CA3008072A1 - Method for producing a pre-coated metal sheet, with removal of the coating by means of an inclined laser beam, and corresponding metal sheet - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE PREPARATION D'UNE TOLE PRE-REVETUE, AVEC ENLEVEMENT DU REVETEMENT A
LAIDE D'UN
FAISCEAU LASER INCLINE , TOLE CORRESPONDANTE
La présente invention concerne un procédé de préparation d'une tôle pré-revêtue en vue de son soudage à une autre tôle pré-revêtue, comprenant les étapes successives selon lesquelles :
- on approvisionne une tôle pré-revêtue comprenant un substrat métallique muni, sur l'une au moins de ses faces, d'une couche de pré-revêtement, puis - on enlève, sur au moins une face de ladite tôle pré-revêtue, une partie au moins de ladite couche de pré-revêtement de sorte à former une zone d'enlèvement, ledit enlèvement étant réalisé au moyen de l'impact d'un faisceau Laser sur ladite couche de pré-revêtement, l'étape d'enlèvement comprenant, au fur et à mesure de l'enlèvement, le déplacement relatif dudit faisceau Laser par rapport à la tôle selon une direction d'avancement.
La demande de brevet EP 2 007 545 décrit un procédé de fabrication d'une pièce soudée à partir d'une tôle pré-revêtue d'un pré-revêtement, le pré-revêtement comprenant une couche d'alliage intermétallique surmontée d'une couche d'alliage métallique. Au cours de ce procédé, préalablement au soudage, afin de limiter la proportion du pré-revêtement fondue lors du soudage ultérieur, on retire à la périphérie de la tôle une partie au moins du pré-revêtement par ablation au moyen d'un faisceau Laser, tout en conservant au moins une partie de la couche d'alliage intermétallique afin d'assurer la protection des zones situées de part et d'autre du joint soudé contre la corrosion.
La publication KR 10-1346317 décrit un procédé au cours duquel un revêtement à
base d'aluminium et de silicium est enlevé à la périphérie d'une tôle avant soudage. KR
10-1346317 enseigne d'incliner la tête du Laser par rapport à la verticale d'un angle compris entre 50 et 100 afin d'éviter que le faisceau réfléchi par la tôle ne frappe l'optique du Laser. KR 10-1346317 ne précise pas de quel côté la tête du Laser doit être inclinée par rapport à la direction de déplacement du Laser lors de l'enlèvement.
Partant de ces procédés, un objet de l'invention est de fournir un procédé de préparation d'une tôle pré-revêtue en vue de son soudage à une autre tôle pré-revêtue permettant d'obtenir un joint soudé présentant des propriétés mécaniques satisfaisantes pour une durée réduite d'ablation du pré-revêtement.
A cet effet, l'invention concerne un procédé de préparation d'une tôle pré-revêtue tel que précité, dans lequel, lors de l'enlèvement, le faisceau Laser est incliné par rapport à la face de la tôle de telle sorte que la projection orthogonale du faisceau Laser sur ladite face de la tôle se situe dans la zone de la tôle dans laquelle l'enlèvement a déjà été
réalisé et qu'il forme avec la direction normale à la face de la tôle un angle d'inclinaison compris entre 12 et 500. PROCESS FOR PREPARING A PRE-COATED SHEET WITH REMOVAL OF COATING A
HELP OF A
INCLINE LASER BEAM, CORRESPONDING TOOL
The present invention relates to a method for preparing a sheet metal coated for welding to another pre-coated sheet, including the steps clear whereby :
supplying a pre-coated sheet comprising a metal substrate provided, on at least one of its faces, a pre-coating layer, then on at least one face of said pre-coated sheet, a part is removed from less said pre-coating layer so as to form a removal zone, said removal being carried out by means of the impact of a laser beam on the said layer of pre-coating, the removal step comprising, as and when kidnapping, relative displacement of said laser beam relative to the sheet according to a direction progress.
Patent Application EP 2,007,545 describes a method for manufacturing a part welded from a sheet pre-coated with a pre-coating, the pre-coating comprising a layer of intermetallic alloy surmounted by an alloy layer metallic. At during this process, prior to welding, in order to limit the proportion from the pre-melted coating during subsequent welding, the periphery of the sheet metal part at least of the ablation pre-coating by means of a laser beam, while retaining at least a portion of the intermetallic alloy layer so to ensure protection of the areas on either side of the welded joint against the corrosion.
KR Publication 10-1346317 discloses a method in which aluminum and silicon base is removed at the periphery of a front sheet welding. KR
10-1346317 teaches to tilt the laser head relative to the vertical from an angle between 50 and 100 in order to prevent the beam reflected by the sheet from strike the optics Laser. KR 10-1346317 does not specify which side the laser head should be inclined relative to the direction of movement of the Laser during removal.
From these methods, an object of the invention is to provide a method of preparation of a pre-coated sheet for welding to another pre-coated sheet coated to obtain a welded joint with mechanical properties satisfactory for a reduced duration of ablation of the pre-coating.
For this purpose, the invention relates to a method for preparing a sheet metal coated as mentioned above, in which, during the removal, the laser beam is inclined compared to the face of the sheet so that the orthogonal projection of the beam Laser on said face of the sheet is located in the area of the sheet in which the removal has already been realized and that it forms with the normal direction to the face of the sheet an angle tilt between 12 and 500.
2 Selon des caractéristiques particulières du procédé :
- la couche de pré-revêtement est une couche d'aluminium, une couche à base d'aluminium ou une couche d'alliage d'aluminium ;
- la couche de pré-revêtement est une couche d'alliage d'aluminium comprenant en outre du silicium ;
- l'angle d'inclinaison du faisceau Laser est compris entre 150 et 45 ;
- l'angle d'inclinaison du faisceau Laser est compris entre 20 et 40 ;
- l'angle d'inclinaison du faisceau Laser est compris entre 25 et 40 ;
- l'angle d'inclinaison du faisceau Laser est compris entre 25 et 35 ;
- le faisceau Laser est un faisceau laser pulsé ;
- au cours de l'étape d'enlèvement, la distance entre la lentille de sortie de la tête Laser et la tôle est supérieure ou égale à 150 mm, et en particulier comprise entre 150 mm et 250 mm;
- l'enlèvement est réalisé sans soufflage de gaz;
- l'enlèvement est réalisé sans aspiration ;
- la couche de pré-revêtement comprend une couche d'alliage intermétallique surmontée d'une couche d'alliage métallique ;
- la zone d'enlèvement est entièrement dépourvue de la couche d'alliage métallique ;
- la zone d'enlèvement est formée sur une face inférieure de la tôle ;
- une zone d'enlèvement est formée simultanément sur une face inférieure et sur une face supérieure de la tôle ;
- le substrat métallique est constitué d'acier ;
- l'acier du substrat comprend, en poids :
0,10 /0 5 C 5 0,5 /0 0,5% 5 Mn 5 3%
0,1% 5 Si 5 1%
0,01% 5 Cr 5 1%
Ti 5 0,2%
Al 5 0,1 /0 S 5 0,05%
P 5 0,1%
B 5 0,010%
le reste étant constitué de fer et d'impuretés résultant de l'élaboration ;
- l'acier du substrat comprend, en poids :
0,15% 5 C 5 0,25% 2 According to particular characteristics of the process:
the pre-coating layer is an aluminum layer, a base layer aluminum or a layer of aluminum alloy;
the pre-coating layer is an aluminum alloy layer comprising furthermore silicon;
the angle of inclination of the laser beam is between 150 and 45;
the angle of inclination of the laser beam is between 20 and 40;
the angle of inclination of the laser beam is between 25 and 40;
the angle of inclination of the laser beam is between 25 and 35;
the laser beam is a pulsed laser beam;
during the removal step, the distance between the exit lens of the head Laser and sheet metal is greater than or equal to 150 mm, and in particular included between 150 mm and 250 mm;
the removal is carried out without gas blowing;
the removal is carried out without aspiration;
the pre-coating layer comprises a layer of intermetallic alloy surmounted by a layer of metal alloy;
- the removal zone is completely free of the alloy layer metallic ;
the removal zone is formed on a lower face of the sheet;
a removal zone is formed simultaneously on a lower face and sure an upper face of the sheet;
the metal substrate is made of steel;
the steel of the substrate comprises, by weight:
0.10 / 0 5 C 5 0.5 / 0 0.5% 5 Mn 5 3%
0.1% 5 If 5 1%
0.01% 5 Cr 5 1%
Ti 5 0.2%
Al 5 0.1 / 0 S 5 0.05%
P 5 0.1%
B 5 0.010%
the rest being iron and impurities resulting from the elaboration;
the steel of the substrate comprises, by weight:
0.15% 5 C 5 0.25%
3 0,8% 5 Mn 5 1,8%
0,1% 5 Si 5 0,35%
0,01% 5 Cr 5 0,5%
Ti 5 0,1%
Al 5 0,1 i S 5 0,05%
P 5 0,1%
B 5 0,005%
le reste étant constitué de fer et d'impuretés résultant de l'élaboration ;
- l'acier du substrat comprend, en poids :
0,040% 5 C 5 0,100%
0,80% 5 Mn 5 2,00%
Si 5 0,30%
S 5 0,005%
P 5 0,0 3 OcYo 0,0 1 0% 5 Al 50,070%
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Ti 5 0,080%
N 5 0,009%
Cu 5 0,1 0 OcYo Ni 5 0,100%
Cr 5 0,1 0 0%
MO 5 0,1 0 0%
Ca 5 0,006%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés résultant de l'élaboration ;
- la microstructure dudit acier est ferrito-perlitique ;
- au cours de l'étape d'approvisionnement, on approvisionne deux tôles pré-revêtues et on les dispose côte à côte en laissant entre les deux tôles pré-revêtues un jeu prédéterminé, puis, au cours de l'étape d'enlèvement, on enlève simultanément une partie au moins de la couche de pré-revêtement de chacune des deux tôles pour former simultanément une zone d'enlèvement sur chacune desdites tôles, le faisceau Laser étant disposé à cheval sur les deux tôles pendant l'étape d'enlèvement ;
- la zone d'enlèvement est située à la périphérie de la tôle ;
- la zone d'enlèvement n'est pas totalement contigüe au bord de la tôle ;
- le procédé comprend en outre, après l'étape d'enlèvement pour former la zone d'enlèvement, la découpe de la tôle selon un plan de façon à obtenir une tôle comprenant 3 0.8% 5 Mn 5 1.8%
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Al 5 0.1 i S 5 0.05%
P 5 0.1%
B 5 0.005%
the rest being iron and impurities resulting from the elaboration;
the steel of the substrate comprises, by weight:
0.040% 5 C 5 0.100%
0.80% 5 Mn 5 2.00%
If 5 0.30%
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Cu 5 0.1 0 OcYo Ni 5 0.100%
Cr 5 0.1 0 0%
MO 5 0.1 0 0%
Ca, 0.006%, the rest being iron and impurities resulting from the elaboration;
the microstructure of said steel is ferrito-pearlitic;
- During the supply stage, two pre-supply sheets are supplied.
coated and placed side by side leaving between the two sheets coated a game predetermined, then, during the removal step, simultaneously removing a part at least of the pre-coating layer of each of the two sheets to form simultaneously a removal zone on each of said sheets, the beam Laser being straddling the two sheets during the removal step;
the removal zone is located on the periphery of the sheet;
- the removal zone is not totally contiguous to the edge of prison ;
the method further comprises after the removal step to form the area removal, the cutting of the sheet according to a plane so as to obtain a sheet comprising
4 à sa périphérie une zone dépourvue d'une partie au moins de la couche de pré-revêtement.
L'invention concerne également une tôle comprenant un substrat métallique muni, sur l'une au moins de ses faces, d'une couche de pré-revêtement, la tôle comprenant, sur ladite au moins une face, une zone d'enlèvement au niveau de laquelle la couche de pré-revêtement a été retirée sur une partie de son épaisseur.
