FR2790689A1 - Welding procedure for assembling overlapping zones of two components, e.g. of thin sheet metal, involves applying sufficient heat to vaporize coatings on components - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPTIONDESCRIPTION
La présente invention concerne le domaine de l'assemblage d'éléments, de parties ou de pièces par soudage, notamment dans le domaine de la carrosserie ou des articles ou structures formés à partir de tôles, en particulier fines, et a pour objet un procédé et un dispositif d'assemblage par soudage de deux pièces. L'assemblage par soudage, notamment par faisceau laser, de deux pièces revêtues, en particulier d'une tôle sur une pièce quelconque ou de deux tôles entre elles, pose le problème de la présence desdites couches de revêtement au niveau des zones de contact entre pièces à assembler et des effets qu'elles The present invention relates to the field of assembly of elements, parts or pieces by welding, in particular in the field of bodywork or articles or structures formed from sheets, in particular thin, and relates to a method and a device for assembling by welding two pieces. The assembly by welding, in particular by laser beam, of two coated parts, in particular of a sheet on any piece or of two sheets between them, poses the problem of the presence of said coating layers at the contact areas between parts to assemble and the effects they
induisent au moment du soudage.induce upon welding.
Le soudage par fusion partielle des matériaux, notamment par faisceau laser, de pièces, en particulier de tôles fines revêtues, est un sujet maîtrisé en configuration bord à bord, mais qui reste difficile et délicat à mettre en oeuvre en configuration par transparence (chevauchement partiel des pièces) en raison des Partial fusion welding of materials, in particular by laser beam, of parts, in particular coated thin sheets, is a subject mastered in edge-to-edge configuration, but which remains difficult and delicate to implement in transparency configuration (partial overlap parts) due to
effets de l'évaporation des revêtements à l'interface. effects of evaporation of coatings at the interface.
En effet, les revêtements non métalliques ou métalliques (en particulier à base de zinc) déposés sur les faces des pièces à assembler sont généralement vaporisés à des températures équivalentes ou inférieures aux températures de fusion des matériaux desdites pièces et qui sont rapidement Indeed, the non-metallic or metallic coatings (in particular zinc-based) deposited on the faces of the parts to be assembled are generally vaporized at temperatures equivalent to or lower than the melting temperatures of the materials of said parts and which are rapidly
atteintes lors du soudage, notamment par faisceau laser. reached during welding, in particular by laser beam.
Le revêtement situé sur les parties externes est vaporisé par l'apport d'énergie de soudage, par exemple par un faisceau laser focalisé, et se disperse The coating located on the external parts is vaporized by the supply of welding energy, for example by a focused laser beam, and disperses
librement dans l'air environnant, sans incidence sur le soudage. freely in the surrounding air, without affecting welding.
Toutefois, les couches de revêtement situées à l'interface se vaporisent également sous l'action du faisceau laser et du bain de fusion (température de fusion acier = 1500 C) et les vapeurs ainsi formées exercent des pressions locales élevées, en particulier sur le bain de fusion, et s'échappent en projetant à l'extérieur le métal liquide du bain de fusion, ou restent emprisonnées However, the coating layers located at the interface also vaporize under the action of the laser beam and the fusion bath (steel melting temperature = 1500 C) and the vapors thus formed exert high local pressures, in particular on the molten bath, and escape by projecting the liquid metal from the molten bath to the outside, or remain trapped
dans ce bain en constituant des cavités fragilisantes. in this bath by constituting weakening cavities.
De nombreuses techniques ont été mises en oeuvre pour éviter ce Many techniques have been implemented to avoid this
phénomène nuisible.harmful phenomenon.
La plus simple, utilisée de façon industrielle, consiste à écarter les deux tôles d'une valeur donnée, fonction de l'épaisseur du revêtement et de la tôle The simplest, used in an industrial way, consists in separating the two sheets by a given value, depending on the thickness of the coating and the sheet
supérieure, pour permettre aux vapeurs de s'échapper librement à l'interface. upper, to allow vapors to escape freely at the interface.
