[0001] La présente invention concerne un procédé d'assemblage de deux flans de tôle métallique
dont un au moins est revêtu sur au moins une de ses faces d'un revêtement métallique,
ou de deux flans de tôle métallique revêtus sur au moins une de leurs faces d'un revêtement
métallique.
[0002] Il est connu pour assembler deux flans de tôle métallique de superposer les deux
flans de tôle et de réaliser au moins un point d'assemblage par fluage à froid du
type dans lequel on pratique simultanément dans les deux flans de tôle à l'aide d'un
poinçon et d'une matrice une cavité circulaire, lesdites cavités étant ainsi logées
l'une dans l'autre et présentant au voisinage du fond un élargissement.
[0003] Cette technique d'assemblage mécanique de deux flans de tôle est connue sous le nom
de clinchage, et est très souvent utilisée dans le domaine de l'électroménager ainsi
que dans le domaine automobile, dans le cadre de l'assemblage de pièces non visibles.
[0004] La tenue mécanique d'un tel point d'assemblage, appelé point clinché, est parfois
considérée comme trop faible, surtout en traction pure. Par exemple, pour des tôles
galvanisées de 0,8 mm d'épaisseur, la tenue mécanique en traction pure d'un point
clinché est de l'ordre de 80 à 140 DaN selon la technologie et les outils utilisés,
et la tenue mécanique d'un point clinché en traction-cisaillement est de l'ordre de
150 à 280 DaN, toujours selon la technologie et les outils utilisés.
[0005] L'inconvénient principal de cette technique d'assemblage est sa tenue à la corrosion.
En effet, la technique consiste, à l'aide d'un poinçon et d'une matrice, à réaliser
deux emboutis de manière à former, dans chacune des tôles à partir d'une face, une
cavité et sur l'autre face une saillie, la saillie de la première tôle étant insérée
dans la cavité de la seconde tôle, ladite cavité de la seconde tôle présentant, au
voisinage de son fond, un élargissement tandis que la saillie de la première tôle
comporte un évasement logé dans ledit élargissement. Entre la saillie de la première
tôle et la cavité de la seconde tôle peuvent pénétrer des agents de corrosion, tels
que par exemple tout simplement de l'humidité, ou de l'eau, qui vont stagner et favoriser
la corrosion des tôles au niveau du point d'assemblage.
[0006] Une autre solution pour assembler deux flans de tôle métallique consiste à utiliser
la technique du soudage par résistance.
[0007] Pour cela on place les deux flans à assembler en recouvrement et on réalise un point
soudé en faisant passer un courant de soudage entre deux électrodes situées en vis-à-vis
de part et d'autre des flans.
[0008] Un tel point soudé présente une très bonne tenue mécanique, supérieure à 300 DaN
en traction pure et en traction cisaillement.
[0009] En revanche cette technique présente quelques inconvénients.
[0010] Lorsque les flans de tôle sont revêtus, par exemple d'un revêtement anticorrosion,
le soudage provoque un brûlage dudit revêtement ce qui est préjudiciable à la tenue
à la corrosion des flans de tôle au niveau des points soudés.
[0011] La technique du soudage par résistance par point nécessite que les flans de tôle
à assembler soient en recouvrement sur au moins 20 mm. C'est ce que l'on appelle dans
le domaine automobile le bord tombé, et il s'avère qu'un bord tombé de 20 mm est pénalisant
dans l'automobile.
[0012] Enfin, la technique du soudage par résistance par point est une technique qui nécessite
une grande quantité d'énergie, l'intensité électrique nécessaire au soudage étant
de l'ordre de 10 kA, voire plus, ce qui engendre un coût important.
[0013] De plus, lorsque les flans de tôle dont revêtus sur les deux faces ou que les faces
revêtues sont les faces extérieures de l'assemblage, le revêtement pollue les électrodes
de soudage, diminuant ainsi leur durée de vie.
[0014] La présente invention a pour objet un procédé d'assemblage de deux flans de tôle
dont la tenue mécanique des points d'assemblage est supérieure à celle des points
dits clinchés, et qui ne présente pas les inconvénients liés à la technique du soudage
par résistance par points.
