FR3086671A1 - METHOD FOR THE THERMAL TREATMENT OF ANNEALING OR INCOME OF WELDING POINTS BY INDUCTION HEATING - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé et une installation de recuit ou de revenu d'au moins un point de soudure et/ou d'au moins un cordon de soudure sur un ensemble (9) formé par au moins deux pièces soudées entre elles, le procédé comprenant - une étape de chauffage jusqu'à une température donnée de recuit ou de revenu d'une zone de l'ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles avec maintien à ladite température donnée de recuit ou de revenu pendant un temps prédéterminé, la zone chauffée comprenant au moins un point de soudure et/ou au moins cordon de soudure ; et - une étape de refroidissement de ladite zone chauffée ; le procédé et l'installation étant remarquables en ce que l'étape de chauffage est une étape de chauffage par induction mise en œuvre par un dispositif de chauffage par induction électromagnétique (5).The invention relates to a method and an installation for annealing or tempering at least one weld spot and / or at least one weld bead on an assembly (9) formed by at least two parts welded together, the process comprising - a step of heating up to a given annealing or tempering temperature of a zone of the assembly formed by at least two parts welded together while maintaining said annealing or tempering temperature at said given temperature for a predetermined time , the heated zone comprising at least one weld point and / or at least weld bead; and - a step of cooling said heated zone; the method and the installation being remarkable in that the heating step is an induction heating step implemented by an electromagnetic induction heating device (5).
Description
© PROCEDE DE TRAITEMENT THERMIQUE DE RECUIT OU DE REVENU DE POINTS DE SOUDURE PAR CHAUFFAGE PAR INDUCTION.© PROCESS FOR THE HEAT TREATMENT OF ANNEALING OR INCOME OF WELDING POINTS BY INDUCTION HEATING.
©) L'invention concerne un procédé et une installation de recuit ou de revenu d'au moins un point de soudure et/ou d'au moins un cordon de soudure sur un ensemble (9) formé par au moins deux pièces soudées entre elles, le procédé comprenant©) The invention relates to a process and an installation for annealing or tempering at least one weld spot and / or at least one weld bead on an assembly (9) formed by at least two parts welded together. , the method comprising
- une étape de chauffage jusqu'à une température donnée de recuit ou de revenu d'une zone de l'ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles avec maintien à ladite température donnée de recuit ou de revenu pendant un temps prédéterminé, la zone chauffée comprenant au moins un point de soudure et/ou au moins cordon de soudure; eta step of heating up to a given annealing or tempering temperature of an area of the assembly formed by at least two pieces welded together while maintaining at said given annealing or tempering temperature for a predetermined time, the heated zone comprising at least one weld point and / or at least weld bead; and
- une étape de refroidissement de ladite zone chauffée; le procédé et l'installation étant remarquables en ce que l'étape de chauffage est une étape de chauffage par induction mise en œuvre par un dispositif de chauffage par induction électromagnétique (5).- a step of cooling said heated zone; the method and the installation being remarkable in that the heating step is an induction heating step implemented by an electromagnetic induction heating device (5).
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PROCEDE DE TRAITEMENT THERMIQUE DE RECUIT OU DE REVENU DE POINTS DEMETHOD FOR THE HEAT TREATMENT OF ANNEALING OR INCOME OF POINTS OF
SOUDURE PAR CHAUFFAGE PAR INDUCTIONINDUCTION HEATING WELDING
L’invention se situe dans le domaine de l’assemblage de pièces de véhicule automobile et concerne en particulier les procédés de soudage d’au moins deux pièces métalliques de structure automobile, telles que des pièces de tôle métallique.The invention relates to the field of assembly of motor vehicle parts and relates in particular to the methods of welding at least two metal parts of an automobile structure, such as sheet metal parts.