2- Cependant, ce procédé nécessite de maîtriser avec précision le jeu à l'interface, demande la mise en oeuvre d'outillages spécifiques et n'aboutit pas à un 2- However, this process requires precise control of the game at the interface, requires the implementation of specific tools and does not lead to a
contact surfacique intime entre les deux pièces à assembler. intimate surface contact between the two parts to be assembled.
Par ailleurs, il est également connu de réaliser des assemblages de pièces par soudage électrique. Lorsqu'un tel procédé de soudage est appliqué sur des pièces pourvues d'un revêtement, il est connu de réaliser une élimination au moins partielle de ce dernier en délivrant plusieurs impulsions de courant de soudage consécutives. Toutefois, cette technique de soudage ne permet pas d'obtenir une évacuation contrôlée et totale dudit revêtement, nécessite obligatoirement deux accès opposés à la zone de soudage, ne permet pas de réaliser un cordon de soudage continu et fin et est difficilement applicable lorsque le revêtement à Furthermore, it is also known to produce assemblies of parts by electric welding. When such a welding process is applied to parts provided with a coating, it is known to achieve at least partial elimination of the latter by delivering several consecutive welding current pulses. However, this welding technique does not make it possible to obtain a controlled and total evacuation of said coating, necessarily requires two opposite accesses to the welding zone, does not make it possible to produce a continuous and thin welding bead and is difficult to apply when the coating at
éliminer est électriquement non conducteur. eliminating is electrically non-conductive.
La présente invention a notamment pour but de pallier les The present invention aims in particular to overcome the
inconvénients précités.aforementioned drawbacks.
A cet effet, elle a pour objet un procédé d'assemblage par soudage de deux pièces au niveau d'une zone de chevauchement, la surface de l'une au moins des deux pièces étant au moins partiellement recouverte d'une couche de revêtement au niveau de ladite zone de chevauchement, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en contact les deux pièces au moins au niveau d'une partie de ladite zone de chevauchement, destinée à constituer la future zone d'assemblage, puis à appliquer localement sur la face apparente ou externe d'une première desdites pièces à assembler une quantité d'énergie calorifique réglée pour générer une température suffisante pour vaporiser ladite ou lesdites couches de revêtement au moins au droit de la zone d'application de ladite énergie calorifique, tout en permettant de conserver des surfaces en regard au niveau de l'interface à l'état solide, à appliquer ensuite, sur la même face de ladite première pièce, un flux d'énergie apte à réaliser l'assemblage par soudage des deux pièces sur au moins une partie de ladite zone d'application antérieure d'énergie calorifique et, enfin, à répéter le cas échéant ces deux dernières opérations, de manière continue ou discontinue, simultanément ou décalées dans le temps, en déplaçant les zones d'application d'énergie calorifique et de soudage, de telle manière que la zone d'application de l'énergie de soudage progresse dans la trace de la zone To this end, it relates to a method of assembling by welding two parts at an overlap zone, the surface of at least one of the two parts being at least partially covered with a coating layer at the level of said overlapping zone, characterized in that it consists in bringing the two parts into contact at least at a part of said overlapping zone, intended to constitute the future assembly zone, then to apply locally to the apparent or external face of a first of said parts to be assembled a quantity of heat energy adjusted to generate a temperature sufficient to vaporize said coating layer (s) at least in line with the area of application of said heat energy, while allowing to keep facing surfaces at the level of the interface in the solid state, to then apply, on the same face of said first part, a flow of energy capable of reacting read the assembly by welding of the two parts on at least part of said anterior zone of heat energy application and, finally, if necessary repeat these last two operations, continuously or discontinuously, simultaneously or offset in the time, by moving the areas of application of heat energy and of welding, in such a way that the area of application of welding energy progresses in the trace of the area
d'application de l'énergie calorifique. application of heat energy.
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L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui The invention will be better understood from the following description, which
se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure I est une vue en élévation latérale et en coupe montrant le déroulement du procédé d'assemblage par soudage selon l'invention en fonctionnement continu appliqué à deux tôles revêtues, et, la figure 2 est une vue en coupe selon A-A de l'objet représenté sur la relates to a preferred embodiment, given by way of nonlimiting example, and explained with reference to the appended schematic drawings, in which: Figure I is a side elevation view in section showing the progress of the assembly process by welding according to the invention in continuous operation applied to two coated sheets, and, Figure 2 is a sectional view along AA of the object shown in the
figure 1.figure 1.