Selon des caractéristiques particulières de la tôle :
- dans la zone d'enlèvement, la variation relative A, considérée suivant la largeur de la zone d'enlèvement, de l'épaisseur de la partie de la couche de pré-revêtement subsistant dans la zone d'enlèvement, définie par le rapport entre la différence entre l'épaisseur de pré-revêtement à mi-largeur et l'épaisseur de pré-revêtement au tiers de la largeur prise à partir du bord de la zone d'enlèvement, et l'épaisseur du pré-revêtement à
mi-largeur est strictement supérieure à 0% et inférieure ou égale à 50%.
- la couche de pré-revêtement comprend une couche d'alliage intermétallique surmontée d'une couche d'alliage métallique ;
- la zone d'enlèvement est entièrement dépourvue de la couche d'alliage métallique ;
- la zone d'enlèvement est située à la périphérie de la tôle ;
- la zone d'enlèvement n'est pas totalement contigüe au bord de la tôle.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un flan soudé, comprenant les étapes successives selon lesquelles:
- on approvisionne au moins deux tôles telles que précitées dans lesquelles la zone d'enlèvement est située à la périphérie de la tôle ou obtenues à partir d'au moins une tôle dans laquelle la zone d'enlèvement n'est pas totalement contigüe au bord de la tôle, par découpe dans la zone d'enlèvement de façon à obtenir une tôle comprenant à sa périphérie une zone dépourvue d'une partie au moins de la couche de pré-revêtement ou encore fabriquées selon le procédé de fabrication précité, puis - on soude bout à bout de ces deux tôles, la liaison soudée étant effectuée sur le bord comprenant la zone d'enlèvement.
Selon des caractéristiques particulièrement de ce procédé, les deux tôles soudées bout à bout présentent des épaisseurs différentes.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une pièce emboutie à
chaud comprenant les étapes successives selon lesquelles :
- on approvisionne un flan soudé obtenu par le procédé tel que précité, puis - on chauffe ledit flan soudé de manière à conférer une structure partiellement ou totalement austénitique aux substrats des tôles formant ledit flan, puis - on emboutit à chaud ledit flan pour obtenir une pièce emboutie à chaud;
- on refroidit la pièce avec une vitesse propre à lui conférer des propriétés mécaniques visées.
Selon des caractéristiques particulières de ce procédé, la vitesse de 4 at its periphery an area devoid of at least a part of the coating.
The invention also relates to a sheet comprising a metal substrate provided, on at least one of its faces, a pre-coating layer, the sheet metal including, on said at least one face, a removal zone at which the layer of pre-coating was removed over part of its thickness.
According to particular characteristics of the sheet:
- in the removal zone, the relative variation A, considered according to the width the area of removal, the thickness of the part of the layer of pre-coating remaining in the area of removal, defined by the ratio between the difference between the pre-coating thickness at mid-width and the pre-coating thickness at third of the width taken from the edge of the removal area, and the thickness of the coating to half width is strictly greater than 0% and less than or equal to 50%.
the pre-coating layer comprises a layer of intermetallic alloy surmounted by a layer of metal alloy;
- the removal zone is completely free of the alloy layer metallic ;
the removal zone is located on the periphery of the sheet;
- the removal zone is not totally contiguous to the edge of prison.
The invention also relates to a method for manufacturing a welded blank, comprising the successive steps according to which:
- supply at least two sheets as mentioned above in which the removal area is located on the periphery of the sheet or obtained from at least a sheet in which the removal zone is not totally contiguous to the edge of the sheet metal, by cutting in the removal zone so as to obtain a metal sheet including at its periphery an area devoid of at least a part of the coating or manufactured according to the aforementioned manufacturing process, then these two sheets are welded end to end, the welded connection being made on the edge including the removal area.
According to characteristics particularly of this process, the two plates welded end to end have different thicknesses.
The invention also relates to a method for manufacturing a stamped part at comprising the successive steps according to which:
a welded blank obtained by the process as mentioned above is supplied and then said welded blank is heated so as to impart a structure partially or totally austenitic to the substrates of the sheets forming said blank, then said blank is hot stamped to obtain a hot-stamped part;
- the room is cooled with a speed of its own to give it properties mechanical devices.
According to particular characteristics of this process, the speed of
5 refroidissement est supérieure à la vitesse critique de trempe martensitique de l'acier du substrat desdites au moins deux tôles ou de l'acier du substrat de ladite au moins une tôle.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'une tôle pré-revêtue de départ ;
- la figure 2 est une représentation schématique d'une tôle obtenue par le procédé
de préparation ;
- la figure 3 est une représentation schématique d'une tôle selon une variante ;
- la figure 4 est une représentation schématique de l'étape d'enlèvement, c'est-à-dire d'ablation, du procédé de préparation ;
- la figure 5 est un graphique représentant la vitesse de traitement en fonction de l'angle d'inclinaison du faisceau Laser ;
- la figure 6 est une vue schématique transversale de la géométrie de la zone d'ablation, obtenue dans des conditions de l'invention lorsque le faisceau Laser est incliné
avec un angle a compris entre 25 et 50 ; et - la figure 7 est une représentation schématique en perspective de l'étape d'enlèvement du procédé de préparation.
L'invention concerne un procédé de préparation d'une tôle pré-revêtue en vue de son soudage à une autre pièce, en particulier à une deuxième tôle pré-revêtue préparée de manière analogue.
Le procédé selon l'invention comprend :
- la fourniture d'une tôle pré-revêtue de départ 1 comprenant un substrat métallique 3 muni, sur l'une au moins de ses faces, d'une couche de pré-revêtement 5 ; et - l'enlèvement, sur au moins une face 10 de ladite tôle pré-revêtue de départ, d'une partie au moins de ladite couche de pré-revêtement 5.
Sur la figure 1, on a représenté un exemple de tôle pré-revêtue de départ 1 fournie à l'étape de fourniture du procédé selon l'invention.
Dans le cadre de la présente invention, le terme tôle doit être entendu au sens large et désigne notamment toute bande ou tout objet obtenu par découpe à
partir d'une bande, d'une bobine ou d'une feuille. Dans le cas particulier illustré sur la figure 1, cette 5 cooling is greater than the critical quenching speed martensitic of the steel of the substrate of said at least two sheets or steel of said substrate to least one sheet.
The invention will be better understood on reading the description which follows, given only by way of example and with reference to the accompanying drawings, sure which :
FIG. 1 is a schematic representation of a sheet pre-coated with departure ;
FIG. 2 is a schematic representation of a sheet obtained by the process of preparation ;
FIG. 3 is a schematic representation of a sheet metal according to a variant ;
FIG. 4 is a schematic representation of the removal step, that is to say of ablation, of the method of preparation;
FIG. 5 is a graph representing the processing speed in function of the angle of inclination of the laser beam;
FIG. 6 is a schematic transverse view of the geometry of the zone ablation, obtained under conditions of the invention when the beam Laser is tilted with an angle of between 25 and 50; and FIG. 7 is a schematic representation in perspective of the step removal of the preparation process.
The invention relates to a method for preparing a pre-coated sheet metal for of its welding to another part, in particular to a second pre-coated sheet prepared in a similar way.
The method according to the invention comprises:
the supply of a pre-coated starting sheet 1 comprising a substrate 3, provided on at least one of its faces with a layer of coating 5; and the removal, on at least one face 10, of said pre-coated sheet of departure, at least part of said pre-coating layer 5.
FIG. 1 shows an example of pre-coated sheet metal 1 provided at the step of providing the method according to the invention.
In the context of the present invention, the term sheet should be understood at meaning broad and in particular designates any band or object obtained by cutting from a tape, a reel or a sheet. In the particular case illustrated on the figure 1, this
6 tôle 1 comporte deux faces 10 et quatre bords 13. L'invention n'est cependant pas limitée à cette géométrie particulière.
Comme cela est illustré sur la figure 1, la tôle pré-revêtue 1 comprend un substrat métallique 3 muni, sur l'une au moins de ses faces, d'une couche de pré-revêtement 5 superposée au substrat 3 et en contact avec celui-ci.
Le substrat 3 est avantageusement un substrat réalisé en acier.
L'acier du substrat 3 est plus particulièrement un acier dont la microstructure est ferrito-perlitique.
Le substrat 3 est avantageusement un acier pour traitement thermique, en particulier un acier durcissable sous presse, et notamment un acier à base de manganèse et de bore, tel qu'un acier de type 22MnB5.
Selon un mode de réalisation, l'acier du substrat 3 comprend, en poids :
0,10% 5 C 5 0,5%
0,5% 5 Mn 5 3%
0,1 cY0 5 S i 5 1 cY0 0,01% 5 Cr 5 1%
Ti 5 0,2%
Al 5 0,1%
S 5 0,05%
P 5 0,1 i B 5 0,010%
le reste étant constitué de fer et d'impuretés résultant de l'élaboration.
Plus particulièrement, l'acier du substrat 3 comprend, en poids :
0,15% 5 C 5 0,25%
0,8 /0 5 Mn 5 1,8 /0 0,1% 5 Si 5 0,35%
0,01% 5 Cr 5 0,5%
Ti 5 0,1%
Al 5 0,1%
S 5 0,05 /0 P 5 0,1%
B 5 0,005%
le reste étant constitué de fer et d'impuretés résultant de l'élaboration.
En variante, l'acier du substrat 3 comprend, en poids :
0,040% 5 C 5 0,100%
0,80% 5 Mn 5 2,00% 6 sheet 1 has two faces 10 and four edges 13. The invention is however not not limited to this particular geometry.
As illustrated in FIG. 1, the pre-coated sheet 1 comprises a substratum 3, provided on at least one of its faces with a layer of coating 5 superimposed on the substrate 3 and in contact therewith.
The substrate 3 is advantageously a substrate made of steel.
The steel of the substrate 3 is more particularly a steel whose microstructure is ferrite-pearlite.
The substrate 3 is advantageously a steel for heat treatment, in in particular a press-hardenable steel, and in particular a steel based on manganese and boron, such as a 22MnB5 type steel.
According to one embodiment, the steel of the substrate 3 comprises, by weight:
0.10% 5 C 5 0.5%
0.5% 5 Mn 5 3%
0.1 cY0 5 S i 5 1 cY0 0.01% 5 Cr 5 1%
Ti 5 0.2%
Al 5 0.1%
S 5 0.05%
P 5 0.1 i B 5 0.010%
the rest being iron and impurities resulting from the elaboration.
More particularly, the steel of the substrate 3 comprises, by weight:
0.15% 5 C 5 0.25%
0.8 / 0 5 Mn 5 1.8 / 0 0.1% 5 If 5 0.35%
0.01% 5 Cr 5 0.5%
Ti 5 0.1%
Al 5 0.1%
S 5 0.05 / 0 P 5 0.1%
B 5 0.005%
the rest being iron and impurities resulting from the elaboration.
In a variant, the steel of the substrate 3 comprises, by weight:
0.040% 5 C 5 0.100%
0.80% 5 Mn 5 2.00%
7 Si 5 0,30%
S 5 0,005%
P 5 0,030%
0,010% 5 Al 50,070%
0,015 /0 5 Nb 5 0,100%
Ti 5 0,080%
N 5 0,009%
Cu 5 0,1 0 0%
Ni 5 0,100%
Cr 5 0,100 /0 MO 5 0,1 0 0%
Ca 5 0,006%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés résultant de l'élaboration.
A titre d'exemple, le substrat métallique 3 est obtenu, en fonction de l'épaisseur désirée, par laminage à chaud, ou par laminage à froid suivi d'un recuit, ou par tout autre procédé d'obtention adapté.
Le substrat 3 présente avantageusement une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 4 mm, et notamment environ égale à 1,5 mm.
La couche de pré-revêtement 5 est une couche obtenue au trempé, c'est-à-dire par immersion dans un bain de métal fondu. Elle comprend une couche d'alliage intermétallique 9 en contact avec le substrat 3 surmontée d'une couche d'alliage métallique 11.
La couche d'alliage intermétallique 9 résulte de la réaction entre le substrat 3 et le métal fondu du bain. Cette couche d'alliage intermétallique 9 comprend un composé
intermétallique comprenant au moins un élément de la couche d'alliage métallique 11 et au moins un élément du substrat 3. Son épaisseur est généralement de l'ordre de quelques micromètres. En particulier, son épaisseur moyenne est typiquement comprise entre 2 et 7 micromètres.
