FR3139747A1 - Procédé de création d’un pré-maintien entre deux pièces, et ensemble de pièces ainsi pré-maintenues - Google Patents

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Pascal Dos Santos
Pierre Colin
Fabrice Reveau
Alain Fourez
Stephane Loyer
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Abstract

[Procédé (100) de création d'un pré-maintien entre une première pièce et une deuxième pièce, la première pièce comportant une surface de contact avec la deuxième pièce, ladite surface de contact étant en matériau thermoplastique, le procédé (100) comportant dans l'ordre : - une étape (102) de positionnement de la première pièce par rapport à la deuxième pièce de manière à plaquer la surface de contact contre une surface de réception de la deuxième pièce ; - une étape de chauffage (103) de la surface de contact de sorte à faire fondre la matière thermoplastique formant la matière de ladite surface de contact, la deuxième pièce étant en matériau métallique. Figure pour l’abrégé : Fig. 4

Description

Procédé de création d’un pré-maintien entre deux pièces, et ensemble de pièces ainsi pré-maintenues
L’invention concerne un procédé de pré-maintien de deux pièces entre-elle, un procédé d’assemblage, ainsi qu’un ensemble de pièces assemblées par de tels procédés.
Il est connu de fixer deux pièces entre-elles, notamment deux pièces dont l’une est en matière plastique et l’autre métallique, par l’application d’un cordon de colle sur la première pièce, application de la première pièce contre la deuxième pièce sans que le cordon ne contacte la deuxième pièce grâce à un écarteur, puis ajout d’un effort complémentaire pour rapprocher d’avantage la première pièce de la deuxième pièce en déformant l’écarteur jusqu’à ce que le cordon de colle soit au contact de la deuxième pièce. Par exemple, le document FR1558840 décrit un procédé de collage d'au moins deux éléments d'une structure de véhicule. Au moins un des deux éléments fournis est une tôle et comprend un écarteur conformé dans la tôle. Le procédé comprend une étape de fourniture d'un premier élément et d'un deuxième élément recouvert de colle, une étape de mise en attente de collage des éléments où l'écarteur vient au contact de l'autre des deux éléments de manière à maintenir à distance le premier élément de la colle, et une étape de collage des éléments via la colle en joignant le premier élément et la colle, l'écarteur étant alors déformé de sorte à permettre le rapprochement entre la colle et le premier élément.
L’inconvénient d’une telle solution est qu’elle n’offre pas de pré-maintien des pièces, notamment nécessaire durant le temps de manipulation des pièces avant que la colle ne polymérise. Pour y remédier, il est connu de maintenir deux tôles collées entre-elles à l’aide de points de soudure afin de permettre une polymérisation de la colle sans que les tôles ne bougent l’une par rapport à l’autre, comme par exemple dans le document FR3025847.
L’inconvénient d’une telle solution est qu’elle ne permet pas un pré-maintien de pièces lorsqu’au moins l’une d’elle n’est pas métallique. De plus, la réalisation de points de soudure impose d’avoir des accès aux pièces suffisants pour faire passer la pince à souder, réduisant les libertés en termes de forme des pièces.
L’objectif de l’invention est de remédier à ces inconvénients. En particulier, un des buts de l’invention est de proposer un moyen de réaliser un pré-maintien de deux pièces entre-elles, dont l’une des pièces est en matériau plastique, en garantissant un écartement entre les pièces avant le pré-maintien, simple à mettre en œuvre et à faible coût.
Ce but est atteint selon l’invention, grâce à un procédé de création d’un pré-maintien entre une première pièce et une deuxième pièce, la première pièce comportant une surface de contact avec la deuxième pièce, ladite surface de contact étant en matériau thermoplastique, le procédé comportant dans l’ordre : - une étape de positionnement de la première pièce par rapport à la deuxième pièce de manière à plaquer la surface de contact contre une surface de réception de la deuxième pièce ; - une étape de chauffage de la surface de contact de sorte à faire fondre la matière thermoplastique formant la matière de ladite surface de contact. La deuxième pièce est en matériau métallique, de préférence est une tôle en acier ou en aluminium.
