FR3100729A1 - Procédé et installation pour le soudage de deux pièces métalliques - Google Patents
Procédé et installation pour le soudage de deux pièces métalliques Download PDFInfo
- Publication number
- FR3100729A1 FR3100729A1 FR1910224A FR1910224A FR3100729A1 FR 3100729 A1 FR3100729 A1 FR 3100729A1 FR 1910224 A FR1910224 A FR 1910224A FR 1910224 A FR1910224 A FR 1910224A FR 3100729 A1 FR3100729 A1 FR 3100729A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- welding
- zone
- metallic material
- layer
- melting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 102
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 91
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 53
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 53
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims abstract description 46
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims abstract description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 28
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 18
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 60
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 11
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 10
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 9
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 238000004857 zone melting Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000005246 galvanizing Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
- B23K26/322—Bonding taking account of the properties of the material involved involving coated metal parts
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
L’invention concerne un procédé et une installation de soudage pour l’assemblage d’au moins deux pièces métalliques par au moins un point de soudure et/ou par au moins un cordon de soudure ; le procédé comprenant une étape de soudage dans laquelle on opère une fusion d’une partie du métal constitutif des pièces à assembler générant une zone de fusion, et une étape de dépose d’une couche (11) d’un matériau métallique sur au moins une partie de la zone de fusion ; ladite étape de dépose étant conduite après l’étape de soudage et avant le refroidissement jusqu’à la température ambiante de ladite zone de fusion. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 3
Description
L’invention se situe dans le domaine de l’assemblage de pièces de véhicule automobile et concerne en particulier les procédés de soudage de deux pièces en tôle métallique.
Un des problèmes récurrents rencontrés dans l’industrie automobile est lié à la corrosion des pièces constituant le véhicule. C’est pourquoi, il est connu d’employer des tôles métalliques galvanisées, c’est-à-dire revêtues d’un alliage comprenant du zinc. Se pose alors la question de l’assemblage entre elles de ces tôles, car la présence d’une couche de zinc sur les pièces à souder rend le soudage difficile. En effet, le zinc présent au niveau de l’interface de soudage peut se vaporiser violemment du fait des températures mises en œuvre et induire des explosions du bain de soudure et/ou générer des porosités importantes au niveau de la zone de fusion. Différentes solutions à ce problème ont déjà été proposées.
Ainsi le document FR2923405 propose un procédé de soudage par faisceau laser d'une pièce métallique revêtue de zinc avec au moins une seconde pièce métallique, dans lequel les pièces sont positionnées en contact ou en quasi-contact l'une par rapport à l'autre de manière à ce qu'il n'existe aucun ou quasiment aucun jeu entre lesdites pièces. On réalise le cordon de soudure par fusion du métal avec formation d'un capillaire rempli de vapeurs métalliques immédiatement en aval du point d'impact du faisceau sur la ou les pièces. On dirige un premier flux de gaz uniquement vers l'ouverture du capillaire de vapeurs métalliques de manière à y exercer une pression dynamique gazeuse suffisante afin de maintenir le capillaire ouvert pour obtenir une évacuation d'au moins une partie des vapeurs de zinc provenant du revêtement surfacique pendant tout le temps de déplacement relatif du faisceau laser par rapport aux pièces.
Le document EP1800790 concerne un procédé servant à souder des tôles revêtues par soudage hybride au laser, selon lequel on combine au moins un processus laser et un processus de soudage à l'arc sous atmosphère gazeuse, un métal d'apport étant amené à la soudure lors du processus de soudage à l'arc sous atmosphère gazeuse. Le procédé est mis en œuvre au moyen d’un chalumeau de soudage hybride comprenant au moins un laser ainsi qu'au moins une unité à gaz protecteur et un dispositif d'amenée de fil pour un fil d'apport. Le procédé et le dispositif proposés provoquent aussi peu d'inclusions que possible, voire même pas d'inclusions du tout, en raison de l'évaporation du revêtement des tôles. A cet effet, le dispositif comprend un moyen de serrage servant à positionner les tôles revêtues pratiquement sans interstice entre elles et on utilise comme métal d'apport ou comme fil d'apport un matériau ayant une certaine teneur en zinc et/ou en carbone et/ou en aluminium.
Le document EP1454701 propose une méthode de soudage d'au moins deux feuilles métalliques protégées par un revêtement en zinc à faible température de vaporisation. Les feuilles métalliques sont placées l'une par-dessus l'autre et l'on fait passer la tête d'une machine à souder par-dessus les feuilles. La tête de la machine à souder est configurée de manière à ce qu'un laser soit positionné devant un appareil à soudage GMAW (pour « Gas Metal Arc Welding ») ou MIG (pour « Metal Inert Gas »). Le laser découpe un canal dans les feuilles métalliques afin de vaporiser le revêtement en zinc protecteur et qu'il soit évacué. L'appareil à soudage GMAW ou MIG suit ensuite le laser et dépose un matériau qui remplit le canal pour souder les deux pièces ensemble.