La couche d'alliage métallique 11 présente une composition très voisine de la composition du métal fondu du bain. Elle résulte de l'entraînement d'une partie du métal fondu du bain par la bande lors de son déplacement à travers le bain. Son épaisseur est contrôlée au moyen d'organes de contrôle adaptés, disposés à la sortie du bain, et notamment au moyen de jets de gaz, et notamment d'air ou d'azote. Elle présente, par exemple, une épaisseur moyenne comprise entre 19 jim et 33 jim ou encore une épaisseur moyenne comprise entre 10 jim et 20 jim. 7 If 5 0.30%
S 5 0.005%
P 5 0.030%
0.010% 5 Al 50.070%
0.015 / 0 5 Nb 5 0.100%
Ti 5 0.080%
N 5 0.009%
Cu 5 0.1 0 0%
Ni 5 0.100%
Cr 5 0.100 / 0 MO 5 0.1 0 0%
Ca, 0.006%, the rest being iron and impurities resulting from the elaboration.
By way of example, the metal substrate 3 is obtained, depending on thickness desired, by hot rolling, or by cold rolling followed by annealing, or by any other adapted obtaining method.
The substrate 3 advantageously has a thickness of between 0.5 mm and 4 mm, and in particular approximately equal to 1.5 mm.
The pre-coating layer 5 is a layer obtained by dipping, that is to say by immersion in a bath of molten metal. It includes an alloy layer intermetallic 9 in contact with the substrate 3 surmounted by a layer alloy metallic 11.
The intermetallic alloy layer 9 results from the reaction between the substrate 3 and the melted metal from the bath. This layer of intermetallic alloy 9 comprises a compound intermetallic material comprising at least one element of the alloy layer metallic 11 and at least one element of the substrate 3. Its thickness is generally of the order of a few micrometers. In particular, its average thickness is typically range between 2 and 7 micrometers.
The metal alloy layer 11 has a composition very close to the composition of the molten metal of the bath. It results from the training of a part of the metal melted bath by the band when moving through the bath. His thickness is controlled by means of suitable control organs, arranged at the exit of the bath, and especially by means of gas jets, including air or nitrogen. She presented by example, an average thickness of between 19 jim and 33 jim or a average thickness between 10 jim and 20 jim.
8 La couche de pré-revêtement 5 est plus particulièrement une couche d'aluminium, une couche d'alliage d'aluminium ou une couche d'alliage à base d'aluminium.
Dans ce cas, la couche d'alliage intermétallique 9 comprend des composés intermétalliques de type Fe-Al, et notamment Fe2A15.
Par alliage d'aluminium, on entend un alliage comprenant plus de 50% en poids d'aluminium.
Par alliage à base d'aluminium, on entend un alliage dont l'aluminium est le composant majoritaire en poids.
Selon un mode de réalisation, la couche de pré-revêtement 5 est une couche d'alliage d'aluminium comprenant en outre du silicium. A titre d'exemple, la couche d'alliage métallique 11 comprend, en poids :
- 8`)/0 5 Si 5 11 cY0 - 2% 5 Fe 5 4%, le reste étant constitué d'aluminium et d'éventuelles impuretés.
La structure particulière de couches de pré-revêtements obtenues par revêtement au trempé est décrite notamment dans la demande de brevet EP 2 007 545.
Avantageusement, et comme cela est représenté sur la figure 1, le substrat 3 est muni d'une telle couche de pré-revêtement 5 sur chacune de ses deux faces 10.
Avantageusement, la tôle pré-revêtue de départ 1 est obtenue par découpe, notamment par cisaillage ou par découpe Laser, à partir d'une bande pré-revêtue présentant les propriétés mentionnées ci-dessus.
Consécutivement à l'étape de fourniture, le procédé selon l'invention comprend l'enlèvement, sur au moins une face 10 de la tôle pré-revêtue de départ 1, d'une partie au moins de la couche de pré-revêtement 5 dans une zone d'enlèvement 7.
La figure 2 illustre une tôle obtenue après enlèvement.
Dans l'exemple représenté sur la figure 2, la zone d'enlèvement 7 est située à
la périphérie 6 de la tôle pré-revêtue de départ 1.
Avantageusement, au cours de cette étape, on retire entièrement la couche d'alliage métallique 11.
L'enlèvement d'une partie au moins de la couche de pré-revêtement 5 est avantageux. En effet, en l'absence d'enlèvement, lors du soudage de la tôle pré-revêtue à
une autre tôle, une partie de la couche de pré-revêtement 5 se retrouve diluée avec le substrat 3 au sein de la zone fondue, qui est la zone portée à l'état liquide pendant l'opération de soudage et qui se solidifie après cette opération de soudage en formant la liaison entre les deux tôles.
Deux phénomènes peuvent alors intervenir : 8 The pre-coating layer 5 is more particularly a layer aluminum, an aluminum alloy layer or an aluminum alloy layer.
In this In this case, the intermetallic alloy layer 9 comprises compounds intermetallic type Fe-Al, and in particular Fe2A15.
By aluminum alloy is meant an alloy comprising more than 50% by weight aluminum.
By aluminum-based alloy is meant an alloy whose aluminum is the major component by weight.
According to one embodiment, the pre-coating layer 5 is a layer aluminum alloy further comprising silicon. For example, the layer of metal alloy 11 comprises, by weight:
- 8`) / 0 5 If 5 11 cY0 - 2% 5 Fe 5 4%, the rest being made of aluminum and any impurities.
The particular structure of pre-coating layers obtained by coating dipping is described in particular in the patent application EP 2,007,545.
Advantageously, and as shown in FIG. 1, the substrate 3 is provided with such a pre-coating layer 5 on each of its two faces 10.
Advantageously, the pre-coated starting sheet 1 is obtained by cutting, shearing or laser cutting, from a pre-formed band coated having the properties mentioned above.
Following the supply step, the method according to the invention comprises the removal, on at least one face 10 of the pre-coated starting sheet 1, from a party to less than the pre-coating layer 5 in a removal zone 7.
Figure 2 illustrates a sheet obtained after removal.
In the example shown in FIG. 2, the removal zone 7 is located at the periphery 6 of the pre-coated sheet metal 1.
Advantageously, during this step, the layer is completely removed.
of metal alloy 11.
The removal of at least a portion of the pre-coating layer 5 is advantageous. Indeed, in the absence of removal, during the welding of the sheet pre-coated to another sheet, part of the pre-coating layer 5 is diluted with the substrate 3 within the melted zone, which is the zone brought to the liquid state while the welding operation and which solidifies after this welding operation in forming the connection between the two sheets.
Two phenomena can then intervene:
9 - selon un premier phénomène, une augmentation de la teneur en aluminium dans le métal fondu, résultant de la dilution d'une partie du pré-revêtement au sein de cette zone, conduit à la formation de composés intermétalliques. Ceux-ci peuvent être des sites d'amorçage de la rupture en cas de sollicitation mécanique.
- selon un second phénomène, l'aluminium, élément alphagène en solution solide dans la zone fondue, retarde la transformation en austénite cette zone lors de l'étape de chauffage précédant l'emboutissage à chaud. Dès lors, il n'est plus possible d'obtenir dans la zone fondue une structure complètement trempée après le refroidissement qui suit la mise en forme à chaud, et le joint soudé comporte de la ferrite. La zone fondue présente alors une dureté et une résistance mécanique en traction moindres que les deux tôles adjacentes.
Dans le cadre du procédé de préparation selon l'invention, on cherche donc à
réduire la quantité d'éléments de la couche de pré-revêtement 5 susceptibles de se retrouver dans la zone fondue et d'influencer négativement ses propriétés mécaniques.
Les inventeurs de la présente invention ont constaté que des résultats satisfaisants sont obtenus en termes de propriétés mécaniques de la soudure, lorsque, pour une couche de pré-revêtement 5 à base d'aluminium, il subsiste, à l'issue de l'étape d'enlèvement, une partie de la couche de pré-revêtement 5 d'épaisseur moyenne au plus égale à environ 5 jim. Compte tenu de l'épaisseur moyenne de la couche d'alliage intermétallique 9 habituellement formée lors du revêtement au trempé d'une tôle d'acier par un pré-revêtement à base d'aluminium, cette épaisseur correspond à un enlèvement total de la couche d'alliage métallique 11 et à un enlèvement éventuellement partiel de la couche d'alliage intermétallique 9.
De préférence, au cours de cette étape d'enlèvement, on laisse subsister, au moins partiellement, la couche d'alliage intermétallique 9 sur toute la surface de la zone d'enlèvement 7. Avantageusement, à l'issue de cette étape, il subsiste une couche d'alliage intermétallique 9 d'épaisseur au moins égale à 1 jim.
La subsistance d'une partie au moins de la couche d'alliage intermétallique 11 dans la zone d'enlèvement 7 est avantageuse. En effet, dans la pratique, afin de tenir compte d'éventuelles fluctuations de la largeur de la zone fondue au cours de l'opération de soudage, la largeur de la zone d'enlèvement 7 est supérieure à la largeur de la zone fondue lors du soudage. Il subsiste donc, après l'opération de soudage, des régions de part et d'autre du joint soudé dans lesquelles la couche de pré-revêtement 5 a été retirée au moins en partie. Or, une fonction de la couche de pré-revêtement 5 à base d'aluminium est de protéger la tôle 1 contre la corrosion après emboutissage à
chaud du joint soudé. Des études ont montré que, dans ces régions de la zone d'enlèvement 7 adjacentes au joint soudé, la subsistance d'une partie au moins de la couche d'alliage intermétallique 9 sur toute la surface de ces régions, permettait de conférer une protection suffisante contre la corrosion à l'assemblage soudé.
En particulier, on cherche à laisser subsister une couche d'alliage intermétallique 5 d'épaisseur au moins égale à 1 jirn en tout point de la zone 7 afin d'assurer une résistance à la corrosion satisfaisante de l'assemblage soudé dans les régions adjacentes au joint soudé.
En variante, il est possible d'enlever entièrement la couche d'alliage intermétallique 11 dans la zone d'enlèvement 7 dans des cas où la résistance à
la 9 - according to a first phenomenon, an increase in the aluminum content in the molten metal, resulting from the dilution of part of the pre-coating within from this area, leads to the formation of intermetallic compounds. These can be websites initiation of rupture in case of mechanical stress.
- according to a second phenomenon, aluminum, alphagene element in solid solution in the melted zone, delays the transformation into austenite this zone during the step of heating before hot stamping. Therefore, it is no longer possible get in the melted zone a completely soaked structure after the cooling that follows the hot shaping, and the welded joint has ferrite. The melted zone then has a tougher hardness and tensile strength than both adjacent sheets.
In the context of the preparation process according to the invention, it is therefore sought to reduce the amount of elements of the pre-coating layer 5 to find in the melted zone and negatively influence its properties mechanical.
The inventors of the present invention have found that results satisfactory are obtained in terms of the mechanical properties of the weld, when, for a pre-coating layer 5 based on aluminum, it remains, at the end of the stage removal, part of the pre-coating layer 5 of medium thickness at most equal to about 5 jim. Given the average thickness of the layer alloy intermetallic 9 usually formed during the coating by dipping a galvanised steel by an aluminum-based pre-coating, this thickness corresponds to a removal total of the metal alloy layer 11 and possibly a removal partial of the layer of intermetallic alloy 9.
Preferably, during this removal step, it is left less partially, the intermetallic alloy layer 9 over the entire area of the area 7. Advantageously, at the end of this step, there remains a layer of intermetallic alloy 9 with a thickness of at least 1 μm.
The subsistence of at least a portion of the intermetallic alloy layer 11 in the removal zone 7 is advantageous. Indeed, in practice, so to hold account for possible fluctuations in the width of the melted zone during the operation the width of the removal zone 7 is greater than the width of the area melted during welding. There remains therefore, after the welding operation, regions of on both sides of the welded joint in which the precoat layer 5 has been withdrawn at least in part. However, a function of the pre-coating layer 5 based of aluminum is to protect the sheet 1 against corrosion after stamping hot from welded joint. Studies have shown that in these areas of the removal 7 adjacent to the welded joint, the sustenance of at least a portion of the layer alloy intermetallic 9 over the entire surface of these regions, allowed to confer a protection sufficient against corrosion at the welded joint.
