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Tôle d'emboutissage en acier, pourvue d'un revêtement métallique. et procédé de fabrication d'une telle tôle.
La présente invention concerne une tôle d'emboutissage en acier, pourvue d'un revêtement métallique. Elle porte également sur un procédé de fabrication d'une telle tôle.
Les tôles visées par l'invention comprennent les tôles revêtues de zinc ou d'aluminium, tant au trempé que par électrodéposition, ainsi que les tôles revêtues d'un alliage de zinc avec un autre métal, en particulier T'aluminium, le nickel ou le fer. Ces tôles sont destinées notamment à la fabrication d'éléments visibles de carrosserie automobile. Elles ont en général une épaisseur comprise entre 0,6 mm et 1 mm.
Pour fixer les idées et à titre de simple exemple destiné uniquement à illustrer l'invention, la description qui va suivre fera plus spécialement référence à une tôle d'acier revêtue de zinc par galvanisation au trempé, appelée pour simplifier tôle galvanisée.
L'objectif de la présente invention est de proposer une tôle de ce type présentant une bonne résistance au grippage ainsi qu'un excellent aspect après peinture, cette dernière propriété concernant aussi bien la tôle à l'état non déformé que la pièce emboutie.
Les essais du demandeur ont montré que, lors de l'emboutissage, le comportement d'une tôle revêtue était sensiblement différent de celui d'une tôle d'acier nue.
Bien que la raison n'en soit pas clairement établie à l'heure actuelle, il semble que les difficultés rencontrées soient dues, au moins en partie, au fait que ces métaux de revêtement présentent une dureté nettement inférieure à celle de l'acier laminé à froid.
On constate en effet que ces tôles, et en particulier les tôles galvanisées, sont beaucoup plus sensibles au grippage que les tôles
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d'acier. En outre, l'emboutissage d'une tôle galvanisée donne lieu à un phénomène de poudrage.
Le grippage et le poudrage sont bien connus en soi. On rappellera brièvement qu'ils consistent tous deux en un arrachement de particules métalliques de la surface de la tôle par l'outil d'emboutissage, sous l'effet des efforts de frottement engendrés par l'emboutissage. Il s'agit donc de deux phénomènes de même nature, qui diffèrent essentiellement par la taille des particules métalliques arrachées. Leur ampleur est plus grande avec les tôles galvanisées qu'avec les tôles d'acier.
Dans le cas des tôles galvanisées, ils provoquent une accumulation de particules au fond des outillages d'emboutissage, c'est-à-dire à des endroits où il ne se produit en général pas de grippage avec les tôles d'acier ; il en résulte des défauts supplémentaires dans les pièces embouties. Enfin, il est exclu de réparer par meulage certains défauts des tôles galvanisées comme cela se pratique avec l'acier, car cela entraînerait une perte de la protection contre la corrosion que doit assurer le revêtement.
Il a déjà été proposé, notamment par le brevet BE-A-870 609, d'imprimer dans la surface de la tôle une morphologie constituée de plateaux et de vallées régulièrement distribués, assurant une rugosité à caractère déterministe à partir d'un cylindre de finition traité de manière appropriée. Ces vallées forment un réseau dans lequel l'huile de lubrification circule en emportant les particules arrachées lors de l'emboutissage. L'application de cette méthode à des tôles revêtues de métaux tels que le zinc ou l'aluminium se heurte cependant aux difficultés qui ont été mentionnées plus haut, en raison de la dureté beaucoup plus faible de ces métaux.
Les particules arrachées ne peuvent pas être complètement entraînées par l'huile circulant dans les vallées de la rugosité ; par conséquent, elles adhèrent aux outils et elles endommagent la surface des tôles.