Bien que certains de ces procédés proposent que le métal d’apport comprenne du zinc ou de l’aluminium, des problèmes de corrosion ont été constatés au niveau de la zone de fusion et de la zone affectée thermiquement après un soudage laser. Ces problèmes sont plus particulièrement prononcés dans les cas où les pièces à souder ne sont pas planes car des problèmes de remplissage sont constatés au niveau de la zone de jonction. La solution actuelle consistant à combler ces zones par des mastics n’est pas satisfaisante car ces derniers vont s’interposer entre les tôles et les peintures de cataphorèse. La couche de peinture de cataphorèse n’est donc pas continue ce qui génère, sur le long terme, des problèmes de corrosion. Une solution reste donc à trouver pour résoudre les problèmes rencontrés dans les procédés de soudage laser de pièces de véhicule automobile et en particulier concernant les pièces de véhicule automobiles revêtues de zinc.
L’invention a pour objectif d’apporter une solution à au moins un des inconvénients ou problèmes rencontrés dans l’art antérieur en proposant un procédé et un dispositif de soudage laser qui permettent de créer un assemblage de pièces qui soit exempt de zones montrant un manque de remplissage, que les tôles à assembler soient planes ou non, et/ou en proposant un procédé et un dispositif de soudage laser qui permettent d’obtenir un revêtement anticorrosion sur l’intégralité de l’assemblage de pièces y compris sur la zone de fusion et la zone thermiquement affectée.
A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention a pour objet un procédé de soudage pour l’assemblage d’au moins deux pièces métalliques par au moins un point de soudure et/ou par au moins un cordon de soudure ; le procédé comprenant une étape de soudage dans laquelle on opère une fusion du métal constitutif d’une partie des pièces à assembler de manière à générer une zone de fusion formant une continuité de matière entre lesdites pièces, le procédé étant remarquable en ce qu’il comprend en outre une étape de dépose d’une couche d’un matériau métallique sur au moins une partie de la zone de fusion ; ladite étape de dépose étant conduite après l’étape de soudage et avant le refroidissement jusqu’à la température ambiante de ladite zone de fusion. De préférence, la couche de matériau métallique est déposée sur la zone de fusion, de manière à la recouvrir intégralement.
Comme on l’aura compris, l’invention va combler les zones montrant des défauts de remplissage non pas avec du mastic mais avec du métal additionnel, et de préférence apte à former un revêtement protecteur, de sorte à ne pas créer de défauts ultérieurs au niveau de la couche de peinture de cataphorèse. L’invention offre ainsi une réponse simple et efficace aux problèmes de corrosion rencontrés dans l’art antérieur. La couche de métal est déposée au moins sur la zone de fusion, lorsque celle-ci est resolidifiée mais pas totalement refroidie. L’invention est remarquable en ce qu’elle utilise la chaleur résiduelle en provenance de l’étape de soudage pour joindre la couche additionnelle d’un matériau métallique au métal de la zone de fusion.
Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, au moins une des pièces à assembler est une pièce revêtue d’un revêtement comprenant du zinc.
Avantageusement, l’étape de soudage génère une zone de fusion et une zone thermiquement affectée adjacente à ladite zone de fusion, le procédé est remarquable en ce qu’une couche de matériau métallique est déposée sur au moins une partie de la zone thermiquement affectée. De préférence, la couche de matériau métallique est déposée sur la zone thermiquement affectée, de manière à la recouvrir intégralement. Cette configuration est avantageuse lorsque les pièces métalliques assemblées montrent à l’origine un revêtement protecteur comprenant du zinc qui a été au moins en partie perdu, ou totalement perdu, sur la zone thermiquement affectée du fait des températures mises en œuvre lors de l’étape de soudage.
Selon un mode de réalisation préféré, le matériau métallique déposé montre des propriétés anticorrosives et remplace donc le revêtement protecteur à base de zinc qui a été perdu lors de l’étape de soudage sur cette zone. Ainsi, de manière préférentielle, l’étape de soudage générant une zone de fusion et une zone thermiquement affectée adjacente à ladite zone de fusion, le procédé est remarquable en ce que le matériau métallique formant la couche déposée sur au moins une partie de la zone de fusion, ou sur l’ensemble formé par au moins une partie de la zone de fusion et au moins une partie de la zone thermiquement affectée, comprend du zinc et/ou de l’étain.
Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, l’étape de soudage générant une zone de fusion et une zone thermiquement affectée adjacente à ladite zone de fusion, le procédé est remarquable en ce que la zone de fusion ou l’ensemble formé par la zone de fusion et au moins une partie de la zone thermiquement affectée sur lequel est déposé la couche de matériau métallique présente une température comprise entre 300 et 800°C ; de préférence, entre 400 et 500°C ou entre 600 et 700°C.
Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, la couche de matériau métallique est déposée à l’état solide sous forme de ruban ; ou la couche de matériau métallique est déposée à l’état liquide à une température supérieure au point de fusion dudit matériau métallique et le procédé comprend en outre une étape de fusion dudit matériau métallique. Lorsqu’elle est présente, l’étape de fusion est préférentiellement conduite au moyen d’un dispositif de chauffage par induction.
Idéalement, l’étape de soudage est une étape de soudage par faisceaux à haute énergie ; de préférence une étape de soudage laser.
De manière préférentielle, le procédé comprend une étape d’analyse en vue de déterminer la quantité de matériau métallique à déposer pour former ladite couche, l’étape d’analyse étant effectuée entre l’étape de soudage et l’étape de dépose. De préférence, l’étape d’analyse est effectuée au moyen d’un premier dispositif d’analyse comprenant un capteur à ultrason.
De manière optionnelle, le procédé comprend une étape de contrôle effectuée à la suite de l’étape de dépose de la couche de matériau métallique. De préférence, l’étape de contrôle est effectuée au moyen d’un second dispositif d’analyse comprenant un capteur à ultrason.
Selon un deuxième aspect, l’invention a pour objet une installation de soudage en vue de l’assemblage d’au moins deux pièces métalliques pour la mise en œuvre du procédé selon le premier aspect, l’installation étant remarquable en ce qu’elle comprend un dispositif de soudage et un dispositif de dépôt d’une couche de matériau métallique, l’installation étant configurée pour que le dispositif de dépôt d’une couche de matériau métallique dépose ladite couche sur une zone de fusion ou sur un ensemble formé par une zone de fusion et au moins une partie d’une zone thermiquement affectée générées par la mise en œuvre du dispositif de de soudage, et pour que ladite dépose soit effectuée avant le refroidissement jusqu’à la température ambiante de ladite zone de fusion ou de l’ensemble formé par ladite zone de fusion et ladite zone thermiquement affectée; de préférence, le dispositif de soudage et le dispositif de dépôt d’une couche de matériau métallique sont portés par un même robot et le dispositif de dépôt d’une couche de matériau métallique est agencé en aval du dispositif de soudage selon le sens de déplacement du robot ou selon le sens de défilement desdites pièces le long de ladite installation. De préférence, le dispositif de soudage est un dispositif de soudage laser.
Selon un troisième aspect, l’invention a pour objet un assemblage d’au moins deux pièces métalliques assemblées par soudage, ledit assemblage comprenant au moins un point de soudure ou au moins un cordon de soudure montrant une zone de fusion ; l’assemblage étant remarquable en ce qu’au moins la zone de fusion d’au moins un point soudure et/ou d’au moins un cordon de soudure est recouvert par une couche de matériau métallique additionnelle ; de préférence, ladite couche de matériau métallique additionnelle comprend du zinc et/ou de l’étain.
Selon un quatrième aspect, l’invention a pour objet un véhicule automobile comprenant un assemblage de deux pièces métalliques tel que défini selon le troisième aspect.
L’invention sera bien comprise et d’autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d’exemple en référence à la planche de dessin annexée sur laquelle :
Dans la description qui suit, le terme « comprendre » est synonyme de « inclure » et n’est pas limitatif en ce qu’il autorise la présence d’autres étapes dans le procédé auquel il se réfère, ou d’autres postes dans l’installation, ou encore d’autres éléments dans l’assemblage. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut les termes « consister en ». Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
Le procédé et l’installation pour la mise en œuvre du procédé seront décrits conjointement. L’invention propose un procédé de soudage pour l’assemblage d’au moins deux pièces métalliques par au moins un point de soudure et/ou par au moins un cordon de soudure ; le procédé comprenant une étape de soudage dans laquelle on opère une fusion d’une partie du métal constitutif des pièces à assembler générant une zone de fusion, le procédé étant remarquable en ce qu’il comprend en outre une étape de dépose d’une couche d’un matériau métallique additionnel sur au moins une partie de la zone de fusion ; ladite étape de dépose étant conduite après l’étape de soudage, et avant le refroidissement jusqu’à la température ambiante de ladite zone de fusion.
L’invention sera décrite en références aux figures 1 à 3, en relation avec sa variante préférée dans laquelle l’assemblage d’au moins deux pièces métalliques se fait par au moins un cordon de soudure. Néanmoins, l’homme du métier adaptera sans peine l’installation et le procédé pour réaliser un assemblage d’au moins deux pièces métalliques par au moins un point de soudure.
La figure 1 illustre l’étape de soudage de deux pièces métalliques (1, 3) au moyen d’un dispositif 5 de soudage laser générant par le biais d’un faisceau laser 27, au niveau de la zone de jonction, une zone de fusion 7 et une zone thermiquement affectée 9 formant un cordon de soudure entre les pièces (1, 3) une fois refroidies. La zone de fusion correspond aux parties des pièces qui ont été fondues lors de l’étape de soudage pour ensuite se resolidifier ensemble. La zone de fusion permet à l’assemblage de montrer une continuité de matière entre les pièces qui ont ainsi été assemblées. Lorsque le procédé et l’installation de soudage comprennent un apport de métal additionnel sous la forme d’un fil d’apport 23 (visible en figure 3), la zone de fusion 7 comprend également le métal issu dudit fil d’apport 23.