In particular, we try to leave a layer of alloy intermetallic 5 thick at least equal to 1 jirn at any point in zone 7 so to ensure satisfactory corrosion resistance of the welded joint in the regions adjacent at the welded joint.
Alternatively, it is possible to completely remove the alloy layer intermetallic 11 in the removal zone 7 in cases where resistance to the
10 corrosion est moins critique.
Selon l'invention, l'enlèvement au moins partiel de la couche de pré-revêtement 5 est réalisé au moyen d'un faisceau Laser 15 impactant la couche de pré-revêtement 5.
On a représenté schématiquement sur les figures 4 et 6, en vue de côté, l'étape d'enlèvement au moyen d'un faisceau Laser 15.
Le faisceau Laser 15 est émis par une tête Laser 17.
L'étape d'enlèvement comprend, au fur et à mesure de l'enlèvement, le déplacement relatif du faisceau Laser 15 par rapport à la tôle 1 selon une direction d'avancement Laser notée A. Cette direction d'avancement est illustrée par des flèches sur les figures 4 et 6.
Le déplacement relatif du faisceau Laser 15 selon la direction d'avancement A
s'entend par exemple comme :
- un déplacement du faisceau Laser 15 selon la direction A, la tôle 1 restant fixe ;
ou - un déplacement de la tôle 15 selon la direction opposée à A, le faisceau Laser 15 restant fixe, ou - un déplacement à la fois du faisceau Laser 15 selon A et de la tôle 1 selon la direction opposée à A.
A titre d'exemple, on utilise pendant l'étape d'enlèvement un faisceau Laser présentant les caractéristiques suivantes :
Le faisceau Laser 15 présente avantageusement une section transversale rectangulaire ou carrée.
A titre d'exemple, le faisceau Laser 15 produit sur la face 10 de la tôle 1 à
traiter une tâche focale de surface comprise entre 0,4 mm2 et 3 mm2, et avantageusement comprise entre 0,7 mm2 et 1,5 mm2.
Le Laser est de préférence un Laser pulsé, par exemple un Laser de type Q-switch, un Laser à fibre pulsé ou un Laser diode pulsé. 10 corrosion is less critical.
According to the invention, the at least partial removal of the coating 5 is achieved by means of a laser beam 15 impacting the pre-treatment layer.
coating 5.
Diagrammatically shown in Figures 4 and 6, in side view, step removal by means of a laser beam 15.
The laser beam 15 is emitted by a laser head 17.
The removal step includes, as and when the removal, the relative displacement of the laser beam 15 with respect to the sheet 1 according to a direction This advancement direction is illustrated by arrows in Figures 4 and 6.
The relative displacement of the laser beam 15 according to the direction of advance A
for example, means:
a displacement of the laser beam 15 in direction A, sheet 1 remaining fixed;
or a displacement of the plate 15 in the direction opposite to A, the beam Laser 15 remaining fixed, or a displacement of both the laser beam 15 according to A and the sheet 1 according to the opposite direction to A.
For example, during the removal step a laser beam is used Having the following characteristics:
The laser beam 15 advantageously has a cross section rectangular or square.
For example, the laser beam 15 produced on the face 10 of the sheet 1 to treat a surface focal spot of between 0.4 mm 2 and 3 mm 2, and advantageously between 0.7 mm2 and 1.5 mm2.
The laser is preferably a pulsed laser, for example a Q-type laser.
switch, a pulsed fiber laser or a pulsed diode laser.
11 La durée d'impulsion est de l'ordre de la nanoseconde. Elle est notamment comprise entre 1 ns et 300 ns et de préférence entre 10 ns et 150 ns, encore plus avantageusement entre 30 ns et 80 ns.
La puissance nominale du faisceau Laser 15 est notamment comprise entre 200 W et 1,7 kW et de préférence entre 400 W et 1,7 kW.
De préférence, au cours de l'étape d'enlèvement, la distance de travail, correspondant à la distance entre la lentille de sortie de la tête Laser 17 et la face 10 à
traiter de la tôle 1, est supérieure ou égale à 150 mm.
En effet, au cours de l'étape d'enlèvement, les projections résultant de l'ablation par le faisceau Laser 15 sont projetées jusqu'à une hauteur inférieure ou égale à 100 mm par rapport à la face 10 en cours de traitement. Cette hauteur de projection est même inférieure ou égale à 50 mm pour la majorité des projections. Par conséquent, une distance de travail supérieure ou égale à 150 mm permet d'éviter tout risque de pollution des lentilles de la tête laser par d'éventuelles projections résultat de l'ablation par le faisceau Laser 15. On notera que des projections sur des éléments de la tête Laser 17 localisés entre la lentille de sortie et la face 10 en cours de traitement, et notamment sur d'éventuels éléments de protection, destinés à protéger la lentille de sortie contre des projections, ne posent pas de problème dans le cadre du procédé selon l'invention.
Avantageusement, cette distance de travail est comprise entre 150 mm et 250 mm.
En effet, l'utilisation d'une distance de travail supérieure à 250 mm a notamment pour effet d'augmenter significativement les coûts de revient de l'étape d'enlèvement, dans la mesure où elle oblige à utiliser, dans l'optique du Laser, des lentilles non standard, et en particulier plus larges que les lentilles utilisées habituellement, ainsi qu'un nombre de lentilles plus élevé que le nombre de lentilles nécessaire lorsque la distance de travail est comprise dans la plage indiquée ci-dessus.
De préférence, cette distance de travail est comprise entre 190 mm et 215 mm.
Selon l'invention, au cours de l'étape d'enlèvement, le faisceau Laser 15 est orienté de manière particulière par rapport à la tôle 1.
L'orientation spécifique du faisceau Laser 15 pendant l'étape d'enlèvement est illustrée schématiquement sur la figure 4.
Les figures 1 à 6 ont été munies d'un repère (x, y, z) afin de faciliter la description des orientations dans la suite. Comme on pourra le constater, l'axe x de ce repère est orienté selon la direction d'avancement A du faisceau Laser 15. L'axe z du repère est dirigé selon l'épaisseur de la tôle 1 en étant orienté en partant de la mi-épaisseur du substrat 3 vers la surface d'ablation, c'est-à-dire vers le haut dans le cas où l'ablation est 11 The pulse duration is of the order of one nanosecond. It is notably between 1 ns and 300 ns and preferably between 10 ns and 150 ns, more advantageously between 30 ns and 80 ns.
The nominal power of the laser beam 15 is in particular between 200 W and 1.7 kW and preferably between 400 W and 1.7 kW.
Preferably, during the removal step, the working distance, corresponding to the distance between the output lens of the laser head 17 and the face 10 to to treat the sheet 1, is greater than or equal to 150 mm.
Indeed, during the removal step, the projections resulting from ablation by the laser beam 15 are projected to a lower height or equal to 100 mm compared to the face 10 being processed. This projection height is even less than or equal to 50 mm for most projections. Therefore, a working distance greater than or equal to 150 mm avoids any risk of pollution lenses of the laser head by possible projections result of the ablation by the Laser beam 15. It will be noted that projections on elements of the head Laser 17 located between the exit lens and the face 10 being treated, and especially on possible protection elements to protect the exit lens against projections are not a problem in the process according to the invention.
Advantageously, this working distance is between 150 mm and 250 mm.
mm.
Indeed, the use of a working distance greater than 250 mm has especially have the effect of significantly increasing the cost of the stage kidnapping, insofar as it requires the use, from the point of view of the Laser, of non lenses standard, and in particular wider than the lenses used usually, as well as number of lenses higher than the number of lenses needed when the distance working time is in the range indicated above.
Preferably, this working distance is between 190 mm and 215 mm.
According to the invention, during the removal step, the laser beam 15 is oriented in a particular way with respect to the sheet 1.
The specific orientation of the laser beam during the removal step is schematically illustrated in FIG. 4.
Figures 1 to 6 are provided with a reference (x, y, z) to facilitate the description orientations in the following. As we can see, the x axis of this landmark is oriented along the direction of advance A of the laser beam 15. The z-axis of the landmark is steered according to the thickness of the sheet 1 being oriented starting from the middle thickness of substrate 3 to the ablation surface, i.e. upward in the case where the ablation is
12 réalisée sur la face 10 supérieure de la tôle 1 et vers le bas lorsque l'ablation est réalisée sur la face 10 inférieure de la tôle 1. L'axe y du repère est orthogonal aux axes x et z, en étant orienté de sorte à former un repère direct avec ces deux axes x, z.
La face 10 inférieure est la face orientée vers le bas lors de la mise en oeuvre de l'étape d'enlèvement. La face 10 supérieure est la face orientée vers le haut lors de la mise en oeuvre de l'étape d'enlèvement.
Comme cela est illustré sur la figure 4, au cours de l'enlèvement, le faisceau Laser est incliné d'un angle d'inclinaison a par rapport à la normale N à la face 10 de la tôle 1 sur laquelle on réalise l'enlèvement, ladite normale N étant prise dans la zone de la tôle 1 10 dans laquelle l'enlèvement a déjà été réalisé. Cet angle a est l'angle entre l'axe L du faisceau Laser 15 et la normale N à la face 10 de la tôle 1 sur laquelle on réalise l'enlèvement, ladite normale N étant prise dans la zone de la tôle 1 dans laquelle l'enlèvement a déjà été réalisé.
Cet angle d'inclinaison a est un angle aigu. Par angle aigu on entend un angle 15 compris strictement entre 00 et 90 , les bornes étant exclues.
Le faisceau Laser 15 est en outre incliné de telle sorte que la projection orthogonale de l'axe du faisceau Laser 15 sur la face 10 de la tôle 1 en cours de traitement se situe dans la zone de la tôle 1 dans laquelle l'enlèvement a déjà été réalisé.
Ainsi, le faisceau Laser 15 est émis vers l'avant selon la direction d'avancement A en direction de la face 10 de la tôle 1 à traiter. En d'autres termes, la tête d'émission 17 dudit faisceau Laser 15 est localisée à l'arrière, selon la direction d'avancement A, de la zone d'impact du faisceau Laser 15 sur la tôle 1.
Comme cela est illustré sur les figures 3 et 4, le faisceau Laser 15 forme un angle obtus avec la zone de la face 10 de la tôle 1 située en aval de la zone d'impact du faisceau Laser 15 selon la direction d'avancement A, c'est-à-dire avec la région de la tôle restant à traiter, et un angle aigu avec la zone de la face 10 de la tôle en amont de la zone d'impact du faisceau Laser 15, c'est-à-dire avec la région de la tôle restant à traiter.
On notera que l'axe L du faisceau Laser 15 est entièrement compris dans un plan normal à la face 10 de la tôle 1 en cours de traitement et comprenant la direction de déplacement A.
Selon l'invention, l'angle d'inclinaison a est compris entre 12 et 50 .
Dans le cadre de la présente invention, on définit, pour un angle d'inclinaison a donné du faisceau Laser 15, Vm comme la vitesse d'avancement du faisceau Laser pour laquelle on retire l'ensemble de la couche d'alliage métallique 11 en laissant en place l'intégralité de la couche d'alliage intermétallique 9. Ainsi, pour des vitesses 12 performed on the upper face of the sheet 1 and downwards when the ablation is performed on the lower face of the plate 1. The y-axis of the reference is orthogonal to the axes x and z, in being oriented so as to form a direct reference with these two axes x, z.
The bottom face is the downward facing face when setting work of the removal step. The upper face is the upward side when implementation of the removal step.
As illustrated in Figure 4, during the removal, the beam Laser is inclined at an angle of inclination α with respect to normal N to face 10 sheet metal 1 on which the removal is carried out, said normal N being taken in the sheet metal area 1 10 in which the removal has already been carried out. This angle is the angle between the L axis laser beam 15 and the normal N to the face 10 of the sheet 1 on which one realized removal, said normal N being taken in the area of the sheet 1 in which the kidnapping has already been done.
