FR2876929A1

FR2876929A1 - Steel body shell structural part e.g. longeron, manufacturing method for motor vehicle, involves forming rib simultaneously, at proximity to bent portion, while obtaining warp shaped core, where rib is directed outwards of part

Info

Publication number: FR2876929A1
Application number: FR0411429A
Authority: FR
Inventors: Philippe Pain
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2006-04-28
Anticipated expiration: 2024-10-27
Also published as: FR2876929B1

Abstract

The method involves forming, by pressing a plane steel strip, a profile (2) comprising a warp shaped core (3) with a bent portion extended at each end by wings (4, 5) extending partly on the length of the core. A rib (8) is formed simultaneously, at proximity to the bent portion, while obtaining the warp shaped core. The rib partly extends along the core and is directed outwards of a steel body shell structural part. An independent claim is also included for a steel part with high elasticity limit to be mounted on a motor vehicle.

Description

Procédé de fabrication d'une pièce métallique à très haute limiteMethod of manufacturing a very high-limit metal part

élastique, notamment en acier, et pièce correspondante. elastic, in particular steel, and corresponding piece.

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce métallique à très haute limite élastique, notamment en acier, et une pièce correspondante. The present invention relates to a method of manufacturing a metal part with a very high elastic limit, in particular steel, and a corresponding part.

La présente invention concerne notamment un procédé de fabrication d'une pièce de structure de caisse de véhicule automobile, par exemple un longeron ou une traverse, à très haute limite élastique. Les longerons et les traverses d'un véhicule automobile permettent de rigidifier la structure du véhicule automobile et participent activement à la protection des occupants du véhicule, lors d'un choc, en absorbant l'énergie cinétique ce qui permet de préserver l'intégrité de l'habitacle du véhicule automobile. The present invention relates in particular to a method of manufacturing a body part of a motor vehicle body, for example a spar or a cross member, with a very high elastic limit. The longitudinal members and the cross members of a motor vehicle make it possible to stiffen the structure of the motor vehicle and actively participate in the protection of the occupants of the vehicle, during an impact, by absorbing the kinetic energy which makes it possible to preserve the integrity of the vehicle. the passenger compartment of the motor vehicle.

On cherche à l'heure actuelle à diminuer au maximum la masse des pièces constituant la structure du véhicule, en particulier les longerons et les traverses, tout en respectant les exigences imposées par les réglementations en termes de résistance mécanique. At the present time, it is sought to reduce as much as possible the mass of parts constituting the structure of the vehicle, in particular the longitudinal members and the crosspieces, while complying with the requirements imposed by the regulations in terms of mechanical strength.

On connaît, par la demande de brevet EP-A-O 654 321, un procédé de fabrication d'un longeron de véhicule automobile à partir d'un acier présentant une limite élastique sensiblement supérieure à celle des aciers couramment utilisés. Le procédé de fabrication comprend une première étape au cours de laquelle on forme, à partir d'une bande d'acier, un profilé comprenant une âme présentant une forme sensiblement plane et prolongée à chaque extrémité par deux ailes s'étendant sur toute la longueur de l'âme et perpendiculaires à ladite âme. Dans un second temps, on découpe une portion d'une des ailes ainsi obtenue et une partie de l'âme adjacente pour reformer, par pliage, une aile et obtenir ainsi, au niveau de la partie découpée, une âme présentant une largeur inférieure à la largeur de l'âme dans l'autre partie du profilé. Patent application EP-A-0 654 321 discloses a method of manufacturing a motor vehicle spar from a steel having an elastic limit substantially greater than that of commonly used steels. The manufacturing method comprises a first step in which a profile is formed from a steel strip comprising a core having a substantially flat shape and extended at each end by two wings extending over the entire length. of the soul and perpendicular to the soul. In a second step, a portion of one of the wings thus obtained and a portion of the adjacent core are cut to reform, by folding, a wing and thus obtain, at the cut-out portion, a core having a width less than the width of the soul in the other part of the profile.

Un tel procédé de fabrication d'une pièce métallique présente l'inconvénient de nécessiter des opérations supplémentaires de découpe et de pliage, après l'opération d'emboutissage, afin d'obtenir une âme munie de portions présentant des dimensions différentes. En outre, un tel procédé ne permet pas l'élaboration de pièces comprenant une âme présentant une forme gauche, ni l'emboutissage de pièces à très haute limite élastique, par exemple supérieure à 700 MPa. Such a method of manufacturing a metal part has the disadvantage of requiring additional cutting and bending operations, after the stamping operation, to obtain a core provided with portions having different dimensions. In addition, such a method does not allow the development of parts comprising a core having a left shape, or the stamping of parts with a very high elastic limit, for example greater than 700 MPa.