La présente invention a donc pour objet un procédé d'assemblage par soudage de deux pièces I et 2 au niveau d'une zone de chevauchement, notamment lorsque la surface 1", 2" de l'une au moins des deux pièces I et/ou 2 est au moins partiellement recouverte d'une couche de revêtement 1', 2' au niveau The present invention therefore relates to a method of assembling by welding two parts I and 2 at an overlap zone, in particular when the surface 1 ", 2" of at least one of the two parts I and / or 2 is at least partially covered with a coating layer 1 ′, 2 ′ at the level
de ladite zone de chevauchement.of said overlapping area.
Ce procédé consiste principalement à mettre en contact les deux pièces 1 et 2 au moins au niveau d'une partie de ladite zone de chevauchement destinée à constituer la future zone d'assemblage, puis à appliquer localement sur la face apparente ou externe d'une première 1 desdites pièces I et 2 à assembler une quantité d'énergie calorifique 3 réglée pour générer une température suffisante pour vaporiser ladite ou lesdites couches de revêtement 1', 2' au moins au droit de la zone d'application 3' de ladite énergie calorifique 3, tout en permettant de conserver des surfaces 1" et 2" en regard au niveau de l'interface à l'état solide à appliquer ensuite, sur la même face de ladite première pièce 1, un flux d'énergie 4 apte à réaliser l'assemblage par soudage des deux pièces I et 2 sur au moins une partie 4' de ladite zone 3' d'application antérieure d'énergie calorifique 3 et, enfin, à répéter le cas échéant ces deux dernières opérations, de manière continue ou discontinue, simultanément ou décalées dans le temps, en déplaçant les zones d'application 3' et 4' d'énergie calorifique et de soudage, de telle manière que la This method mainly consists in bringing the two parts 1 and 2 into contact at least at a part of said overlapping zone intended to constitute the future assembly zone, then to apply locally to the visible or external face of a first 1 of said parts I and 2 to assemble a quantity of heat energy 3 adjusted to generate a temperature sufficient to vaporize said coating layer (s) 1 ′, 2 ′ at least in line with the application area 3 ′ of said energy calorific 3, while making it possible to keep surfaces 1 "and 2" facing each other at the interface in the solid state to then apply, on the same face of said first part 1, a flow of energy 4 capable of perform the assembly by welding of the two parts I and 2 on at least a part 4 'of said zone 3' of previous application of heat energy 3 and, finally, if necessary repeat these last two operations, so as to continuous or discontinuous, simultaneously or offset in time, by moving the areas of application 3 'and 4' of heat energy and welding, in such a way that the
zone d'application 4' progresse dans la trace de la zone d'application 3'. application zone 4 'progresses in the trace of the application zone 3'.
Le procédé précité ne nécessite, par conséquent, pas d'avoir accès à l'autre face de la première pièce 1, ni à la seconde pièce 2, seul l'accès à la face apparente ou externe 1"' de la pièce 1, c'est-à-dire, la face opposée à la surface 1", The aforementioned method does not therefore require access to the other face of the first part 1, or to the second part 2, only access to the visible or external face 1 "'of the part 1, that is to say, the face opposite to the surface 1 ",
au niveau des zones d'assemblage par soudage étant requis. at the welding assembly areas being required.
La mise en oeuvre du procédé précité est préférée lorsque la première pièce I au moins présente une épaisseur relativement faible, au moins au niveau The implementation of the above method is preferred when the first part I at least has a relatively small thickness, at least at the level
de la zone de chevauchement ou l'assemblage par soudage doit être réalisé. overlapping area or welding assembly must be performed.