This angle of inclination a is an acute angle. By acute angle we mean an angle 15 strictly between 00 and 90, the terminals being excluded.
The laser beam 15 is further inclined so that the projection orthogonal to the axis of the laser beam 15 on the face 10 of the current sheet 1 of treatment is in the zone of sheet 1 in which the removal has already been realized.
Thus, the laser beam 15 is emitted forward in the direction of progress A in direction of the face 10 of the sheet 1 to be treated. In other words, the head of emission 17 of Laser beam 15 is located at the rear, depending on the direction of advancement A, from the zone impact of the laser beam 15 on the sheet 1.
As illustrated in FIGS. 3 and 4, the laser beam 15 forms a angle obtuse with the area of the face 10 of the sheet 1 located downstream of the zone impact of Laser beam 15 according to the direction of advance A, that is to say with the sheet metal region remaining to be treated, and an acute angle with the area of the face 10 of the sheet in upstream of the impact zone of the laser beam 15, that is to say with the region of the sheet remaining to be treated.
It will be noted that the axis L of the laser beam 15 is entirely comprised in a plan normal to the face 10 of the sheet 1 being processed and including the direction of displacement A.
According to the invention, the angle of inclination a is between 12 and 50.
In the context of the present invention, it is defined for an angle inclination given the Laser beam 15, Vm as the speed of advancement of the laser beam for which the entire metal alloy layer 11 is removed by leaving in place the entire layer of intermetallic alloy 9. Thus, for speeds
13 d'avancement strictement supérieures à Vm, il subsiste des parties de ladite couche d'alliage métallique 11 dans la partie 7.
Les inventeurs de la présente invention ont constaté, de manière surprenante, que lorsque l'on incline le faisceau Laser 15 selon l'orientation décrite ci-dessus pendant l'enlèvement, avec un angle d'inclinaison a compris entre 12 et 50 , la vitesse Vm (a) est supérieure d'au moins 15% à sa valeur pour un angle a égal à 0 (désignée par Vm(0 )), c'est-à-dire pour un faisceau Laser 15 sensiblement perpendiculaire à la face 10 en cours de traitement. L'angle a est donc défini par rapport à la direction N, normale par rapport à
la surface de la tôle 1, comme l'indique la figure 4.
Ces résultats sont illustrés sur la figure 5, qui représente l'évolution du rapport Vm(a)/V(0 ) en fonction de l'angle d'inclinaison a obtenue par des expériences réalisées par les inventeurs, qui seront expliquées plus en détail par la suite.
Ainsi, l'orientation précitée est avantageuse, car elle permet de mettre en oeuvre une vitesse d'avancement du faisceau Laser 15 supérieure d'au moins 15% à la vitesse Vm admissible dans le cas conventionnel, dans lequel le faisceau Laser est orienté de manière perpendiculaire à la face 10 à traiter, tout en obtenant un résultat de qualité au moins identique en termes de qualité d'enlèvement. Or, une telle augmentation de la vitesse de déplacement résulte en une réduction de la durée de traitement de la tôle 1 et donc en une augmentation de l'efficacité du procédé, laquelle se traduit également en une réduction des coûts de production.
Avantageusement, l'angle d'inclinaison a est compris entre 15 et 45 . En effet, les inventeurs de la présente invention ont constaté que, dans cette plage d'angles d'inclinaison a, la vitesse Vm(a) est supérieure d'au moins 25% à sa valeur pour un angle a égal à 0 , c'est-à-dire pour un faisceau Laser 15 sensiblement perpendiculaire à la face 10 de la tôle 1 en cours de traitement. Cette plage préférée est plus avantageuse, puisqu'elle permet une réduction encore plus importante de la durée de traitement de la tôle 1.
Encore plus avantageusement, l'angle d'inclinaison a est compris entre 20 et 40 .
En effet, les inventeurs de la présente invention ont constaté que, dans cette plage d'angles d'inclinaison a, la vitesse Vm(a) est supérieure d'au moins 40% à sa valeur pour un angle a égal à 0 , c'est-à-dire pour un faisceau Laser 15 sensiblement perpendiculaire à la face 10 de la tôle 1 en cours de traitement. Cette plage préférée est encore plus avantageuse, puisqu'elle permet une réduction encore plus importante de la durée de traitement de la tôle 1.
Ces résultats sont également illustrés sur la figure 5. 13 of progress strictly greater than Vm, there are still parts of the layer of metal alloy 11 in part 7.
The inventors of the present invention have found, surprisingly, than when the laser beam 15 is inclined in the orientation described above.
on during removal, with an inclination angle of between 12 and 50, the speed Vm (a) is at least 15% greater than its value for an angle equal to 0 (denoted by Vm (0)), that is to say for a laser beam 15 substantially perpendicular to the face 10 in progress treatment. The angle a is therefore defined with respect to the direction N, normal compared to the surface of the sheet 1, as shown in Figure 4.
These results are illustrated in Figure 5, which represents the evolution of the report Vm (a) / V (0) as a function of the angle of inclination obtained by experiments conducted by the inventors, which will be explained in more detail later.
Thus, the aforementioned orientation is advantageous because it makes it possible to artwork a speed of advancement of the laser beam 15 at least 15% greater than the speed Vm admissible in the conventional case, in which the laser beam is oriented perpendicularly to the face 10 to be treated, while obtaining a result quality at less identical in terms of quality of removal. However, such an increase of the speed of movement results in a reduction in the treatment time of sheet 1 and therefore an increase in the efficiency of the process, which translates also in one reduction of production costs.
Advantageously, the angle of inclination a is between 15 and 45. In effect, the inventors of the present invention have found that in this range angles inclination, the speed Vm (a) is at least 25% greater than its value for an angle equals 0, that is, for a laser beam 15 substantially perpendicular to the face 10 of the sheet 1 being processed. This favorite beach is more advantageous since it allows for an even greater reduction in the duration of treatment of the sheet metal 1.
Even more advantageously, the angle of inclination a is between 20 and 40.
Indeed, the inventors of the present invention have found that in this beach angle of inclination α, the speed Vm (a) is at least 40% greater than its value for an angle equal to 0, that is to say for a Laser beam 15 substantially perpendicular to the face 10 of the sheet 1 during treatment. This favorite beach is even more advantageous, since it allows an even greater reduction in duration Sheet metal processing 1.
These results are also illustrated in Figure 5.
14 Encore plus avantageusement, l'angle d'inclinaison a est compris entre 25 et 35 .
En effet, comme cela est représenté sur la figure 5, dans cette plage d'angles d'inclinaison a, la vitesse Vm(a) est supérieure d'au moins 75% à sa valeur pour un angle a égal à 0 , c'est-à-dire pour un faisceau Laser 15 sensiblement perpendiculaire à la face 10 de la tôle 1 en cours de traitement. Cette plage préférée est encore plus avantageuse, puisqu'elle permet une réduction encore plus importante de la durée de traitement de la tôle 1.
Comme cela est représenté sur la figure 5, pour des angles d'inclinaison a est compris entre 30 et 35 , la vitesse Vm(a) est égale à deux fois sa valeur pour un angle a égal à 0 .
Selon un mode de réalisation, on choisit pour réaliser l'enlèvement une vitesse environ égale à Vm de sorte que la couche d'alliage métallique 11 se trouve sensiblement entièrement enlevée dans la zone d'enlèvement 7 et que la couche d'alliage intermétallique 9 reste intacte.
En variante, on choisit une vitesse d'avancement de faisceau Laser 15 inférieure à
Vm de sorte à retirer la couche d'alliage intermétallique 9 au moins partiellement sur toute la surface de la zone d'enlèvement 7. Dans ce cas, l'inclinaison du faisceau Laser 15 dans la plage décrite ci-dessus permet de choisir une vitesse d'avancement strictement supérieure à la vitesse d'avancement pour un faisceau Laser 15 normal à la face 10 à
traiter pour un résultat d'enlèvement au moins identique.
A l'issue de l'étape d'enlèvement, on obtient une tôle préparée 1' telle qu'illustrée schématiquement sur la figure 2. Cette tôle 1' présente les caractéristiques suivantes.
Elle comprend un substrat métallique 3 revêtu, sur l'une au moins de ses faces 10, d'une couche de pré-revêtement 5 telle que définie précédemment, et présente, à sa périphérie 6, une zone d'enlèvement 7 dépourvue d'une partie au moins de la couche de pré-revêtement 5.
La tôle 1' est destinée à être accostée à une autre tôle, puis à être soudée en bout à bout selon un plan défini par le bord 13 de la tôle 1 situé au niveau de la zone 7.
La zone 7 présente par exemple une largeur comprise entre 0,8 mm et 3 mm et notamment entre 0,8 mm et 2 mm. Elle s'étend suivant au moins un bord 13 de la tôle 1.
Dans l'exemple illustré sur la figure 2, la couche d'alliage métallique 9 a été
entièrement retirée dans la zone 7, en conservant une partie au moins de la couche d'alliage intermétallique 11 sur toute la surface de la zone 7. Plus particulièrement, la couche d'alliage intermétallique 11 reste intacte dans la zone 7. Dans ce cas, on a utilisé
une vitesse d'avancement égale à Vm au cours de l'étape d'enlèvement.
En variante, la couche d'alliage métallique 9 est retirée entièrement dans la zone 7 et la couche d'alliage intermétallique 11 est retirée partiellement sur toute la surface de la zone 7.
Selon une autre variante, la couche d'alliage métallique 9 est retirée entièrement 5 dans la zone 7 et la couche d'alliage intermétallique 11 est retirée totalement sur toute la surface de la zone 7.
Dans l'exemple illustré sur la figure 2, la zone d'enlèvement 7 s'étend à la périphérie de la tôle 6. Ainsi, elle s'étend dans une zone immédiatement contigüe au bord 13 de la tôle. Dans cet exemple, elle s'étend parallèlement au bord 13 sur toute la 10 longueur dudit bord 13.
Selon une variante illustrée sur la figure 3, la zone d'enlèvement 7 est localisée dans une zone non totalement contigüe au bord 13 de la tôle pré-revêtue. A
titre d'exemple, elle s'étend parallèlement au bord 13 de la tôle sur toute la longueur dudit bord 13, à une distance non nulle prédéterminée dudit bord. 14 Even more advantageously, the angle of inclination a is between 25 and 35.
Indeed, as shown in FIG. 5, in this range of angles inclination, the speed Vm (a) is at least 75% greater than its value for an angle equals 0, that is, for a laser beam 15 substantially perpendicular to the face 10 of the sheet 1 being processed. This favorite beach is even more advantageous since it allows for an even greater reduction in the duration of treatment of the sheet metal 1.
As shown in FIG. 5, for angles of inclination a is between 30 and 35, the speed Vm (a) is twice its value for an angle equal to 0.
According to one embodiment, it is chosen to carry out the removal a speed approximately equal to Vm so that the metal alloy layer 11 is sensibly completely removed in the removal zone 7 and that the alloy layer intermetallic 9 remains intact.
Alternatively, a laser beam advancement speed of 15 is selected lower than Vm so as to remove the layer of intermetallic alloy 9 at least partially over the surface of the removal zone 7. In this case, the inclination of the beam Laser 15 in the range described above allows to choose a speed of advancement strictly greater than the forward speed for a laser beam 15 normal to the face 10 to treat for an identical removal result.
At the end of the removal step, a prepared sheet 1 is obtained.
illustrated schematically in Figure 2. This sheet 1 'has the characteristics following.
It comprises a metal substrate 3 coated, on at least one of its faces of a pre-coating layer 5 as defined above, and presents, at his periphery 6, a removal zone 7 devoid of at least a part of the layer of pre-coating 5.
Sheet 1 'is intended to be accosted to another sheet and then to be welded end end in a plane defined by the edge 13 of the sheet 1 located at the level of the zone 7.
Zone 7 has for example a width of between 0.8 mm and 3 mm and in particular between 0.8 mm and 2 mm. It extends along at least one edge 13 of the sheet metal 1.