Ainsi avantageusement, en faisant fondre la surface de contact par chauffage de la matière thermoplastique jusqu’à la faire fondre tout en étant au contact de la deuxième pièce, une adhésion entre la surface de contact et la deuxième pièce est créée sans ajouter de pièces ou colles spécifiques. La masse et la complexité de l’ensemble obtenu par ce pré-maintien des deux pièces ensembles sont réduites, d’autant plus que la première pièce est en matériau thermoplastique et non métallique, et le processus de fabrication est simplifié. Un autre avantage est que ce procédé permet une plus grande liberté de forme des pièces car il ne nécessite pas de zones de forme et de taille particulière sur les pièces pour recevoir des systèmes classiques de pré-maintien tels que des rivets ou réaliser des points de soudures. Un autre avantage est qu’il ne nécessite pas de prévoir des accès importants pour permettre le passage de pince à souder ou à riveter. Aussi, l’utilisation d’un matériau métallique permet d’utiliser sa conduction thermique pour chauffer la surface de contact de la première pièce, sans avoir accès directement à la première pièce.
Dans un mode de réalisation de l’invention, l’étape de chauffage est réalisée par chauffage de la deuxième pièce.
Ainsi avantageusement, le chauffage de la surface de contact est facilement réalisé uniquement sur cette surface grâce au contact entre la première pièce et la deuxième pièce. En effet, la matière métallique de la deuxième pièce est avec une température de fusion supérieure à celle de la première pièce qui est en matériau thermoplastique. De plus, il n’est pas nécessaire d’amener des outils pour chauffer la première pièce, mais uniquement la deuxième pièce.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention, l’étape de chauffage est réalisée par chauffage de la face de la deuxième pièce opposée à la première pièce, en vis-à-vis de la surface de contact de la première pièce.
Ainsi avantageusement, il n’y a pas besoin d’accéder localement à la zone de contact entre la première et la deuxième pièce, au niveau de la surface de contact, pour chauffer ladite surface de contact, le chauffage étant réalisé par la face opposée et la conduction thermique du matériau. Un autre avantage est que la première pièce peut être mise dans des zones difficiles d’accès car un simple accès à la face de la deuxième pièce située à l’opposée de la première pièce, par exemple à l’extérieur d’un corps creux dans lequel est placée la première pièce, est suffisant, avec éventuellement un moyen simple et peu encombrant pour maintenir la première pièce pendant la phase de chauffage.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention, l’étape de chauffage est réalisée par un laser parcourant la face de la deuxième pièce opposée à la première pièce, en vis-à-vis de la surface de contact de la première pièce.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention, la surface de contact est en saillie par rapport à une face principale de la première pièce en vis-à-vis de la deuxième pièce, ou la deuxième pièce comporte une face en saillie s’appuyant contre la surface de contact de la première pièce.
Ainsi avantageusement, un espace entre la face principale et la deuxième pièce peut être maintenu avant le chauffage de la surface de contact, permettant d’y placer d’autre matière telle qu’un cordon de colle sans qu’il ne touche les deux pièces.
Dans un autre mode de réalisation de l’invention, le procédé comprend une étape de dépose d’un cordon de colle sur l’une des pièces de sorte à être en dehors de la surface de contact lorsque les deux pièces sont disposées l’une contre l’autre après l’étape de positionnement, l’étape de dépose d’un cordon de colle étant réalisé avant l’étape de positionnement, l’étape de chauffage faisant fondre la surface de contact de sorte à rapprocher la face principale de la deuxième pièce jusqu’à ce que le cordon de colle soit au contact des deux pièces.
