Procédé d'assemblage continu de deux
tôles revêtues d'une couche de protection anti-corrosive <EMI ID=1.1>
La présente invention concerne un procédé pour assembler deux tôles revêtues d'une couche de protection anticorrosive afin de réaliser un joint continu et étanche sans détruire ni abîmer les couches de protection.
La tendance générale à l'allègement des constructions métalliques conduit à utiliser des éléments de plus en plus minces et à employer à cet effet des profilés formés à froid à partir de produits plats. Ces tôles minces pliées à froid sont protégées contre la corrosion par différents types de couches suivant leur utilisation, par exemple: galvanisation, prélaquage, revêtements organiques.
D'autre part, et ceci principalement en génie civil, il est intéressant d'appliquer à toutes les structures le principe de combinaison des fonctions qui consiste à faire jouer plusieurs rôles à un même élément structural, de sorte que le nombre d'éléments constitutifs soit aussi réduit que possible. La tôle mince n'échappe pas à cette tendance puisque la résistance au cisaillement des panneaux de parois (toitures,bardages,planchers) permet
à ceux-ci de collaborer à la résistance d'ensemble de la structure dans laquelle ils s'intègrent.
La tôle mince profilée à froid est donc un système constructif en pleine expansion. Toutefois le point critique, tant du point de vue économique que technique, de ces tôles protégées se situe au niveau des assemblages. En effet, à l'heure actuelle, l'assemblage de ces tôles est réalisé par des moyens de fixation discontinus : vis autotaraudeuses, rivets Pop, clous Hilti, soudage par-point. Encore dans ce dernier cas est-il nécessaire de reconstituer la couche de protection détruite à l'endroit de l'assemblage.
Le but de l'invention est de permettre d'assembler des tôles recouvertes d'une couche de protection sans détruire ni dégrader les -couches' de protection tout en évitant le glissement des tôles et en assurant des joints étanches ayant d'excellentes qualités mécaniques qui assurent la transmission des efforts.
Ce but est atteint par un procédé d'assemblage caractérisé par l'utilisation entre les zones à joindre des tôles à assembler, d'un produit de liaison déposé en continu ayant une température de fusion inférieure à celle de la couche de protection et un faible écart solidus-liquidus, et par le pressage du joint chauffé sur ses deux faces à une température comprise entre la température de fusion du produit de liaison et la température de fusion de la couche de protection. Les surfaces des tôles qui viennent en contact avec le produit de liaison sont de préférence préalablement dégraissées et traitées, par exemple à l'aide d'acétone et de décapant ZINN-7.
Le produit de liaison consiste en un alliage binaire dont la composition est optimisée en fonction de la température de fusion de cet alliage, de l'écart solidus-liquidus et de l'aptitude à former un eutectique avec la couche de protection anti-corrosive de manière à réaliser un excellent accrochage, par exemple un alliage zinc-cadmium.
Outre ses avantages sur le plan de la réalisation de joints étanches ayant d'excellentes qualités mécaniques, le procédé d'assemblage selon l'invention permet une vitesse d'assemblage élevée et permet son intégration dans une ligne de fabrication industrielle.
L'invention est exposée en détails dans ce qui suit, avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels:
. la figure 1 est une vue en élévation longitudinale d'un exemple de machine mettant en oeuvre le procédé selon l'invention; . la figure 2 est une vue en élévation de côté de la machine de la figure 1.
Le procédé selon l'invention vise à assembler des tôles revêtues d'une couche de protection anti-corrosive, par exemple des tôles galvanisées. Ce procédé consiste à mettre en oeuvre une bande de brasure de faible épaisseur, par exemple 0,5 mm entre les surfaces de contact des tôles à assembler. Les surfaces de contact des tôles sont de préférence préalablement préparées par dégraissage et décapage afin de favoriser l'accrochage chimique. Pour le dégraissage on utilise par exemple de l'acétone et pour
le décapage on utilise par exemple le décapant appelé ZINN-7 (mélange d'acide chlorhydrique et d'autres éléments) ou de l'acide chlorhydrique pur. On pourrait également utiliser une poudre réactive ou un produit décapant en pâte ou autres.
Se reportant aux dessins ci-annexés, les tôles à assembler sont par exemple des tôles galvanisées en ondes trapé-
<EMI ID=2.1> la figure 2. Ces tôles sont mises en place sur des chariots 1 de telle manière que les surfaces de contact, avantageusement dégraissées et décapées comme dit plus haut, se chevauchent avec la bande de brasure s'étendant entre les surfaces de contact et en contact avec ces surfaces.