In the example illustrated in FIG. 2, the metal alloy layer 9 a summer completely removed in zone 7, retaining at least part of the layer of intermetallic alloy 11 over the entire surface of the zone 7. More especially, the layer of intermetallic alloy 11 remains intact in zone 7. In this case, We used a forward speed equal to Vm during the removal step.
Alternatively, the metal alloy layer 9 is removed entirely in the zone 7 and the intermetallic alloy layer 11 is partially removed on any the surface of the zone 7.
According to another variant, the metal alloy layer 9 is removed entirely 5 in zone 7 and the intermetallic alloy layer 11 is removed totally on the whole area of the area 7.
In the example illustrated in FIG. 2, the removal zone 7 extends to the edge of the sheet 6. Thus, it extends into an area immediately contiguous to the edge 13 of the sheet. In this example, it extends parallel to the edge 13 on all the 10 length of said edge 13.
According to a variant illustrated in FIG. 3, the removal zone 7 is localized in a zone not completely contiguous to the edge 13 of the pre-coated sheet. AT
title for example, it extends parallel to the edge 13 of the sheet over the entire length of said edge 13, at a predetermined non-zero distance from said edge.
15 Selon cette variante, on découpe ensuite la tôle 1" ainsi obtenue selon un plan axial 20 perpendiculaire à celle-ci et coupant la zone d'enlèvement 7, par exemple en son milieu. Cette découpe est par exemple réalisée par refendage ou par découpe laser. On obtient alors une tôle 1' telle que représentée sur la figure 2.
A titre d'exemple, selon la variante, le plan axial 20 précité passe par le milieu de la zone d'enlèvement 7, et la largeur de la zone d'enlèvement 7 est supérieure de 20% à
40% à la largeur de la zone fondue qui serait obtenue par une opération de soudage réalisée selon le plan axial 20 précité. Avantageusement, la largeur de la zone d'enlèvement 7 est choisie de telle sorte qu'après une opération de soudage réalisée selon le plan axial 20 précité, il subsiste au moins 0,1 mm de zone d'enlèvement 7 de chaque côté de la zone fondue, pris suivant la largeur de la zone d'enlèvement 7.
En variante, la largeur de la zone d'enlèvement 7 est comprise entre 0,4 et 30mm.
La valeur minimale de 0,4 mm correspond à une largeur permettant de réaliser, après découpe selon le plan axial 20, deux tôles présentant une zone d'enlèvement très étroite de 0,2 mm sur chacune des deux tôles. La valeur de 30 mm correspond à une largeur, d'enlèvement bien adaptée à des outils industriels pour un tel enlèvement. Une découpe ultérieure peut être effectuée, non pas sur le plan axial 20 situé au milieu de la zone d'enlèvement, mais à une localisation adaptée de façon à obtenir une tôle dont la largeur d'enlèvement est légèrement supérieure à la demi largeur de la zone fondue obtenue par une opération de soudage, définie par les conditions de l'invention.
Lorsque la tôle pré-revêtue 1 présente une couche de pré-revêtement 5 sur chacune de ses faces, l'étape d'enlèvement est avantageusement mise en oeuvre sur According to this variant, the sheet 1 "thus obtained is then cut according to a plan perpendicular thereto and intersecting the removal zone 7, by example in his middle. This cut is for example made by slitting or cutting laser. We then obtains a sheet 1 'as shown in Figure 2.
By way of example, according to the variant, the aforementioned axial plane passes through the middle of the removal zone 7, and the width of the removal zone 7 is greater from 20% to 40% of the width of the melted zone that would be obtained by a welding performed according to the aforementioned axial plane 20. Advantageously, the width of the zoned removal 7 is chosen such that after a welding operation conducted according to the aforementioned axial plane 20, there remains at least 0.1 mm of area removal 7 of each side of the melted zone, taken along the width of the removal zone 7.
In a variant, the width of the removal zone 7 is between 0.4 and 30mm.
The minimum value of 0.4 mm corresponds to a width allowing to realize, after cutting according to the axial plane 20, two sheets having a removal zone very narrow 0.2 mm on each of the two sheets. The value of 30 mm corresponds to a width, of removal well suited to industrial tools for such removal. A
cutting can be performed, not on the axial plane 20 located in the middle of the area removal, but at a location adapted to obtain a sheet of which the width removal is slightly greater than the half width of the melted zone obtained by a welding operation, defined by the conditions of the invention.
When the pre-coated sheet 1 has a pre-coating layer 5 on each of its faces, the removal step is advantageously implemented sure
16 chacune de ses faces, soit successivement, soit sensiblement simultanément, avec une tête d'ablation Laser 17 respective.
Dans ce cas, la tôle 1' présente une zone d'enlèvement 7 telle que définie précédemment sur chacune de ses faces 10, ces zones d'enlèvement 7 étant avantageusement situées en regard l'une de l'autre selon la normale N à la tôle 1'.
Selon un mode de réalisation, l'étape d'enlèvement du procédé de préparation d'une tôle pré-revêtue décrite ci-dessus est réalisée sans soufflage de gaz et/ou sans aspiration. En effet, l'utilisation de soufflage et/ou d'aspiration conjointement à une inclinaison du faisceau laser 15 telle que décrite ci-dessus risque de réduire la stabilité du procédé d'enlèvement. En particulier, l'aspiration et le soufflage se faisant selon des directions particulières, une erreur, même faible, dans le positionnement de la buse de soufflage ou de la buse d'aspiration risque de résulter en une absence d'ablation au moins localisée pour des vitesses d'ablation supérieures à Vm(0).
Dans le cadre de la présente invention, les inventeurs ont réalisé les expériences suivantes, qui leur ont notamment permis d'obtenir la courbe illustrée sur la figure 5 précitée.
Ils sont partis de tôles 1 découpées à partir d'une bande en acier pré-revêtue au trempé dans un bain fondu d'un alliage d'aluminium comprenant 9,3% de silicium et 2,8%
de fer, le reste étant constitué d'aluminium et d'impuretés inévitables. Ces tôles 1 comportent sur chacune de leurs faces, une couche de pré-revêtement 5 comprenant une couche d'alliage intermétallique 9 comprenant majoritairement Fe2A13, Fe2A15 et FexAlySiz d'épaisseur environ égale à 5 micromètres d'épaisseur en contact avec le substrat 3 d'acier, surmontée par une couche 11 d'alliage métallique Al-Si d'épaisseur moyenne environ égale à 24 micromètres.
Le substrat 3 présente la composition suivante, en pourcentage en poids :
Fe et C Mn Si Al Cr Ti B N S P impuretés inévitables 0,22 1,16 0,26 0,03 0,17 0,035 0,003 0,005 0,001 0,012 Reste La couche d'alliage métallique 11 a ensuite été enlevée par Laser sur une largeur d'environ 1,5 mm à partir du bord 13 des tôles 1 au moyen d'un faisceau Laser 15 orienté
suivant différents angles d'inclinaison a, en laissant la couche d'alliage intermétallique 9 intacte. 16 each of its faces, either successively or substantially simultaneously, with a Laser ablation head 17 respectively.
In this case, the sheet 1 'has a removal zone 7 as defined previously on each of its faces 10, these removal zones 7 being advantageously located opposite one another according to the normal N at the sheet 1 '.
According to one embodiment, the step of removing the preparation process of a pre-coated sheet described above is made without gas blowing and / or without aspiration. Indeed, the use of blowing and / or suction together with a tilt of the laser beam 15 as described above may reduce the stability of removal process. In particular, the suction and blowing being done according to particular directions, an error, even a small one, in the positioning of the nozzle of blowing or suction nozzle may result in an absence ablation less localized for ablation rates greater than Vm (0).
In the context of the present invention, the inventors have realized the experiences following, which enabled them to obtain the curve illustrated on the figure 5 supra.
They started from sheet 1 cut from a pre-coated steel strip at dipped in a molten bath of an aluminum alloy comprising 9.3% of silicon and 2.8%
of iron, the rest being made of aluminum and unavoidable impurities. These sheets 1 have on each of their faces, a pre-coating layer 5 comprising an intermetallic alloy layer 9 comprising predominantly Fe 2 Al 3, Fe2A15 and FexAlySiz of thickness approximately equal to 5 micrometers thick in contact with the substrate 3 of steel, surmounted by a layer 11 of Al-Si metal alloy thick average approximately equal to 24 micrometers.
The substrate 3 has the following composition, in percentage by weight:
Fe and C Mn If Al Cr Ti BNSP impurities unavoidable 0.22 1.16 0.26 0.03 0.17 0.035 0.003 0.005 0.001 0.012 Rest The metal alloy layer 11 was then removed by Laser on a width approximately 1.5 mm from the edge 13 of the sheets 1 by means of a laser beam 15 oriented following different angles of inclination a, leaving the layer of alloy intermetallic 9 intact.
17 L'enlèvement a été réalisé au moyen d'un Laser à fibre pulsé d'énergie nominale de 1000W délivrant des impulsions à une fréquence de 10 kHz et produisant une tâche focale d'environ 1 mm2. La durée d'impulsion est environ égale à 70 ns.
Pour chaque angle d'inclinaison a, on a mesuré la vitesse Vm correspondante.
Ces expériences ont permis d'obtenir la courbe de la figure 5, déjà analysée précédemment.
Des résultats analogues ont été obtenus par les inventeurs avec d'autres compositions de substrats 3, et notamment des substrats 3 présentant la composition suivante, en % en poids : 0.04% 5 C 5 0.1%, 0.3% 5 Mn 5 2%, Si 50.3%, Ti 5 0.08%, 0,015% 5Nb 50,1%, Al 5 0.1%, S 5 0.05%, P 5 0.1%, Ou, Ni, Cr, Mo, inférieur à
0,1%, le reste étant du fer et des impuretés inévitables résultant de la fabrication, ainsi qu'avec des substrats 3 tels que précisés ci-dessus, revêtus d'une couche de pré-revêtement 5 présentant la composition mentionnée ci-dessus, mais dont l'épaisseur totale de la couche de pré-revêtement est d'environ 35 micromètres.
Des résultats analogues ont également été obtenus par les inventeurs avec des lasers de type Q-switch.
On notera que la courbe de la figure 5 illustre également que l'effet technique avantageux obtenu par l'invention n'est pas obtenu lorsque le faisceau Laser 15 est incliné de telle sorte que sa projection orthogonale sur la face 10 en cours de traitement se trouve dans la zone de la face 10 restant à traiter et non dans la zone déjà traitée de cette face, correspondant à des angles d'inclinaison a négatifs.
Sans vouloir être liés par une théorie, les inventeurs de la présente invention proposent l'explication suivante aux effets avantageux constatés de l'inclinaison du faisceau Laser. Ils ont constaté que l'impact du faisceau Laser 15 sur la couche de pré-revêtement 5 résulte en une explosion du pré-revêtement au contact du faisceau Laser.
Cette explosion créée la formation d'une vapeur métallique comportant en suspension des particules issues du pré-revêtement, à l'aplomb de la zone d'impact du faisceau Laser 15. Lorsque le faisceau Laser 15 est orienté perpendiculairement au plan de la face 10, c'est-à-dire lorsque a=0 , il doit traverser ce nuage de particules sur une hauteur importante et une partie de son énergie est dissipée dans le nuage avant tout impact utile avec le pré-revêtement à éliminer. Au contraire, lorsque le faisceau Laser 15 est incliné
de la manière décrite ci-avant, il ne traverse pas ou en tout cas moins le nuage de particules, ce qui le rend plus efficace. Lorsque le faisceau Laser 15 est incliné de telle sorte que sa projection orthogonale sur la face 10 en cours de traitement se trouve dans la zone de la face 10 restant à traiter et non dans la zone déjà traitée de cette face, correspondant à des angles d'inclinaison négatifs, il doit également traverser le nuage de 17 The removal was performed using an energy pulsed fiber laser nominal 1000W delivering pulses at a frequency of 10 kHz and producing a task focal length of about 1 mm2. The pulse duration is approximately 70 ns.
For each angle of inclination a, the corresponding velocity Vm was measured.
These experiments made it possible to obtain the curve of FIG.
previously.
