FR3021563A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING PARTS BY BONDING AND / OR HYDROFORMING AFTER PLACING BAND (S) ANTIFRICTION BETWEEN WALLS - Google Patents
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Abstract
Un procédé est destiné à fabriquer une pièce (PS) comprenant des parois interne (PI) et externe (PE) conformées par emboutissage et/ou hydroformage afin de présenter des sous-parties (SP1-SP2) très proches l'une de l'autre dans au moins une zone de friction (ZF) choisie. Avant de procéder à cette conformation par emboutissage et/ou hydroformage, on place une bande antifriction (BA) entre des portions des parois interne (PI) et externe (PE), destinées à définir les sous-parties (SP1-SP2) de chaque zone de friction (ZF), afin qu'après la conformation chaque bande antifriction (BA) soit immobilisée étroitement entre les sous-parties (SP1-SP2) de la zone de friction (ZF) associée.A method is provided for manufacturing a part (PS) comprising inner (PI) and outer (PE) walls shaped by stamping and / or hydroforming in order to present subparts (SP1-SP2) very close to one of the other in at least one selected friction zone (ZF). Before proceeding to this conformation by stamping and / or hydroforming, an anti-friction band (BA) is placed between portions of the inner (PI) and outer (PE) walls, intended to define the sub-parts (SP1-SP2) of each zone of friction (ZF), so that after conformation each anti-friction band (BA) is immobilized tightly between the sub-parts (SP1-SP2) of the associated friction zone (ZF).
Description
1 PROCÉDÉ DE FABRICATION DE PIÈCES PAR EMBOUTISSAGE ET/OU HYDROFORMAGE APRÈS PLACEMENT DE BANDE(S) ANTIFRICTION ENTRE PAROIS L'invention concerne les pièces mécaniques qui comprennent des parois interne et externe conformées par emboutissage et/ou hydroformage. Comme le sait l'homme de l'art, certaines pièces mécaniques comprennent des parois interne et externe qui délimitent ensemble des la espaces creux et qui sont conformées par emboutissage (à froid ou à chaud) et/ou hydroformage. Ces parois interne et externe des pièces précitées peuvent constituer deux sous parties d'un élément tubulaire monobloc, ou bien être deux tôles découpées, déjà partiellement conformées et solidarisées entre elles par soudage ou assemblage mécanique. 15 Il est rappelé que l'emboutissage ou formage (à chaud ou à froid) est destiné à générer des formes simples qui sont généralement issues d'éléments plats comme par exemple des tôles, tandis que l'hydroformage est destiné à générer des formes complexes qui sont généralement issues d'éléments tubulaires. 20 Dans certains cas, la conformation par emboutissage et/ou hydroformage est notamment destinée à définir des sous-parties très proches l'une de l'autre dans une ou plusieurs zones. Hélas, en raison de cette grande proximité entre sous-parties et de la dispersion de déformation induite par l'emboutissage et/ou l'hydroformage, les faces internes (en regard et voisines) 25 de ces sous-parties peuvent se toucher et donc leur zone peut devenir une zone de friction, notamment lorsqu'elles font partie d'un système faisant l'objet de vibrations, comme par exemple un véhicule, éventuellement de type automobile. Ces zones de friction induisent fréquemment des bruits de 30 grincement résultant de mouvements de faible amplitude (ou « fretting »), ou des bruits sourds résultant de mouvements de forte amplitude. Ces bruits s'avèrent souvent gênants, et parfois inquiétants, pour les personnes qui sont 3021563 2 situées dans le voisinage des pièces qui les génèrent, et donc nuisent à la qualité perçue des systèmes comprenant ces pièces. De plus, les frottements ou frictions induisent une usure prématurée qui réduit la durée de vie des pièces. 5 L'invention a notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose notamment à cet effet un procédé destiné à fabriquer une pièce comprenant des parois interne et externe conformées par emboutissage et/ou hydroformage de manière à présenter des sous-parties très proches l'une de l'autre dans au moins une zone de friction choisie.The invention relates to mechanical parts which comprise internal and external walls shaped by stamping and / or hydroforming. BACKGROUND OF THE INVENTION As known to those skilled in the art, some mechanical parts include inner and outer walls which delimit together the hollow spaces and which are shaped by stamping (cold or hot) and / or hydroforming. These inner and outer walls of the aforementioned parts may be two sub-parts of a one-piece tubular element, or be two cut sheets, already partially shaped and secured together by welding or mechanical assembly. It is recalled that the