CA3008072A1 - Procede de preparation d'une tole pre-revetue, avec enlevement du revetement a l'aide d'un faisceau laser incline; tole correspondante - Google Patents
Procede de preparation d'une tole pre-revetue, avec enlevement du revetement a l'aide d'un faisceau laser incline; tole correspondante Download PDFInfo
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Abstract
Le procédé de préparation d'une tôle pré-revêtue en vue de son soudage à une autre tôle pré-revêtue, comprend les étapes successives selon lesquelles : 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). 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 surface de la tôle (1), un angle d'inclinaison (a) compris entre 12° et 50°.
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.
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.
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%
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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%
- 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 :
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le reste étant constitué de fer et d'impuretés résultant de l'élaboration ;
- l'acier du substrat comprend, en poids :
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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
0,1% 5 Si 5 0,35%
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Ti 5 0,1%
Al 5 0,1 i S 5 0,05%
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le reste étant constitué de fer et d'impuretés résultant de l'élaboration ;
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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
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
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
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
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
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%
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%
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.
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.
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 :
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 :
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
- 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
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.
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.
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
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
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
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
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.
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.
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.
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.
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
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
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.
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.
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
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
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'.
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'.
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
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
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 ;
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 ;
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.
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.
Claims (33)
1.- Procédé de préparation d'une tôle pré-revêtue (1' ; 1") en vue de son soudage à une autre tôle pré-revêtue, comprenant les étapes successives selon lesquelles :
- 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..
- 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..
2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel la couche de pré-revêtement (5) est une couche d'aluminium, une couche à base d'aluminium ou une couche d'alliage d'aluminium.
3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel la couche de pré-revêtement (5) est une couche d'alliage d'aluminium comprenant en outre du silicium.
4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'angle d'inclinaison (a) du faisceau Laser (15) est compris entre 15.degrés. et 45.degrés..
5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'angle d'inclinaison (a) du faisceau Laser (15) est compris entre 20.degrés. et 40.degrés..
6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'angle d'inclinaison (a) du faisceau Laser (15) est compris entre 25.degrés. et 40.degrés..
7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'angle d'inclinaison (a) du faisceau Laser (15) est compris entre 25.degrés. et 35.degrés..
8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le faisceau Laser (15) est un faisceau laser pulsé.
9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la couche de pré-revêtement (5) comprend une couche d'alliage intermétallique (9) surmontée d'une couche d'alliage métallique (11).
10.- Procédé selon la revendication 9, dans lequel la zone d'enlèvement (7) est entièrement dépourvue de la couche d'alliage métallique (11).
11.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la zone d'enlèvement (7) est formée sur une face inférieure (10) de la tôle (1).
12.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel une zone d'enlèvement (7) est formée simultanément sur une face inférieure (10) et sur une face supérieure (10) de la tôle (1).
13.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'enlèvement est réalisé sans aspiration.
14.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'enlèvement est réalisé sans soufflage de gaz.
15.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, au cours de l'étape d'enlèvement, la distance entre la lentille de sortie de la tête Laser (17) et la tôle (1) est supérieure ou égale à 150 mm, et en particulier comprise entre 150 mm et 250 mm.
16.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel le substrat métallique (3) est constitué d'acier.
17.- Procédé selon la revendication 16, dans lequel l'acier du substrat (3) comprend, en poids :
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.
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.
18.- Procédé selon la revendication 16, dans lequel l'acier du substrat (3) comprend, en poids :
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.
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.
19.- Procédé selon la revendication 16, dans lequel l'acier du substrat (3) comprend, en poids :
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.
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.
20.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 19, dans lequel la microstructure dudit acier est ferrito-perlitique.
21.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, dans lequel, au cours de l'étape d'approvisionnement, on approvisionne deux tôles (1) pré-revêtues et on les dispose côte à côte en laissant entre les deux tôles pré-revêtues (1) 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) pour former simultanément une zone d'enlèvement (7) sur chacune desdites tôles (1), le faisceau Laser (15) étant disposé à cheval sur les deux tôles (1) pendant l'étape d'enlèvement.
22.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, dans lequel la zone d'enlèvement (7) est située à la périphérie (6) de la tôle (1).
23.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, dans lequel la zone d'enlèvement (7) n'est pas totalement contigüe au bord (13) de la tôle (1).
24.- Procédé selon la revendication 23, comprenant en outre, après l'étape d'enlèvement pour former la zone d'enlèvement (7), la découpe de la tôle (1") selon un plan (20) 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).
25.- Tôle (1',1") comprenant un substrat métallique (3) muni, sur l'une au moins de ses faces (10), d'une couche de pré-revêtement (5), la tôle (1') comprenant, sur ladite au moins une face (10), une zone d'enlèvement (7) au niveau de laquelle la couche de pré-revêtement (5) a été retirée sur une partie de son épaisseur, caractérisée en ce que, dans la zone d'enlèvement (7), la variation relative .DELTA., 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 (h1/2) et l'épaisseur (h1/3) de pré-revêtement au tiers de la largeur prise à partir du bord de la zone d'enlèvement (7), et l'épaisseur du pré-revêtement à mi-largeur (h1/2) est strictement supérieure à 0% et inférieure ou égale à
50%.
50%.
26.- Tôle (1',1") selon la revendication 25, dans lequel la couche de pré-revêtement (5) comprend une couche d'alliage intermétallique (9) surmontée d'une couche d'alliage métallique (11).
27.- Tôle (1',1") selon la revendication 26, dans lequel la zone d'enlèvement (7) est entièrement dépourvue de la couche d'alliage métallique (11).
28.- Tôle (1') selon l'une quelconque des revendications 25 à 27, dans lequel la zone d'enlèvement (7) est située à la périphérie (6) de la tôle (1').
29.- Tôle (1") selon l'une quelconque des revendications 25 à 27, dans lequel la zone d'enlèvement (7) n'est pas totalement contigüe au bord (13) de la tôle (1).
30.- Procédé de fabrication d'un flan soudé, comprenant les étapes successives selon lesquelles:
- 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).
- 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).
31.- Procédé de fabrication selon la revendication 30, dans lequel les deux tôles (1') soudées bout à bout présentent des épaisseurs différentes.
32.- Procédé de fabrication d'une pièce emboutie à chaud comprenant les étapes successives selon lesquelles :
- 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.
- 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.
33.- Procédé selon la revendication 32, dans lequel la vitesse de refroidissement est supérieure à la vitesse critique de trempe martensitique de l'acier du substrat (3) desdites au moins deux tôles (1') ou de l'acier du substrat (3) de ladite au moins une tôle (1").
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IBPCT/IB2015/059889 | 2015-12-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA3008072A1 true CA3008072A1 (fr) | 2017-06-29 |
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