-4- Le procédé précité permet soit de réaliser des cordons de soudure continus ou fractionnés 8, de faible largeur, soit des points de soudure locaux espacés. Comme le montrent les figures 1 et 2 des dessins annexés, la densité d'énergie calorifique 3 appliquée est avantageusement ajustée pour réaliser un bain de fusion 5 local dans la première pièce 1, non débouchant sur l'interface entre les deux pièces I et 2, de manière à conserver une mince couche solide 6 de ladite première pièce 1 au droit dudit bain 5, l'épaisseur de ladite couche solide 6 étant, d'une part, suffisamment faible pour que la température atteinte à l'interface en regard de la zone d'application 3' de l'énergie calorifique 3 pour permettre de vaporiser totalement la ou les couches de revêtement 1', 2' à cet endroit et, d'autre part, suffisamment forte pour constituer une barrière matérielle solide empêchant le passage des vapeurs résultant de la vaporisation de la ou des couche(s) de The aforementioned method makes it possible either to produce continuous or split weld beads 8, of small width, or spaced local weld points. As shown in Figures 1 and 2 of the accompanying drawings, the density of heat energy 3 applied is advantageously adjusted to produce a local fusion bath 5 in the first part 1, not opening onto the interface between the two parts I and 2 , so as to keep a thin solid layer 6 of said first part 1 in line with said bath 5, the thickness of said solid layer 6 being, on the one hand, sufficiently low that the temperature reached at the interface opposite the application area 3 'of the heat energy 3 to allow the vaporization of the coating layer (s) 1', 2 'at this location and, on the other hand, strong enough to constitute a solid material barrier preventing passage vapors resulting from the vaporization of the layer (s) of
revêtement 1', 2', vers ledit bain de fusion 5. coating 1 ', 2', towards said melt 5.
Selon une caractéristique de l'invention, représentée sur la figure I des dessins annexés, le flux d'énergie de soudage 4, préférentiellement sous la forme d'un faisceau laser focalisé, est appliqué au niveau d'une partie 4' de la zone d'application 3' de l'énergie calorifique 3 après arrêt de l'application d'énergie calorifique 3 au niveau de cette dernière ou déplacement de la zone d'application 3', avec un délai suffisant pour permettre l'évacuation des vapeurs de couche(s) de According to a characteristic of the invention, represented in FIG. 1 of the accompanying drawings, the flux of welding energy 4, preferably in the form of a focused laser beam, is applied at the level of a part 4 ′ of the zone of application 3 'of heat energy 3 after stopping the application of heat energy 3 at the latter or displacement of the application area 3', with sufficient time to allow the evacuation of the vapors layer (s) of
revêtement 1', 2' au moins de la région d'interface au droit de ladite zone 3'. coating 1 ', at least 2' of the interface region in line with said zone 3 '.
Conformément à une variante de réalisation préférée de l'invention, le moyen d'application de l'énergie calorifique 3 et le moyen d'application du flux d'énergie de soudage 4 sont déplacés de manière synchrone, les zones d'application 3' et 4' des deux types d'énergies étant constamment séparées d'une distance donnée, fonction notamment des caractéristiques de la première pièce I et In accordance with a preferred variant embodiment of the invention, the means for applying the heat energy 3 and the means for applying the flux of welding energy 4 are moved synchronously, the application zones 3 ' and 4 ′ of the two types of energy being constantly separated by a given distance, a function in particular of the characteristics of the first part I and
de la vitesse de déplacement.movement speed.
Toutefois, il peut ainsi être prévu de procéder au déplacement des pièces à assembler 1 et 2, devant les moyens d'application d'énergie, qui pourront However, provision can therefore be made for moving the parts to be assembled 1 and 2, in front of the energy application means, which may
éventuellement utiliser la même source. possibly use the same source.
En outre, selon une autre variante de réalisation de l'invention, le flux d'énergie 4 de soudage pourra également être appliqué, pour une zone d'assemblage donnée, postérieurement à l'énergie calorifique 3, dans une seconde phase opératoire du procédé, distincte et consécutive à la première consistant en In addition, according to another alternative embodiment of the invention, the flux of welding energy 4 can also be applied, for a given assembly zone, after the calorific energy 3, in a second operating phase of the process. , distinct and consecutive to the first consisting of
l'application de l'énergie calorifique 3. the application of heat energy 3.
