FR3104046A1 - Procédé d’assemblage de deux tôles entre elles et assemblage ainsi obtenu - Google Patents

Procédé d’assemblage de deux tôles entre elles et assemblage ainsi obtenu Download PDF

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Ludovic Authier
Florian Magnaud
David Feiner
Bernard Beucler
Quentin Faure
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Abstract

L’invention concerne un procédé d’assemblage de deux pièces métalliques entre elles, ledit procédé comprenant une étape de marquage (100) d’une première pièce métallique pour préparer au moins une zone à encoller ; une étape de dépose (200) d’au moins un cordon de colle sur la ou les zone à encoller ; une étape de positionnement (300) incluant la mise en contact d’une deuxième pièce métallique avec le cordon de colle déposé sur ladite première pièce métallique ; et une étape de soudage (400) de la première et deuxième pièce métallique entre elles. Le procédé est remarquable en ce que l’étape de marquage (100) est réalisée par soudage. L’invention concerne également une installation pour la mise en œuvre dudit procédé ainsi que l’assemblage résultant du procédé et le véhicule comprenant cet assemblage. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1

Description

Procédé d’assemblage de deux tôles entre elles et assemblage ainsi obtenu
La présente invention concerne un procédé d’assemblage d’au moins deux pièces métalliques ensemble. L’invention concerne aussi l’assemblage en lui-même, c’est-à-dire l’ensemble de deux pièces métalliques assemblées, et l’installation permettant la réalisation du procédé d’assemblage.
Dans les procédés d’assemblage de tôles, des adhésifs sont utilisés car cela permet d’augmenter la rigidité entre les tôles assemblées. En effet, par rapport à un soudage où la rigidité est augmentée localement, au niveau du point de soudure, l’utilisation d’adhésifs permet d’homogénéiser la rigidité de la pièce finale.
Une des particularités des procédés de collage est qu’il est impératif de maintenir les pièces encollées immobiles l’une par rapport à l’autre tant que la polymérisation de l’adhésif n’a pas été réalisée. Cela est particulièrement contraignant dans l’industrie automobile car la polymérisation de l’adhésif ne pourra avoir lieu qu’après la mise en œuvre d’un procédé dit de cataphorèse, c’est-à-dire dans l’atelier de peinture alors que l’assemblage des éléments a eu lieu dans un précédent atelier, dit de ferrage.
Il est donc nécessaire de maintenir les pièces entre elles pendant un temps très long et surtout pendant tout le processus de fabrication de la caisse ferrée. C’est pourquoi l’adhésif, par exemple les colles de type époxy ou polyuréthane, n’est généralement pas utilisé seul, mais en association avec d’autres procédés d’assemblage de tôles entre elles. Un exemple de procédé d’assemblage associé avec l’utilisation d’un adhésif est le soudage par résistance par point. Ainsi, le cordon de colle n’est plus déposé de façon continue mais sous forme d’une succession de tirets permettant de souder les tôles assemblée entre elles par un point de soudage entre chaque tiret de cordon de colle. En effet, le soudage ne doit pas se faire sur une zone encollée pour ne pas brûler la colle car elle émettrait des fumées nocives.
Cependant, la réalisation de cette succession de tirets de cordon de colle complique la tâche des opérateurs, car pour réaliser le soudage entre chaque tiret de cordon de colle, la position ainsi que l’épaisseur de chaque cordon de colle doit être rigoureusement contrôlée.
Afin de répondre à ce problème, des gabarits peuvent être utilisés pour assister les opérateurs dans le dépôt des cordons de colle. Néanmoins, il est difficile d’obtenir un cordon de colle uniforme car l’ergonomie des gabarits par rapport à l’objet à encoller n’est pas toujours optimale. Par ailleurs, le gabarit se place au-dessus de la tôle à encoller et la masque donc en partie. Au final, la dépose d’un cordon de colle conforme aux attentes reste difficile à réaliser et des problèmes liés à l’encrassement des gabarits sont ajoutés.