Il est connu de construire des structures telles que des caisses de véhicule en assemblant différentes pièces métalliques, telles que des tôles en acier, au moyen de points de soudure électriques par résistance. Les caisses des véhicules automobiles sont ainsi assemblées à plus de 80 % par des points soudés. Pour ce faire, au moins deux pièces métalliques sont maintenues ensemble au moyen d’une pince assurant une pression ponctuelle, et chauffées par passage d’un courant électrique jusqu’à la fusion de la matière au niveau de la zone de contact. Cette technique est donc dépendante de la résistivité des matières, de l’épaisseur de l’assemblage et du diamètre des électrodes formant la pince.It is known to build structures such as vehicle bodies by assembling different metal parts, such as steel sheets, by means of electrical resistance welding points. The bodies of motor vehicles are thus more than 80% assembled by welded points. To do this, at least two metal parts are held together by means of a clamp ensuring point pressure, and heated by the passage of an electric current until the material melts at the level of the contact zone. This technique is therefore dependent on the resistivity of the materials, the thickness of the assembly and the diameter of the electrodes forming the clamp.
Lorsque les aciers utilisés présentent des structures à l’état trempé de type martensitique, les transformations subies pendant le soudage conduisent à ce que les points de soudure montrent une tenue mécanique faible, notamment en cas de choc. Une solution pour pallier ce défaut est d’ajouter des points de soudure supplémentaires, à condition toutefois que la géométrie de la pièce et les installations de soudage le permettent. Une autre solution connue pour répondre à cette problématique est de mettre en œuvre un traitement de recuit ou de revenu sur lesdits points de soudure. C’est pourquoi, il est connu de réaliser, à la suite d’une opération de soudage, un traitement thermique de recuit ou de revenu en employant ces mêmes électrodes électriques de manière à diminuer les contraintes de l’acier au niveau des points de soudure.When the steels used have martensitic-type structures in the quenched state, the transformations undergone during welding lead to the weld points showing poor mechanical strength, in particular in the event of impact. One solution to overcome this defect is to add additional welding points, provided however that the geometry of the part and the welding installations allow it. Another solution known to respond to this problem is to implement an annealing or tempering treatment on said welding points. This is why, it is known to carry out, following a welding operation, a heat treatment of annealing or tempering by using these same electric electrodes so as to reduce the stresses of the steel at the level of the points of welding.
Pour mémoire, un traitement de recuit consiste à chauffer, au moins en partie, une pièce à une température déterminée dite de recuit (supérieure à la température d’austénitisation AC3), à maintenir cette pièce à ladite température pendant un temps donné et à refroidir la pièce à la vitesse adéquate afin d’obtenir, après retour à la température ambiante, un état structural du métal proche de l’état stable. Le recuit permet notamment d’éliminer ou au moins de réduire les contraintes résiduelles du métal liées à une action antérieure, comme une opération de soudage.For the record, an annealing treatment consists in heating, at least in part, a part to a determined temperature called annealing (higher than the austenitization temperature AC3), in maintaining this part at said temperature for a given time and in cooling the part at the appropriate speed in order to obtain, after returning to ambient temperature, a structural state of the metal close to the stable state. Annealing notably makes it possible to eliminate or at least reduce the residual stresses of the metal linked to a previous action, such as a welding operation.
Un traitement de revenu consiste à chauffer une pièce à une température déterminée qui est inférieure à la température de transformation de phase de l’acier (soit une température inférieure à environ 700°C), à maintenir cette pièce à ladite température pendant un temps donné et à la mise en œuvre d’un refroidissement adéquat. Un revenu permet d’atténuer les effets d’une trempe en rendant la pièce plus ductile et plus tenace. L’emploi du terme revenu sous-entend que le traitement thermique est réalisé sur un état préalablement trempé.A tempering treatment consists in heating a part to a determined temperature which is lower than the phase transformation temperature of the steel (ie a temperature lower than approximately 700 ° C.), to maintain this part at said temperature for a given time. and implementing adequate cooling. Tempering reduces the effects of quenching by making the part more ductile and more tenacious. The use of the term income implies that the heat treatment is carried out in a previously quenched state.