- Dans ce qui suit, on décrira l'invention de manière plus précise dans le cadre d'une application o la première pièce I au moins est une tôle métallique revêtue. Dans un premier temps, une source générant un flux d'énergie de densité moyenne, par exemple sous la forme d'un faisceau laser (par exemple du type CO2, Nd-Yag, à diodes ou analogue) défocalisé ou d'un procédé électrique conventionnel (par exemple du type connu sous la désignation MIG, sous la désignation TIG, plasma ou analogue) est utilisée pour générer un bain de fusion 5 dans une tôle 1, ce bain ne débouchant pas complètement à l'interface, de manière à garder en racine une mince couche solide 6 du matériau de ladite tôle 1, proche - In what follows, the invention will be described more precisely in the context of an application where the first part I at least is a coated metal sheet. Initially, a source generating a medium density energy flow, for example in the form of a laser beam (for example of the CO2, Nd-Yag type, with diodes or the like) defocused or of an electrical process conventional (for example of the type known under the designation MIG, under the designation TIG, plasma or the like) is used to generate a fusion bath 5 in a sheet 1, this bath not completely opening at the interface, so as to keep at the root a thin solid layer 6 of the material of said sheet 1, close
de l'interface.of the interface.
L'utilisation d'une source d'énergie de densité moyenne permet de créer un large bain de fusion 5 par conduction et d'en maîtriser la profondeur de The use of an energy source of medium density makes it possible to create a large fusion bath 5 by conduction and to control the depth of it.
pénétration dans la tôle 1.penetration into the sheet 1.
Grâce à la finesse de la couche 6 restée à l'état solide, et à l'échauffement local induit par la proximité du bain de fusion liquide 5, la température atteinte à l'interface de la tôle I et de la pièce 2 (cette dernière étant éventuellement également une tôle, les deux tôles I et 2 pouvant être munies de couches de revêtement 1' et 2' au moins au niveau de leurs surfaces 1" et 2" mutuellement en regard), va dépasser la température de vaporisation de la ou des Thanks to the thinness of the layer 6 which has remained in the solid state, and to the local heating induced by the proximity of the liquid melting bath 5, the temperature reached at the interface of the sheet I and of the piece 2 (this the latter possibly also being a sheet, the two sheets I and 2 being able to be provided with coating layers 1 ′ and 2 ′ at least at their surfaces 1 "and 2" facing each other), will exceed the vaporization temperature of the or some
couche(s) de revêtement 1' et/ou 2', et ainsi provoquer sa ou leur vaporisation. coating layer (s) 1 'and / or 2', and thus cause its or their vaporization.
Lesdites vapeurs étant enfermées entre deux parois solides définissant l'interface, elles ne peuvent s'échapper qu'en glissant le long de ladite interface, entre les deux pièces 1 et 2 (par exemple des tôles minces revêtues) et une partie importante du matériau de revêtement présent au niveau de la zone de l'interface située sous le bain de fusion 5 est évacuée de cette manière sous forme gazeuse. En outre, il convient de noter que lorsque la première pièce I consiste en une tôle métallique munie, au moins au niveau de sa surface 1" faisant face à la pièce 2, d'une couche de revêtement 1', il peut être avantageusement prévu que ladite tôle I soit maintenue de manière à être autorisée à subir localement une légère déformation angulaire suite à l'arrêt de l'application d'énergie calorifique 3 ou au déplacement de la zone d'application 3', du fait des contraintes induites par le retrait lors du refroidissement rapide du bain de fusion 5 Said vapors being enclosed between two solid walls defining the interface, they can only escape by sliding along said interface, between the two parts 1 and 2 (for example coated thin sheets) and a large part of the material coating present at the interface zone located under the melt 5 is discharged in this way in gaseous form. In addition, it should be noted that when the first part I consists of a metal sheet provided, at least at its surface 1 "facing the part 2, with a coating layer 1 ', it can advantageously be provided that said sheet I is maintained so as to be authorized to locally undergo a slight angular deformation following the cessation of the application of heat energy 3 or the displacement of the application area 3 ′, due to the stresses induced by shrinkage during rapid cooling of the melt 5
local après éloignement de la zone d'application d'énergie 3. room after moving away from the energy application area 3.