Une alternative connue à l’utilisation des gabarits consiste à marquer la tôle lors de la phase d’emboutissage. Pour ce faire, des repères sont insérés dans la matrice de l’outil d’emboutissage. Cependant, cette solution n’est pas idéale en ce que l’outil d’emboutissage doit être modifié à chaque fois qu’il est désirable de changer la position du cordon de colle. Cette modification de l’outil d’emboutissage est longue et couteuse.
L’invention a pour objectif d’apporter une solution aux inconvénients rencontrés dans l’art antérieur en proposant un procédé d’assemblage de pièces métalliques permettant de faciliter la dépose et le contrôle du ou des cordons de colle.
A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention a pour objet un procédé d’assemblage de deux pièces métalliques entre elles, ledit procédé comprenant les étapes suivantes: (a) marquage d’une première pièce métallique pour identifier au moins une zone à encoller; (b) dépose d’au moins un cordon de colle sur la ou les zones à encoller; (c) positionnement d’une deuxième pièce métallique sur la première pièce métallique incluant la mise en contact de la deuxième pièce métallique avec le ou les cordons de colle; et (d) soudage de la première et deuxième pièce métallique entre elles; ledit procédé étant remarquable en ce que l’étape (a) de marquage de ladite première pièce métallique est réalisée par soudage; de préférence, par soudage par arc électrique.
Comme on l’aura compris à la lecture de la définition qui vient d’en être donnée, l’invention propose un procédé d’assemblage qui marque une des pièces métalliques à assembler de manière à ce qu’il soit possible de déposer un cordon de colle à un endroit prédéterminé de manière à faciliter le contrôle de la taille et du tracé du cordon de colle qui est déposé sur la pièce métallique. La réalisation d’un trait de marquage par soudage, permet d’automatiser ce marquage et/ou de le faire évoluer sans avoir à modifier d’outils, tel que l’outil d’emboutissage.
Lorsque dans une étape ultérieure, une deuxième pièce métallique est assemblée sur la première pièce par soudage, le ou les points de soudure sont réalisés sur une zone qui ne se superpose pas au cordon de colle, ce qui permet non seulement d’optimiser la fixation des deux pièces métalliques ensemble mais aussi d’éviter tous les désagréments liés au dégagement de vapeurs toxiques.
Selon un mode de réalisation, l’étape (a) de marquage comprend la réalisation d’au moins deux traits de marquage sur la première pièce métallique et en ce que l’étape (b) de dépose d’au moins un cordon de colle est effectuée entre lesdits au moins deux traits de marquage..
Selon un mode de réalisation alternatif ou complémentaire, l’étape (a) de marquage comprend la réalisation d’au moins un trait de marquage sur la première pièce métallique et en ce que l’étape (b) de dépose d’au moins un cordon de colle est effectuée sur le trait de marquage.
De préférence, au moins deux traits de marquage marquent les extrémités d’un cordon de colle pour indiquer sa longueur, et/ou au moins deux traits de marquage s’étendent sur toute ou une partie de la longueur d’un cordon de colle pour indiquer son épaisseur et/ou son tracé.
Selon un mode de réalisation alternatif ou complémentaire, l’étape (a) de marquage comprend la réalisation d’au moins un trait de marquage entourant au moins une zone à encoller sur la première pièce métallique et en ce que l’étape (b) de dépose d’au moins un cordon de colle est effectuée sur la zone à encoller; et/ou en ce que l’étape (a) de marquage comprend la réalisation d’au moins un trait de marquage sur la première pièce métallique et l’étape (b) de dépose d’au moins un cordon de colle est effectuée sur le trait de marquage.
Avantageusement, l’étape (a) de marquage est réalisée sans dépôt de matière sur ladite première pièce métallique.
De manière préférentielle, une étape de contrôle du positionnement et/ou de l’épaisseur du ou des cordons de colle déposés est effectuée avant l’étape (c). Cette étape de contrôle permet de nettoyer le cordon de colle qui n’a pas encore durci si ce dernier est mal positionné et/ou d’ajouter de la colle là où il en manque.