La zone thermiquement affectée 9 est la zone adjacente à la zone de fusion 7. Cette zone comprend les parties des pièces assemblées qui n’ont pas été fondues durant l’étape de soudage mais qui ont été soumises à une température suffisamment élevée pour en être affectées. Dans le cadre de la présente invention, la zone thermiquement affectée comprend la partie des pièces ayant perdu l’intégrité de son revêtement protecteur en zinc initial qui s’est au moins en partie, ou en totalité, volatilisé sous l’effet de la température.
La figure 2 illustre l’étape de dépose d’une couche 11 d’un matériau métallique sur au moins une partie de la zone de fusion 7. Sur la figure 2, la couche 11 protectrice d’un matériau métallique est déposée par un dispositif 13 de dépôt, de manière continue, sur l’ensemble formé par les zones de fusion 7 et thermiquement affectée 9 des deux pièces métalliques (1, 3).
La figure 3 représente un mode de réalisation préféré d’une installation 15 adaptée à la mise en œuvre du procédé selon l’invention. L’installation 15 comprend un dispositif 5 de soudage et un dispositif 13 de dépôt d’une couche 11 de matériau métallique. L’installation 15 est configurée pour que le dispositif 13 de dépôt d’une couche de matériau métallique dépose ladite couche 11 sur la zone de fusion ou sur l’ensemble formé par la zone de fusion et au moins une partie de la zone thermiquement affectée générée par la mise en œuvre du dispositif 5 de soudage. Dans le mode de réalisation illustré en figure 3, le dispositif 13 de dépôt d’une couche de matériau métallique est agencé en aval du dispositif 5 de soudage selon le sens de déplacement du robot (illustré par une flèche) ou selon le sens de défilement desdites pièces le long de ladite installation. Sur l’exemple de réalisation illustré en figure 3, le dispositif 5 de soudage et le dispositif 13 de dépôt d’une couche de matériau métallique sont portés par un même robot (non représenté). L’homme du métier pourra néanmoins envisager une installation selon laquelle le dispositif 5 de soudage et le dispositif 13 de dépôt d’une couche de matériau métallique sont portés par des robots différents.
Dans la variante de l’invention non représentée selon laquelle l’assemblage des pièces se fait par la réalisation d’au moins un point de soudure, les dispositifs de soudage et de dépôt d’une couche métallique sont agencés au niveau de l’installation pour être utilisés successivement. Dans un premier temps, le dispositif de soudage crée un point de soudure, et dans un deuxième temps, le dispositif de dépôt d’une couche métallique vient recouvrir ledit point de soudure d’une couche protectrice d’un matériau métallique additionnel.
L’invention est particulièrement adaptée à l’assemblage de pièces (1, 3) présentant un revêtement protecteur anticorrosion, et en particulier un revêtement protecteur comprenant du zinc.
Du fait des températures mises en œuvre lors de l’étape de soudage, le zinc de la couche de revêtement peut se volatiliser également dans les zones thermiquement affectées 9, adjacentes à la zone de fusion 7. Ainsi, selon une mise en œuvre préférée de l’invention, l’étape de soudage générant une zone de fusion 7 et une zone thermiquement affectée 9 adjacente à ladite zone de fusion 7, le procédé est remarquable en ce qu’une couche 11 de matériau métallique est déposée sur au moins une partie de la zone thermiquement affectée. De préférence, la couche 11 de matériau métallique est déposée sur la zone thermiquement affectée 9, de manière à la recouvrir intégralement. Selon, l’invention, la dépose d’une couche 11 de matériau métallique sur une surface supérieure à celle de la zone de fusion 7 couvre au moins en partie la zone thermiquement affectée 9 et donc l’ensemble formé par ladite zone de fusion 7 et au moins une partie de la zone thermiquement affectée 9.
De manière avantageuse, le matériau métallique déposé montre des propriétés anticorrosives et remplace donc le revêtement protecteur à base de zinc qui a été perdu lors de l’étape de soudage sur cette zone. Ainsi, de manière préférentielle, l’étape de soudage générant une zone de fusion et une zone thermiquement affectée adjacente à ladite zone de fusion, le procédé est remarquable en ce que le matériau métallique formant la couche déposée sur au moins une partie de la zone de fusion ou sur l’ensemble formé par au moins une partie de la zone de fusion et au moins une partie de la zone thermiquement affectée comprend du zinc et/ou de l’étain. D’autres métaux peuvent être envisagés, par exemple, le chrome, en fonction de la température du métal de base sur lequel la couche 11 de matériau métallique est déposée.