[0015] La présente invention concerne plus particulièrement un procédé d'assemblage de deux
flans de tôle métallique dont un au moins est revêtu sur au moins une de ses faces
d'un revêtement métallique, caractérisé en ce qu'on superpose les deux flans de tôle
de manière que la face revêtue du flan de tôle revêtu soit en contact avec une face
de l'autre flan de tôle, et on réalise au moins un point d'assemblage par fluage à
froid du type dans lequel on pratique simultanément dans les deux flans de tôle à
l'aide d'un poinçon et d'une matrice une cavité, par exemple circulaire, lesdites
cavités étant ainsi logées l'une dans l'autre et présentant au voisinage du fond un
élargissement, en faisant passer entre le poinçon et la matrice un courant électrique
de brasage dudit point d'assemblage.
[0016] La présente invention concerne également un procédé d'assemblage de deux flans de
tôle métallique revêtus sur au moins une de leurs faces d'un revêtement métallique,
caractérisé en ce qu'on superpose les deux flans de tôle de manière qu'une face revêtue
du premier flan de tôle soit en contact avec une face revêtue de l'autre flan de tôle,
et on réalise au moins un point d'assemblage par fluage à froid du type dans lequel
on pratique simultanément dans les deux flans de tôle à l'aide d'un poinçon et d'une
matrice une cavité, par exemple circulaire, lesdites cavités étant ainsi logées l'une
dans l'autre et présentant au voisinage du fond un élargissement, en faisant passer
entre le poinçon et la matrice un courant électrique de brasage dudit point d'assemblage.
[0017] Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- on fait passer le courant électrique de brasage entre le poinçon et la matrice lorsque
ledit poinçon est en fin de course,
- l'intensité du courant électrique de brasage est telle qu'elle permet d'obtenir dans
le point d'assemblage à l'interface entre les deux flans de tôle, par effet Joule,
une température comprise entre la température de fusion du revêtement métallique moins
20 % et la température de fusion du revêtement métallique, de préférence comprise
entre la température de fusion du revêtement métallique moins 20 % et la température
de fusion du revêtement métallique moins 10 %,
- le revêtement métallique est un revêtement à base de l'un ou plusieurs éléments parmi
le zinc, l'aluminium, le nickel et leurs alliages.
[0018] Les caractéristiques et avantages apparaîtront mieux à la suite de la description
qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, faite en référence aux dessins
annexés, sur lesquels :
- les figures 1 à 3 représentent trois étapes de réalisation d'un point d'assemblage
de deux flans de tôle selon le procédé de l'invention,
- la figure 4 représente une vue en perspective coupée d'un point d'assemblage selon
l'invention.
[0019] L'invention a pour objet un procédé d'assemblage de deux flans métallique 1, 2, dont
un au moins est revêtu sur au moins une de ses faces d'un revêtement métallique.
[0020] Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 1 à 3, seul le flan de tôle
1 est revêtu d'une couche 3 de revêtement métallique, le flan de tôle 2 étant nu.
[0021] En revanche dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 4, les deux flans
de tôle 1 et 2 sont chacun revêtus sur une de leurs faces d'une couche de revêtement
métallique, respectivement 4 et 5.
[0022] Il est bien évident que l'un ou les deux flans de tôle 1, 2 peuvent être revêtus
sur leurs deux faces d'une couche de revêtement métallique.
[0023] La première étape du procédé d'assemblage consiste à superposer les deux flans de
tôle 1, 2.
[0024] Lorsqu'un seul des deux flans de tôle 1, 2 est revêtu d'une couche 3 de revêtement
métallique, on superpose les deux flans de tôle de manière que la face revêtue du
flan de tôle revêtu 1 soit en contact avec une face de l'autre flan de tôle 2.
[0025] Lorsque les deux flans de tôle 1, 2 sont revêtus sur l'une de leurs faces d'une couche
de revêtement métallique 4, 5, on superpose les deux flans de tôle 1, 2 de manière
que la face du premier flan de tôle 1 munie de la couche de revêtement métallique
4 soit en contact avec la face du second flan de tôle 2 munie de la couche de revêtement
métallique 5.