De manière avantageuse, l’étape (d) de soudage est effectuée hors de la zone à encoller et à au moins 20 mm du ou des traits de marquage, plus préférentiellement à au moins 30 mm, encore plus préférentiellement à au moins 40 mm, le plus préférentiellement à au moins 50 mm. Cette distance minimale entre le point de soudure et le ou les traits de marquages permet de bien séparer les zones d’encollage et les zones de soudage sur l’assemblage formé par ledit procédé.
De préférence, l’étape (d) de soudage est une étape de soudage électrique par résistance.
Avantageusement encore, au moins la première pièce métallique est une pièce en acier ou en aluminium.
De préférence, ledit cordon de colle est choisi parmi une colle époxy ou polyuréthane.
Selon un deuxième aspect, l’invention a pour objet un assemblage comprenant au moins deux pièces métalliques, ledit assemblage comprenant au moins une zone d’encollage adjacente à au moins une zone de soudage, au moins une zone d’encollage comprend un cordon de colle réticulée et au moins une zone de soudage présente au moins un point de soudure, ledit assemblage étant remarquable en ce qu’un trait de marquage par soudage est disposé adjacent ou dans au moins une zone d’encollage.
De préférence, un trait de marquage par soudage est disposé intercalé entre ladite au moins une zone d’encollage et ladite au moins une zone de soudage; et/ou un trait de marquage est à une distance d’au moins 20 mm du ou des points de soudure de ladite au moins une zone de soudage; et/ou l’assemblage est obtenu par le procédé selon le premier aspect.
Selon un troisième aspect, l’invention a pour objet un véhicule automobile, comprenant une caisse, remarquable en ce que la caisse comprend au moins un assemblage selon le deuxième aspect et/ou obtenu par le procédé selon le premier aspect.
Selon un quatrième aspect, l’invention a pour objet une installation pour la mise en œuvre du procédé selon le premier aspect, l’installation comprenant un poste d’encollage et un poste de soudage, l’installation étant remarquable en ce qu’elle comprend en outre un poste de marquage par soudage disposé en amont du poste d’encollage.
Il est entendu que toutes les caractéristiques décrites en fonction du premier aspect de l’invention peuvent se retrouver, seules ou en combinaisons, au sein du deuxième, troisième et quatrième aspect de l’invention.
L’invention sera bien comprise et d’autres d’aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins sur lesquels:
La figure 1 est un logigramme schématisant les différentes étapes du procédé d’assemblage selon l’invention.
La figure 2 montre une pièce métallique dont les extrémités des tracés des cordons de colle sont marqués par deux traits de soudage selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 3 montre une pièce métallique dont le tracé et l’épaisseur des cordons de colle sont marqués par deux traits de soudage selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 4 montre une pièce métallique dont le tracé et l’épaisseur des cordons de colle sont marqués par deux traits de soudage selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 5 montre une pièce métallique pour laquelle les zones à encoller sont entourées par un trait de marquage selon un mode de réalisation de l’invention.
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 d’assemblage ou d’autres éléments dans l’assemblage, le véhicule automobile ou l’installation auquel il fait référence. 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, l’installation pour la mise en œuvre du procédé et l’assemblage obtenu par le procédé et le véhicule comprenant ledit assemblage seront décrits conjointement.
Le procédé selon l’invention est un procédé d’assemblage de deux pièces métalliques qui comprend une première étape de marquage 100 d’une première pièce métallique 1 pour identifier au moins une zone à encoller 3. Une deuxième étape, qui est une étape de dépose 200 d’au moins un cordon de colle 5 sur la ou les zones à encoller est ensuite réalisée. La troisième étape du procédé consiste en une étape de positionnement 300 d’une deuxième pièce métallique sur la première pièce métallique 1 incluant la mise en contact de la deuxième pièce métallique avec le ou les cordons de colle. Enfin, la quatrième étape du procédé est une étape de soudage 400 de la première pièce métallique 1 avec la deuxième pièce métallique. Le procédé est remarquable en ce que la première étape de marquage 100 est réalisée par soudage; de préférence, par soudage par arc électrique.