La présente invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de fabrication d'une pièce métallique à très haute limite élastique permettant notamment l'obtention d'un profilé présentant une forme gauche. The present invention therefore aims to overcome these disadvantages by providing a method of manufacturing a metal part with a very high elastic limit, in particular to obtain a profile having a left shape.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication 15 d'une pièce métallique à très haute limite élastique, notamment en acier, comprenant les étapes au cours desquelles: on réalise, par emboutissage d'une bande d'acier sensiblement plane, un profilé comprenant une âme présentant une forme gauche munie d'au moins une portion courbe, prolongée à chaque extrémité par deux ailes s'étendant sensiblement au moins en partie sur la longueur de l'âme, et on forme, simultanément à l'obtention de la forme gauche de l'âme et à proximité de la portion courbe, au moins une nervure s'étendant en partie le long de l'âme et dirigée vers l'extérieur de la pièce. For this purpose, the subject of the invention is a method of manufacturing a metal part with a very high elastic limit, in particular steel, comprising the steps in which: it is produced, by stamping, a strip of steel substantially plane, a profile comprising a core having a left shape provided with at least one curved portion, extended at each end by two wings extending substantially at least partly along the length of the core, and forming, simultaneously with the obtaining the left shape of the core and close to the curved portion, at least one rib extending partly along the core and directed towards the outside of the piece.

La formation d'une nervure dirigée vers l'extérieur pendant l'obtention de la forme gauche de l'âme du profilé, permet de réaliser des pièces, à partir d'un matériau présentant une limite élastique 25 particulièrement élevée tout en s'affranchissant d'éventuelles apparitions de plis ou de cassures au niveau des ailes de la pièce, à proximité de la portion courbe de la pièce. Le procédé de fabrication, selon l'invention, permet la mise en forme d'acier à très haute limite élastique, sensiblement supérieure MPa, alors que les procédés de fabrication conventionnels permettent uniquement la fabrication de pièces à partir de tôles d'acier présentant une limite élastique sensiblement égale à 200 MPa. The formation of a rib directed outwardly while obtaining the left shape of the web of the profile makes it possible to produce parts from a material having a particularly high elastic limit while being free of possible appearance of folds or breaks in the wings of the room, near the curved portion of the room. The manufacturing method, according to the invention, allows the shaping of steel with a very high elastic limit, substantially higher MPa, whereas the conventional manufacturing processes only allow the manufacture of parts from steel sheets having a elastic limit substantially equal to 200 MPa.

Avec un tel procédé de fabrication, il devient ainsi possible de réaliser une pièce présentant des caractéristiques mécaniques élevées et une forme gauche permettant non seulement de s'adapter à l'évolution des formes de carrosseries des véhicules automobiles mais également de réduire sensiblement l'épaisseur de la pièce en garantissant le niveau de résistance requis. Le procédé de fabrication de pièce métallique à très haute limite élastique selon l'invention peut ainsi permettre d'accroître sensiblement la protection des occupants d'un véhicule automobile en étant capable d'absorber davantage d'énergie tout en réduisant de 40% à 50% l'épaisseur de la pièce obtenue, notamment des longerons ou traverses, par rapport aux épaisseurs couramment utilisées. Une diminution de l'épaisseur de telles pièces favorise une baisse de la masse totale du véhicule automobile, ainsi qu'une réduction de la consommation en carburant et des émissions de particules polluantes du moteur à combustion du véhicule. With such a manufacturing method, it thus becomes possible to produce a part having high mechanical characteristics and a left shape that not only makes it possible to adapt to the evolution of the body shapes of motor vehicles but also to substantially reduce the thickness of the piece by guaranteeing the required level of resistance. The method for manufacturing a metal part with a very high elastic limit according to the invention can thus substantially increase the protection of the occupants of a motor vehicle by being able to absorb more energy while reducing by 40% to 50%. % the thickness of the part obtained, in particular rails or sleepers, compared to the thicknesses commonly used. A decrease in the thickness of such parts promotes a decrease in the total mass of the motor vehicle, as well as a reduction in fuel consumption and emissions of particulate pollutants from the combustion engine of the vehicle.