Il en résulte une ouverture ou un écartement de l'interface et la création d'un léger jeu entre les tôles 1 et 2 de part et d'autre du cordon de fusion, -6- favorisant l'échappement des vapeurs de matériau de couche(s) de revêtement 1' This results in an opening or spacing of the interface and the creation of a slight clearance between the sheets 1 and 2 on either side of the fusion bead, favoring the escape of the vapors of layer material. (s) of coating 1 '
et/ou 2'.and / or 2 '.
Afin de permettre un échauffement par conduction efficient entre les deux couches de revêtement 1' et 2' éventuellement présentes (ou entre la surface 1" non revêtue de la pièce I et la couche de revêtement 2' de la pièce 2), permettant une évacuation importante du matériau de revêtement, il y aura lieu de veiller à réaliser un contact intime au niveau de l'interface entre les deux pièces I et 2 à assembler, notamment au droit de la zone d'application 3' du flux d'énergie In order to allow efficient conduction heating between the two coating layers 1 'and 2' possibly present (or between the uncoated surface 1 "of part I and the coating layer 2 'of part 2), allowing evacuation important of the coating material, care should be taken to make an intimate contact at the interface between the two parts I and 2 to be assembled, in particular at the level of the zone of application 3 ′ of the energy flow
calorifique 3.calorific 3.
Il convient également de noter que l'épaisseur maximale de la mince couche solide 6 conservée dans la première pièce ou tôle I dépendra des caractéristiques thermophysiques du matériau constituant cette dernière et du It should also be noted that the maximum thickness of the thin solid layer 6 kept in the first part or sheet I will depend on the thermophysical characteristics of the material constituting the latter and of the
matériau de la ou des couche(s) de revêtement 1' et/ou 2'. material of the coating layer (s) 1 'and / or 2'.
En tout état de cause, cette couche solide restante 6 devra être suffisamment fine pour obtenir un gradient thermique permettant d'atteindre la température de vaporisation du matériau de revêtement à l'interface, tout en restant suffisamment épaisse pour pouvoir résister à la pression des vapeurs générées In any event, this remaining solid layer 6 must be thin enough to obtain a thermal gradient enabling the vaporization temperature of the coating material to be reached at the interface, while remaining thick enough to be able to withstand the pressure of the vapors. generated
dans l'interface.in the interface.
Suite au passage du flux d'énergie calorifique 3, un flux d'énergie de soudage 4, préférentiellement sous la forme d'un faisceau laser focalisé et centré sur la trace du premier cordon, est mis en oeuvre pour souder les deux pièces 1 et 2 ensemble, en traversant l'épaisseur de la première pièce ou tôle I et en pénétrant Following the passage of the heat energy flow 3, a welding energy flow 4, preferably in the form of a focused laser beam and centered on the trace of the first bead, is used to weld the two parts 1 and 2 together, crossing the thickness of the first piece or sheet I and entering
complètement ou partiellement la seconde 2. completely or partially the second 2.
Au cours de cette opération de soudage, la faible quantité ou l'absence de matériau de revêtement à l'interface permet de s'affranchir des effets néfastes résultant de la vaporisation de ce dernier au moment de la réalisation du soudage. En outre, la déformation angulaire résultant du passage préalable du flux d'énergie calorifique 3 contribue à diminuer davantage encore lesdits effets During this welding operation, the small quantity or the absence of coating material at the interface makes it possible to overcome the harmful effects resulting from the vaporization of the latter at the time of carrying out the welding. In addition, the angular deformation resulting from the prior passage of the flow of heat energy 3 contributes to further reducing said effects.
néfastes en favorisant l'évacuation des vapeurs de revêtement résiduelles. harmful by promoting the evacuation of residual coating vapors.