Selon l’invention la zone de fusion 7 est quant à elle recouverte au moins en partie, ou de préférence intégralement par la couche 11 de matériau métallique. Lorsque la zone de fusion 7 est recouverte en partie seulement par la couche 11 de matériau métallique, ladite couche protectrice est déposée de manière discontinue. Cette configuration est avantageuse lorsque l’objectif recherché est principalement de combler les zones de soudure montrant un manque de remplissage. Le dépôt d’une couche de matériau métallique additionnel est ainsi optimisé quant à la quantité de matériau métallique déposé. Lorsque la zone de fusion 7 est recouverte en intégralité par la couche 11 de matériau métallique, ladite couche protectrice est déposée de manière continue le long du cordon de soudure. Cette configuration permet à la fois d’améliorer la qualité du revêtement protecteur anticorrosion montré par l’assemblage des pièces et de combler les zones manquant de remplissage.
A cet effet, l’installation montrera préférentiellement un premier dispositif 17 d’analyse du cordon de soudure comprenant un capteur à ultrason. Ce premier dispositif 17 d’analyse est intercalé entre le dispositif 5 de soudage et le dispositif 13 de dépôt d’une couche de matériau métallique, soit en aval du dispositif 5 de soudage et en amont du dispositif 13 de dépôt d’une couche de matériau métallique. Le premier dispositif 17 d’analyse va permettre d’effectuer une analyse de la zone de fusion de manière à y déceler les zones montrant un manque de remplissage. Pour ce faire, le dispositif 17 d’analyse peut par exemple déterminer à quelle distance se trouve la surface de la zone de fusion, un manque de remplissage étant décelé lorsque cette distance est supérieure à une valeur de référence prédéterminée. Lorsque qu’une zone montrant un manque de remplissage est décelée, le dispositif 17 d’analyse va, dans le cas d’un dépôt discontinu de la couche, commander le dépôt d’une couche 11 de matériau métallique pour combler ladite zone. Dans le cas d’un dépôt en continu d’une couche de matériau métallique, le dispositif 17 d’analyse peut éventuellement commander le dépôt d’une quantité plus importante de matériau métallique en asservissant la vitesse du dispositif 13 de dépôt d’une couche de matériau métallique à la quantité de matériau à déposer. A cette fin, les différents dispositifs présents dans l’installation sont reliés à un ordinateur central.
De manière complémentaire ou alternative, le procédé comprend une étape de contrôle effectuée à la suite de l’étape de dépose de la couche de matériau métallique. De préférence, l’étape de contrôle est effectuée au moyen d’un second dispositif 19 d’analyse comprenant un capteur à ultrason. Ce second dispositif 19 d’analyse est disposé en aval du dispositif 13 de dépôt d’une couche de matériau métallique.
Selon un mode de mise en œuvre de l’invention, l’étape de soudage est une étape de soudage par faisceaux à haute énergie ; de préférence une étape de soudage laser. L’invention s’adresse aussi bien aux procédés de soudage dits par transparence, c’est-à-dire aux procédés de soudage dans lesquels au moins deux tôles métalliques sont agencées l’une au-dessus de l’autre, qu’aux procédés de soudage dans lesquels les deux tôles métalliques sont soudées bout à bout. Dans ce dernier cas, l’invention s’adresse aussi bien aux procédés de soudage dans lesquels les pièces sont disposées l’une par rapport à l’autre de manière à montrer un jeu, qu’aux procédés de soudage dans lequel les pièces sont positionnées en contact ou en quasi-contact l'une par rapport à l'autre de manière à ce qu'il n'existe aucun ou quasiment aucun jeu entre lesdites pièces dans la région où le cordon de soudure doit être réalisé et selon la trajectoire de soudage désirée.
De même, l’invention s’adresse aux procédés et aux installations de soudage impliquant un apport de métal sous forme d’un fil d’apport qu’aux procédés et aux installations de soudage en étant exempts. Ainsi selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le dispositif de soudage 5 comprend un système d’amenée 21 débitant un fil d’apport 23. On aura compris que le fil d’apport 23 est diffèrent de la couche 11 de matériau métallique 11. Selon un mode de réalisation préféré, le matériau métallique constituant le fil d’apport 23 est différent de celui formant la couche protectrice 11. Le matériau métallique constituant le fil d’apport 23 comprend avantageusement du cuivre et/ou du silicium.
Selon l’invention, l’étape de soudage générant une zone de fusion et une zone thermiquement affectée adjacente à ladite zone de fusion, le procédé est remarquable en ce que l’étape de dépose de la couche de matériau métallique est effectuée avant le refroidissement complet de ladite zone de fusion ou sur l’ensemble formé par la zone de fusion et la zone thermiquement affectée. Par refroidissement complet, il est entendu un refroidissement jusqu’à la température ambiante, soit un refroidissement jusqu’à une température de 20 °C environ. De préférence, la zone de fusion, ou l’ensemble formé par la zone de fusion et au moins une partie de la zone thermiquement affectée sur lequel est déposé la couche de matériau métallique présente une température comprise entre 300 et 800°C, plus préférentiellement, entre 350 °C et 700 °C, ou entre 400 et 600°C, ou entre 420°C et 500°C. Il est avantageux que le métal de base, à savoir le métal de la zone de fusion et/ou le métal de la zone thermiquement affectée, soit encore suffisamment chaud pour permettre une diffusion entre le matériau métallique de la couche protectrice et le métal de base. Lorsque le matériau métallique de la couche protectrice est du zinc, ou comprend du zinc, l’ajout de cette couche protectrice peut s’apparenter à une étape de galvanisation.