Ainsi avantageusement, les deux pièces peuvent être positionnées l’une par rapport à l’autre sans écraser le cordon de colle, puis obtenir l’écrasement du cordon de colle en même temps que le pré-maintien lors du chauffage de la surface de contact par rapprochement des deux pièces avec la fonte de la surface de contact.
L’invention porte aussi sur un procédé de fixation d’une première pièce à une deuxième pièce, comportant une étape de création d’un pré-maintien tel que décrit précédemment, et une étape de polymérisation du cordon de colle après l’étape de création d’un pré-maintien, de préférence réalisé par chauffage de l’ensemble constitué des deux pièces pré-maintenues entre-elles.
Ainsi avantageusement, les deux pièces sont correctement pré-maintenues durant l’étape de polymérisation, évitant tout mouvement entre les pièces durant leur manutention, jusqu’à ce que la polymérisation du cordon de colle réalise une fixation durable.
L’invention porte également sur un ensemble comportant une première pièce et une deuxième pièce fixées entre-elles suivant un procédé tel que décrit précédemment, dont la première pièce est une pièce en thermoplastique et la deuxième pièce est une pièce métallique, remarquable en ce que la première pièce comprend une face principale comportant au moins un plot de pré-maintien en saillie de la face principale, le plot comportant à son sommet la surface de contact, et/ou la deuxième pièce comportant une face de réception comprenant au moins une zone en saillie dont le sommet est au contact de la surface de contact, un cordon de colle étant disposé en dehors de la surface de contact.
L’invention porte également sur un véhicule comportant un ensemble tel que décrit précédemment.
Ainsi avantageusement, les pièces sont pré-maintenues de manière simple et sans ajout de masse, puis la fixation finale est réalisée lors d’un chauffage de l’ensemble du véhicule telle que dans une étuve de cuisson de peinture ou lors du traitement de cataphorèse.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
représente une vue de face d’un ensemble suivant l’invention.
représente une vue de côté de l’ensemble de la , dans une première configuration.
représente une vue de côté de l’ensemble de la , dans une deuxième configuration.
représente les étapes d’un procédé suivant l’invention.
Les dessins sont des représentations schématiques pour faciliter la compréhension de l’invention. Les composants ne sont pas forcément représentés à l’échelle. Les mêmes références correspondent aux mêmes composants d’une figure à l’autre.
La illustre un ensemble suivant l’invention comportant une première pièce 1 et une deuxième pièce 2 fixées entre-elle de manière à réaliser un pré-maintien. Sur la , la première pièce 1 est vue en transparence au travers de la pièce 2. Comme illustré en figures 1 et 2, la première pièce 1 comporte une face principale 11 et au moins un plot de pré-maintien 12 en saillie de la face principale 11. Le plot 12 comporte à son sommet une surface de contact 10 qui est en appui contre une face de réception 20 de la deuxième pièce 2. Dans les figures 1 à 3 , la première pièce 1 comporte plusieurs plots de pré-maintien 12. Un cordon de colle 3 est disposé en dehors de la surface de contact 10, contre la face principale 11. Les plots 12 maintiennent un espace entre la face principale 11 de la première pièce 1 et la surface de réception 20 de la deuxième pièce 2. Autrement dit, il existe un entrefer entre la face principale 11 et la surface de réception 20. La première pièce 1 est en matériau thermoplastique et la deuxième pièce 2 en matériau métallique, tel qu’en acier ou en aluminium. Par exemple, la deuxième pièce 2 est une pièce réalisée en tôle d’acier.
La montre l’ensemble avant qu’une étape 103 de chauffage de la surface de contact 10 ne soit réalisée. La montre ce même ensemble après avoir réalisé l’étape 103 de chauffage de la surface de contact 10. Lors de cette étape de chauffage 103, la surface de contact 10 a fondu et les plots se sont raccourcis par fonte de la matière thermoplastique qui les compose, rapprochant la face principale 11 de la première pièce 1 de la surface de réception 20 de la deuxième pièce 2. Afin de favoriser ce rapprochement, une pression peut être par exemple exercée sur l’une ou les deux pièces 1, 2 dans une direction les rapprochant.