stamping or forming (hot or cold) is intended to generate simple shapes that are generally derived from flat elements such as sheets, while the hydroforming is intended to generate complex shapes which are generally derived from tubular elements. In some cases, the conformation by stamping and / or hydroforming is intended in particular to define subparts very close to one another in one or more zones. Unfortunately, because of this great proximity between the sub-parts and the deformation dispersion induced by stamping and / or hydroforming, the inner faces (facing and neighboring) of these subparts can touch each other and therefore their zone can become a friction zone, especially when they are part of a system subject to vibration, such as a vehicle, possibly of automobile type. These friction zones frequently induce squeaking noises resulting from low amplitude (or "fretting") movements, or muffled noises resulting from high amplitude movements. These noises are often annoying, and sometimes disturbing, for people who are in the vicinity of the parts that generate them, and therefore affect the perceived quality of the systems comprising these parts. In addition, friction or friction leads to premature wear which reduces the service life of the parts. The object of the invention is in particular to improve the situation. It proposes for this purpose a method for manufacturing a part comprising inner and outer walls shaped by stamping and / or hydroforming so as to have subparts very close to each other in at least one friction zone chosen.
Ce procédé se caractérise par le fait qu'avant de procéder à la conformation par emboutissage et/ou hydroformage, on place une bande antifriction entre des portions des parois interne et externe, destinées à définir les sous-parties de chaque zone de friction, afin qu'après cette conformation chaque bande antifriction soit immobilisée étroitement entre les sous-parties de la zone de friction associée. Grâce à chaque bande antifriction placée étroitement dans chaque zone de friction, on évite les frottements ou frictions locaux, et donc on empêche la génération de bruits et l'usure prématurée. Le procédé de fabrication selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - chaque bande antifriction peut être collée sur une face interne de l'une des portions des parois interne et externe ; - chaque bande antifriction peut être collée au moyen d'une couche adhésive qu'elle comprend sur une face ; - chaque bande antifriction peut être placée sensiblement sur l'intégralité de la zone de friction associée ; - chaque bande antifriction peut être réalisée dans un matériau choisi parmi un fluoropolymère, un fluoropolymère muni d'au moins un additif, un élastomère, un élastomère avec un renfort tissé, un polymère thermoplastique, et un polymère thermoplastique chargé. L'invention propose également une pièce fabriquée par un procédé 3021563 3 de fabrication du type de celui présenté ci-avant. Une telle pièce peut, par exemple, être choisie parmi une traverse de train arrière de véhicule, un triangle de suspension de véhicule, et un berceau de moteur (éventuellement de véhicule).This process is characterized in that before proceeding to the conformation by stamping and / or hydroforming, an anti-friction band is placed between portions of the inner and outer walls, intended to define the sub-parts of each friction zone, in order to after this conformation each anti-friction band is immobilized tightly between the sub-parts of the associated friction zone. Thanks to each anti-friction band placed closely in each friction zone, local friction or friction is avoided, thus preventing the generation of noise and premature wear. The manufacturing method according to the invention can comprise other characteristics that can be taken separately or in combination, and in particular: each anti-friction band can be glued on an internal face of one of the portions of the inner and outer walls; each anti-friction strip may be glued by means of an adhesive layer which it comprises on one face; each anti-friction strip may be placed substantially over the entire associated friction zone; each anti-friction strip may be made of a material chosen from a fluoropolymer, a fluoropolymer provided with at least one additive, an elastomer, an elastomer with a woven reinforcement, a thermoplastic polymer, and a filled thermoplastic polymer. The invention also proposes a part manufactured by a manufacturing process of the type of that presented above. Such a part may, for example, be chosen from a vehicle rear axle cross member, a vehicle suspension triangle, and an engine cradle (possibly a vehicle).