L’homme du métier sélectionnera sans peine la température du métal de base sur lequel est déposé la couche 11 de matériau métallique en déposant ladite couche après un temps donné. Lorsque le dispositif 13 de dépôt est porté par le même robot que le dispositif 5 de soudage, ce laps de temps entre les deux dispositifs est matérialisé par une distance D1 séparant les deux dispositifs qui se déplacent à la même vitesse. Comme illustré en figure 3, la distance D1 est calculée pour que le métal de base, présentant par exemple une température de 1300 °C environ au temps A (correspondant à l’opération de soudage), présente une température, par exemple de 420 °C environ au temps B (c’est-à-dire lorsque la couche 11 de matériau métallique est déposée).
La position du second dispositif 19 d’analyse peut être déterminée de la même façon, en séparant le dispositif 13 de dépôt et ledit second dispositif 19 d’analyse d’une distance D2, de manière à ce que l’analyse s’effectue à un temps C correspondant à un moment où la couche 11 de matériau métallique s’est solidifiée, et présente, par exemple, une température de 300°C environ.
Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, la couche de matériau métallique est déposée à l’état solide sous forme de ruban. De manière alternative, la couche de matériau métallique est déposée à l’état liquide à une température supérieure au point de fusion dudit matériau métallique et le procédé comprend en outre une étape de fusion dudit matériau métallique. De préférence, la couche de matériau métallique est déposée à l’état liquide à une température supérieure au point de fusion dudit matériau métallique et le procédé comprend en outre une étape de fusion dudit matériau métallique. Cette étape de fusion peut être conduite par tous moyens, elle est préférentiellement conduite au moyen d’un dispositif 25 de chauffage par induction. Il est avantageux que le matériau métallique soit déposé sur le métal de base à un niveau où ce dernier montre une température similaire à la température de fusion dudit matériau métallique. Le dispositif 13 de dépôt est avantageusement alimenté en matériau métallique sous forme de pellets qui sont fondus sur place lors de la mise en œuvre du procédé.
Ainsi, lorsque le matériau métallique destiné à former la couche métallique est du zinc, et est déposé sous forme liquide, ce dernier est avantageusement déposé sur le métal de base, c’est-à-dire sur la zone de fusion ou sur l’ensemble formé par la zone de fusion et au moins une partie de la zone thermiquement affectée, en un emplacement où ledit métal de base montre une température correspondant à la température de fusion du zinc ou supérieur à cette température mais inférieure à sa température d’ébullition. Ainsi dans une mise en œuvre préférée de l’invention, le matériau métallique est du zinc, et il est déposé sous forme liquide sur la zone de fusion ou sur l’ensemble formé par la zone de fusion et au moins une partie de la zone thermiquement affectée alors que là où lesdites zones montrent une température comprise entre 400 et 500°C.
Lorsque le matériau métallique de la couche protectrice est déposé sous forme solide, par exemple sous forme d’un ruban, il sera avantageusement déposé dans une zone plus chaude que sa température de fusion, la chaleur du métal de base sur lequel il est déposé sera alors utilisée pour faire fondre ledit matériau métallique sur place. Ainsi, par exemple, le matériau métallique est du zinc, et il est déposé sous forme solide sur la zone de fusion ou sur l’ensemble formé par la zone de fusion et au moins une partie de la zone thermiquement affectée alors que là où lesdites zones montrent une température comprise entre 600 et 700°C.
Claims (10)
- Procédé de soudage pour l’assemblage d’au moins deux pièces métalliques (1, 3) par au moins un point de soudure et/ou par au moins un cordon de soudure ; le procédé comprenant une étape de soudage dans laquelle on opère une fusion du métal constitutif d’une partie des pièces (1, 3) à assembler de manière à générer une zone de fusion (7) formant une continuité de matière entre lesdites pièces, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de dépose d’une couche (11) d’un matériau métallique sur au moins une partie de la zone de fusion (7) ; ladite étape de dépose étant conduite après l’étape de soudage et avant le refroidissement jusqu’à la température ambiante de ladite zone de fusion (7).