La composition de la brasure est choisie pour avoir une température de fusion inférieure à la température de fusion de la couche de protection des tôles. Dans le cas de tôles galvanisées, la brasure aura une température de fusion inférieure à la température de fusion du zinc, soit 410[deg.]C. La bande de brasure est une bande laminée ou un cordon de pâte permettant l'application sur chantier par exemple, et sa qualité doit être telle qu'elle soit apte à suivre les dilatations thermiques des tôles en service. Pour rencontrer les exigences requises, le choix s'est porté sur un mélange binaire zinc-cadmium ou zincétain de préférence, par exemple un mélange 80% Zn -
20% Cd ou 55% Zn - 45% Cd ou 70% Zn - 30% Sn, pour l'application aux tôles galvanisées.
Chaque joint tôle-brasure-tôle est ensuite chauffé sur ses deux faces à une température comprise entre la température de fusion de la brasure et la température de fusion de la couche de protection des tôles, par exemple une température de 350 à 390[deg.]C environ. Pour ce faire, les chariots porte-tôles 1 sont déplacés jusqu'à un poste de chauffage 2 équipé d'un dispositif de chauffage, par exemple un dispositif de chauffage par induction ou un dispositif de chauffage électrique par résistance. Sur les dessins on a représenté un dispositif de chauffage par induction comprenant des inducteurs en ferrite
<EMI ID=3.1>
culièrement avantageux. Les inducteurs 3 sont montés face à face sur des chariots porte-inducteurs déplaçables 4 et 5 de telle manière que chaque joint tôle-brasuretôle puisse être amené entre une paire d'inducteurs positionnés avec un écartement adéquat. Les inducteurs 3 sont raccordés électriquement à un générateur de courant électrique alternatif (non représenté). Au poste de chauffage le contact entre les tôles et la brasure est assuré par des galets 6 et 7 qui appuient sur les tôles. Ces galets sont montés sur des porte-galets 8 et 9 réglables en hauteur.
Les essais de traction réalisés ont révélé que l'état des surfaces de contact des tôles revêt une grande importance. L'analyse de macrographies a révélé en effet que la qualité du joint réalisé par brasure réside dans un phénomène chimique particulier de liaison. Avec une brasure zinccadmium appliquée à des tôles galvanisées, ce phénomène
se décompose en deux phases:
1[deg.]/ une diffusion de cadmium s'effectue à l'état solide vers la couche protectrice de zinc des tôles,cette diffusion à l'état solide réalisant un alliage cadmium-zinc à la surface de contact entre chaque couche protectrice et la brasure;
2[deg.]/ une fusion de l'alliage superficiel et de la brasure qui réalise, après solidification, une liaison métallique assurant un accrochage entre les tôles.
Pour garantir cet accrochage chimique par le phénomène de diffusion-fusion-solidification, il est apparu lors des essais, que le maintien en contact des tôles et de la brasure pendant les opérations de chauffage et de refroidissement est déterminant.
Il est essentiel également que le chauffage du joint se fasse avec une énergie suffisante localement et pendant
un laps de temps suffisant pour que la diffusion solide ait le temps de s'effectuer complètement mais sans altérer la couche protectrice extérieure des tôles. Avec un dispositif de chauffage à inducteurs en ferrite, les paramètres suivants se sont avérés importants pour la mise en oeuvre du procédé: la distance entre les inducteurs et les tôles, d'une part, et le temps et le mode de chauffage,d'autre part. Les inducteurs sont disposés de part et d'autre de chaque joint à une distance suffisante, pas trop courte, de chaque tôle pour produire une énergie thermique suffisante sans détériorer les couches protectrices des tôles.
Afin d'assurer une diffusion solide complète dans une installation expérimentale, il a été constaté qu'il est avantageux de procéder en trois temps:
a) application d'une première impulsion de chaleur de cinq secondes durant laquelle la diffusion solide peut se réaliser, b) temps de repos de cinq secondes, c) application d'une seconde impulsion de chaleur de quinze secondes durant laquelle se parachève la-diffusion solide et se réalise la liaison métallique assurant un excellent accrochage entre les tôles.