Il est également connu, en particulier par le brevet LU-A-86 784, d'imprimer dans la surface des tôles de petits puits isolés,
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c'est-à-dire qui ne communiquent pas entre eux. Cette disposition permet d'opérer avec des pressions d'emboutissage plus élevées qu'avec des vallées communicantes, parce que les petits puits jouent le rôle de"poches à huile" empêchant l'expulsin trop rapide du lubrifiant sous les fortes pressions. Il est cependant apparu qu'une telle disposition n'était pas directement utilisable avec des tôles revêtues de métaux tels que le zinc ou l'aluminium ; non seulement la rugosité n'était pas régulièrement imprimée dans la tôle revêtue, mais encore la tôle s'avère particulièrement sensible au grippage.
La présente invention a pour objet de proposer une tôle pourvue d'un revêtement métallique, qui ne présente pas les inconvénients précités et qui, par une rugosité appropriée, garantit une bonne résistance au grippage et un excellent aspect après peinture.
Conformément à la présente invention, une tôle d'emboutissage en acier pourvue d'un revêtement métallique sur au moins une face, est caractérisée en ce qu'elle présente sur ladite face une rugosité constituée de puits isolés et régulièrement distribués, en ce que lesdits puits présentent une profondeur comprise entre 5 pm et 25 Am et un diamètre à la base compris entre 80 pm et 200 am, en ce que lesdits puits sont distribués avec une densité comprise entre 50 et 150 puits par pouce linéaire suivant au moins deux directions perpendiculaires dans ladite face de la tôle, en ce que ladite face présente une rugosité arithmétique moyenne Ra au cut off de 0,8 mm comprise entre 0,
5 pm et 2 am et en ce que la rugosité arithmétique moyenne Ra de ladite face au cut off de 8 mm ne s'écarte pas de plus de 0,3 pm de la valeur de la rugosité arithmétique moyenne au cut off de 0,8 mm.
Selon des variantes particulières, la profondeur des puits est de préférence comprise entre 7 pm et 20 Am, et leur diamètre à la base est de préférence compris entre 100 pm et 150 um.
A cet égard, il convient de préciser que le diamètre à la base considéré ici est le diamètre de la section du puits située dans le plan de la surface de la tôle. De manière analogue, le diamètre à
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la base d'un bourrelet sur le cylindre de laminoir est le diamètre de la section de ce bourrelet située dans la surface du cylindre, cette section étant assimilable à une section plane en raison de ses dimensions très petites par rapport au diamètre du cylindre.
On indiquera encore que, dans le cadre de la présente invention, la section du puits, respectivement du bourrelet, n'est pas nécessairement circulaire ou directement assimilable à un cercle ; dans le cas d'une section de forme quelconque, le diamètre à la base sera celui du cercle le mieux possible circonscrit à cette section.
Enfin, on rappelle que le cut off exprime la longueur d'onde de coupure utilisée pour la mesure de la rugosité ; cette expression signifie que, pour la mesure de la rugosité d'une surface, il n'est pas tenu compte des ondulations de la surface ayant une longueur d'onde supérieure à la valeur indiquée, par exemple 0,8 mm et 8 mm dans la présente demande.
Egalement selon l'invention, la densité des puits est avantageusement comprise entre 90 et 120 puits par pouce linéaire, suivant au moins une des directions précitées.
En outre, la rugosité arithmétique moyenne Ra au cut off de 0,8 mm est avantageusement comprise entre 0,8 pm et 1,4 pm.
Toujours selon l'invention, le revêtement métallique de ladite face présente de préférence une épaisseur comprise entre 7 am et 25 Am.
De manière préférentielle également, ledit revêtement métallique est un revêtement de zinc déposé par galvanisation au trempé.
Il est également apparu que la constance de l'épaisseur du revêtement métallique constituait un facteur important pour l'obtention de la rugosité désirée. A cet effet, il convient, suivant l'invention, que la somme des épaisseurs des revêtements métalliques des deux faces de la tôle, mesurées en un même point, ne s'écarte pas de plus de 30 X, et de préférence de plus de 15 %, de la somme des valeurs nominales de ces deux épaisseurs.