- Procédé selon la revendication 1, l’étape de soudage générant une zone de fusion (7) et une zone thermiquement affectée (9) adjacente à ladite zone de fusion (7), le procédé est caractérisé en ce que qu’une couche de matériau métallique est déposée sur au moins une partie de la zone thermiquement affectée
- Procédé de soudage selon l’une des revendications 1 ou 2, l’étape de soudage générant une zone de fusion (7) et une zone thermiquement affectée (9) adjacente à ladite zone de fusion (7), le procédé est caractérisé en ce que le matériau métallique formant la couche (11) déposée sur au moins une partie de la zone de fusion (7), ou sur l’ensemble formé par au moins une partie de la zone de fusion (7) et au moins une partie de la zone thermiquement affectée (9), comprend du zinc et/ou de l’étain.
- Procédé de soudage selon l’une des revendications 1 à 3, l’étape de soudage générant une zone de fusion (7) et une zone thermiquement affectée (9) adjacente à ladite zone de fusion (7), le procédé est caractérisé en ce que la zone de fusion (7) ou l’ensemble formé par la zone de fusion (7) et au moins une partie de la zone thermiquement affectée (9) sur lequel est déposé la couche (11) de matériau métallique présente une température comprise entre 300 et 800°C ; de préférence, entre 400 et 500°C ou entre 600 et 700°C.
- Procédé de soudage selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche (11) de matériau métallique est déposée à l’état solide sous forme de ruban ; ou la couche de matériau métallique est déposée à l’état liquide à une température supérieure au point de fusion dudit matériau métallique, et le procédé comprend en outre une étape de fusion dudit matériau métallique ; de préférence, l’étape de fusion dudit matériau métallique est conduite au moyen d’un dispositif (25) de chauffage par induction.
- Procédé de soudage selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’étape de soudage est une étape de soudage par faisceaux à haute énergie ; de préférence une étape de soudage laser.
- Procédé de soudage selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en qu’il comprend une étape d’analyse en vue de déterminer la quantité de matériau métallique à déposer pour former ladite couche (11), l’étape d’analyse étant effectuée entre l’étape de soudage et l’étape de dépose ; et/ou en ce qu’il comprend une étape de contrôle effectuée à la suite de l’étape de dépose de la couche de matériau métallique.
- Installation (15) de soudage en vue de l’assemblage d’au moins deux pièces métalliques (1, 3) pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 7, l’installation (15) étant caractérisée en ce qu’elle comprend un dispositif (5) de soudage et un dispositif (13) de dépôt d’une couche de matériau métallique, l’installation (15) étant configurée pour que le dispositif (13) de dépôt d’une couche de matériau métallique dépose ladite couche (11) sur une zone de fusion (7), ou sur un ensemble formé par une zone de fusion (7) et au moins une partie d’une zone thermiquement affectée (9) générées par la mise en œuvre du dispositif (5) de soudage, et pour que ladite dépose soit effectuée avant le refroidissement jusqu’à la température ambiante de ladite zone de fusion (7) ou de l’ensemble formé par ladite zone de fusion (7) et de ladite zone thermiquement affectée (9) ; de préférence, le dispositif (5) de soudage et le dispositif (13) de dépôt d’une couche de matériau métallique sont portés par un même robot et le dispositif (13) de dépôt d’une couche de matériau métallique est agencé en aval du dispositif de soudage (5) selon le sens de déplacement du robot ou selon le sens de défilement desdites pièces le long de ladite installation (15).
- Assemblage d’au moins deux pièces métalliques (1, 3) assemblées par soudage, ledit assemblage comprenant au moins un point de soudure ou au moins un cordon de soudure montrant une zone de fusion (7); l’assemblage étant caractérisé en ce qu’au moins la zone de fusion (7) d’au moins un point soudure et/ou d’au moins un cordon de soudure est recouvert par une couche (11) de matériau métallique additionnelle ; de préférence, ladite couche (11) de matériau métallique additionnelle comprend du zinc et/ou de l’étain.
