EP0255501B1 - Produit métallique présentant une brillance après peinture améliorée et procédés pour sa fabrication - Google Patents

Produit métallique présentant une brillance après peinture améliorée et procédés pour sa fabrication Download PDF

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EP0255501B1 EP87870100A EP87870100A EP0255501B1 EP 0255501 B1 EP0255501 B1 EP 0255501B1 EP 87870100 A EP87870100 A EP 87870100A EP 87870100 A EP87870100 A EP 87870100A EP 0255501 B1 EP0255501 B1 EP 0255501B1
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Jean Crahay
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    • B21B1/227—Surface roughening or texturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
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Definitions

  • the present invention relates to a metallic product having an improved gloss after painting, as well as to methods for its manufacture. It relates in particular to cold-rolled metal sheets, which will be more specifically referred to in the description which follows, but it can also be applied to other types of metal products intended to be painted.
  • the object of the present invention is to provide a surface morphology of a metal product ensuring that it has an optimum shine after painting while being compatible with the requirements of the other processing operations, in particular by forming.
  • a metal product having an improved gloss after painting, with a surface morphology consisting of alternating peaks and valleys is characterized in that the vertices of a plurality of said peaks are constituted by facets flat and smooth, in that said flat and smooth facets are located in the same plane and in that they represent at least 30% of the total surface of said product.
  • said flat and smooth facets represent at least 50% of the total surface of the metal product.
  • the valleys separating said flat and smooth facets form a network drawing a regular pattern, possibly repetitive, in the surface of said product.
  • each of said facets in any direction in its plane, is advantageously between 50 ⁇ m and 200 ⁇ m.
  • the facets are of the same order of magnitude as the valleys that separate them; they then constitute only an insufficient portion of the surface and do not provide the desired gloss.
  • a dimension greater than 200 ⁇ m is not desirable, in order to avoid the appearance of harmful one-off phenomena, such as micro-seizure during the forming operations.
  • This characteristic can also be expressed by specifying that the pitch of said network is advantageously between 50 ⁇ m and 200 ⁇ m.
  • the present invention also relates to methods for manufacturing a metal product having the above characteristics.
  • the metal product is given a flat and smooth surface by contact with a first tool having a smooth surface, and a network of valleys is printed in said flat and smooth surface by means of a second tool whose surface is provided with an appropriate network of ridges.
  • the flat and smooth surface of the product can be provided, before the last manufacturing step, with a very fine roughness which deviates little from the ideal plane and in any case less than the final roughness corresponding to the above-mentioned network, if necessary to allow the first stages of manufacturing.
  • the final roughness is imparted by a tool, the surface of which is itself provided with a network of ridges intended to imprint the network of aforementioned valleys in the surface of the product.
  • the essentially flat portions of the surface of the tool lying between the ridges do not come into contact with the flat and smooth surface of the product. However, even if such contact did occur, the flat portions of the surface of the tool would not destroy the flatness of the facets of the surface of the product lying between the valleys of the network thus printed.
  • a roughness consisting of alternating peaks and valleys is printed in the surface of the metal product by means of a first tool, the surface of which is provided with an appropriate network of ridges and the vertices of a plurality of said peaks by means of a second substantially smooth tool, so as to form flat and smooth facets separated by said valleys.
  • the first, respectively the second tool, the surface of which is provided with an appropriate crest network is a tool, the surface of which has been treated by means of a laser beam.
  • Fig. 1 shows, in greatly enlarged cross-section, the morphology of the surface of a sheet according to the invention.
  • Fig.2 illustrates the different manufacturing steps leading to such a surface morphology, according to the first embodiment mentioned above.
  • Fig.3 illustrates the successive operations constituting the second embodiment of a surface morphology according to the invention.
  • a fragment of a steel sheet 1 intended to be painted. It may in particular be a sheet metal bodywork.
  • the surface of the sheet should be perfectly flat and smooth as indicated by the trace of the ideal plane 2.