Avantageusement, on déforme la nervure, après l'obtention de la forme gauche de l'âme, pour que ladite nervure soit dirigée vers l'intérieur de la pièce. Une telle opération permet l'obtention de pièces présentant un encombrement réduit. Advantageously, one deforms the rib, after obtaining the left form of the soul, so that said rib is directed towards the interior of the room. Such an operation makes it possible to obtain parts having a small footprint.

Dans un mode de mise en oeuvre du procédé, on réalise le profilé de manière à obtenir deux ailes sensiblement perpendiculaires par rapport à l'âme. In one embodiment of the method, the profile is produced so as to obtain two wings substantially perpendicular to the core.

De préférence, on emboutit la bande d'acier pour obtenir un profilé comprenant des ailes présentant une première hauteur dans une première portion de l'âme et une seconde hauteur, de dimension réduite, dans une seconde portion de l'âme comprenant la nervure, la différence entre les première et seconde hauteurs correspondant sensiblement à la hauteur de ladite nervure. Preferably, the steel strip is stamped to obtain a profile comprising wings having a first height in a first portion of the core and a second height, of reduced dimension, in a second portion of the core comprising the rib, the difference between the first and second heights corresponding substantially to the height of said rib.

L'invention a également pour objet une pièce métallique à très haute limite élastique, notamment en acier, destinée à être monté sur un véhicule automobile, du type comprenant un profilé pourvu d'une âme présentant une forme gauche et munie d'au moins une portion courbe. Selon un aspect de l'invention, l'âme comprend une nervure disposée à proximité de la portion courbe et s'étendant en partie le long de l'âme. La nervure peut avantageusement être est dirigée vers l'intérieur de la pièce. The subject of the invention is also a metal part with a very high elastic limit, in particular of steel, intended to be mounted on a motor vehicle, of the type comprising a section provided with a core having a left shape and provided with at least one curved portion. According to one aspect of the invention, the core comprises a rib disposed near the curved portion and extending in part along the core. The rib can advantageously be directed towards the interior of the room.

Avantageusement, la pièce comprend des première et seconde portions formant un angle déterminé entre elles et prolongées respectivement par deux ailes s'étendant sensiblement perpendiculairement par rapport à l'âme de la pièce. Advantageously, the part comprises first and second portions forming an angle determined between them and extended respectively by two wings extending substantially perpendicular to the core of the part.

De préférence, la seconde portion comprend au moins la nervure, la hauteur des ailes au niveau de la première portion étant sensiblement égale à la hauteur des ailes au niveau de la seconde portion à laquelle est ajoutée la hauteur de la nervure. Preferably, the second portion comprises at least the rib, the height of the wings at the first portion being substantially equal to the height of the wings at the second portion to which is added the height of the rib.

L'invention et ses avantages seront mieux compris à l'étude de la description d'un mode de réalisation nullement limitatif, et illustré par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une pièce métallique selon l'invention; - les figures 2 et 3 sont des vues en coupe respectivement selon les axes II-II et III-III de la figure 1; la figure 4 est une vue schématique en perspective montrant une étape intermédiaire dans la mise en forme de la pièce de la figure 1; et - la figure 5 est une vue en coupe selon l'axe V-V de la figure 4. The invention and its advantages will be better understood when studying the description of a non-limiting embodiment, and illustrated by the appended drawings, in which: FIG. 1 is a schematic perspective view of a metal part according to the invention; - Figures 2 and 3 are sectional views respectively along the axes II-II and III-III of Figure 1; Figure 4 is a schematic perspective view showing an intermediate step in shaping the part of Figure 1; and - Figure 5 is a sectional view along the axis V-V of Figure 4.