5 L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant au moins une pièce du type de celle présentée ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur 1 o lesquels : la figure 1 illustre schématiquement, dans une vue en coupe, une partie d'un élément tubulaire après la réalisation d'une première phase d'un procédé de fabrication selon l'invention, et la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue en coupe, l'élément 15 tubulaire de la figure 1 après la réalisation d'une seconde phase d'un procédé de fabrication selon l'invention. L'invention a notamment pour but de proposer un procédé destiné à permettre la fabrication d'une pièce PS comprenant des parois interne PI et externe PE conformées par emboutissage et/ou hydroformage afin de 20 présenter des sous-parties SPi très proches l'une de l'autre dans au moins une zone de friction ZF choisie. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que la pièce PS à fabriquer est destinée à équiper un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de 25 système. Elle concerne en effet tout système pouvant comporter au moins une pièce fabriquée par la mise en oeuvre d'un procédé de fabrication selon l'invention. Ainsi, elle concerne notamment tout type de véhicule (terrestre, maritime (ou fluvial), ou aérien). Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non 30 limitatif, que la pièce PS à fabriquer est une traverse (éventuellement déformable) d'un train arrière de véhicule automobile. Une telle traverse est destinée à être solidarisée fixement à deux bras d'un train arrière comportant 3021563 4 chacun une extrémité avant destinée à être couplée à une partie de la caisse d'un véhicule, et une extrémité arrière destinée à être couplée à une roue arrière gauche ou droite de ce véhicule. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de pièce. Elle concerne en effet toute pièce comprenant au moins une 5 zone de friction entre des parois interne et externe. Ainsi, elle pourrait également concerner d'autres pièces mécano-soudées, comme par exemple des triangles de suspension de véhicule et des berceaux de moteur de véhicule. Comme indiqué précédemment, l'invention propose un procédé 10 destiné à permettre la fabrication d'une pièce PS comprenant des parois interne PI et externe PE conformées. Ce procédé débute lorsque l'on dispose d'une pièce PS dont les parois interne PI et externe PE n'ont pas encore été conformées ensemble. Un exemple non limitatif d'une telle pièce PS non conformée est illustré schématiquement sur la figure 1.The invention also proposes a vehicle, possibly of automotive type, and comprising at least one piece of the type of that presented above. Other features and advantages of the invention will become apparent upon consideration of the following detailed description, and the accompanying drawings, in which: FIG. 1 schematically illustrates, in a sectional view, a part of a tubular element after performing a first phase of a manufacturing method according to the invention, and Figure 2 schematically illustrates, in a sectional view, the tubular element of Figure 1 after the completion of a second phase of a manufacturing method according to the invention. The object of the invention is in particular to provide a method for enabling the manufacture of a part PS comprising inner PI and outer PE walls shaped by stamping and / or hydroforming in order to present SPi subparts very close to one another. on the other in at least one selected friction zone ZF. In the following, we consider, by way of non-limiting example, that the PS to be manufactured is intended to equip a motor vehicle, such as a car. But the invention is not limited to this type of system. It concerns indeed any system that can comprise at least one part manufactured by the implementation of a manufacturing method according to the invention. Thus, it concerns in particular any type of vehicle (land, sea (or fluvial), or air). Furthermore, it is considered in the following, by way of non-limiting example, that the PS part to be manufactured is a cross member (possibly deformable) of a rear axle of a motor vehicle. Such a cross member is intended to be fixedly secured to two arms of a rear axle each comprising a front end intended to be coupled to a portion of the body of a vehicle, and a rear end intended to be coupled to a wheel. left or right rear of this vehicle. But the invention is not limited to this type of room. Indeed, it concerns any part comprising at least one zone of friction between inner and outer walls. Thus, it could also relate to other mechanically welded parts, such as vehicle suspension triangles and vehicle engine cradles. As indicated above, the invention proposes a method 10 for enabling the manufacture of a part PS comprising internal walls PI and external PE shaped. This process begins when there is a PS part whose inner walls PI and outer PE have not yet been shaped together. A non-limiting example of such an unconformed PS part is diagrammatically illustrated in FIG.