  • the real surface comprises flat and smooth facets 3 forming part of the ideal plane 2, separated by valleys 4 which make it possible to ensure the lubrication of the sheet during the forming operations.
  • the dimension d of the facets is between 50 ⁇ m and 200 ⁇ m.
  • Fig.2 illustrates, in three stages a, b, c, the manufacture of a cold-rolled sheet according to the invention by the first embodiment described above.
  • a sheet 1 flat and smooth, obtained by appropriate prior operations and intended to receive its final morphology.
  • a finishing rolling cylinder 5 for example a work hardening cylinder, is provided with ridges 6 forming on its surface a network (not shown).
  • the cylinder 5 is applied to the sheet 1 and there prints a network of valleys 4, the portions of the flat surface of the sheet included between the valleys may or may not meet the portions of the surface of the cylinder included between the ridges 6.
  • view c shows the sheet 1 provided, on one side in the present example, with flat and smooth facets 3 separated by a network of valleys 4.
  • FIG.3 illustrates in three steps e, f, g, the manufacture of a sheet according to the invention by the second embodiment mentioned above.
  • View e shows in section, a sheet 1 provided with a regular roughness, for example with a tandem rolling mill.
  • This sheet is in view f, crushed on the skin-pass by a cylinder 5, the smooth surface of which smoothes the peaks of the initial roughness.
  • the sheet 1 has each time been shown with a single face treated in accordance with the invention. It goes without saying that this invention also covers cases where all the faces of the product have, over at least part of their extent, the particular morphology which is proposed here.
  • a treatment of the surface of rolling mill rolls by means of an intermittent laser beam makes it possible to create in this surface microcraters serving to imprint in the surface of a sheet the network of valleys leading to the desired morphology.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

  • La présente invention porte sur un produit métallique présentant une brillance après peinture améliorée, ainsi que sur des procédés pour sa fabrication. Elle vise en particulier les tôles métalliques laminées à froid, auxquelles il sera plus spécialement fait référence dans le description qui va suivre, mais elle peut également s'appliquer à d'autres types de produits métalliques destinés à être peints.
  • On sait que pour présenter une brillance optimale après peinture, une telle tôle devrait idéalement présenter une surface parfaitement plane et lisse analogue à la surface d'un miroir. On sait également que d'autres opérations, par exemple le formage par emboutissage, exigent que la tôle présente une certaine rugosité, notamment afin d'assurer une lubrification suffisante pour éviter le grippage.
  • Actuellement, ces tôles présentent une rugosité constituée d'une alternance de pics et de vallées, qui leur est conférée par les cylindres de la dernière cage de laminage à froid. On connaît à cet égard, par le brevet US-A-4,111,032, une tôle métallique destinée à l'emboutissage profond, dont la surface présente une morphologie constituée, de façon aléatoire, de plateaux séparés par des vallées. Une telle tôle présente ainsi une rugosité destinée à réduire le grippage pendant l'emboutissage. Par contre, une telle morphologie de surface ne permet pas d'atteindre une brillance élevée de la tôle après peinture.
  • La présente invention a pour objet de proposer une morphologie de surface d'un produit métallique assurant à celui-ci une brillance optimale après peinture tout en étant compatible avec les exigences des autres opérations de mise en oeuvre, en particulier par formage.
  • Conformément à la présente invention, un produit métallique présentant une brillance après peinture améliorée, avec une morphologie de surface constituée d'une alternance de pics et de vallées, est caractérisé en ce que les sommets d'une pluralité desdits pics sont constitués par des facettes planes et lisses, en ce que lesdites facettes planes et lisses sont situées dans un même plan et en ce qu'elles représentent au moins 30% de la surface totale dudit produit.
  • De préférence, lesdites facettes planes et lisses représentent au moins 50 % de la surface totale du produit métallique.
  • De manière avantageuse, les vallées séparant lesdites facettes planes et lisses forment un réseau dessinant un motif régulier, éventuellement répétitif, dans la surface dudit produit.
  • La dimension de chacune desdites facettes, suivant une direction quelconque dans son plan, est avantageusement comprise entre 50 µm et 200 µm.