Comme le montre de manière schématique la figure I des dessins annexés (les rapports entre les dimensions et les distances n'étant pas respectés), le faisceau laser focalisé 4 est avantageusement appliqué immédiatement après le flux d'énergie calorifique 3, à une distance suffisante autorisant l'évacuation des As shown schematically in Figure I of the accompanying drawings (the relationships between dimensions and distances not being observed), the focused laser beam 4 is advantageously applied immediately after the flow of heat energy 3, at a sufficient distance authorizing the evacuation of
vapeurs de matériau de revêtement. coating material vapors.
Cette application rapprochée dans le temps, pour une zone donnée, du flux d'énergie de soudage 4 consécutivement au flux d'énergie calorifique 3 -7peut être avantageusement exploitée en termes de bilan énergétique et de puissance nécessaire au soudage, puisque le préchauffage des pièces ou tôles I et 2 permet de réduire de manière conséquente la quantité d'énergie à transmettre par This close application over time, for a given area, of the flow of welding energy 4 following the flow of heat energy 3 -7 can be advantageously exploited in terms of energy balance and power required for welding, since the preheating of the parts or sheets I and 2 makes it possible to significantly reduce the amount of energy to be transmitted by
le flux d'énergie de soudage 4 pour pouvoir réaliser l'assemblage par soudage. the welding energy flow 4 in order to be able to carry out the assembly by welding.
La présente invention a également pour objet un dispositif pour la The present invention also relates to a device for the
mise en oeuvre du procédé d'assemblage par soudage tel que décrit cidessus. implementation of the assembly process by welding as described above.
Comme le montre en particulier de manière schématique la figure I des dessins annexés, ce dispositif comprend essentiellement, d'une part, un moyen 7 de support, de maintien et/ou de pressage des deux pièces I et 2 à assembler, d'autre part, un moyen ou source d'application locale d'énergie calorifique 3 sur l'une des deux pièces 1, 2, et, enfin, un moyen ou source d'application locale d'un flux d'énergie de soudage 4, consécutivement à l'application d'énergie calorifique 3 pour une zone d'assemblage 4' donnée, les moyens ou sources d'application locale d'énergie calorifique 3 et de soudage 4 pouvant être déplacé(e)s As shown in particular schematically in Figure I of the accompanying drawings, this device essentially comprises, on the one hand, a means 7 for supporting, holding and / or pressing the two parts I and 2 to be assembled, on the other part, a means or source of local application of heat energy 3 on one of the two parts 1, 2, and, finally, a means or source of local application of a flux of welding energy 4, consecutively to the application of heat energy 3 for a given assembly area 4 ', the means or sources of local application of heat energy 3 and of welding 4 being able to be moved
relativement aux pièces I et 2 à assembler ou réciproquement. relative to parts I and 2 to be assembled or vice versa.
Selon une première variante de réalisation de l'invention, les moyens ou sources d'application d'énergie calorifique 3 et de soudage 4 sont déplacé(e)s de manière synchrone par rapport aux pièces, selon le tracé de soudage souhaité, les zones d'application 3' et 4' des deux types d'énergies étant constamment écartées d'une distance prédéterminée, fonction notamment des caractéristiques des pièces 1 et 2 à assembler et de la vitesse de déplacement, et la zone d'application 4' de l'énergie de soudage 4 étant plus petite que la zone d'application 3' de l'énergie According to a first alternative embodiment of the invention, the means or sources of application of heat energy 3 and of welding 4 are moved synchronously with respect to the parts, according to the desired welding path, the zones of application 3 'and 4' of the two types of energy being constantly separated by a predetermined distance, depending in particular on the characteristics of the parts 1 and 2 to be assembled and the speed of movement, and the application area 4 'of the welding energy 4 being smaller than the energy application area 3 '
calorifique 3.calorific 3.
La densité d'énergie calorifique 3 délivrée est alors avantageusement suffisante pour générer un bain de fusion 5 adapté à la vitesse de soudage du flux The density of heat energy 3 delivered is then advantageously sufficient to generate a melt 5 adapted to the welding speed of the flux
d'énergie de soudage 4.welding energy 4.