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On a par ailleurs constaté que le meilleur comportement au laminage de finition, en ce qui concerne le respect des taux de réduction et des épaisseurs des revêtements, était obtenu avec des aciers ne présentant pas ou pratiquement pas de palier d'étirage. A cet égard, les aciers à ultra bas carbone micro-alliés au titane se sont avérés particulièrement intéressants. Typiquement, ces aciers présentent une teneur en carbone comprise entre 0,005 % et 0,030 % et une teneur en titane comprise entre 0,050 % et 0,150 % en poids.
Un autre aspect de l'invention concerne un procédé de fabrication d'une tôle d'emboutissage présentant les caractéristiques exposées plus haut.
Suivant l'invention, on dépose le revêtement métallique sur au moins une face de ladite tôle et on lamine la tôle revêtue au moyen de cylindres dont au moins le cylindre correspondant à ladite face revêtue présente à sa surface une pluralité de bourrelets isolés, régulièrement distribués avec une densité comprise entre 50 et 150 bourrelets par pouce linéaire suivant au moins deux directions perpendiculaires, et de préférence entre 90 et 120 bourrelets par pouce linéaire suivant au moins une des directions précitées, lesdits bourrelets ayant la forme de segments sphériques d'une hauteur comprise entre 15 um et 30 nom et d'un diamètre à la base compris entre 100 Am et 150 am, la surface dudit cylindre présentant par ailleurs, entre lesdits bourrelets, une rugosité arithmétique moyenne Ra au cut off de 0, 8 mm inférieure à 0,
4 am et de préférence inférieure à 0,2 am.
Suivant une mise en oeuvre particulière de ce procédé, on lamine ladite tôle avec un taux de réduction inférieur à 1 %, et de préférence compris entre 0,4 % et 0,8 %.
Les cylindres utilisés pour le laminage de finition sont avantageusement traités au moyen d'un faisceau énergétique, tel qu'un faisceau laser ou un faisceau d'électrons, suivant des procédés développés antérieurement.
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Egalement suivant cet aspect de l'invention, on dépose ledit revêtement métallique par immersion de la tôle dans un bain de zinc et on règle l'épaisseur dudit revêtement à une valeur comprise entre 7 m et 25 Am, la somme des épaisseurs des revêtements métalliques des deux faces de la tôle, mesurées en un même point, ne s'écartant pas de plus de 30 %, et de préférence pas de plus de 15 %, de la somme des valeurs nominales de ces deux épaisseurs.
D'autres particularités et avantages de la présente invention seront révélés par les exemples de mise en oeuvre qui sont décrits ci-dessous et qui sont illustrés par les dessins annexés, dans lesquels la Fig. 1 montre, en trois vues (a), (b), (c) à des échelles diffé- rentes, la surface d'une tôle d'emboutissage galvanisée conforme à l'invention, dans son état initial ; la Fig. 2 représente, également en trois vues (a), (b), (c) et aux mêmes échelles que la Fig. 1, cette même tôle après- qu'elle ait subi un essai de frottement par traction entre des mâchoires planes ; la Fig. 3 montre, toujours en trois vues (a), (b), (c) et aux mêmes échelles que les Fig. 1 et 2, la même tôle après qu'elle ait subi un essai de frottement par passage dans un ap- pareil dit"simulateur de jonc" ;
et la Fig. 4 illustre la netteté d'image d'une tôle conforme à l'in- vention après peinture par des moyens conventionnels.
Les Fig. 1,2 et 3 présentent des photographies au microscope électronique à balayage.