  • En dessous de 50 µm, les facettes sont du même ordre de grandeur que les vallées qui les séparent; elles ne constituent alors qu'une portion insuffisante de la surface et n'assurent pas la brillance désirée. A l'autre extrémité de la gamme, une dimension supérieure à 200 µm n'est pas souhaitable, afin d'éviter l'apparition de phénomènes ponctuels néfastes, tels que du micro-grippage au cours des opérations de formage.
  • Cette caractéristique peut également être exprimée en précisant que le pas dudit réseau est avantageusement compris entre 50 µm et 200 µm.
  • La présente invention porte également sur des procédés pour fabriquer un produit métallique présentant les caractéristique précitées.
  • Selon un premier mode de réalisation, on confère au produit métallique une surface plane et lisse par contact avec un premier outil présentant une surface lisse, et on imprime un réseau de vallées dans ladite surface plane et lisse au moyen d'un second outil dont la surface est pourvue d'un réseau de crêtes approprié.
  • Dans une variante intéressante, la surface plane et lisse du produit peut être dotée, avant la dernière étape de fabrication, d'une rugosité très fine s'écartant peu du plan idéal et de toute façon inférieure à la rugosité finale correspondant au réseau précité, si cela est nécessaire pour permettre les premières étapes de la fabrication.
  • Au cours de la dernière étape de fabrication du produit, la rugosité finale est conférée par un outil dont la surface est elle-même pourvue d'un réseau de crêtes destinées à imprimer le réseau de vallées précité dans la surface du produit.
  • En principe, les portions essentiellement planes de la surface de l'outil comprises entre les crêtes n'entrent pas en contact avec la surface plane et lisse du produit. Néanmoins, même si un tel contact se produisait, les portions planes de la surface de l'outil ne détruiraient pas la planéité des facettes de la surface du produit comprises entre les vallées du réseau ainsi imprimé.
  • Selon un second mode de réalisation, on imprime dans la surface du produit métallique une rugosité constituée d'une alternance de pics et de vallées au moyen d'un premier outil dont la surface est pourvue d'un réseau de crêtes approprié et on écrase les sommets d'une pluralité dedits pics au moyen d'un second outil sensiblement lisse, de façon à former des facettes planes et lisses séparées par lesdites vallées.
  • Avantageusement, le premier, respectivement le second outil dont la surface est pourvue d'un réseau de crêtes approprié est un outil dont la surface a été traitée au moyen d'un faisceau laser.
  • Les dessins annexés illustrent l'application de la présente invention dans le cas d'une tôle d'acier laminée à froid.
  • La Fig.1 montre, en coupe transversale, fortement agrandie, la morphologie de la surface d'une tôle conforme à l'invention.
  • La Fig.2 illustre les différentes étapes de fabrication conduisant à une telle morphologie de surface, suivant le premier mode de réalisation précité.
  • La Fig.3 illustre les opérations successives constituant le second mode de réalisation d'une morphologie de surface conforme à l'invention.
  • En se référant à la Fig.1, on y voit, en coupe et à titre d'exemple, un fragment d'une tôle d'acier 1, destinée à être peinte . Il peut s'agir notamment d'une tôle de carrosserie automobile.
  • Pour présenter une brillance optimale, la surface de la tôle devrait être parfaitement plane et lisse comme l'indique la trace du plan idéal 2. Toutefois, la surface réelle comprend, conformément à l'invention, des facettes planes et lisses 3 faisant partie du plan idéal 2, séparées par des vallées 4 qui permettent d'assurer la lubrification de la tôle lors des opérations de formage.
  • Dans le plan 2, la dimension d des facettes est comprise entre 50 µm et 200 µm.
  • La Fig.2 illustre, en trois étapes a, b, c, la fabrication d'une tôle laminée à froid conforme à l'invention par le premier mode de réalisation décrit plus haut.