15 Il est important de noter que les parois interne PI et externe PE de cette pièce PS peuvent soit constituer deux sous-parties d'un élément tubulaire monobloc, soit être deux tôles préalablement découpées, partiellement conformées et solidarisées entre elles par soudage ou assemblage mécanique.It is important to note that the inner walls PI and outer PE of this part PS can either constitute two sub-parts of a one-piece tubular element, or be two previously cut sheets, partially shaped and joined together by welding or mechanical assembly. .
20 Le procédé selon l'invention consiste tout d'abord à placer au moins une bande antifriction BA entre au moins deux portions choisies des parois interne PI et externe PE de la pièce PS non conformée, comme illustré sur la figure 1. Il est important de noter que ces portions choisies sont destinées à définir ensemble au moins une paire de sous-parties SPi (i = 1 ou 2) d'au 25 moins une future zone de friction ZF dans laquelle elles (SPi) sont très proches l'une de l'autre. Par ailleurs, on notera que le placement de chaque bande antifriction BA peut se faire de façon manuelle ou bien robotisée. Par exemple, et comme illustré, chaque bande antifriction BA peut être initialement placée sur la face interne F2 d'une portion de l'une des 30 parois interne PI et externe PE. On entend ici par « face interne » une face d'une paroi qui n'est pas orientée vers l'extérieur, par opposition à une « face externe » qui est opposée à la face interne d'une paroi et donc orientée vers l'extérieur.The method according to the invention consists firstly of placing at least one anti-friction band BA between at least two selected portions of the inner and outer walls PE of the unformed part PS, as illustrated in FIG. 1. It is important to Note that these selected portions are intended to define together at least one pair of subparts SPi (i = 1 or 2) of at least one future friction zone ZF in which they (SPi) are very close to one another. the other. Moreover, it will be noted that the placement of each anti-friction band BA can be done manually or robotically. For example, and as illustrated, each anti-friction band BA may initially be placed on the inner face F2 of a portion of one of the inner walls PI and outer PE. By "internal face" is meant herein a face of a wall which is not oriented outwards, as opposed to an "external face" which is opposite to the internal face of a wall and therefore oriented towards the outside. outside.
3021563 5 On notera que chaque bande antifriction BA peut être éventuellement collée sur la face interne F2 de l'une des portions des parois interne PI et externe PE (ici la sous-partie SP2). Cette option est notamment particulièrement avantageuse lorsque la pièce PS non conformée doit être 5 déplacée (et éventuellement temporairement entreposée) avant d'être conformée définitivement. Dans ce cas, chaque bande antifriction BA peut, par exemple, être collée au moyen d'une couche adhésive qu'elle comprend sur une face F3 destinée à contacter la face interne F2 de la portion destinée à définir une 10 sous-partie SP2. En variante, on pourrait utiliser une colle rapportée sur la face interne F2 de la portion destinée à définir une sous-partie SP2 ou bien sur la face F3 de la bande antifriction BA destinée à contacter la face interne F2 de la portion destinée à définir une sous-partie SP2. On notera que chaque bande antifriction BA peut être également 15 placée sensiblement sur l'intégralité de la future zone de friction ZF associée, de manière à optimiser l'efficacité de sa fonction antifriction. Le procédé selon l'invention consiste ensuite à conformer les parois interne PI et externe PE par emboutissage et/ou hydroformage afin que leurs portions définissent ensemble des sous-parties SPi d'au moins une zone de 20 friction ZF dans laquelle, d'une part, elles (SPi) sont très proches l'une de l'autre et, d'autre part, chaque bande antifriction BA est immobilisée étroitement entre les sous-parties SPi qui la définissent. On a schématiquement illustré sur la figure 2 la pièce PS résultant de la conformation de la pièce PS non conformée de la figure 1 (avec sa (ses) 25 bande(s) antifriction BA). Comme on peut le constater, la zone de friction ZF, où les deux sous-parties SP1 et SP2 sont très proches l'une de l'autre, contient une bande antifriction BA qui est immobilisée