[0026] La seconde étape du procédé d'assemblage selon l'invention consiste à réaliser au
moins un point d'assemblage par fluage à froid du type dans lequel on pratique simultanément
dans les deux flans de tôle à l'aide d'un poinçon et d'une matrice une cavité, par
exemple circulaire, rectangulaire ou autre, lesdites cavités étant ainsi logées l'une
dans l'autre et présentant au voisinage du fond un élargissement, en faisant passer
entre le poinçon et la matrice un courant électrique de brasage dudit point d'assemblage
lorsque ledit poinçon est en fin de course.
[0027] Cette seconde étape de réalisation d'un point d'assemblage est détaillée sur les
figures 1 à 3.
[0028] Comme on le voit sur la figure 1, les deux flans de tôle 1 et 2 sont placés dans
un dispositif de réalisation d'un point d'assemblage par fluage à froid, c'est à dire
entre une matrice 6 et un dispositif serre-flan 7 - poinçon 8.
[0029] Les deux flans de tôle 1, 2 étant maintenus entre le serre-flan 7 et la matrice 6,
on descend le poinçon 8 pour former dans chacun des flans de tôle 1, 2 une cavité,
circulaire dans l'exemple de réalisation représenté, respectivement 9, 10, lesdites
cavités étant logées l'une dans l'autre, comme représenté sur la figure 2.
[0030] On continue ensuite à descendre le poinçon 8 afin de continuer à former les cavités
9, 10 de manière à ce que, par fluage à froid du métal, elles présentent au voisinage
de leur fond un élargissement 11, comme représenté sur la figure 3. Cette phase est
habituellement appelée phase de matage des deux flans de tôle.
[0031] Lorsque le poinçon est en fin de course et que le point d'assemblage est quasiment
réalisé, c'est à dire pendant la phase de matage des deux flans de tôle 1 et 2, on
fait passer un courant électrique de brasage dudit point d'assemblage entre le poinçon
8 et la matrice 6.
[0032] Pour cela, le dispositif de formation du point d'assemblage doit comporter un poinçon
et une matrice tous deux conducteurs de l'électricité, le poinçon étant isolé électriquement
du porte poinçon (non représenté) et la matrice du porte matrice (non représentée),
un générateur de courant électrique (non représenté) et un système de contacteurs
électriques au niveau du poinçon et de la matrice (non représenté).
[0033] Le but poursuivi est que par effet Joule dû au passage du courant entre le poinçon
8 et la matrice 6, donc à l'interface entre les deux tôles, on crée un point de brasage
12 des deux flans de tôle 1 et 2, la couche de revêtement métallique 3, 4 ou 5 servant
de brasure, comme on l'a représenté sur la figure 4.
[0034] Pour cela, il faut que l'intensité du courant de brasage soit telle qu'elle permet
d'obtenir dans le point d'assemblage à l'interface entre les deux flans de tôle 1
et 2, par effet Joule, une température comprise entre la température de fusion du
revêtement métallique 3, 4, 5 moins 20 % et la température de fusion dudit revêtement.
[0035] De manière préférentielle, il faut que l'intensité du courant de brasage soit telle
qu'elle permet d'obtenir dans le point d'assemblage à l'interface entre les deux flans
de tôle 1 et 2, par effet Joule, une température comprise entre la température de
fusion du revêtement métallique 3, 4, 5 moins 20 % et la température de fusion dudit
revêtement. moins 10 %.
[0036] Connaissant l'épaisseur des flans de tôle 1, 2 et de leur couche de revêtement 3,
4, 5 le cas échéant, ainsi que la résistivité du matériau constitutif desdits flans
de tôle et de leur revêtement, et les paramètres de l'installation, il est aisé de
calculer l'intensité nécessaire pour satisfaire ces conditions.
[0037] Le procédé selon l'invention tel que décrit ci-avant est particulièrement efficace
pour l'assemblage de deux flans de tôle en acier dont l'un au moins est revêtu sur
au moins une de ses faces d'un revêtement à base de l'un ou plusieurs éléments parmi
le zinc, l'aluminium, le nickel et leurs alliages, et lorsque les deux flans de tôle
sont revêtus sur au moins une de leurs faces d'un revêtement métallique identique.
[0038] A titre d'exemple, on a réalisé l'assemblage de deux flans de tôle identiques en
acier doux d'épaisseur égale à 0,8 mm revêtus chacun d'un revêtement constitué d'un
alliage de zinc et d'aluminium à 99 % de zinc et 1 % d'aluminium.