Avant chauffage, l’entrefer d est par exemple supérieur à l’épaisseur du cordon de colle 3 de sorte que ledit cordon de colle 3 ne touche pas la deuxième pièce 2. Après chauffage de la surface de contact 10, comme illustré en , la matière composant cette surface de contact 10 et les plots 12 a fondu, réduisant la hauteur desdits plots 12 par rapport à la face principale 11 et réalisant une adhésion avec la surface de réception 20 de la deuxième pièce 2. L’entrefer d a diminué jusqu’à ce que le cordon de colle 3 soit au contact de la surface de réception 20 de la deuxième pièce 2.
Dans une variante, afin de garantir la dimension de l’entrefer d après l’étape 103 de chauffage, c’est-à-dire afin d’éviter que l’entrefer d ne soit trop petit et le cordon de colle 3 trop étalé, la première pièce 1 comporte des butées d’espacement 4 en saillies par rapport à la face principale 11, dont la hauteur par rapport à cette face principale 11 est choisie en fonction de l’entrefer d voulu une fois l’étape 103 de chauffage appliquée. Ainsi, lors de la fonte de la matière formant la surface de contact 10, et donc celle des plots 12 située derrière cette surface de contact 10, la première pièce 1 est rapprochée de la deuxième pièce 2 par écrasement de la matière fondue, jusqu’à ce que les butées d’espacement 4 viennent au contact de la deuxième pièce 2.
A titre d’exemple, la valeur de l’entrefer peut être de 1 mm avant l’étape de chauffage 103, et de 0,5 mm après cette étape 103, le cordon de colle 3 ayant une épaisseur inférieure à 1 mm mais supérieure à 0,5 mm, par exemple 0,8 mm. L’homme du métier adaptera ces valeurs en fonction des besoins spécifiques des pièces particulières à fixer ensemble. En variante non représentée, les butées d’espacement sont sur la deuxième pièce 2, par exemple sur la surface de réception 20.
Dans les figures 2 et 3, les plots de pré-maintien 12 sont illustrés de section en forme rectangulaire. En variante, ils sont de formes différentes. A titre d’exemple, les plots 12 peuvent être de section arrondie, de forme hémisphérique ou de cylindre allongé, ou encore de section rectangulaire ou formant un cône en saillie de la face principale 11.
La première pièce 1 est en matériau thermoplastique, par exemple polytéréphtalate d'éthylène connu sous l’abréviation PET ou en polyamide 6 connu sous l’abréviation PA6, éventuellement chargé en fibres telles que des fibres de verre.
L’ensemble est par exemple un élément de véhicule automobile. Par exemple, la première pièce 1 est un renfort fixé sur une pièce de la structure du véhicule formant la deuxième pièce 2. La deuxième pièce 2 est par exemple un brancard, un longeron, ou encore un montant latéral du véhicule.
En variante non représentée, la deuxième pièce 2 comporte une zone en saillie de la face de réception 20 dont le sommet est au contact de la surface de contact 10. Dans cette variante, la surface de contact 10 est aussi en saillie par rapport à la face principale 11, ou en autre variante est au même niveau que la face principale 11, l’entrefer d étant maintenu par la zone en saillie issue de la deuxième pièce 2. Dans cette dernière variante, lors du chauffage de la surface de contact 10, la zone en saillie de la deuxième pièce 2 rentre dans la première pièce 1 par fonte de la matière de la surface de contact 10.
La illustre un procédé 100 de création d’un pré-maintien, suivant l’invention, de la première pièce 1 sur la deuxième pièce 2. Le procédé 100 comporte dans l’ordre :
- une étape 102 de positionnement de la première pièce 1 par rapport à la deuxième pièce 2 de manière à plaquer la surface de contact 10 contre la surface de réception 20 de la deuxième pièce 2 ;
- une étape de chauffage 103 de la surface de contact 10 de sorte à faire fondre la matière thermoplastique formant la matière de ladite surface de contact 10.