étroitement (et de préférence pincée) entre les faces internes F1 et F2 respectives de ces deux sous-parties SP1 et SP2.It will be noted that each antifriction band BA may possibly be bonded to the internal face F2 of one of the portions of the inner PI and outer PE walls (here subpart SP2). This option is particularly particularly advantageous when the unconformed PS part must be moved (and possibly temporarily stored) before being definitively conformed. In this case, each antifriction band BA may, for example, be glued by means of an adhesive layer which it comprises on a face F3 intended to contact the internal face F2 of the portion intended to define a subpart SP2. As a variant, it would be possible to use a glue attached to the inner face F2 of the portion intended to define a subpart SP2 or on the face F3 of the anti-friction band BA intended to contact the internal face F2 of the portion intended to define a Subpart SP2. It should be noted that each anti-friction strip BA can also be placed substantially over the entire associated ZF friction zone, so as to optimize the effectiveness of its anti-friction function. The method according to the invention then consists in conforming the inner walls PI and outer PE by stamping and / or hydroforming so that their portions together define subparts SPi of at least one friction zone ZF in which, of a on the other hand, they (SPi) are very close to one another and, on the other hand, each antifriction band BA is immobilized tightly between the subparts SPi which define it. FIG. 2 diagrammatically illustrates the part PS resulting from the conformation of the unconformed part PS of FIG. 1 (with its anti-friction band (s) BA). As can be seen, the friction zone ZF, where the two subparts SP1 and SP2 are very close to one another, contains an anti-friction band BA which is immobilized closely (and preferably pinched) between the faces. respective internal F1 and F2 of these two subparts SP1 and SP2.
30 Grâce à cette interposition étroite d'une bande antifriction BA entre chaque paire de sous-parties SPi d'une zone de friction ZF, on évite dans cette dernière (ZF) les frottements locaux ou frictions locales, et donc on empêche la génération de bruits et l'usure prématurée.Thanks to this narrow interposition of an anti-friction band BA between each pair of subparts SPi of a friction zone ZF, local friction or local friction is avoided in the latter (ZF), and thus the generation of friction is prevented. noises and premature wear.
3021563 6 On notera que chaque bande antifriction BA peut être réalisée dans différents matériaux. Parmi ces matériaux, on peut notamment citer un fluoropolymère (ou PTFE), un fluoropolymère muni d'au moins un additif, un élastomère, un élastomère avec un renfort tissé, un polymère 5 thermoplastique, et un polymère thermoplastique chargé. Si le matériau est un fluoropolymère, comme par exemple du téflon®, avec ou sans additif(s), la bande antifriction BA peut se présenter sous la forme d'une feuille éventuellement munie d'une couche adhésive sur une face. Les additifs peuvent, par exemple, être des lubrifiants solides destinés à 10 améliorer les propriétés anti-usure, comme par exemple du disulfure de molybdène ou du graphite. Par ailleurs, une telle feuille peut présenter une épaisseur variable selon l'écartement entre les sous-parties SPi de la zone de friction ZF considérée. Par exemple, cette épaisseur peut être comprise entre environ 0,1 mm et environ 5 mm.It will be appreciated that each anti-friction band BA may be made of different materials. Among these materials, there may be mentioned a fluoropolymer (or PTFE), a fluoropolymer provided with at least one additive, an elastomer, an elastomer with a woven reinforcement, a thermoplastic polymer, and a filled thermoplastic polymer. If the material is a fluoropolymer, such as Teflon®, with or without additive (s), the antifriction band BA may be in the form of a sheet optionally provided with an adhesive layer on one side. The additives may, for example, be solid lubricants for improving the anti-wear properties, such as, for example, molybdenum disulphide or graphite. Furthermore, such a sheet may have a variable thickness depending on the spacing between the subparts SPi of the friction zone ZF considered. For example, this thickness may be between about 0.1 mm and about 5 mm.