La tôle mise en oeuvre dans cet exemple est en acier pour emboutissage profond, du type St 14. Elle a été galvanisée au trempé sur les deux faces dans un bain sans plomb, à raison de 140 g de zinc par mètre carré sur chaque face. La couche de zinc avait une épaisseur de 8 am à 10 Mm sur chaque face. Le laminage de finition
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a été réalisé au moyen de cylindres qui avaient été rectifiés de façon à présenter une rugosité au cut off de 0,8 mm inférieure à 0,2 am ; les cylindres ont ensuite été texturés au moyen d'un faisceau laser afin que leur surface présente des bourrelets ayant la forme de segments sphériques d'une hauteur comprise entre 16 AM et 20 um et d'un diamètre à la base compris entre 100 am et 120 Am.
Les bourrelets étaient distribués suivant un schéma prédéterminé, avec une densité KL = 90 bourrelets par pouce linéaire dans le sens de la périphérie des cylindres et une densité Kid. 120 bourrelets par pouce linéaire dans le sens axial des cylindres. Le laminage de finition a été effectué avec un taux de réduction de 0,8 % ; après cette opération, la tôle présentait une épaisseur totale de 0,76 mm.
La Fig. 1 représente la surface de la tôle à l'état de réception, c'est-à-dire après galvanisation et laminage de finition. La Fig. l (a) montre la régularité de la distribution superficielle des motifs, dont chacun est constitué d'un puits et d'un plateau. La Fig. l (b) montre une portion de la surface de cette tôle, à plus grande échelle : les puits correspondent à la partie plus sombre de chaque motif ; la partie plus claire de ces motifs indique le plateau, dont la hauteur ne dépasse pas 5 Mm. Enfin, la Fig. l (c) montre la forme d'un puits, assimilable à un cercle dans le cas présent, ainsi que le diamètre à la base D de ce puits.
Dans cet état, la tôle présente une surface pratiquement plane, dans laquelle sont formés des puits d'une profondeur d'environ 12 pm et d'un diamètre à la base d'environ 100 Am. La densité de distribution de ces puits est respectivement de 120 et 90 par pouce linéaire dans le sens transversal et dans le sens longitudinal de la tôle. Cette tôle présente une rugosité arithmétique moyenne Ra, mesurée au cut off de 0,8 mm, de l'ordre de 1,2 Am. Une particularité intéressante est que cette rugosité est peu influencée par le niveau de cut off. Ainsi, au cut off de 8 mm, elle ne dépasse pas 1,5 am.
L'aptitude à l'emboutissage de cette tôle a été évaluée en fonction du problème le plus critique rencontré avec les produits galvanisés à savoir le comportement au frottement et la tendance au grippage.
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Le comportement au frottement a été apprécié sur la base d'un essai de traction entre deux mâchoires planes enserrant la tôle ; celle-ci était faiblement lubrifiée à l'huile de protection. La tôle a montré un comportement très satisfaisant : la profondeur et le diamètre des puits n'ont pas été modifiés, la hauteur des plateaux est devenue inférieure à 3 pm. La Fig. 2 montre la surface de la tôle après cet essai.
On a également réalisé un essai dans un appareil appelé simulateur de jonc. Cet essai consiste à tirer la tôle à travers un jeu de trois rouleaux successifs de façon à lui appliquer une double flexion en sens contraire, en traction et avec frottement. Cet essai n'a provoqué aucune modification de la forme ou des dimensions des puits, comme le montre la Fig. 3. La rugosité arithmétique moyenne Ra, au cut off de 0,8 mm, est tombée à 0,9 um.
En ce qui concerne la tendance au grippage, cette tôle a été soumise à un test de formage en U, c'est-à-dire d'emboutissage, appliqué couramment par le demandeur. On a ainsi pu emboutir successivement 15 flans sans trace de grippage, alors qu'une tôle galvanisée conventionnelle n'autorise que 5 à 6 flans.
On a encore soumis cette tôle à un essai de peinture, réalisé dans des conditions typiques du processus de fabrication des tôles de carrosserie automobile : dépôt d'une couche de peinture d'une épaisseur d'environ 30 am par cataphorèse suivi d'un recuit à 180. C pendant 30 min, ensuite dépôt d'une couche de surfacer d'une épaisseur d'environ 20 pm suivi d'un recuit à 150. C pendant 30 min et enfin dépôt d'une couche d'émail d'une épaisseur d'environ 45 am suivi d'un recuit à 125. C pendant 30 min.
