EP2393629A1 - Element constitue de trois pieces en tole destinees a etre assemblees par soudage - Google Patents

Element constitue de trois pieces en tole destinees a etre assemblees par soudage

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EP2393629A1
EP2393629A1 EP10707612A EP10707612A EP2393629A1 EP 2393629 A1 EP2393629 A1 EP 2393629A1 EP 10707612 A EP10707612 A EP 10707612A EP 10707612 A EP10707612 A EP 10707612A EP 2393629 A1 EP2393629 A1 EP 2393629A1
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EP
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parts
belonging
sheet metal
empty
assembled
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EP10707612A
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Frédéric Raymond Poncelet
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PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • B23K33/004—Filling of continuous seams
    • B23K33/008—Filling of continuous seams for automotive applications
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/244—Overlap seam welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/34—Coated articles, e.g. plated or painted; Surface treated articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys

Definitions

  • the present invention relates to an element consisting of three sheet metal parts to be assembled by welding.
  • the laser welding beads require good docking qualities between the sheets.
  • a minimum clearance of 0.1 mm between these sheets is necessary to ensure the evacuation of zinc vapors resulting from the welding operation.
  • a maximum clearance of 0.3 mm between these sheets must be respected in order to obtain a bead ensuring good holding of the sheets.
  • the maximum play criteria between the sheets are more severe than for an assembly having two thicknesses.
  • the embodiment implemented for an element part comprising the thicknesses of two parts requires long preparation steps when it is desired to adapt it to an assembly comprising the thicknesses of three parts.
  • the sheets must be rigorously selected, only the sheets having a good surface quality can to be used. All these elements are not compatible with parts produced in large series as in the field of the automobile.
  • the object of the invention is to propose an element consisting of three sheet metal parts intended to be assembled by welding, which avoids these various disadvantages and which is simple to implement.
  • the subject of the invention is therefore an element consisting of three sheet metal parts intended to be assembled by welding, in particular by laser welding, characterized in that, on an area of said element, two of said parts comprise a succession of cutouts defining parts. and filled parts, and arranged in such a way that a solid part belonging to a first part is arranged opposite an empty part belonging to a second part, so that each part of the element intended to be welded comprises the thicknesses of two parts.
  • the element comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically possible combination:
  • the cuts may form a succession of slots, preferably of trapezoidal shape
  • a solid part belonging to a first sheet and an empty part belonging to a second sheet, arranged vis-à-vis one another, may have the same dimensions;
  • each solid part or of each empty part may be between 40 and 60 mm, and the width of each solid part or of each empty part may be between 8 and 15 mm; -
  • the cutouts may be formed in first and second parts, arranged on either side of the third part.
  • the cutouts can be formed in the free ends of the sheet metal parts.
  • the free ends of the two sheet metal parts comprising the cut-outs can be arranged on either side of a free end belonging to the third part.
  • the free end belonging to the third part may be devoid of cutting.
  • the sheet metal parts may have a thickness of between 0.67 and 3 mm.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising an element as described above.
  • FIG. 1 is a schematic perspective exploded view of three sheet metal parts to be assembled by welding to form an assembly
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing the positioning of two sheet metal parts, belonging to the assembly, with respect to each other;
  • FIG. 3 is a schematic perspective view showing the three sheet metal parts assembled, and
  • FIG. 4 is a sectional view along the line A-A of Figure 3, the parts being held in position by clamping elements.
  • FIG. 1 three sheet metal parts 2, 3, 4 are shown. These 3 pieces 2, 3, 4 are intended to be assembled by laser welding so as to form an assembly 1 as shown in FIG. 3.
  • These parts may have a thickness of between 0.67 and 3 mm.
  • the plates 3 and 4 extend one below the other, their bodies, respectively 3b and 4b, extending substantially parallel and at a distance from each other. 'other.
  • Each sheet 3 or 4 has a respectively embossed area 3c or 4c extending respectively between the body 3b or 4b and the end 3a or 4a. These areas 3c and 4c are intended to bring the ends 3a and 4a to each other so as to achieve the welding of these ends.
  • the sheet 2 is flat and disposed parallel to the bodies 3b and 4b respectively belonging to the sheets 3 and 4. From its end 2a, the sheet 2 extends in the opposite direction to the sheets 3 and 4; the sheet 2 thus extends in the extension of the plates 3 and 4.
  • end 2a is disposed between the ends 3a and 4a.
  • the ends 3a and 4a are disposed on either side of the end 2a.
  • the ends 3a and 4a of the plates 3 and 4 are arranged so as to comprise a succession of cuts 5.
  • the cut-outs 5 form a succession of crenellations determining solid portions 6 and empty portions 7.
  • the solid portions 6 and the empty portions 7 determining the slots have a trapezoidal shape.
  • the trapezium, thus formed can be an isosceles trapezium.
  • the dimensions of the solid parts 6 and the empty parts 7 of each slot can vary in length from 40 to 60 mm, and in width from 8 to 15 mm.
  • the solid parts 6 and the empty parts 7 are arranged on either side of the end 2a of the sheet 2 and more particular - They are arranged so that a solid part belonging to the sheet 3 or 4 is arranged vis-à-vis an empty portion belonging to the sheet 3 or 4, as shown in Fig 2 where the sheet 2 has been removed to better see the positioning of the solid parts and empty parts.
  • the solid parts and the empty parts have the same dimensions.
  • the dimensions of the solid parts and the empty parts may be different from each other provided that the solid portions of the end 3a are equivalent to the dimensions 4, the end portions 4a are disposed opposite each other or that the empty portions of the end 3a are equivalent to the dimensions of the solid portions of the end 4a disposed opposite each other.
  • the sheets are correctly positioned, as mentioned above, they are held in place, for example in a vise 8, so that the welding operation can be performed.
  • each weld bead 9 is then made where the assembly 1, formed by the three assembled parts, has only two thicknesses.
  • the invention can of course be adapted to other assemblies whose parts are arranged differently or have different shapes, likewise the cutting areas may not be arranged at the ends of the sheet metal parts but in the body of the same. this.
  • the invention is particularly suitable for assemblies having a curved shape.
  • the invention may especially apply to assemblies belonging to the structure of a motor vehicle.