Le procédé tel que décrit plus haut permet de réaliser en continu entre les tôles revêtues, des joints continus et étanches ayant d'excellentes qualités mécaniques qui assurent la transmission efficace des efforts. La vitesse d'assemblage élevée que procure ce procédé permet l'intégration d'une installation d'assemblage mettant en oeuvre le procédé selon l'invention dans une ligne de fabrication industrielle. Pour accélérer encore davantage la vitesse du procédé, les joints peuvent être préalablement soumis
à un préchauffage.
Il est bien entendu que l'installation d'assemblage illustrée schématiquement sur les dessins ci-annexés n'est qu'un exemple ayant servi à expliquer la mise en oeuvre du procédé selon l'invention et que celui-ci peut évidemment être mis en oeuvre dans des installations diverses.
REVENDICATIONS
1. Procédé d'assemblage continu et étanche de deux tôles revêtues d'une couche de protection anti-corrosive, caractérisé par l'utilisation entre les deux tôles à assembler, d'un produit de liaison déposé en continu ayant une température de fusion inférieure à celle
de la couche de protection et un faible écart solidus-liquidus, et par le pressage du joint chauffé sur ses deux faces à une température comprise entre
la température de fusion du produit de liaison et
la température de fusion de la couche de protection.
Continuous joining process of two
sheets coated with an anti-corrosion protective layer <EMI ID = 1.1>
The present invention relates to a method for assembling two sheets coated with an anticorrosive protective layer in order to produce a continuous and tight seal without destroying or damaging the protective layers.
The general tendency to lighten metal constructions leads to the use of increasingly thinner elements and to the use of cold formed profiles for this purpose from flat products. These cold-folded thin sheets are protected against corrosion by different types of layers depending on their use, for example: galvanizing, prepainting, organic coatings.
In addition, and this mainly in civil engineering, it is interesting to apply to all the structures the principle of combination of the functions which consists in making play several roles with the same structural element, so that the number of constitutive elements be as small as possible. Thin sheet metal is no exception to this trend since the shear strength of wall panels (roofs, cladding, floors) allows
it is up to them to collaborate in the overall resistance of the structure in which they are integrated.
The cold-formed thin sheet is therefore a rapidly expanding construction system. However, the critical point, both from an economic and technical point of view, of these protected sheets lies at the level of the assemblies. In fact, at present, these sheets are assembled using discontinuous fixing means: self-tapping screws, Pop rivets, Hilti nails, spot welding. Again in the latter case, it is necessary to reconstitute the destroyed protective layer at the place of assembly.
The object of the invention is to make it possible to assemble sheets covered with a protective layer without destroying or degrading the protective layers while avoiding the sliding of the sheets and by ensuring tight seals having excellent mechanical qualities. which ensure the transmission of forces.
This object is achieved by an assembly process characterized by the use between the areas to be joined of sheets to be joined, of a bonding product deposited continuously having a melting temperature lower than that of the protective layer and a low solidus-liquidus gap, and by pressing the heated joint on its two faces at a temperature between the melting temperature of the bonding product and the melting temperature of the protective layer. The surfaces of the sheets which come into contact with the bonding product are preferably degreased beforehand and treated, for example using acetone and ZINN-7 stripper.
The bonding product consists of a binary alloy whose composition is optimized as a function of the melting temperature of this alloy, the solidus-liquidus gap and the ability to form an eutectic with the anti-corrosion protective layer of so as to achieve excellent adhesion, for example a zinc-cadmium alloy.
In addition to its advantages in terms of producing tight seals having excellent mechanical qualities, the assembly method according to the invention allows a high assembly speed and allows its integration into an industrial production line.
The invention is explained in detail in the following, with reference to the attached drawings in which:
. Figure 1 is a longitudinal elevational view of an example of a machine implementing the method according to the invention; . Figure 2 is a side elevational view of the machine of Figure 1.
The method according to the invention aims to assemble sheets coated with an anti-corrosion protective layer, for example galvanized sheets. This method consists in using a thin strip of solder, for example 0.5 mm between the contact surfaces of the sheets to be joined. The contact surfaces of the sheets are preferably prepared beforehand by degreasing and pickling in order to promote chemical bonding. For degreasing, acetone is used for example and for
pickling is used for example the stripper called ZINN-7 (mixture of hydrochloric acid and other elements) or pure hydrochloric acid. One could also use a reactive powder or a pickling paste or other product.