L'indice de netteté d'image DOI (-Distinctness of Image) a été déterminé suivant une procédure normalisée bien connue par les hommes du métier sous le nom d'essai Ford. Cet indice varie notamment en fonction de l'ondulation de la surface avant l'application de la peinture. Cette ondulation peut notamment être exprimée par la grandeur
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qui représente la différence des rugosités arithmétiques moyennes Ra aux cut offs respectifs de 8 mm et 0,8 mm, ces rugosités étant mesurées sur les tôles galvanisées non peintes.
La Fig. 4 illustre l'évolution de l'indice Ford de netteté d'image de la tôle peinte en fonction de l'ondulation W de la surface de la tôle avant peinture. Les deux droites (a) et (b) délimitent une zone de dispersion des valeurs correspondant à une série de tôles conventionnelles ; on voit que, dans le meilleur des cas, l'indice de netteté d'image est compris entre 8 et 9 pour une ondulation extrêmement faible (W ="0, 2).
On a reporté sur ce diagramme des points obtenus avec des tôles conformes aux enseignements de la présente invention.
Dans son état de réception, c'est-à-dire galvanisée et laminée, la tôle présente une ondulation W-0, 25 et, après peinture par la procédure rappelée plus haut, son indice Ford de netteté d'image vaut 10 (point I).
On a également réalisé un essai de peinture avec une tôle de l'invention, déformée de 10 % en expansion biaxée pour simuler l'emboutissage. L'ondulation de la surface de la tôle a légèrement augmenté, passant à W-0, 4 ; l'indice Ford de netteté d'image est néanmoins resté supérieur à 9 (point II).
La tôle galvanisée conforme à l'invention présente donc un remarquable comportement au frottement ainsi qu'une très faible tendance au grippage ; en outre, elle présente un indice Ford de netteté d'image très élevé, tant à l'état non déformé qu'à l'état déformé. Ces propriétés la rendent particulièrement intéressante pour la fabrication de pièces visibles de véhicules, en particulier de tôles de carrosserie automobile.
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Steel stamping sheet, provided with a metallic coating. and method of manufacturing such a sheet.
The present invention relates to a stamping sheet of steel, provided with a metallic coating. It also relates to a method of manufacturing such a sheet.
The sheets targeted by the invention include sheets coated with zinc or aluminum, both by quenching and by electrodeposition, as well as sheets coated with a zinc alloy with another metal, in particular aluminum, nickel or the iron. These sheets are intended in particular for the manufacture of visible elements of automobile bodywork. They generally have a thickness of between 0.6 mm and 1 mm.
To fix the ideas and by way of a simple example intended solely to illustrate the invention, the description which follows will more specifically refer to a steel sheet coated with zinc by dip galvanization, called to simplify galvanized sheet.
The objective of the present invention is to provide a sheet of this type having good seizure resistance as well as an excellent appearance after painting, this latter property concerning both the sheet in the undeformed state and the stamped part.
The applicant's tests have shown that, during stamping, the behavior of a coated sheet was significantly different from that of a bare steel sheet.
Although the reason is not clearly established at present, it seems that the difficulties encountered are due, at least in part, to the fact that these coating metals have a hardness significantly lower than that of rolled steel. Cold.
It can be seen that these sheets, and in particular galvanized sheets, are much more sensitive to seizure than sheets
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of steel. In addition, the stamping of a galvanized sheet gives rise to a powdering phenomenon.
Grabbing and dusting are well known per se. It will be recalled briefly that they both consist of a tearing of metal particles from the surface of the sheet by the stamping tool, under the effect of the friction forces generated by the stamping. These are therefore two phenomena of the same nature, which differ essentially in the size of the metal particles torn off. Their extent is greater with galvanized sheets than with steel sheets.