Sur la figure 1, on a représenté une pièce métallique obtenue par le procédé de fabrication selon l'invention, désignée par la référence numérique générale 1. La pièce 1, par exemple un longeron, comprend un profilé 2 pourvu d'une âme 3, de deux ailes 4 et 5 prolongeant ladite âme 3, et de deux rebords latéraux 6 et 7 prolongeant respectivement les ailes 4 et 5. L'âme 3, les ailes 4, 5 et les rebords latéraux 6, 7 sont monoblocs et réalisés à partir d'une bande d'acier. La pièce 1 présente en section droite une forme générale sensiblement en U. L'âme 3 présente une forme gauche et comprend une première portion 3a prolongée par une seconde portion 3b sensiblement inclinée, ici vers le bas, par rapport à ladite portion 3a, par l'intermédiaire d'une portion courbe 3c. En d'autres termes, les première et seconde portions 3a, 3b forment un angle non nul entre elles. Les ailes 4, 5 prolongent sensiblement perpendiculairement vers le bas l'âme 3, et s'étendent sur toute la longueur de ladite âme 3. Au niveau de la seconde portion 3b de l'âme 3, les ailes 4 et 5 présentent une hauteur sensiblement réduite par rapport à la hauteur desdites ailes 4, 5 au niveau de la première portion 3a de l'âme 3. FIG. 1 shows a metal part obtained by the manufacturing method according to the invention, designated by the general numerical reference 1. The part 1, for example a spar, comprises a section 2 provided with a core 3, two wings 4 and 5 extending said core 3, and two lateral flanges 6 and 7 respectively extending the wings 4 and 5. The core 3, the wings 4, 5 and the side flanges 6, 7 are monobloc and made from of a steel band. The piece 1 has in cross section a generally U-shaped general shape. The core 3 has a left shape and comprises a first portion 3a extended by a second portion 3b substantially inclined, here downwardly, with respect to said portion 3a, by via a curved portion 3c. In other words, the first and second portions 3a, 3b form a non-zero angle between them. The wings 4, 5 extend substantially perpendicularly downwards the core 3, and extend over the entire length of said core 3. At the second portion 3b of the core 3, the wings 4 and 5 have a height substantially reduced with respect to the height of said wings 4, 5 at the first portion 3a of the core 3.

Les bords latéraux 6, 7 prolongent respectivement vers l'extérieur les ailes 4, 5 en étant sensiblement perpendiculaires par rapport aux ailes 4, 5. Les bords latéraux 6, 7 permettent notamment de réaliser la fixation de la pièce 1 sur un autre élément. The lateral edges 6, 7 respectively extend outwardly the wings 4, 5 being substantially perpendicular to the wings 4, 5. The side edges 6, 7 allow in particular to achieve the attachment of the part 1 on another element.

La pièce 1 comprend également, au niveau de la portion 3b, une nervure 8 dirigée vers l'intérieur, en direction des bords latéraux 6 et 7. La nervure 8 s'étendant sensiblement à partir d'une extrémité de la seconde portion 3b jusqu'à proximité de la portion courbe 3c. La nervure 8 présente une hauteur illustrée schématiquement par la flèche 9 (figure 2) sensiblement réduite par rapport à la hauteur des ailes 4 et de la seconde portion 3b de l'âme 3, illustrée schématiquement par la flèche 10 (figure 2). Ladite hauteur des ailes 4 et 5 au niveau de la portion 3b à laquelle on ajoute la hauteur de la nervure 8, correspond sensiblement à la hauteur des ailes 4 et 5 au niveau de la première portion 3a de l'âme 3, illustrée schématiquement par la flèche 11 (figure 3). La pièce 1 présente ici des ailes 4, 5 présentant des hauteurs sensiblement constantes au niveau des première et seconde portions 3a, 3b. The part 1 also comprises, at the portion 3b, a rib 8 directed inwards towards the lateral edges 6 and 7. The rib 8 extending substantially from one end of the second portion 3b to 'near the curved portion 3c. The rib 8 has a height schematically illustrated by the arrow 9 (Figure 2) substantially reduced with respect to the height of the flanges 4 and the second portion 3b of the core 3, shown schematically by the arrow 10 (Figure 2). Said height of the flanges 4 and 5 at the portion 3b to which is added the height of the rib 8, corresponds substantially to the height of the flanges 4 and 5 at the first portion 3a of the core 3, schematically illustrated by arrow 11 (Figure 3). The piece 1 here has wings 4, 5 having substantially constant heights at the first and second portions 3a, 3b.