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Abstract

L'invention concerne un élément (1) constitué de trois pièces (2, 3, 4) en tôle destinées à être assemblées par soudage, notamment par soudage laser. Selon l'invention, sur une zone dudit élément, deux des dites pièces (3, 4) comportent une succession de découpes (5) déterminant des parties pleines (6) et des parties vides (7), et disposées de manière à ce qu'une partie pleine (6) appartenant à une première pièce (3, 4) soit disposée en vis-à-vis d'une partie vide (7) appartenant à une deuxième pièce (3, 4), afin que chaque partie de l'élément destinée à être soudée comprenne les épaisseurs de deux pièces.

Description

Elément constitué de trois pièces en tôle destinées à être assemblées par soudage
La présente invention concerne un élément constitué de trois pièces en tôle destinées à être assemblées par soudage.
Lors d'une soudure, et notamment une soudure laser, sur une partie d'élément comprenant les épaisseurs de deux pièces, des aménagements sont nécessaires.
En effet, les cordons de soudure au laser nécessitent de bonnes qualités d'accostage entre les tôles. Ainsi, il est connu qu'un jeu minimum de 0,1 mm entre ces tôles soit nécessaire afin d'assurer l'évacuation des vapeurs de zinc résultant de l'opération de soudure. De même, un jeu maximum de 0,3 mm entre ces tôles doit être respecté afin d'obtenir un cordon assurant une bonne tenue des tôles.
Pour garantir le jeu minimum, il est connu de créer des empreintes, aux niveaux des zones de soudure, sur une des pièces à souder. Ces empreintes correspondent à de légers enfoncements localisés. Pour garantir le jeu maximum, des éléments de serrage des pièces sont disposés entre les zones de soudure de façon à contenir l'écartement entre les tôles.
Plus les épaisseurs de tôles augmentent et plus la régularité des surfaces à souder est déterminante, car le serrage a alors peu d'effet sur la maîtrise du jeu maximum, les tôles étant trop rigides.
Lorsque l'on réalise une soudure, sur une partie d'élément comprenant les épaisseurs de trois pièces, les critères de jeu maximum entre les tôles sont plus sévères que pour un assemblage comportant deux épaisseurs. Ainsi, le mode de réalisation mis en œuvre pour une partie d'élément comprenant les épaisseurs de deux pièces nécessite de longues étapes de préparation lorsque l'on souhaite l'adapter à un ensemble comprenant les épaisseurs de trois pièces. De plus, les tôles doivent être rigoureusement sélectionnées, seules les tôles présentant une belle qualité de surface pou- vant être utilisées. Tous ces éléments ne sont pas compatibles avec des pièces produites en grande série comme dans le domaine de l'automobile.
L'invention a pour but de proposer un élément, constitué de trois pièces en tôle destinées à être assemblées par soudage, qui évite ces diffé- rents inconvénients et qui est simple à mettre en œuvre.
L'invention a donc pour objet un élément constitué de trois pièces en tôle destinées à être assemblées par soudage, notamment par soudage laser, caractérisé en ce que, sur une zone dudit élément, deux des dites pièces comportent une succession de découpes déterminant des parties plei- nés et des parties vides, et disposées de manière à ce qu'une partie pleine appartenant à une première pièce soit disposée en vis-à-vis d'une partie vide appartenant à une deuxième pièce, afin que chaque partie de l'élément destinée à être soudée comprenne les épaisseurs de deux pièces.
Suivant des modes particuliers de réalisation de l'invention, l'élément comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- les découpes peuvent former une succession de créneaux, de préférence de forme trapézoïdale ;
- une partie pleine appartenant à une première tôle et une partie vide appartenant à une deuxième tôle, disposées en vis-à-vis l'une de l'autre, peuvent posséder les mêmes dimensions ;
- la longueur de chaque partie pleine ou de chaque partie vide peut être comprise entre 40 et 60 mm, et la largeur de chaque partie pleine ou de chaque partie vide peut être comprise entre 8 et 15 mm ; - les découpes peuvent être ménagées dans des première et deuxième pièces, disposées de part et d'autre de la troisième pièce.
- les découpes peuvent être ménagées dans les extrémités libres des pièces en tôle.
- les extrémités libres des deux pièces en tôle comportant les décou- pes peuvent être disposées de part et d'autre d'une extrémité libre appartenant à la troisième pièce.
- l'extrémité libre appartenant à la troisième pièce peut être dépourvue de découpe. - les pièces en tôle peuvent avoir une épaisseur comprise entre 0,67 et 3 mm.
L'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant un élément tel que décrit précédemment.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la Fig. 1 est une vue schématique en perspective éclatée de trois pièces en tôle destinées à être assemblées par soudage de manière à former un ensemble,
- la Fig. 2 est une vue schématique en perspective montrant le positionnement de deux pièces en tôle, appartenant à l'ensemble, l'une par rapport à l'autre, - la Fig. 3 est une vue schématique en perspective montrant les trois pièces en tôle assemblées, et