La méthode de soudage par arc électrique est en fait un procédé de soudage à froid, avec un apport de chaleur très faible et impliquant un arc électrique stable.
Le but de l’étape de marquage par soudage dans le procédé d’assemblage de la présente invention est de réaliser un marquage visuel sur la première pièce métallique 1 afin de déterminer les endroits où de la colle doit être appliquée. Cela permet de réaliser ultérieurement un soudage entre chaque zone d’encollage, sans que le soudage ne vienne abîmer le cordon de colle. En effet, l’intégrité du ou des cordons de colle est importante pour obtenir une bonne rigidité de l’assemblage des pièces métalliques. Ainsi, le procédé d’assemblage permet de garder les deux pièces métalliques ensemble pendant l’entièreté du processus de fabrication de la caisse ferrée d’un véhicule. Le marquage visuel permettra de faciliter la dépose du cordon de colle 5 uniquement sur la ou les zones à encoller 3.
De manière avantageuse, le marquage par soudage est réalisé sans dépôt de matière sur la pièce métallique. Le marquage obtenu par soudage résulte du traitement thermique appliqué localement sur la pièce métallique par l’outil de soudage. Ainsi, il est préférable qu’au moins la première pièce métallique soit une pièce en acier ou en aluminium. Dans le cas d’une pièce en acier, l’acier peut être sélectionné parmi les aciers à haute limite élastique (HLE), les aciers à très haute limite élastique (THLE) ou les aciers à ultra haute limite élastique (UHLE).
Le marquage par soudage peut consister en la réalisation d’un ou plusieurs traits 7, tels que les traits 7 de marquage schématisés aux figures 2 à 5. D’autres formes peuvent également être envisagées, selon l’outil qui est employé pour réaliser l’étape de marquage 100. Les traits peuvent être droits ou former un tracé non rectiligne. Les traits de marquage peuvent également présenter une largeur comprise entre 1 mm et 5 mm, plus préférentiellement entre 2 mm et 4 mm.
Lorsque seuls deux traits 7 de marquage sont apposés sur la pièce métallique 1, la zone à encoller 3 est délimitée par ces deux traits 7. Les deux traits 7 peuvent être apposés parallèlement l’un à l’autre, définissant ainsi la zone à encoller entre ces deux traits 7. Ces traits 7 de marquage sont schématiquement illustrés aux figures 2 à 4. Par exemple, en figure 2, les traits 7 de marquage sont utilisés pour définir la longueur et le positionnement du cordon de colle 5. Le cordon de gauche est mal posé alors que celui de droite est bien posé. Sur la figure 3, les traits 7 de marquage sont utilisés pour définir à la fois la longueur et l’épaisseur du cordon de colle 5. Le cordon de gauche est mal posé alors que celui de droite est bien posé. Sur la figure 4, les traits 7 de marquage sont utilisés pour définir à la fois la longueur, l’épaisseur du cordon de colle 5 et son tracé qui n’est pas rectiligne. Sur cette figure, le cordon de droite est mal posé alors que celui de gauche est bien posé.
Dans un mode de réalisation non représenté, un trait de marquage unique est réalisé et l’opérateur va suivre ledit trait lors de la dépose du cordon de colle.
Dans un mode de réalisation illustré en figure 5, le trait de marquage entoure la ou les zones à encoller. Sur la figure 5 les zones à encoller sont de forme circulaire, mais d’autres formes telles que des formes ovales, rectangulaires ou oblongues peuvent être envisagées.
La seconde étape du procédé, qui consiste en la dépose 200 du ou des cordons de colle peut se faire manuellement par un opérateur. Il est évidemment avantageux que l’étape de dépose 200 soit réalisée à l’aide d’un robot équipé d’une caméra, afin d’augmenter la précision et la cadence du procédé.