In the case of galvanized sheets, they cause an accumulation of particles at the bottom of the stamping tools, that is to say in places where there is generally no seizing with the steel sheets; this results in additional faults in the stamped parts. Finally, it is out of the question to repair by grinding certain defects in galvanized sheets as is the practice with steel, as this would cause a loss of the corrosion protection which the coating must provide.
It has already been proposed, in particular by patent BE-A-870,609, to print in the surface of the sheet a morphology made up of regularly distributed plateaus and valleys, ensuring roughness of a deterministic nature from a cylinder of finish treated appropriately. These valleys form a network in which the lubricating oil circulates, carrying away the particles torn off during stamping. The application of this method to sheets coated with metals such as zinc or aluminum encounters the difficulties which have been mentioned above, however, because of the much lower hardness of these metals.
The particles torn off cannot be completely entrained by the oil circulating in the roughness valleys; therefore, they adhere to tools and damage the surface of the sheets.
It is also known, in particular from patent LU-A-86,784, to print in the surface of the sheets of small isolated wells,
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that is to say who do not communicate with each other. This arrangement makes it possible to operate with higher drawing pressures than with communicating valleys, because the small wells play the role of "oil pockets" preventing the too rapid expulsion of the lubricant under high pressures. However, it appeared that such an arrangement was not directly usable with sheets coated with metals such as zinc or aluminum; not only was the roughness not regularly imprinted in the coated sheet, but also the sheet was found to be particularly sensitive to galling.
The object of the present invention is to provide a sheet provided with a metallic coating, which does not have the aforementioned drawbacks and which, by an appropriate roughness, guarantees good resistance to seizing and an excellent appearance after painting.
According to the present invention, a steel stamping sheet provided with a metal coating on at least one face, is characterized in that it has on said face a roughness consisting of isolated and regularly distributed wells, in that said wells have a depth between 5 pm and 25 am and a diameter at the base between 80 pm and 200 am, in that said wells are distributed with a density between 50 and 150 wells per linear inch in at least two perpendicular directions in said face of the sheet, in that said face has an average arithmetic roughness Ra at cut off of 0.8 mm of between 0,
5 pm and 2 am and in that the average arithmetic roughness Ra of said face at the cut off of 8 mm does not deviate by more than 0.3 pm from the value of the average arithmetic roughness at cut off of 0.8 mm.
According to particular variants, the depth of the wells is preferably between 7 μm and 20 μm, and their diameter at the base is preferably between 100 μm and 150 μm.
In this regard, it should be noted that the diameter at the base considered here is the diameter of the section of the well located in the plane of the surface of the sheet. Similarly, the diameter at
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the base of a bead on the rolling mill cylinder is the diameter of the section of this bead located in the surface of the cylinder, this section being comparable to a flat section because of its very small dimensions compared to the diameter of the cylinder.
It will also be indicated that, in the context of the present invention, the section of the well, respectively of the bead, is not necessarily circular or directly comparable to a circle; in the case of a section of any shape, the diameter at the base will be that of the circle as best as possible circumscribed in this section.
Finally, it is recalled that the cut off expresses the cutoff wavelength used for the measurement of roughness; this expression means that, for the measurement of the roughness of a surface, no account is taken of the undulations of the surface having a wavelength greater than the value indicated, for example 0.8 mm and 8 mm in this application.
Also according to the invention, the density of the wells is advantageously between 90 and 120 wells per linear inch, in at least one of the above directions.
In addition, the average arithmetic roughness Ra at cut off of 0.8 mm is advantageously between 0.8 pm and 1.4 pm.
Still according to the invention, the metal coating of said face preferably has a thickness of between 7 am and 25 am.
Also preferably, said metal coating is a zinc coating deposited by dip galvanizing.