Conformément à un second mode de réalisation de l'invention, le flux d'énergie de soudage 4 peut aussi être appliqué postérieurement à l'énergie According to a second embodiment of the invention, the flux of welding energy 4 can also be applied after the energy
calorifique 3, dans une phase opératoire consécutive. calorific 3, in a consecutive operational phase.
Préférentiellement, le moyen d'application d'énergie calorifique 3 consiste en un faisceau laser défocalisé et le moyen d'application d'énergie de soudage 4 en un faisceau laser focalisé, issus d'une même source ou de deux Preferably, the means of applying heat energy 3 consists of a defocused laser beam and the means of applying welding energy 4 of a focused laser beam, coming from the same source or from two.
sources différentes.different sources.
En effet, lorsque le flux d'énergie calorifique 3 et le flux d'énergie de soudage 4 sont appliqués en une seule opération, de manière synchrone, les faisceaux correspondants, respectivement défocalisé et focalisé, peuvent être obtenus par division d'un faisceau originel unique et traitement optique adapté de -8- chacun des deux faisceaux secondaires, ou par l'utilisation de deux sources différentes. De même lorsque la vaporisation des couches de revêtement 1' et/ou 2' et l'assemblage par soudage sont réalisés de manière consécutive et décalée dans le temps, les faisceaux correspondant peuvent être obtenus soit au moyen d'une source unique dont le faisceau est traité à chaque fois de manière adaptée (focalisé ou défocalisé), soit au moyen de deux sources différentes dont les faisceaux Indeed, when the heat energy flow 3 and the welding energy flow 4 are applied in a single operation, synchronously, the corresponding beams, respectively defocused and focused, can be obtained by dividing an original beam unique and adapted optical treatment of each of the two secondary beams, or by the use of two different sources. Similarly, when the vaporization of the coating layers 1 ′ and / or 2 ′ and the assembly by welding are carried out consecutively and offset in time, the corresponding beams can be obtained either by means of a single source whose beam is treated each time in a suitable manner (focused or defocused), either by means of two different sources, including the
présentent les caractéristiques souhaitées. have the desired characteristics.
Des essais pratiques ont été réalisés par l'inventeur sur des tôles d'acier d'épaisseur 0,8 mm revêtues sur chacune de leur face d'une couche de zinc Practical tests were carried out by the inventor on 0.8 mm thick steel sheets coated on each side with a layer of zinc
déposée en bain et ayant une épaisseur moyenne de 10 prm. deposited in bath and having an average thickness of 10 prm.
Dans le cadre de ces essais, il a été fait usage d'un laser à diodes d'une puissance de 1,5 kW, émettant à deux longueurs d'onde (808 nm et 940 nm), pour réaliser le premier passage (flux d'énergie calorifique 3), en créant un bain de As part of these tests, use was made of a diode laser with a power of 1.5 kW, emitting at two wavelengths (808 nm and 940 nm), to carry out the first pass (flux of calorific energy 3), by creating a
fusion d'une profondeur moyenne de 0,6 mm et d'une largeur moyenne de 2 mm. fusion with an average depth of 0.6 mm and an average width of 2 mm.
Le laser à diode a été préféré dans cet exemple de réalisation, car il permet, grâce à son excellente stabilité, de maîtriser aisément la profondeur de pénétration du bain The diode laser was preferred in this embodiment, because it allows, thanks to its excellent stability, to easily control the depth of penetration of the bath
de fusion.of fusion.
Dans un second temps, un laser CO2 focalisé a permis, en réalisant un cordon de soudure centré sur la zone prétraitée thermiquement par le passage du flux d'énergie calorifique 3, de réaliser l'assemblage des deux tôles en s'affranchissant totalement des problèmes liés à la vaporisation du matériau de revêtement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de In a second step, a focused CO2 laser made it possible, by producing a weld bead centered on the zone pretreated thermally by the passage of the flow of heat energy 3, to carry out the assembly of the two sheets while completely eliminating the problems related to vaporization of the coating material. Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown in the accompanying drawings. Modifications remain possible, in particular from the point of view of the constitution of the various elements or by substitution of technical equivalents, without thereby departing from the scope of
protection de l'invention.protection of the invention.
-9--9-
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