Referring to the attached drawings, the sheets to be assembled are, for example, galvanized sheets in trapezoidal waves.
<EMI ID = 2.1> FIG. 2. These sheets are placed on carriages 1 in such a way that the contact surfaces, advantageously degreased and pickled as said above, overlap with the solder strip extending between the contact surfaces and in contact with these surfaces.
The composition of the solder is chosen to have a melting temperature lower than the melting temperature of the sheet protection layer. In the case of galvanized sheets, the solder will have a melting temperature lower than the zinc melting temperature, ie 410 [deg.] C. The brazing strip is a laminated strip or a bead of paste allowing the application on site for example, and its quality must be such as to be able to follow the thermal expansions of the sheets in service. To meet the required requirements, the choice fell on a binary zinc-cadmium or zinc tin mixture preferably, for example an 80% Zn mixture -
20% Cd or 55% Zn - 45% Cd or 70% Zn - 30% Sn, for application to galvanized sheets.
Each sheet-brazing-sheet joint is then heated on its two faces to a temperature between the melting temperature of the brazing and the melting temperature of the sheet protection layer, for example a temperature of 350 to 390 [deg. ] C approx. To do this, the sheet metal carriages 1 are moved to a heating station 2 equipped with a heating device, for example an induction heating device or an electric resistance heating device. The drawings show an induction heating device comprising ferrite inductors
<EMI ID = 3.1>
particularly advantageous. The inductors 3 are mounted face to face on movable inductor carriages 4 and 5 in such a way that each sheet-armurethane joint can be brought between a pair of inductors positioned with an adequate spacing. The inductors 3 are electrically connected to an alternating electric current generator (not shown). At the heating station, the contact between the sheets and the solder is ensured by rollers 6 and 7 which bear on the sheets. These rollers are mounted on roller carriers 8 and 9 adjustable in height.
The tensile tests carried out revealed that the condition of the contact surfaces of the sheets is of great importance. Analysis of macrographies has revealed that the quality of the joint produced by soldering is due to a particular chemical bonding phenomenon. With a zinccadmium solder applied to galvanized sheets, this phenomenon
breaks down into two phases:
1 [deg.] / A diffusion of cadmium takes place in the solid state towards the protective layer of zinc of the sheets, this diffusion in the solid state producing a cadmium-zinc alloy at the contact surface between each protective layer and solder;
2 [deg.] / A fusion of the surface alloy and of the solder which, after solidification, produces a metallic connection ensuring a bonding between the sheets.
To guarantee this chemical attachment by the phenomenon of diffusion-fusion-solidification, it appeared during the tests, that the maintenance in contact of the sheets and of the solder during the heating and cooling operations is decisive.
It is also essential that the heating of the joint is done with sufficient energy locally and during
a sufficient period of time for the solid diffusion to have time to take place completely but without altering the protective outer layer of the sheets. With a heating device with ferrite inductors, the following parameters proved to be important for the implementation of the method: the distance between the inductors and the sheets, on the one hand, and the time and the heating mode, somewhere else. The inductors are arranged on either side of each joint at a sufficient distance, not too short, from each sheet to produce sufficient thermal energy without damaging the protective layers of the sheets.
In order to ensure complete solid diffusion in an experimental installation, it has been found that it is advantageous to proceed in three stages:
a) application of a first heat pulse of five seconds during which solid diffusion can take place, b) rest time of five seconds, c) application of a second heat pulse of fifteen seconds during which the solid diffusion and the metal bond is created ensuring excellent attachment between the sheets.
The process as described above makes it possible to produce continuous, sealed seals between the coated sheets, having excellent mechanical qualities which ensure the effective transmission of forces. The high assembly speed provided by this process allows the integration of an assembly installation implementing the process according to the invention in an industrial manufacturing line. To further accelerate the speed of the process, the seals can be pre-subjected
to preheating.
It is understood that the assembly installation illustrated schematically in the accompanying drawings is only one example having served to explain the implementation of the method according to the invention and that it can obviously be implemented. works in various installations.
CLAIMS
1. A continuous and tight assembly process of two sheets coated with an anti-corrosion protective layer, characterized by the use between the two sheets to be assembled, of a continuously deposited bonding product having a lower melting temperature to her
of the protective layer and a small solidus-liquidus gap, and by pressing the heated joint on its two faces at a temperature between
the melting temperature of the bonding product and
the melting temperature of the protective layer.