Similar results have been obtained by the inventors with other compositions of substrates 3, and in particular substrates 3 having the composition Next, in% by weight: 0.04% 5 C 5 0.1%, 0.3% 5 Mn 5 2%, Si 50.3%, Ti 5 0.08%
0.015% 5Nb 50.1%, Al 5 0.1%, S 5 0.05%, P 5 0.1%, Or, Ni, Cr, Mo, less than 0.1%, the the remainder being iron and unavoidable impurities resulting from the manufacture, as well as with substrates 3 as specified above, coated with a layer of pre-coating 5 having the composition mentioned above, but of which thickness total of the pre-coating layer is about 35 micrometers.
Similar results have also been obtained by the inventors with Q-switch type lasers.
Note that the curve of Figure 5 also illustrates that the effect technical advantageous obtained by the invention is not obtained when the laser beam 15 is tilted so that its orthogonal projection on the current face 10 treatment is in the area of the remaining face 10 to be treated and not in the area already treated of this face, corresponding to negative angles of inclination.
Without wishing to be bound by a theory, the inventors of the present invention propose the following explanation to the observed beneficial effects of the slope of the Laser beam. They found that the impact of Laser beam 15 on the layer of pre-coating 5 results in an explosion of the pre-coating in contact with the beam Laser.
This explosion creates the formation of a metal vapor with suspension particles from the pre-coating, in line with the impact zone of the beam Laser 15. When the laser beam 15 is oriented perpendicular to the plane of the face 10, that is to say when a = 0, he must cross this cloud of particles on height important and some of its energy is dissipated in the cloud before anything useful impact with the pre-coating to be eliminated. On the contrary, when the laser beam 15 is inclined in the manner described above, it does not cross or at least less cloud of particles, which makes it more efficient. When the laser beam 15 is inclined of such so that its orthogonal projection on the face 10 being processed is find in the area of the face 10 remaining to be treated and not in the already treated area of this face, corresponding to negative angles of inclination he must also cross the cloud of
18 particules sur une hauteur importante et son efficacité se trouve donc diminuée de manière analogue au cas du faisceau 15 perpendiculaire au plan de la face 10 à
traiter.
Dans le cadre des expériences réalisées, les inventeurs de la présente invention ont constaté que, lorsque le faisceau Laser 15 est incliné d'un angle d'inclinaison a compris entre 25 et 50 , la zone d'enlèvement 7 obtenue par ablation présente, quelle que soit la vitesse d'avancement du faisceau Laser 15, une homogénéité de surface importante.
A titre d'exemple, le tableau ci-dessous illustre les résultats d'expériences réalisées par les inventeurs de la présente invention.
Vitesse d'avancement Angle d'inclinaison a au- Angle d'inclinaison a au-delà duquel on obtient une delà duquel on obtient une inhomogénéité d'épaisseur inhomogénéité d'épaisseur du pré-revêtement A 5 50% du pré-revêtement A 5 70%
10 m/min 22,5 20 11 m/min 22,5 15 14 m/min 25 0 17 m/min 22,5 0 Dans ce tableau, A représente, pour une section transversale donnée à travers la zone d'enlèvement 7, prise perpendiculairement au bord 13 de la tôle 1' contigu à la zone 7, la différence relative entre :
- l'épaisseur de pré-revêtement restant au tiers de la largeur de la zone d'enlèvement 7, pris à partir d'un bord de la zone d'enlèvement 7 selon la largeur de ladite zone, ledit bord correspondant, dans cet exemple, au bord 13 de la tôle 1, notée h1/3 ; et - l'épaisseur de pré-revêtement restant à mi-largeur de la zone d'enlèvement 7, notée h1/2.
La figure 6 présente une illustration schématique de ces paramètres.
Plus particulièrement, A est obtenue par application de la formule suivante :
A(%) = h112 ¨11113 x100 .
h1/2 Ainsi, A constitue une mesure de l'homogénéité de l'épaisseur du pré-revêtement restant dans la zone d'enlèvement 7 à l'issue de l'étape d'enlèvement.
Dans ce qui précède, on entend par épaisseur de pré-revêtement, l'épaisseur de celui-ci dans la zone d'enlèvement 7 mesurée à partir du substrat 3 selon la direction normale à la face 10 de la tôle 1'. 18 particles on a large height and its efficiency is therefore diminished analogous to the case of the beam 15 perpendicular to the plane of the face 10 to treat.
In the context of the experiments carried out, the inventors of this invention have found that when the laser beam 15 is inclined at an angle inclination between 25 and 50, the removal zone 7 obtained by ablation present, what whatever the speed of advance of the laser beam 15, a homogeneity of area important.
For example, the table below illustrates the results of experiments made by the inventors of the present invention.
Feed rate Angle of inclination a- Angle of inclination a at-beyond which we obtain a beyond which we obtain a thickness inhomogeneity thickness inhomogeneity pre-coating A 5 50% of pre-coating A 5 70%
10 m / min 22.5 20 11 m / min 22.5 15 14m / min 25 0 17 m / min 22.5 0 In this table, A represents, for a given cross section across the removal zone 7, taken perpendicular to the edge 13 of the sheet 1 ' contiguous to the area 7, the relative difference between:
- the pre-cladding thickness remaining at one third of the width of the zone 7, taken from one edge of the removal zone 7 according to the width of said zone, said edge corresponding, in this example, to the edge 13 of the sheet 1, denoted h1 / 3; and - the pre-coating thickness remaining at mid-width of the removal zone noted h1 / 2.
Figure 6 shows a schematic illustration of these parameters.
More particularly, A is obtained by applying the following formula:
A (%) = h112 ¨11113 x100.
h1 / 2 Thus, A is a measure of the homogeneity of the thickness of the pre-coating remaining in the removal zone 7 at the end of the removal step.
In the foregoing, pre-coating thickness means the thickness of this in the removal zone 7 measured from the substrate 3 according to the direction normal to the face 10 of the sheet 1 '.
19 Dans le tableau ci-dessus, A 5 50% signifie que l'écart relatif est inférieur ou égal 50%.
A 5 70% signifie que l'écart relatif est inférieur ou égal 70%.
Après ablation avec faisceau incliné, on constate que h112> h113, (ou de manière équivalente : h112- h113 >0) c'est-à-dire que l'épaisseur du revêtement à mi-largeur est plus importante que celle obtenue en s'éloignant de cette position. Ainsi, A>0%.
Cependant, les expériences réalisées par les inventeurs ont montré que, sur la largeur de la zone d'enlèvement 7, on observe une différence A d'épaisseur de pré-revêtement inférieure ou égale à 50% quelle que soit la vitesse d'enlèvement utilisée lorsque l'angle d'inclinaison a est supérieur ou égal à 25 .
Au contraire, la différence A est plus élevée pour des angles d'inclinaison moins importants, l'épaisseur de pré-revêtement subsistant à mi-largeur étant typiquement au moins deux fois plus importante qu'au tiers de la largeur tel que défini ci-dessus.
En pratique, on constate que l'épaisseur 11113 du pré-revêtement ne varie que très peu avec l'inclinaison du faisceau Laser 15. L'amélioration de l'homogénéité
de l'épaisseur de pré-revêtement subsistant dans la zone d'ablation 7 provient essentiellement d'une réduction de l'épaisseur de revêtement 11112 avec l'inclinaison du faisceau Laser 15, l'épaisseur 11112 se rapprochant de 11113 pour des inclinaisons croissantes du faisceau Laser 15.
Ainsi, la plage d'angles d'inclinaison a comprise entre 25 et 50 permet d'obtenir à la fois une productivité importante du procédé d'enlèvement et une très bonne homogénéité de l'épaisseur de pré-revêtement subsistant dans la zone d'enlèvement 7.
Cette très bonne homogénéité est avantageuse. En effet, une telle homogénéité
permet de minimiser la teneur en aluminium dans le joint soudé, tout en assurant une bonne résistance à la corrosion au niveau des régions des tôles 1 immédiatement adjacentes au joint soudé en maximisant l'épaisseur de la couche d'alliage intermétallique 9 subsistant dans ces régions.
Comme cela a été expliqué précédemment, la plage d'angles d'inclinaison a comprise entre 20 et 40 permet d'obtenir une productivité encore meilleure.
Ainsi, la plage d'angles d'inclinaison a comprise entre 25 et 40 est encore plus avantageuse, dans la mesure où elle permet d'obtenir une très bonne homogénéité de l'épaisseur de pré-revêtement subsistant dans la zone d'enlèvement 7 associée à une productivité
encore améliorée du procédé d'enlèvement.
Des conclusions analogues s'appliquent dans le cas d'une tôle 1' dans laquelle la zone d'enlèvement 7 n'est pas contigüe au bord 13. Dans ce cas, le bord de la zone d'enlèvement 7 correspond à l'un des deux bords de la zone d'enlèvement, pris suivant la largeur de la zone d'enlèvement.
Ainsi, le procédé d'enlèvement selon l'invention permet d'obtenir dans ce cas des tôles 1', 1" telles que décrites précédemment, et pour lesquelles, dans la zone d'enlèvement 7, la variation relative A, considérée suivant la largeur de la zone d'enlèvement 7, de l'épaisseur de la partie de la couche de pré-revêtement 5 subsistant dans la zone d'enlèvement 7, définie par le rapport entre la différence entre l'épaisseur de pré-revêtement à mi-largeur 11112 et l'épaisseur 11113 de pré-revêtement au tiers de la largeur prise à partir dudit bord de la zone d'enlèvement 7, et l'épaisseur du pré-revêtement à mi-10 largeur 11112 est strictement supérieure à 0% et inférieure ou égale à
50%.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un flan soudé, comprenant :
- la fourniture d'au moins deux tôles 1' préparées selon le procédé décrit ci-dessus ;
le soudage bout à bout de ces deux tôles 1', la liaison soudée étant effectuée sur le bord 13 comprenant la zone d'enlèvement 7 dans laquelle la couche de pré-revêtement 5 a été au moins partiellement retirée, et qui est en particulier dépourvue de couche d'alliage métallique 11.
Le procédé de soudage est avantageusement un procédé de soudage par Laser 19 In the table above, A 50% means that the relative difference is less than or equal to 50%.
A 70% means that the relative difference is less than or equal to 70%.
After ablation with inclined beam, we see that h112> h113, (or way equivalent: h112-h113> 0) that is, the thickness of the coating halfway width is more important than that obtained by moving away from this position. Thus, A> 0%.
However, the experiments carried out by the inventors have shown that, on the width of the removal zone 7, a difference A of thickness pre-Coating up to 50% regardless of the speed of removal used when the angle of inclination a is greater than or equal to 25.
On the contrary, the difference A is higher for angles of inclination less the pre-coating thickness remaining at mid-width being typically at less than twice the width of the width as defined above.
above.
In practice, it can be seen that the thickness 11113 of the precoat varies only very little with the inclination of the laser beam 15. Improving homogeneity of the pre-coating thickness remaining in the ablation zone 7 comes from essentially a reduction of the 11112 coating thickness with the slope of the Laser beam 15, the thickness 11112 being close to 11113 for inclinations increasing of the laser beam 15.
Thus, the range of inclination angles between 25 and 50 allows get both a significant productivity of the removal process and a very good homogeneity of pre-coating thickness remaining in the area removal 7.
This very good homogeneity is advantageous. Indeed, such homogeneity minimizes the aluminum content in the welded joint, while ensuring a good resistance to corrosion at the level of sheet metal areas 1 at once adjacent to the weld joint by maximizing the thickness of the alloy layer intermetallic 9 remaining in these areas.
As explained above, the range of inclination angles has between 20 and 40 provides even better productivity.
So, the range of tilt angles has between 25 and 40 is even more advantageous insofar as it makes it possible to obtain a very good homogeneity of the thickness of pre-coating remaining in the removal zone 7 associated with a productivity further improvement of the removal process.
Similar conclusions apply in the case of a sheet 1 'in which the removal zone 7 is not contiguous to the edge 13. In this case, the edge of the zoned of removal 7 corresponds to one of the two edges of the removal zone, taken following the width of the removal area.