L’étape de chauffage 103 est réalisée par chauffage de la deuxième pièce 2. La matière de la deuxième pièce 2 étant en matériau métallique, et la première pièce 1 en matériau thermoplastique, la température de fusion de la deuxième pièce 2 est supérieure à celle de la première pièce 1, de sorte que la matière de la première pièce 1 fonde à une température inférieure à celle de la deuxième pièce 2.
Le chauffage est réalisé par exemple par chauffage de la face de la deuxième pièce 2 opposée à la première pièce 1, en vis-à-vis de la surface de contact 10 de la première pièce 1 ; c’est-à-dire par chauffage de la face de la deuxième pièce 2 opposée à la face de réception 20.
L’étape 103 de chauffage est réalisé par exemple à l’aide d’un laser parcourant la face de la deuxième pièce 2 opposée à la première pièce 1. Autrement dit, un laser est pointé sur cette face, balayant ladite face, uniquement en vis-à-vis de la surface de contact 10, éventuellement en débordant, pour assurer un chauffage localisé. La matière de la deuxième pièce 2, telle qu’une tôle d’acier ou d’aluminium donné à titre d’exemple, va transmettre la chaleur sur la face de réception 20 qui va elle-même chauffer la surface de contact 10 jusqu’à sa température de fusion.
Par exemple, dans le cas d’une première pièce 1 en PET, dont la surface de contact 10 et les plots de pré-maintien 12 sont aussi en PET, la deuxième pièce 2 est chauffée à une température d’au moins 260°C, correspondant à la température de fusion du PET, de sorte que la température au niveau de la face de réception 20 qui est au contact de la surface de contact 10 soit au moins à 260°C, de sorte à permettre la fusion de la matière au niveau de la surface de contact 10. Dans le cas d’une première pièce en PA6, la deuxième pièce 2 sera chauffée à une température d’au moins 220°C, correspondant à la température de fusion du PA6. Ces températures étant nettement inférieures à la température de fusion de la deuxième pièce 2 métallique, cette deuxième pièce 2 ne sera pas ou très faiblement impactée mécaniquement par ce chauffage.
Le procédé de création de pré-maintien comporte en variante, une étape 101 de dépose d’un cordon de colle 3 sur l’une des pièces 1, 2 de sorte à être en dehors de la surface de contact 10 lorsque les deux pièces 1, 2 sont disposées l’une contre l’autre après l’étape 102 de positionnement. L’étape 101 de dépose d’un cordon de colle 3 est réalisée avant l’étape de positionnement 102. Par exemple, des cordons de colle 3 sont disposés entre les plots de pré-maintien 12 comme illustré en . L’étape de chauffage 103 fait fondre la surface de contact 10 de sorte à rapprocher la face principale 11 de la deuxième pièce jusqu’à ce que le cordon de colle 3 soit au contact des deux pièces 1, 2 comme illustré en .
Le procédé 100 de création d’un pré-maintien s’insère dans un procédé 110 de fixation de la première pièce 1 à la deuxième pièce 2, comme illustré en . Le procédé de fixation comporte une étape 100 de création d’un pré-maintien tel que décrit précédemment, et une étape 104 de polymérisation du cordon de colle 3 après l’étape 100 de création d’un pré-maintien, plus précisément après l’étape 103 de chauffage, et éventuellement après une étape de refroidissement 105. L’étape 104 de polymérisation est réalisée par exemple par chauffage de l’ensemble constitué des deux pièces pré-maintenues entre-elle. Dans le cadre d’une structure de véhicule comportant l’ensemble des deux pièces 1, 2, ce chauffage est par exemple réalisé lors d’un passage en étuve de la structure du véhicule, tel qu’une étuve de cuisson de peinture, ou encore lors du passage dans un bain de cataphorèse. La polymérisation du cordon de colle 3 est par exemple réalisée à une température comprise entre 100°C et 150°C pour un cordon de colle utilisant une colle epoxy monocomposant, donc inférieure à la température de fusion de la matière de la première pièce 1, évitant de dégrader le maintien entre la première pièce 1 et la deuxième pièce 2 obtenu lors de la mise en œuvre du procédé 100 de création de pré-maintien.