- Véhicule automobile comprenant au moins un assemblage d’au moins deux pièces métalliques selon la revendication 9.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1910224A FR3100729A1 (fr) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | Procédé et installation pour le soudage de deux pièces métalliques |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1910224 | 2019-09-17 | ||
| FR1910224A FR3100729A1 (fr) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | Procédé et installation pour le soudage de deux pièces métalliques |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3100729A1 true FR3100729A1 (fr) | 2021-03-19 |
Family
ID=68987935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1910224A Pending FR3100729A1 (fr) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | Procédé et installation pour le soudage de deux pièces métalliques |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3100729A1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3126429A1 (fr) * | 2021-08-30 | 2023-03-03 | Psa Automobiles Sa | Traitement de pièces métalliques par dépôts successifs de matières différentes |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1454701A1 (fr) | 2003-03-03 | 2004-09-08 | Dana Corporation | Procédé de soudage hybride laser-arc de tôles d'acier revêtues de zinc |
| FR2854827A1 (fr) * | 2003-05-12 | 2004-11-19 | Commissariat Energie Atomique | Procede d'assemblage de deux toles revetues d'une couche protectrice |
| EP1800790A1 (fr) | 2004-05-10 | 2007-06-27 | Fronius International GmbH | Procédé de démarrage d'un procédé de soudage laser hybride pour souder des tôles revétues avec un mouvement de va-et-vient du faisceau laser pour évaporer le revêtement |
| FR2923405A1 (fr) | 2007-11-14 | 2009-05-15 | Air Liquide | Soudage laser de pieces revetues de zinc |
| US20140003860A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-02 | Shiloh Industries, Inc. | Welded blank assembly and method |
-
2019
- 2019-09-17 FR FR1910224A patent/FR3100729A1/fr active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1454701A1 (fr) | 2003-03-03 | 2004-09-08 | Dana Corporation | Procédé de soudage hybride laser-arc de tôles d'acier revêtues de zinc |
| FR2854827A1 (fr) * | 2003-05-12 | 2004-11-19 | Commissariat Energie Atomique | Procede d'assemblage de deux toles revetues d'une couche protectrice |
| EP1800790A1 (fr) | 2004-05-10 | 2007-06-27 | Fronius International GmbH | Procédé de démarrage d'un procédé de soudage laser hybride pour souder des tôles revétues avec un mouvement de va-et-vient du faisceau laser pour évaporer le revêtement |
| FR2923405A1 (fr) | 2007-11-14 | 2009-05-15 | Air Liquide | Soudage laser de pieces revetues de zinc |
| US20140003860A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-02 | Shiloh Industries, Inc. | Welded blank assembly and method |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3126429A1 (fr) * | 2021-08-30 | 2023-03-03 | Psa Automobiles Sa | Traitement de pièces métalliques par dépôts successifs de matières différentes |
| WO2023031532A1 (fr) * | 2021-08-30 | 2023-03-09 | Psa Automobiles Sa | Traitement de pièces métalliques par dépôts successifs de matières différentes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2346640B1 (fr) | Procédé de soudage laser de type co2 avec buse à jet dynamique | |
| CA2461994C (fr) | Procede et dispositif de soudage par recouvrement a l'aide d'un faisceau a haute densite d'energie de deux toles revetues | |
| EP2605880B1 (fr) | Dispositif et procede de soudage a l'arc avec une torche mig/mag associee a une torche tig | |
| EP1907161B1 (fr) | Procede et dispositif de soudage combinant un faisceau laser et l'arc electrique avec electrode fusible pour assembler des conduits metalliques mis bout a bout pour former des canalisations metalliques du type pipeline | |
| CA2946844A1 (fr) | Procede et dispositif de preparation de toles d'acier aluminiees destinees a etre soudees puis durcies sous presse; flan soude correspondant | |
| EP2489460B1 (fr) | Procédé de fabrication de fil fourré par soudage laser avec un remplissage différentié | |
| US20130056449A1 (en) | Welding system and method | |
| FR2977177A1 (fr) | Procede de rechargement d'une piece | |
| FR2978070A1 (fr) | Procede de reparation d'une piece de turbomachine | |
| WO2013104839A1 (fr) | Dispositif de soudage hybride mig-tig ou mag-tig | |
| FR3100729A1 (fr) | Procédé et installation pour le soudage de deux pièces métalliques | |
| EP0304654B1 (fr) | Procédé de soudage d'une gorge usinée dans une pièce massive en acier et utilisation de ce procédé pour réparer un rotor fissuré | |
| CA2507855C (fr) | Procede de soudage tig | |
| EP2209579A2 (fr) | Procédé de rechargement par soudage d'une pièce, avec incorporation de particules céramiques dans la soudure | |
| FR2790689A1 (fr) | Procede et dispositif d'assemblage par soudage de deux pieces | |
| EP1422010B1 (fr) | Echangeurs thermiques en cuivre brasés et leur procédé de fabrication par soudage | |
| EP2408585A1 (fr) | Dispositif de soudobrasage | |
| FR3010339A1 (fr) | Procede de soudage par faisceau laser sur tole sandwich avec controle de l'ouverture du capillaire | |
| EP3065908B1 (fr) | Procede de rechargement a l'arc electrique avec protection gazeuse constitue d'un melange gazeux argon/helium | |
| WO2003043771A1 (fr) | Echangeurs thermiques en cuivres brases et leur procede de fabrication par soudage | |
| EP2612725B1 (fr) | Procédé et installation de fabrication de fil fourré par soudage laser avec protection mécanique du flux | |
| EP0545792A1 (fr) | Procédé de soudage/rechargement à l'arc et dispositif de mise en oeuvre | |
| FR2643419A1 (fr) | Insert pour moteur diesel a injection indirecte | |
| FR2823458A1 (fr) | Dispositif ameliore et procede de soudage laser dit bi-passes | |
| FR2892327A1 (fr) | Procede de fixation d'un organe metallique a l'aide d'un dispositif de soudage par points |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20210319 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| CD | Change of name or company name |
Owner name: STELLANTIS AUTO SAS, FR Effective date: 20240423 |