- la Fig. 4 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 3, les pièces étant maintenues en position par des éléments de serrage.
Sur la Fig. 1 , trois pièces en tôle 2, 3, 4 sont représentées. Ces 3 piè- ces 2, 3, 4 sont destinées à être assemblées par soudage laser de façon à former un ensemble 1 comme cela est montré à la Fig. 3.
Ces pièces peuvent avoir une épaisseur comprise entre 0,67 et 3 mm.
Ces trois pièces 2, 3, 4 sont assemblées ensemble par une de leur extrémité libre, respectivement 2a, 3a, 4a.
Comme cela est montré sur les figures 1 à 3, les tôles 3 et 4 s'étendent l'une en dessous de l'autre, leur corps, respectivement 3b et 4b, s'étendant sensiblement parallèlement et à distance l'un de l'autre.
Chaque tôle 3 ou 4 comporte une zone emboutie respectivement 3c ou 4c s'étendant respectivement, entre le corps 3b ou 4b et l'extrémité 3a ou 4a. Ces zones 3c et 4c ont pour objectif de rapprocher les extrémités 3a et 4a l'une de l'autre de façon à pouvoir réaliser le soudage de ces extrémités. La tôle 2 est plane et disposée parallèlement aux corps 3b et 4b appartenant respectivement aux tôles 3 et 4. A partir de son extrémité 2a, la tôle 2 s'étend dans la direction opposée aux tôles 3 et 4 ; la tôle 2 s'étend donc dans le prolongement des tôles 3 et 4. Lorsque les trois pièces 2, 3, 4 en tôle sont assemblées l'extrémité 2a est disposée entre les extrémités 3a et 4a. Ainsi, en position assemblée, les extrémités 3a et 4a sont disposées de part et d'autre de l'extrémité 2a.
Selon l'invention, afin de réaliser l'assemblage de ces trois pièces, les extrémités 3a et 4a des tôles 3 et 4 sont aménagées de manière à compor- ter une succession de découpes 5.
Ces découpes 5 sont réalisées sur toute la longueur de chaque extrémité 3a et 4a destinée à être soudée ensemble avec la tôle 2, l'extrémité de cette dernière 2a n'ayant pas été modifiée.
Ainsi que montré aux Fig. 1 à 3, les découpes 5 forment une succes- sion de créneaux déterminant des parties pleines 6 et des parties vides 7.
De préférence, les parties pleines 6 et les parties vides 7 déterminant les créneaux ont une forme trapézoïdale. Le trapèze, ainsi formé peut notamment être un trapèze isocèle.
Les dimensions des parties pleines 6 et des parties vides 7 de cha- que créneau peuvent varier en longueur de 40 à 60 mm, et en largeur de 8 à 15 mm.
Lorsque les trois tôles 2, 3 et 4 sont assemblées par leur extrémité respective 2a, 3a et 4a, les parties pleines 6 et les parties vides 7 sont disposées de part et d'autre de l'extrémité 2a de la tôle 2 et plus particulière- ment elles sont disposées de façon à ce qu'une partie pleine appartenant à la tôle 3 ou 4 soit disposée en vis-à-vis d'une partie vide appartenant à la tôle 3 ou 4, comme cela est montré à la Fig 2 où la tôle 2 a été enlevée afin de mieux voir le positionnement des parties pleines et des parties vides.
De préférence, les parties pleines et les parties vides possèdent les mêmes dimensions.
Selon un second mode de réalisation, les dimensions des parties pleines et des parties vides peuvent être différentes l'une de l'autre à la condition que les parties pleines de l'extrémité 3a soient équivalentes aux dimen- sions des parties vides de l'extrémité 4a disposées en vis-à-vis ou que les parties vides de l'extrémité 3a soient équivalentes aux dimensions des parties pleines de l'extrémité 4a disposées en vis-à-vis.
En effet, comme cela est montré sur les Fig. 2 et 4, afin de garantir un bon assemblage, lorsque ces trois pièces en tôle 2, 3 et 4 sont en position d'assemblage, seules deux épaisseurs de tôle doivent se superposer dans les zones où le cordon de soudure est réalisé.
Lorsque les tôles sont correctement positionnées, comme cela est mentionné ci-dessus, elles sont maintenues en place, par exemple dans un étau 8, afin que l'opération de soudage puisse être réalisée.
Comme le montre la Fig. 4, chaque cordon de soudure 9 est alors réalisé aux endroits où l'ensemble 1 , formé par les trois pièces assemblées, possède uniquement deux épaisseurs.
Ainsi, grâce à l'invention, on obtient un ensemble correctement as- semblé, la soudure réalisée sur une partie d'élément comprenant les épaisseurs de deux pièces étant beaucoup plus facilement maitrisable que celle réalisée sur une partie d'élément comprenant les épaisseurs de trois pièces.
Grâce aux découpes, un gain de masse est réalisé qui peut être important si la zone à traiter est grande et/ou si les pièces en tôle sont épais- ses.
De plus, les efforts de serrage nécessaires pour maintenir les trois pièces en position lors de l'opération de soudure peuvent être diminués, ce qui implique des moyens de serrage plus légers et donc moins coûteux.
L'invention peut bien entendu s'adapter à d'autres ensembles dont les pièces sont disposées différemment ou possèdent des formes différentes, de même les zones de découpe peuvent ne pas être disposées aux extrémités des pièces en tôle mais dans le corps de celles-ci.
L'invention est particulièrement adaptée pour les ensembles possédant une forme galbée. L'invention peut notamment s'appliquer à des ensembles appartenant à la structure d'un véhicule automobile.