[0039] Un premier échantillon a été réalisé en effectuant un point d'assemblage selon la
technique antérieure, dit point clinché et un second échantillon a été réalisé en
effectuant un point d'assemblage selon l'invention en faisant passer entre le poinçon
et la matrice lorsque le poinçon est en fin de course un courant électrique de 1 kA
pendant 1 seconde. Les deux points d'assemblage ont été réalisé avec des poinçons
et des matrices de forme identique et à effort exercé entre le poinçon et la matrice
également identique.
[0040] On a ensuite déterminé pour chaque échantillon sa résistance en traction pure et
sa résistance en traction cisaillement. Les essais de traction pure et de traction
cisaillement ont été effectués respectivement selon les normes NF A 87 001 pour la
traction pure et NF A 89 206 pour la traction cisaillement.
[0041] Alors que la résistance en traction pure du point d'assemblage de la technique antérieure
est égale à 50 DaN, elle est égale à 65 DaN pour le point d'assemblage selon l'invention,
soit un gain de 30 %.
[0042] De même la résistance en traction cisaillement du point d'assemblage de la technique
antérieure est égale à 170 DaN, elle est égale à 265 DaN pour le point d'assemblage
selon l'invention, soit un gain de plus de 50 %.
[0043] Par rapport au soudage par résistance par point, l'avantage du procédé d'assemblage
selon l'invention est qu'il permet de réduire le bord tombé à une valeur de 12 à 15
mm comparé aux 20 mm nécessaires pour réaliser un point soudé. De plus l'intensité
électrique nécessaire est au moins dix fois moindre ce qui présente un avantage économique
non négligeable.
[0044] Le procédé d'assemblage de deux flans de tôle selon l'invention trouve particulièrement
application dans le domaine de l'électroménager et l'automobile.
1. Procédé d'assemblage de deux flans de tôle métallique (1, 2) dont un au moins est
revêtu sur au moins une de ses faces d'un revêtement métallique (3), caractérisé en
ce qu'on superpose les deux flans de tôle (1,2) de manière que la face revêtue du
flan de tôle revêtu soit en contact avec une face de l'autre flan de tôle, et on réalise
au moins un point d'assemblage par fluage à froid du type dans lequel on pratique
simultanément dans les deux flans de tôle (1, 2) à l'aide d'un poinçon (8) et d'une
matrice (6) une cavité (9, 10), lesdites cavités étant ainsi logées l'une dans l'autre
et présentant au voisinage du fond un élargissement (11), en faisant passer entre
le poinçon (8) et la matrice (6) un courant électrique de brasage dudit point d'assemblage.
2. Procédé d'assemblage de deux flans de tôle métallique (1, 2) revêtus sur au moins
une de leurs faces d'un revêtement métallique (4, 5), caractérisé en ce qu'on superpose
les deux flans de tôle (1, 2) de manière qu'une face revêtue du premier flan de tôle
soit en contact avec une face revêtue de l'autre flan de tôle, et on réalise au moins
un point d'assemblage par fluage à froid du type dans lequel on pratique simultanément
dans les deux flans de tôle (1, 2) à l'aide d'un poinçon (8) et d'une matrice (6)
une cavité (9, 10), lesdites cavités étant ainsi logées l'une dans l'autre et présentant
au voisinage du fond un élargissement (11), en faisant passer entre le poinçon (8)
et la matrice (6) un courant électrique de brasage dudit point d'assemblage.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on fait passer
le courant électrique de brasage entre le poinçon (8) et la matrice (6) lorsque ledit
poinçon est en fin de course.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'intensité
du courant électrique de brasage est telle qu'elle permet d'obtenir dans le point
d'assemblage à l'interface entre les deux flans de tôle (1, 2), par effet Joule, une
température comprise entre la température de fusion du revêtement métallique moins
20 % et la température de fusion du revêtement métallique.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'intensité du
courant électrique de brasage est telle qu'elle permet d'obtenir dans le point d'assemblage
à l'interface entre les deux flans de tôle (1, 2), par effet Joule, une température
comprise entre la température de fusion du revêtement métallique moins 20 % et la
température de fusion du revêtement métallique moins 10 %.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement
métallique est un revêtement à base de l'un ou plusieurs éléments parmi le zinc, l'aluminium,
le nickel et leurs alliages.