15 Si le matériau est un élastomère, avec ou sans renfort tissé, la bande antifriction BA peut se présenter sous la forme d'une couche (ou lame) résistante à l'usure par frottement et éventuellement munie d'une couche adhésive sur une face. A titre d'exemple, l'élastomère peut être de type NR (caoutchouc naturel) ou de type NR-SBR (copolymère styrène-butadiène). Un 20 renfort tissé est adjoint à la matrice d'élastomère lorsque les mouvements de frottement relatifs entre les sous-parties SPi sont importants et que l'on recherche une bonne rigidité. A titre d'exemple, le renfort tissé peut être en polyuréthane ou en néoprène. Par ailleurs, une telle couche peut présenter une épaisseur variable selon l'écartement entre les sous-parties SPi dans la 25 zone de friction ZF considérée. Par exemple, cette épaisseur peut être comprise entre environ 0,5 mm et environ 5 mm. Si le matériau est un polymère thermoplastique, avec ou sans charge, la bande antifriction BA peut se présenter sous la forme d'une couche éventuellement munie d'une couche adhésive sur une face. A titre d'exemple, 30 cette couche peut être en PEEK. On notera qu'une telle couche peut être soit une bande rapportée, soit réalisée par un procédé de dépôt (par exemple par projection thermique ou pulvérisation). On notera également que le procédé de fabrication selon l'invention 3021563 7 peut également et éventuellement comporter une ou plusieurs étapes postérieures à la conformation par emboutissage et/ou hydroformage. Parmi ces étapes possibles, on peut notamment citer un nettoyage dans une lessive, un grenaillage interne et/ou externe, une découpe mécanique de 5 bords, une protection anticorrosion et/ou anti-gravillonnage, et un dépôt de peinture par cataphorèse. On notera que cette dernière étape s'effectuant par cuisson, elle peut servir à finaliser la polymérisation de chaque bande antifriction BA réalisée en polymère. L'invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels : 1 o - elle ne nécessite pas de modification des différentes étapes de fabrication de la pièce considérée, le positionnement de chaque bande antifriction est garanti pendant toute la durée de vie de la pièce du fait de son immobilisation étroite (par exemple par pincement) entre les sous-parties des parois interne et externe, 15 - elle ne modifie pas les dimensions initiales et finales des pièces, - elle supprime les bruits générés par les mouvements relatifs des sous-parties des parois interne et externe, - elle évite l'usure prématurée des sous-parties des parois interne et externe, et donc l'usure prématurée des pièces, 20 - elle est bien adaptée à la dispersion de la distance entre sous-parties des parois interne et externe induite par les techniques de conformation utilisées (emboutissage et/ou hydroformage).If the material is an elastomer, with or without a woven reinforcement, the antifriction band BA may be in the form of a friction-resistant layer (or blade) and optionally provided with an adhesive layer on one side . By way of example, the elastomer may be of NR (natural rubber) or NR-SBR (styrene-butadiene copolymer) type. A woven reinforcement is added to the elastomer matrix when the relative friction movements between the SPi subparts are large and good rigidity is desired. By way of example, the woven reinforcement may be made of polyurethane or neoprene. Furthermore, such a layer may have a variable thickness depending on the spacing between the subparts SPi in the friction zone ZF considered. For example, this thickness may be between about 0.5 mm and about 5 mm. If the material is a thermoplastic polymer, with or without load, the antifriction band BA may be in the form of a layer optionally provided with an adhesive layer on one side. By way of example, this layer may be made of PEEK. It will be noted that such a layer may be either an attached strip or made by a deposition process (for example by thermal spraying or spraying). Note also that the manufacturing method according to the invention 3021563 7 can also and optionally include one or more steps subsequent to the conformation by stamping and / or hydroforming. Among these possible steps, mention may notably be made of laundry cleaning, internal and / or external shot blasting, mechanical cutting of edges, anticorrosion and / or anti-grit protection, and cataphoresis paint deposition. Note that this last step being carried out by baking, it can be used to finalize the polymerization of each antifriction band BA made of polymer. The invention offers several advantages, among which: 1 o - it does not require any modification of the different manufacturing steps of the part in question, the positioning of each anti-friction band is guaranteed throughout the lifetime of the part because of its narrow immobilization (for example by pinching) between the sub-parts of the inner and outer walls, 15 - it does not modify the initial and final dimensions of the parts, - it eliminates the noises generated by the relative movements of the sub-parts of the inner walls and external, it avoids the premature wear of the sub-parts of the inner and outer walls, and therefore the premature wear of the parts, it is well adapted to the dispersion of the distance between sub-parts of the inner and outer walls. induced by the conformation techniques used (stamping and / or hydroforming).
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