It also appeared that the consistency of the thickness of the metal coating was an important factor in obtaining the desired roughness. To this end, it is appropriate, according to the invention, that the sum of the thicknesses of the metallic coatings of the two faces of the sheet, measured at the same point, should not differ by more than 30 X, and preferably by more than 15%, of the sum of the nominal values of these two thicknesses.
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It has also been found that the best behavior in finish rolling, with regard to compliance with the reduction rates and thicknesses of the coatings, was obtained with steels having little or no drawing level. In this regard, ultra-low carbon steels micro-alloyed with titanium have proved to be particularly interesting. Typically, these steels have a carbon content of between 0.005% and 0.030% and a titanium content of between 0.050% and 0.150% by weight.
Another aspect of the invention relates to a method of manufacturing a stamping sheet having the characteristics set out above.
According to the invention, the metal coating is deposited on at least one face of said sheet and the coated sheet is laminated by means of cylinders of which at least the cylinder corresponding to said coated face has on its surface a plurality of insulated beads, regularly distributed. with a density of between 50 and 150 beads per linear inch in at least two perpendicular directions, and preferably between 90 and 120 beads per linear inch in at least one of the above directions, said beads having the shape of spherical segments of a height between 15 um and 30 nom and with a diameter at the base between 100 Am and 150 am, the surface of said cylinder also having, between said beads, an average arithmetic roughness Ra at cut off of 0.8 mm less than 0,
4 am and preferably less than 0.2 am.
According to a particular implementation of this process, said sheet is laminated with a reduction rate of less than 1%, and preferably between 0.4% and 0.8%.
The rolls used for the finishing rolling are advantageously treated by means of an energy beam, such as a laser beam or an electron beam, according to methods developed previously.
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Also according to this aspect of the invention, said metal coating is deposited by immersion of the sheet in a zinc bath and the thickness of said coating is adjusted to a value between 7 m and 25 Am, the sum of the thicknesses of the metal coatings of the two faces of the sheet, measured at the same point, not deviating by more than 30%, and preferably not more than 15%, from the sum of the nominal values of these two thicknesses.
Other features and advantages of the present invention will be revealed by the examples of implementation which are described below and which are illustrated by the appended drawings, in which FIG. 1 shows, in three views (a), (b), (c) on different scales, the surface of a galvanized stamping sheet according to the invention, in its initial state; Fig. 2 also shows in three views (a), (b), (c) and on the same scales as FIG. 1, this same sheet after it has undergone a traction friction test between flat jaws; Fig. 3 shows, still in three views (a), (b), (c) and on the same scales as FIGS. 1 and 2, the same sheet after it has undergone a friction test by passing through an apparatus called a "rod simulator";
and Fig. 4 illustrates the image clarity of a sheet in accordance with the invention after painting by conventional means.
Figs. 1,2 and 3 present photographs with a scanning electron microscope.
The sheet used in this example is made of steel for deep drawing, of the St 14 type. It has been galvanized by dipping on both sides in a lead-free bath, at a rate of 140 g of zinc per square meter on each side. The zinc layer was 8 am to 10 mm thick on each side. Finishing rolling
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was produced by means of cylinders which had been ground so as to have a cut off roughness of 0.8 mm of less than 0.2 am; the cylinders were then textured by means of a laser beam so that their surface had beads having the shape of spherical segments with a height between 16 AM and 20 μm and with a diameter at the base between 100 am and 120 Am.
The beads were distributed according to a predetermined scheme, with a density KL = 90 beads per linear inch in the direction of the periphery of the cylinders and a density Kid. 120 beads per linear inch in the axial direction of the cylinders. The finish rolling was carried out with a reduction rate of 0.8%; after this operation, the sheet had a total thickness of 0.76 mm.