Pour obtenir une telle pièce 1, on réalise, par emboutissage d'une bande d'acier sensiblement plane (figure 4), un profilé 2 comprenant une âme 3 présentant une forme gauche et prolongée à chaque extrémité par deux ailes 4, 5 s'étendant sur toute la longueur de l'âme 3 et perpendiculairement à ladite âme 3. Pendant l'obtention de la forme gauche de l'âme 3, on forme, dans un premier temps, la nervure 8 de manière que ladite nervure 8 soit dirigée à l'extérieur de la pièce 1, comme illustré plus visiblement sur la figure 5. La formation d'une nervure 8 présentant une hauteur sensiblement équivalente à la différence de hauteurs des ailes 4 et 5 au niveau de la portion 3b et au niveau de la portion 3a de l'âme 3, permet l'obtention d'une pièce 1 comprenant une forme gauche et présentant une hauteur sensiblement constante dans lesdites portions 3a, 3b. Dans un second temps, on déforme la nervure 8 pour qu'elle soit dirigée vers l'intérieur et que la pièce 1 présente un encombrement réduit. Après les opérations d'emboutissages, on découpe la bande d'acier, de manière à former les rebords latéraux 6, 7, tels que représentés sur la figure 1. To obtain such a part 1, a profile 2 is produced by stamping a substantially flat steel strip (FIG. 4), comprising a core 3 having a left shape and extended at each end by two flanges 4, 5 '. extending over the entire length of the core 3 and perpendicular to said core 3. During obtaining the left form of the core 3, the rib 8 is first formed in such a manner that said rib 8 is directed outside the room 1, as shown more clearly in Figure 5. The formation of a rib 8 having a height substantially equivalent to the difference in heights of the wings 4 and 5 at the portion 3b and at the level of the portion 3a of the core 3, provides a piece 1 comprising a left shape and having a substantially constant height in said portions 3a, 3b. In a second step, the rib 8 is deformed so that it is directed inwards and that the part 1 has a small footprint. After the stamping operations, the steel strip is cut so as to form the lateral flanges 6, 7, as shown in FIG.

Le procédé selon l'invention permet l'obtention d'une pièce 1 qui présente une courbure dans le sens de la longueur permettant de satisfaire à des exigences de formes prédéterminées et comprenant une profondeur sensiblement constante au niveau de chacune des première et seconde portions 3a, 3b de l'âme 3. Par ailleurs, le procédé de mise en forme selon l'invention permet l'utilisation d'acier possédant une limite élastique élevée afin d'obtenir des pièces de structure de caisse de véhicule automobile, par exemple des longerons et des traverses, présentant des épaisseurs réduites par rapport à celles des pièces couramment utilisées, tout en augmentant sensiblement leurs propriétés mécaniques. The method according to the invention makes it possible to obtain a part 1 which has a curvature in the length direction making it possible to satisfy requirements of predetermined shapes and comprising a substantially constant depth at each of the first and second portions 3a. 3b of the core 3. Furthermore, the shaping method according to the invention allows the use of steel having a high elastic limit in order to obtain bodywork parts of a motor vehicle, for example longitudinal members and sleepers, having reduced thicknesses compared to those of commonly used parts, while substantially increasing their mechanical properties.

Claims

1 / A process for manufacturing a metal part with a very high elastic limit, in particular made of steel, characterized in that: a profile (2) comprising a core is produced by stamping a substantially flat steel strip ( 3) having a left shape provided with at least one curved portion, extended at each end by two flanges (4, 5) extending substantially at least partly along the length of the core, and forming simultaneously with the obtaining the left shape of the core and near the curved portion, at least one rib (8) extending partly along the core and directed towards the outside of the piece.

2 / A method according to claim 1, characterized in that deforms the rib (8) after obtaining the left form of the soul so that said rib is directed towards the interior of the room.

3 / A method according to claim 1 or 2, characterized in that the profile is made so as to obtain two wings (4,5) substantially perpendicular to the core (3).

4 / A method according to any one of the preceding claims, characterized in that stamping the steel strip to obtain a profile comprising wings (4, 5) having a first height in a first portion of the core and a second height, of reduced dimension, in a second portion of the core comprising the rib, the difference between the first and second height substantially corresponding to the height of said rib.

5 / Metal part with a very high elastic limit, in particular steel, intended to be mounted on a motor vehicle, of the type comprising a section provided with a core having a left shape and provided with at least one curved portion (3c), characterized in that the core (3) comprises a rib (8) disposed near the curved portion and extending partly along the core.

6 / piece according to claim 5, characterized in that the rib (8) is directed towards the interior of the room.

7 / piece according to claim 5 or 6, characterized in that the part comprises first and second portions (3a, 3b) forming an angle determined between them and extended respectively by two wings (4, 5) extending substantially perpendicularly by relation to the soul of the room.

8 / piece according to claim 7, characterized in that the second portion (3b) comprises at least the rib (8), the height of the wings at the first portion being substantially equal to the height of the wings at the second portion to which is added the height of the rib.