  • En a, on a représenté une tôle 1, plane et lisse, obtenue par des opérations antérieures appropriées et destinée à recevoir sa morphologie finale. Un cylindre 5 de laminage de finition, par exemple un cylindre d'écrouissage, est garni de crêtes 6 formant à sa surface un réseau (non représenté). Dans l'étape b, le cylindre 5 est appliqué sur la tôle 1 et il y imprime un réseau de vallées 4, les portions de la surface plane de la tôle comprises entre les vallées pouvant rencontrer ou non les portions de la surface du cylindre comprises entre les crêtes 6. Enfin, la vue c, montre la tôle 1 pourvue, sur une seule face dans le présent exemple, de facettes planes et lisses 3 séparées par un réseau de vallées 4.
  • D'une façon analogue, la Fig.3 illustre en trois étapes e, f, g, la fabrication d'une tôle conforme à l'invention par le second mode de réalisation précité. La vue e, montre en coupe, une tôle 1 pourvue d'une rugosité régulière, par exemple au laminoir tandem. Cette tôle est dans la vue f, écrasée au skin-pass par un cylindre 5 dont la surface lisse aplanit les sommets de la rugosité initiale.
  • Le résultat final, c'est-à-dire une tôle 1 dont la surface est constituée de facettes planes et lisses 3 séparées par un réseau de vallées 4, est représenté dans la vue g.
  • Dans les exemples qui précèdent, la tôle 1 a chaque fois été représentée avec une seule face traitée conformément à l'invention. Il va de soi que cette invention couvre également les cas où toutes les faces du produit présentent, sur au moins une partie de leur étendue, la morphologie particulière qui est proposée ici.
  • Dans le cadre de la présente invention, il s'est avéré intéressant de former la morphologie particulière de la surface des produits métalliques au moyen d'outils traités à l'aide d'un faisceau laser.
  • En particulier, un traitement de la surface de cylindres de laminoir au moyen d'un faisceau laser intermittent permet de créer dans cette surface des microcratères servant à imprimer dans la surface d'une tôle le réseau de vallées conduisant à la morphologie recherchée.

Claims (8)

  1. Produit métallique présentant une brillance après peinture améliorée, avec une morphologie de surface constituée d'une alternance de pics et de vallées, caractérisé en ce que les sommets d'une pluralité desdits pics sont constitués par des facettes planes et lisses (3), en ce que lesdites facettes planes et lisses (3) sont situées dans un même plan (2) et en ce qu'elles représentent au moins 30 % de la surface totale dudit produit (1).
  2. Produit métallique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites facettes planes et lisses (3) représentent au moins 50 % de la surface totale dudit produit (1).
  3. Produit métallique suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les vallées (4) séparant lesdites facettes planes et lisses (3) forment un réseau dessinant un motif régulier dans la surface dudit produit (1).
  4. Produit métallique suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les vallées (4) séparant lesdites facettes planes et lisses (3) forment un réseau dessinant un motif régulier répétitif dans la surface dudit produit (1).
  5. Produit métallique suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la dimension de chacune desdites facettes planes et lisses (3) suivant une direction quelconque dans son plan est comprise entre 50 µm et 200 µm.
  6. Procédé pour fabriquer un produit métallique suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on confère audit produit métallique (1) une surface plane et lisse par contact avec un premier outil présentant une surface lisse, et en ce que l'on imprime un réseau de vallées (4) dans ladite surface plane et lisse au moyen d'un second outil (5) dont la surface est pourvue d'un réseau de crêtes approprié (6).
  7. Procédé pour fabriquer un produit métallique suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on imprime dans la surface dudit produit métallique (1) une rugosité constituée d'une alternance de pics et de vallées au moyen d'un premier outil dont la surface est pourvue d'un réseau de crêtes approprié et en ce que l'on écrase les sommets d'une pluralité desdits pics au moyen d'un second outil (5) sensiblement lisse, de façon à former des facettes planes et lisses (3) séparées par lesdites vallées (4).
  8. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que ledit premier, respectivement second, outil dont la surface est pourvue d'un réseau de crêtes approprié est un outil dont la surface a été traitée au moyen d'un faisceau laser.
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