Claims

REVENDICATIONS
1. Elément (1 ) constitué de trois pièces (2, 3, 4) en tôle destinées à être assemblées par soudage, notamment par soudage laser, caractérisé en ce que, sur une zone dudit élément, deux des dites pièces (3, 4) comportent une succession de découpes (5) déterminant des parties pleines (6) et des parties vides (7), et disposées de manière à ce qu'une partie pleine (6) appartenant à une première pièce (3, 4) soit disposée en vis-à-vis d'une partie vide (7) appartenant à une deuxième pièce (3, 4), afin que chaque partie de l'élément destinée à être soudée comprenne les épaisseurs de deux pièces, la première épaisseur appartenant à la première ou à la deuxième pièce (3, 4) et la deuxième épaisseur appartenant à la troisième pièce (2) de l'élément.
2. Elément (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les dé- coupes (5) forment une succession de créneaux, de préférence de forme trapézoïdale.
3. Elément (1 ) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une partie pleine (6) appartenant à une première tôle (3, 4) et une partie vide (7) appartenant à une deuxième tôle (3, 4), disposées en vis-à-vis l'une de l'autre, possèdent les mêmes dimensions.
4. Elément (1 ) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la longueur de chaque partie pleine (6) ou de chaque partie vide (7) est comprise entre 40 et 60 mm, et la largeur de chaque partie pleine (6) ou de chaque partie vide (7) est comprise entre 8 et 15 mm.
5. Elément (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les découpes (5) sont ménagées dans des première et deuxième pièces (3, 4), disposées de part et d'autre de la troisième pièce (2).
6. Elément (1 ) selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que les découpes (5) sont ménagées dans les extrémités libres (3a, 4a) des pièces (3, 4) en tôle.
7. Elément (1 ) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les extrémités libres (3a, 4a) des deux pièces (3, 4) en tôle comportant les décou- pes sont disposées de part et d'autre d'une extrémité libre (2a) appartenant à la troisième pièce (2).
8. Elément (1 ) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'extrémité libre (2a) appartenant à la troisième pièce (2) est dépourvue de dé- coupe.
9. Elément (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pièces en tôle ont une épaisseur comprise entre 0,67 et 3 mm.
10.- Véhicule automobile comprenant un élément constitué de trois pièces en tôle destinées à être assemblées par soudage, caractérisé en ce que ledit élément est un élément selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
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