Claims (9)

  1. Procédé (100) de création d'un pré-maintien entre une première pièce (1) et une deuxième pièce (2), la première pièce (1) comportant une surface de contact (10) avec la deuxième pièce (2), ladite surface de contact (10) étant en matériau thermoplastique, le procédé (100) comportant dans l'ordre : - une étape (102) de positionnement de la première pièce (1) par rapport à la deuxième pièce (2) de manière à plaquer la surface de contact (10) contre une surface de réception (20) de la deuxième pièce (2) ; - une étape de chauffage (103) de la surface de contact (10) de sorte à faire fondre la matière thermoplastique formant la matière de ladite surface de contact (10), la deuxième pièce (2) étant en matériau métallique, de préférence une tôle en acier ou en aluminium.
  2. Procédé (100) suivant la revendication précédente, l’étape de chauffage (103) est réalisée par chauffage de la deuxième pièce (2).
  3. Procédé (100) suivant la revendication précédente, dont l’étape de chauffage (103) est réalisée par chauffage de la face de la deuxième pièce (2) opposée à la première pièce (1), en vis-à-vis de la surface de contact (10) de la première pièce (1).
  4. Procédé suivant la revendication 3, dont l’étape de chauffage (100) est réalisée par un laser parcourant la face de la deuxième pièce (2) opposée à la première pièce (1), en vis-à-vis de la surface de contact (10) de la première pièce (1).
  5. Procédé (100) suivant l’une des revendications précédentes, dont la surface de contact (10) est en saillie par rapport à une face principale (11) de la première pièce (1) en vis-à-vis de la deuxième pièce (2), ou la deuxième pièce (2) comporte une face en saillie s’appuyant contre la surface de contact (10) de la première pièce (1).
  6. Procédé (100) suivant la revendication précédente, comprenant une étape (101) de dépose d'un cordon de colle (3) sur l'une des pièces (1, 2) de sorte à être en dehors de la surface de contact (10) lorsque les deux pièces (1, 2) sont disposées l'une contre l'autre après l'étape (102) de positionnement, l'étape (101) de dépose d'un cordon de colle (3) étant réalisée avant l'étape de positionnement (102), l'étape de chauffage (103) faisant fondre la surface de contact (10) de sorte à rapprocher la face principale (11) de la deuxième pièce jusqu'à ce que le cordon colle (3) soit au contact des deux pièces (1, 2).
  7. Procédé (110) de fixation d’une première pièce (1) à une deuxième pièce (2), comportant une étape (100) de création d’un pré-maintien suivant la revendication précédente, suivie d’une étape (104) de polymérisation du cordon de colle (3), de préférence l’étape (104) de polymérisation étant réalisé par chauffage de l’ensemble constitué des deux pièces (1, 2) pré-maintenues entre-elles.
  8. Ensemble comportant par une première pièce (1) et une deuxième pièce (2) fixées entre-elles suivant un procédé suivant l’une des revendications 6 ou 7, dont la première pièce (1) est une pièce en thermoplastique et la deuxième pièce (2) est une pièce métallique, caractérisé en ce que la première pièce (1) comprend une face principale (11) comportant au moins un plot de pré-maintien (12) en saillie de la face principale (11), le plot (12) comportant à son sommet la surface de contact (10), et/ou la deuxième pièce (2) comportant une face de réception (20) comprenant au moins une zone en saillie dont le sommet est au contact de la surface de contact (10), un cordon de colle (3) étant disposé en dehors de la surface de contact (10).
  9. Véhicule comportant un ensemble suivant la revendication 8.
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