Fig. 1 represents the surface of the sheet in the receiving state, that is to say after galvanization and finishing rolling. Fig. l (a) shows the regularity of the surface distribution of the patterns, each of which consists of a well and a plate. Fig. l (b) shows a portion of the surface of this sheet, on a larger scale: the wells correspond to the darker part of each pattern; the lighter part of these patterns indicates the plate, the height of which does not exceed 5 mm. Finally, FIG. l (c) shows the shape of a well, comparable to a circle in this case, as well as the diameter at the base D of this well.
In this state, the sheet has a practically flat surface, in which wells are formed with a depth of approximately 12 μm and a diameter at the base of approximately 100 Am. The distribution density of these wells is respectively 120 and 90 per linear inch in the transverse direction and in the longitudinal direction of the sheet. This sheet has an average arithmetic roughness Ra, measured at the cut off of 0.8 mm, of the order of 1.2 Am. An interesting feature is that this roughness is little influenced by the level of cut off. Thus, at the 8 mm cut off, it does not exceed 1.5 am.
The drawing ability of this sheet was evaluated according to the most critical problem encountered with galvanized products, namely the friction behavior and the tendency to seize.
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The friction behavior was assessed on the basis of a tensile test between two flat jaws enclosing the sheet; it was poorly lubricated with protective oil. The sheet showed a very satisfactory behavior: the depth and the diameter of the wells were not modified, the height of the plates became less than 3 μm. Fig. 2 shows the surface of the sheet after this test.
We also conducted a test in a device called a rush simulator. This test consists of pulling the sheet through a set of three successive rollers so as to apply a double bending in the opposite direction, in tension and with friction. This test did not cause any change in the shape or dimensions of the wells, as shown in FIG. 3. The average arithmetic roughness Ra, at the cut off of 0.8 mm, fell to 0.9 µm.
With regard to the tendency to seize, this sheet was subjected to a U-shaped test, that is to say stamping, commonly applied by the applicant. It was thus possible to successively stamp 15 blanks without any trace of seizure, while a conventional galvanized sheet allows only 5 to 6 blanks.
This sheet was also subjected to a paint test, carried out under conditions typical of the manufacturing process of automobile body sheets: deposition of a layer of paint with a thickness of about 30 am by cataphoresis followed by annealing. at 180 ° C. for 30 min, then depositing a layer of surface with a thickness of approximately 20 μm followed by annealing at 150 ° C. for 30 min and finally depositing a layer of enamel with a thickness of about 45 am followed by annealing at 125. C for 30 min.
The DOI (-Distinctness of Image) was determined using a standard procedure well known to those skilled in the art as the Ford test. This index varies in particular according to the undulation of the surface before the application of the paint. This undulation can in particular be expressed by the magnitude
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which represents the difference of the average arithmetic roughnesses Ra at the respective cut offs of 8 mm and 0.8 mm, these roughnesses being measured on the unpainted galvanized sheets.
Fig. 4 illustrates the evolution of the Ford index of image sharpness of the painted sheet as a function of the ripple W of the surface of the sheet before painting. The two lines (a) and (b) delimit a zone of dispersion of the values corresponding to a series of conventional sheets; we see that, in the best of cases, the image sharpness index is between 8 and 9 for an extremely weak ripple (W = "0, 2).
The points obtained with sheets in accordance with the teachings of the present invention have been reported on this diagram.
In its receiving state, that is to say galvanized and laminated, the sheet has a W-0.25 corrugation and, after painting by the procedure recalled above, its Ford index of image sharpness is equal to 10 (point I).
A paint test was also carried out with a sheet of the invention, deformed by 10% in biaxial expansion to simulate the drawing. The corrugation of the sheet surface increased slightly, going to W-0.4; the Ford image sharpness index nevertheless remained above 9 (point II).
The galvanized sheet according to the invention therefore exhibits remarkable friction behavior as well as a very low tendency to seize up; in addition, it has a very high Ford image sharpness index, both in the undeformed state and in the deformed state. These properties make it particularly advantageous for the manufacture of visible parts of vehicles, in particular of automobile body sheets.