Le cordon de colle 5 utilisé est un cordon d’adhésif structural, qui réticule lorsqu’il est soumis à un traitement thermique. De préférence, cet adhésif structural est choisi parmi une colle époxy ou une colle polyuréthane. D’autres adhésifs structuraux peuvent être utilisés, comme par exemple une colle acrylique ou de type cyanoacrylate.
Les figures 2 à 5 montrent donc schématiquement la première pièce métallique1 après la seconde étape du procédé. Plusieurs zones à encoller 3 ont été délimitées grâce à la formation de deux traits 7 de marquage (figures 2 à 4) ou à la formation d’un trait 7 de marquage unique (figure 5). Dans le cas où le trait 7 de marquage est unique, la zone à encoller 3 peut être complètement entourée par le trait 7 de marquage.
Au cours de la seconde étape de procédé, le cordon de colle 5 est déposé manuellement ou à l’aide d’un robot, de préférence à l’aide d’un robot. Pour que la dépose du cordon de colle 5 soit conforme, le cordon de colle 5 doit être déposé dans les limites de la ou des zones à encoller, c’est-à-dire entre les deux traits 7 de marquage ou sur le trait de marquage, ou au sein de zone à encoller entourée par le ou les traits 7 de marquage.
Lorsque la seconde étape du procédé est terminée, il est avantageux qu’une étape de contrôle du positionnement et/ou de l’épaisseur du ou des cordons de colle 5 déposés soit effectuée afin de signaler à l’opérateur toute erreur. Comme illustré schématiquement par une croix en regard des différentes zones à encoller 3 montrées sur les figures 2 à 5, les zones à encoller dont les limites n’ont pas été respectées ne vont pas être acceptées et vont devoir être au moins en partie nettoyées pour retirer tout ou partie du cordon de colle 5. En effet, à ce moment, l’adhésif structural n’aura pas encore été soumis à la réticulation, ce qui lui permettra d’être raclé et ainsi d’être retiré de la pièce métallique 1. La seconde étape du procédé concernant la dépose du cordon de colle5 pourra à nouveau être exécutée à l’endroit de cette même zone à encoller où la dépose n’avait pas été effectuée correctement.
Dans le cas où une zone à encoller 3 est définie uniquement par deux traits 7 de marquage, les traits 7 ont pour fonction de délimiter la dépose du cordon de colle 5 entre les traits uniquement.
La troisième étape du procédé consiste en une étape de positionnement 300 d’une deuxième pièce métallique (non-représentée) incluant sa mise en contact avec le cordon de colle 5 déposé sur la première pièce métallique 1.
Enfin, la quatrième étape du procédé est une étape de soudage 400 de la première 1 et deuxième pièce métallique entre elles. Cette étape de soudage est effectuée avantageusement hors de la ou des zones à encoller 3 et à au moins 20 mm, de préférence à au moins 25 mm, plus préférentiellement à au moins 30 mm du ou des traits 7 de marquage. Le fait que le point de soudure soit avantageusement réalisé hors de la zone à encoller 3 à au moins 20mm du ou des traits 7 de marquage tient compte de l’étalement du cordon de colle lorsque les deux pièces métalliques sont mises en contact l’une avec l’autre.
L’étape de soudage 400 est préférentiellement une étape de soudage électrique par résistance. Plus préférentiellement, le soudage électrique par résistance est un soudage par points. Au moins un point de soudure électrique est réalisé lors de l’étape de soudage 400.
L’installation permettant de mettre en œuvre le procédé d’assemblage décrit ci-dessus comprend donc d’amont en aval un poste de marquage par soudage, préférentiellement par arc électrique; un poste d’encollage; et un poste de soudage. Avantageusement, un poste incluant une cuve de cataphorèse se trouve en aval du poste de soudage. Comme le poste de marquage par soudage se trouve au sein d’une installation présente dans l’atelier de ferrage, ce nouveau poste de marquage s’intègre facilement dans le processus d’assemblage des véhicules automobiles, ne nécessitant ainsi que la mise à disposition d’un outil destiné au soudage.