Thus, the method of removal according to the invention makes it possible to obtain in this case of the plates 1 ', 1 "as described above, and for which, in the zoned 7, the relative variation A, considered according to the width of the zoned 7, the thickness of the part of the precoat layer 5 subsisting in the removal zone 7, defined by the ratio between the difference between the thickness of pre-coating at mid-width 11112 and pre-coating thickness 11113 at third of the width taken from said edge of the removal zone 7, and the thickness of the half coating Width 11112 is strictly greater than 0% and less than or equal to 50%.
The invention also relates to a method for manufacturing a welded blank, comprising:
the supply of at least two sheets 1 'prepared according to the method described above above ;
butt welding of these two sheets 1 ', the welded connection being carried out sure the edge 13 including the removal zone 7 in which the layer of pre-coating 5 has been at least partially withdrawn, and which is in particular devoid of layer of metal alloy 11.
The welding process is advantageously a laser welding process
20 avec ou sans fil d'apport en fonction de la composition du substrat métallique et des propriétés mécaniques recherchées du joint soudé. En variante, il s'agit d'un soudage à
l'arc électrique.
Les tôles 1' présentent des épaisseurs identiques. En variante, elles présentent des épaisseurs différentes.
A l'issue de ce procédé, on obtient un flan soudé comprenant deux tôles pré-revêtues soudées entre elles bout à bout.
Selon une variante, au cours de l'étape de fourniture, on fournit au moins deux tôles 1' obtenues à partir d'au moins une tôle 1" telle que décrite précédemment par découpe dans la zone d'enlèvement 7 de façon à obtenir une tôle 1' comprenant à sa périphérie une zone 7 dépourvue d'une partie au moins de la couche de pré-revêtement 5.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une pièce comprenant successivement :
- la fourniture d'un flan soudé obtenu par le procédé décrit ci-dessus ;
- le chauffage du flan de manière à conférer une structure partiellement ou totalement austénitique aux substrats des tôles formant ledit flan ; 20 with or without filler wire depending on the composition of the metal substrate and desired mechanical properties of the welded joint. Alternatively, it is a welding to the electric arc.
The sheets 1 'have identical thicknesses. Alternatively, they show different thicknesses.
At the end of this process, a welded blank comprising two coatings welded together end to end.
According to a variant, during the supply stage, at least two sheets 1 'obtained from at least one sheet 1 "as described previously by cutting in the removal zone 7 so as to obtain a sheet 1 'comprising at his periphery an area 7 devoid of at least part of the pre-layer coating 5.
The invention also relates to a method for manufacturing a part comprising successively:
supplying a welded blank obtained by the process described above;
heating the blank so as to confer a structure partially or totally austenitic to the substrates of the sheets forming said blank;
21 - la déformation dudit flan à chaud pour obtenir une pièce ; et - le refroidissement de la pièce avec une vitesse propre à lui conférer des propriétés mécaniques visées.
Avantageusement, au cours de l'étape de refroidissement, la vitesse de refroidissement est supérieure à la vitesse critique de trempe martensitique.
La pièce ainsi fabriquée est, à titre d'exemple, une pièce de structure ou de sécurité pour un véhicule automobile.
Selon un mode de réalisation non représenté, on fournit au cours de l'étape de fourniture deux tôles pré-revêtues 1 telles que décrites ci-dessus et on les dispose côte à
côte en laissant entre les deux tôles un jeu prédéterminé, puis, au cours de l'étape d'enlèvement, on enlève simultanément une partie au moins de la couche de pré-revêtement 5 de chacune des deux tôles 1 de sorte à former simultanément une zone d'enlèvement 7 sur chacune desdites tôles 1, le faisceau Laser 15 se trouvant à cheval sur les deux tôles 1 pendant l'étape d'enlèvement. 21 deformation of said hot blank to obtain a part; and - cooling the room with a speed that will give it intended mechanical properties.
Advantageously, during the cooling step, the speed of cooling is greater than the critical speed of martensitic quenching.
The piece thus manufactured is, by way of example, a piece of structure or safety for a motor vehicle.
According to a not shown embodiment, during the step of supply two pre-coated sheets 1 as described above and they are features coast to side leaving between the two sheets a predetermined game, then, during step removal, simultaneously removing at least a portion of the coating 5 of each of the two sheets 1 so as to simultaneously form a zoned 7 on each of said sheets 1, the laser beam 15 being on horseback on both plates 1 during the removal step.
Claims (33)
- on approvisionne une tôle pré-revêtue (1) comprenant un substrat métallique (3) muni, sur l'une au moins de ses faces (10), d'une couche de pré-revêtement (5), puis - on enlève, sur au moins une face (10) de ladite tôle pré-revêtue (1), une partie au moins de ladite couche de pré-revêtement (5) de sorte à former une zone d'enlèvement (7), ledit enlèvement étant réalisé au moyen de l'impact d'un faisceau Laser (15) sur ladite couche de pré-revêtement (5), l'étape d'enlèvement comprenant, au fur et à
mesure de l'enlèvement, le déplacement relatif dudit faisceau Laser (15) par rapport à
la tôle (1) selon une direction d'avancement (A), caractérisé en ce que lors de l'enlèvement, le faisceau Laser (15) est incliné
par rapport à la face (10) de la tôle (1) de telle sorte que la projection orthogonale du faisceau Laser (15) sur ladite face (10) de la tôle (1) se situe dans la zone de la tôle (1) dans laquelle l'enlèvement a déjà été réalisé et qu'il forme avec la direction normale (N) à la face (10) de la tôle (1), un angle d'inclinaison (a) compris entre 12.degrés.
et 50.degrés.. 1.- Process for preparing a pre-coated sheet (1 '; 1 ") for its welding to another pre-coated sheet, comprising the successive steps according to which:
supplying a pre-coated sheet (1) comprising a metal substrate (3) provided on at least one of its faces (10) with a pre-coating layer (5), then on at least one face (10) of said pre-coated sheet (1), a part in less than said pre-coating layer (5) so as to form a zone removal (7), said removal being achieved by means of the impact of a laser beam (15) on said pre-coating layer (5), the removal step comprising, as and when measure of removal, relative displacement of said laser beam (15) with respect to sheet metal (1) according to a direction of advancement (A), characterized in that upon removal, the laser beam (15) is inclined by relative to the face (10) of the sheet (1) so that the projection orthogonal beam Laser (15) on said face (10) of the sheet (1) is located in the area of the sheet metal (1) in which kidnapping has already been done and that it forms with the leadership normal (N) at face (10) of the sheet (1), an inclination angle (a) of between 12 degrees.
and 50.degree ..
0,10% <= C <= 0,5%
0,5% <= Mn <= 3%
0,1% <= Si <= 1%
0,01% <= Cr <= 1%
Ti <= 0,2%
Al <= 0,1%
S <= 0,05%
P <= 0,1%
B <= 0,010%
le reste étant constitué de fer et d'impuretés résultant de l'élaboration. 17. The process according to claim 16, wherein the steel of the substrate (3) includes, by weight:
0.10% <= C <= 0.5%
0.5% <= Mn <= 3%
0.1% <= If <= 1%
0.01% <= Cr <= 1%
Ti <= 0.2%
Al <= 0.1%
S <= 0.05%
P <= 0.1%
B <= 0.010%
the rest being iron and impurities resulting from the elaboration.
0,15% <= C <= 0,25%
0,8% <= Mn <= 1,8%
0,1% <= Si <= 0,35%
0,01% <= Cr <= 0,5%
Ti <= 0,1%
Al <= 0,1%
S <= 0,05%
P <= 0,1%
B <= 0,005%
le reste étant constitué de fer et d'impuretés résultant de l'élaboration. 18. The process according to claim 16, wherein the steel of the substrate (3) includes, by weight:
0.15% <= C <= 0.25%
0.8% <= Mn <= 1.8%
0.1% <= If <= 0.35%
0.01% <= Cr <= 0.5%
Ti <= 0.1%
Al <= 0.1%
S <= 0.05%
P <= 0.1%
B <= 0.005%
the rest being iron and impurities resulting from the elaboration.
0,040% <= C <= 0,100%
0,80% <= Mn 5 <= 2,00%
Si <= 0,30%
S <= 0,005%
P <= 0,030%
0,010% <= Al <=0,070%
0,015% <= Nb <= 0,100%
Ti <= 0,080%
N <= 0,009%
Cu <= 0,100%
Ni <= 0,100%
Cr <= 0,100%
Mo <= 0,100%
Ca <= 0,006%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés résultant de l'élaboration. 19. The process according to claim 16, wherein the steel of the substrate (3) includes, by weight:
0.040% <= C <= 0.100%
0.80% <= Mn 5 <= 2.00%
If <= 0.30%
S <= 0.005%
P <= 0.030%
0.010% <= Al <= 0.070%
0.015% <= Nb <= 0.100%
Ti <= 0.080%
N <= 0.009%
Cu <= 0.100%
Ni <= 0.100%
Cr <= 0.100%
Mo <= 0.100%
Ca <= 0.006%, the rest being iron and impurities resulting from the elaboration.
coated and place them side by side leaving between the two pre-coated sheets (1) a Game predetermined, then, during the removal step, simultaneously removing a part at least of the pre-coating layer (5) of each of the two sheets (1) for form simultaneously a removal zone (7) on each of said sheets (1), the beam Laser (15) being disposed astride the two sheets (1) during the step kidnapping.
50%. 25.- Sheet (1 ', 1 ") comprising a metallic substrate (3) provided, on one with less of its faces (10), a pre-coating layer (5), the sheet (1 ') comprising, on said at least one face (10), a removal zone (7) at which the layer befor-coating (5) has been removed over part of its thickness, characterized in that what, in the removal zone (7), the relative variation .DELTA., considered according to the width of the area removing (7) the thickness of the part of the pre-coating layer (5) remaining in the area of removal (7), defined by the ratio between the difference between pre-coating thickness at half-width (h1 / 2) and thickness (h1 / 3) of pre-coating third of the width taken from the edge of the removal zone (7), and the thickness of the pre-Mid-width coating (h1 / 2) is strictly greater than 0% and lower or equal to 50%.
- on approvisionne au moins deux tôles (1') selon l'une quelconque des revendications 25 à 28 ou obtenues à partir d'au moins une tôle (1") selon la revendication 29 par découpe dans la zone d'enlèvement (7) de façon à obtenir une tôle (1') comprenant à sa périphérie une zone (7) dépourvue d'une partie au moins de la couche de pré-revêtement (5) ou encore fabriquées selon le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 22 et 24, puis - on soude bout à bout de ces deux tôles (1'), la liaison soudée étant effectuée sur le bord (13) comprenant la zone d'enlèvement (7). 30.- Process for manufacturing a welded blank, comprising the successive steps whereby:
- supply at least two sheets (1 ') according to any one of 25 to 28 or obtained from at least one sheet (1 ") according to the claim 29 by cutting in the removal zone (7) so as to obtain sheet (1 ') comprising at its periphery an area (7) devoid of at least a part of the pre-coating layer (5) or manufactured according to the method according to one of any of claims 1 to 22 and 24, then - These two sheets (1 ') are welded end to end, the welded connection being performed on the edge (13) including the removal area (7).
- on approvisionne un flan soudé obtenu par le procédé selon la revendication ou selon la revendication 31, puis - on chauffe ledit flan soudé de manière à conférer une structure partiellement ou totalement austénitique aux substrats (3) des tôles (1) formant ledit flan, puis - on emboutit à chaud ledit flan pour obtenir une pièce emboutie à chaud;
- on refroidit la pièce avec une vitesse propre à lui conférer des propriétés mécaniques visées. 32.- A method of manufacturing a hot-stamped part comprising the steps according to which:
a welded blank obtained by the process according to the claim is supplied or according to claim 31, and said welded blank is heated so as to impart a structure partially or totally austenitic to the substrates (3) of the sheets (1) forming said blank, then said blank is hot stamped to obtain a hot-stamped part;
- the room is cooled with a speed of its own to give it properties mechanical devices.
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| IBPCT/IB2015/059889 | 2015-12-22 |
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