en contact direct les première et deuxième pièces, pour créer une interface intermétallique, et à réaliser une brasure sur l’interface à l’aide d’un métal d’apport à base d’aluminium afin, d’assembler les première et deuxième pièces entre elles. Le terme brasure est utilisé ici pour désigner indifféremment une brasure, une soudure ou une soudo-brasure. L’invention concerne également un assemblage hétéro-métallique d’une première pièce, notamment de carrosserie d’un véhicule automobile, constituée d’un matériau à base d’aluminium et d’une seconde pièce, notamment de carrosserie d’un véhicule automobile, en acier, les première et deuxième pièces étant assemblées entre elles par la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention. Enfin, l’invention concerne un véhicule automobile comprenant un assemblage selon l’invention. Ainsi, le procédé de production permet de réaliser un assemblage hétéro-métallique aluminium-acier. Le procédé permet de s’affranchir de la création d’un film de revêtement. En effet, l’étape de brasage du procédé selon l’invention est effectuée directement sur l’interface entre les deux métaux, sans la réalisation préalable d’un film de revêtement. Le procédé selon l’invention permet donc de réaliser des assemblages dépourvus d’un film de revêtement. Selon un mode de réalisation de l’invention, le procédé met en œuvre une source laser, notamment du type YAG, comme source de chaleur pour réaliser l’étape de brasage. Selon une possibilité, l’étape de brasage est effectuée sous circulation d’air. Selon un mode de réalisation, le métal d’apport est un fil d’alliage d’aluminium comportant du silicium, notamment un alliage d’aluminium du groupe 4. Selon une possibilité, la première pièce est constituée d’un matériau en alliage d’aluminium contenant du silicium et du magnésium, notamment un alliage d’aluminium du groupe 6. Avantageusement, la deuxième pièce est constituée d’un acier du type G10/10. Selon une possibilité de l’assemblage, la première pièce est un pavillon de toit pour un véhicule automobile. Selon une possibilité de l’assemblage, la deuxième pièce est un côté de caisse d’un véhicule automobile. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant au dessin annexé sur lequel : la , représente une vue en coupe transversale d’un assemblage selon l’invention. Un assemblage 1 hétéro-métallique selon l’invention est illustré sur la est obtenu par la mise en œuvre du procédé de production selon l’invention. L’assemblage 1 comporte une première pièce 2, en l’occurrence un pavillon de toit 3 d’un véhicule automobile, constituée d’un matériau à base d’aluminium. Le pavillon de toit 3 est constituée d’un matériau en alliage d’aluminium du groupe 6 et comprenant à ce titre du silicium et du magnésium. Un tel alliage d’aluminium est de préférence un alliage d’aluminium du groupe 6. De façon préférentielle, le matériau à base d’aluminium est un alliage de nuance 6016 ou 6056. Dans l’exemple illustré sur la figure, le pavillon de toit 3 présente une épaisseur comprise entre 0,9 mmm et 1,1 mm, de préférence 0,9 mm. La première pièce 2 a préférentiellement subi un traitement thermique du type T4 ou T6. L’assemblage 1 comporte également une seconde pièce 4, en l’occurrence un côté de caisse 5 d’un véhicule automobile, en acier, illustré partiellement sur la figure. L’acier utilisé pour former le côté de caisse 5 est, par exemple, un acier du type G10/10. Le côté de caisse 5 présente de préférence une épaisseur de 0,65 mm. Comme illustré sur la figure, le côté de caisse 5 forme une marche oblique 6. Les première 2 et deuxième 4 pièces sont assemblées entre elles par la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention et en particulier d’une étape de brasage consistant à mettre en contact direct les première 2 et deuxième 4 pièces pour créer une interface 7, et à réaliser une brasure à l’interface 7 à l’aide d’un métal d’apport à base d’aluminium. Le métal d’apport est avantageusement un fil d’alliage d’aluminium du groupe 4 et comporte du silicium. En particulier, le métal d’apport est un alliage d’aluminium de nuance 4020, 4043 ou 4047, de préférence de nuance 4020. Par exemple, le fil d’alliage d’aluminium présente un diamètre compris entre 1,2 mm et 1,6 mm, de préférence 1,2 mm. Lors de la mise en œuvre de l’étape de brasage, le fil d’alliage d’aluminium est chauffé par passage d’un courant électrique d’une intensité comprise entre 0 A et 200 A, de préférence 135 A. L’étape de brasage met en œuvre