Claims (10)

  1. Procédé d’assemblage de deux pièces métalliques entre elles, ledit procédé comprenant les étapes suivantes: (a) marquage (100) d’une première pièce métallique (1) pour identifier au moins une zone à encoller (3); (b) dépose (200) d’au moins un cordon de colle (5) sur la ou les zones à encoller(3); (c) positionnement (300) d’une deuxième pièce métallique sur la première pièce métallique (1) incluant la mise en contact de la deuxième pièce métallique avec le ou les cordons de colle (5) ; et (d) soudage (400) de la première (1) et deuxième pièce métallique entre elles; ledit procédé étant caractérisé en ce que l’étape (a) de marquage (100) de ladite première pièce métallique (1) est réalisée par soudage; de préférence, par soudage par arc électrique.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape (a) de marquage (100) comprend la réalisation d’au moins deux traits (7) de marquage sur la première pièce métallique (1) et en ce que l’étape (b) de dépose (200) d’au moins un cordon de colle (5) est effectuée entre lesdits au moins deux traits (7) de marquage; et/ou en ce que l’étape (a) de marquage (100) comprend la réalisation d’ au moins un trait de marquage sur la première pièce métallique et en ce que l’étape (b) de dépose (200) d’au moins un cordon de colle (5) est effectuée sur le trait de marquage; de préférence, au moins deux traits (7) de marquage marquent les extrémités d’un cordon de colle (5) pour indiquer sa longueur, et/ou au moins deux traits (7) de marquage s’étendent sur toute ou une partie de la longueur d’un cordon de colle (5) pour indiquer son épaisseur et/ou son tracé.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’étape (a) de marquage (100) comprend la réalisation d’au moins un trait (7) de marquage entourant au moins une zone à encoller (3)sur la première pièce métallique (1) et en ce que l’étape (b) de dépose (200) d’au moins un cordon de colle (5) est effectuée sur la zone à encoller (3) ; et/ou en ce que l’étape (a) de marquage (100) comprend la réalisation d’au moins un trait de marquage sur la première pièce métallique et en ce que l’étape (b) de dépose (200) d’au moins un cordon de colle (5) est effectuée sur le trait de marquage.
  4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’étape (a) de marquage (100) est réalisée sans dépôt de matière sur ladite première pièce métallique (1).
  5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’une étape de contrôle du positionnement et/ou de l’épaisseur du ou des cordons de colle (5) déposés est effectuée avant l’étape (c).
  6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’étape (d) de soudage (400) est effectuée hors de la zone à encoller (3) et à au moins 20 mm du ou des traits (7) de marquage et/ou en ce que l’étape (d) de soudage (400) est une étape de soudage électrique par résistance.
  7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’au moins la première pièce métallique (1) est une pièce en acier ou en aluminium; et/ou en ce que ledit cordon de colle (5) est choisi parmi une colle époxy ou polyuréthane.
  8. Assemblage comprenant au moins deux pièces métalliques, ledit assemblage comprenant au moins une zone d’encollage adjacente à au moins une zone de soudage, au moins une zone d’encollage comprend un cordon de colle (5) réticulée et au moins une zone de soudage présente au moins un point de soudure, ledit assemblage étant caractérisé en ce qu’un trait de marquage par soudage est disposé adjacent ou dans au moins une zone d’encollage; de préférence, un trait (7) de marquage par soudage est disposé intercalé entre ladite au moins une zone d’encollage et ladite au moins une zone de soudage; et/ou un trait (7) de marquage est à une distance d’au moins 20 mm du ou des points de soudure de ladite au moins une zone de soudage; et/ou l’assemblage est obtenu par le procédé selon l’une des revendications 1 à 7.
  9. Véhicule automobile, comprenant une caisse, caractérisé en ce que la caisse comprend au moins un assemblage selon la revendication8 et/ou obtenu par le procédé selon l’une des revendications 1 à 7.
  10. Installation pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 7, l’installation comprenant un poste d’encollage et un poste de soudage, l’installation étant caractérisée en ce qu’elle comprend en outre un poste de marquage par soudage disposé en amont du poste d’encollage.
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