une source laser, notamment du type YAG, comme source de chaleur pour réaliser l’étape de brasage. De façon avantageuse, la source laser présente une puissance comprise entre 2 et 3,5 kW., de préférence 2,5 kW. Avantageusement, la source de laser est conçue pour émettre au moins un laser de 1070 nm. Dans le procédé décrit ici, le laser émis est mono-spot et présente un diamètre focal compris entre 0,1 mm et 7 mm, de préférence 2,4 mm. Avantageusement, l’étape de brasage est effectuée en faisant circuler de l’air sur le métal d’apport et sur la zone éclairée par le laser à raison de 10 litres par minutes. Enfin, l’étape de brasage est effectuée à une vitesse de l’ordre de 4 m/mn à 6 m/mn, de préférence 4,5 m/mn. Préalablement à l’étape de brasage, les première 2 et deuxième 4 pièces sont mises en contact et le fil d’alliage d’aluminium est déposé progressivement au centre de l’interface 7 entre les première 2 et deuxième 4 pièces. Comme illustré sur la figure, le pavillon de toit 3 présente une première partie 8 destinée à former le toit du véhicule. La première partie 8 forme un angle A1 avec un plan horizontal du véhicule qui varie de 0° à 30°. La première partie 8 est prolongée d’un rebord 9 formant un angle avec la première partie 8, de sorte que le rebord 9 et la première partie 8 forment un rayon extérieur Rext de pliure de l’ordre de 1,7mm à 4mm, illustré sur la figure. Le rebord 9 s’étend le long de la deuxième pièce 4 en formant en angle A2 de l’ordre de 12°, comme illustré sur la figure. Le rebord 9 s’étend entre la première partie 8 et une extrémité libre 10 disposée, dans l’assemblage 1 selon l’invention, à une distance D1 du côté de caisse 5 de l’ordre de 4 mm. Ainsi, le procédé de production permet de réaliser l’assemblage 1 hétéro-métallique aluminium-acier. Le procédé permet donc de s’affranchir de la création d’un un film de revêtement. En effet, l’étape de brasage du procédé est effectuée directement sur l’interface 7 entre les deux matériaux. Le procédé selon l’invention permet donc de réaliser des assemblages 1 nouveaux permettant des gains de masses. L’invention ne se limite pas au mode de mise en œuvre du procédé selon l’invention ou au mode de réalisation de l’assemblage décrit ci-avant, seulement à titre d’exemple, mais d’autres modes de réalisation peuvent être conçus par l’homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention. Procédé de production d’un assemblage (1) d’une première pièce (2), notamment de carrosserie d’un véhicule automobile, constituée d’un matériau à base d’aluminium et d’une seconde pièce (4), notamment de carrosserie d’un véhicule automobile, en acier, le procédé comprenant une étape brasage consistant à mettre en contact direct les première (2) et deuxième (4) pièces, pour créer une interface (7) intermétallique, et à réaliser sur l’interface (7) une brasure à l’aide d’un métal d’apport à base d’aluminium, afin d’assembler les première (2) et deuxième (4) pièces entre elles. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé met en œuvre une source laser, notamment du type YAG, comme source de chaleur pour réaliser l’étape de brasage. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’étape de brasage est effectuée sous circulation d’air. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le métal d’apport est un fil d’alliage d’aluminium comportant du silicium, notamment un alliage d’aluminium du groupe 4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la première pièce (2) est constituée d’un matériau en alliage d’aluminium contenant du silicium et du magnésium, notamment un alliage d’aluminium du groupe 6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la deuxième pièce (4) est constituée d’un acier du type G10/10. Assemblage (1) hétéro-métallique d’une première pièce (2), notamment de carrosserie d’un véhicule automobile, constituée d’un matériau à base d’aluminium et d’une seconde pièce (4), notamment de carrosserie d’un véhicule automobile, en acier, les première (2) et deuxième (4) pièces étant assemblées entre elles par la mise en œuvre d’un procédé selon l’une des revendications 1 à 6. Assemblage (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première pièce (2) est un pavillon de toit (3) pour un véhicule automobile. Assemblage (1) selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la deuxième pièce (4) est un côté de caisse (5) d’un véhicule automobile. Véhicule automobile comprenant un assemblage selon l’une des revendications 7 à 9.