Le document JP 2004122152 propose un traitement par ultrasons pour renforcer les points de soudage électrique.Document JP 2004122152 proposes an ultrasonic treatment to strengthen the electric welding points.
Le document EP 2 889 102 décrit un procédé pour le soudage d'une partie chevauchée dans laquelle une pluralité d'éléments en tôle sont soudés ensemble et au moins l'un des éléments en tôle contient une structure martensitique. Le procédé comporte :EP 2 889 102 describes a method for welding an overlapped part in which a plurality of sheet metal elements are welded together and at least one of the sheet metal elements contains a martensitic structure. The process includes:
une étape de soudage par résistance par points dans laquelle des soudures par points ayant des noyaux de soudure sont formées sur la partie chevauchée ; et une étape de formation de parties fondues et solidifiées dans laquelle un faisceau laser est émis, de sorte à ce que leur profondeur est égale ou supérieure à 50 % de l'épaisseur du ou des élément(s) en tôle contenant la structure martensitique.a resistance spot welding step in which spot welds having weld cores are formed on the overlapped portion; and a step of forming melted and solidified parts in which a laser beam is emitted, so that their depth is equal to or greater than 50% of the thickness of the sheet metal element (s) containing the martensitic structure.
Le traitement thermique réalisé dans ce procédé est utile pour éviter une rupture des points de soudure.The heat treatment carried out in this process is useful to avoid rupture of the welding points.
Le document EP 2 351 628 décrit un procédé de soudage par points par des électrodes, l’appareil de soudage comportant des premiers et seconds moyens de chauffage par des fréquences différentes pour chauffer des régions différentes permettant un traitement thermique, tel qu’une trempe.Document EP 2 351 628 describes a method of spot welding by electrodes, the welding device comprising first and second heating means by different frequencies to heat different regions allowing a heat treatment, such as quenching.
Le problème rencontré lors d’un recuit ou d’un revenu réalisé avec des électrodes de soudage est que lesdites électrodes présentent généralement un circuit interne de refroidissement à l’eau. L’électrode se présentant sous une forme de pince qui reste fermée sur lesdites pièces soudées quelques instants après que l’opération de chauffe soit terminée, l’acier subit donc une trempe après le traitement de recuit ou de revenu, du fait de la présence de ce circuit de refroidissement interne à l’eau. Or, une telle trempe va créer de nouvelles contraintes atténuant les possibilités de détente pouvant être obtenues par ledit recuit ou ledit revenu. Il n’est malheureusement pas possible de relâcher immédiatement la pièce ou d’éteindre ledit circuit de refroidissement interne. Il existe donc un besoin de trouver un moyen pour réduire, voire éliminer, l’apparition de nouvelles contraintes.The problem encountered during annealing or tempering carried out with welding electrodes is that said electrodes generally have an internal water cooling circuit. The electrode being in the form of a clamp which remains closed on said welded parts a few moments after the heating operation is completed, the steel therefore undergoes quenching after the annealing or tempering treatment, due to the presence of this internal water cooling circuit. However, such a quenching will create new constraints reducing the possibilities of expansion that can be obtained by said annealing or said tempering. Unfortunately, it is not possible to immediately release the part or turn off the internal cooling system. There is therefore a need to find a way to reduce, or even eliminate, the appearance of new constraints.
L’invention a pour objectif de répondre à au moins un des inconvénients rencontrés dans l’art antérieur en proposant une solution permettant d’atténuer les effets d’une opération de soudage qui soit plus efficace en ce qu’il limite voire élimine l’apparition de nouvelles contraintes.The object of the invention is to respond to at least one of the drawbacks encountered in the prior art by proposing a solution making it possible to attenuate the effects of a welding operation which is more effective in that it limits or even eliminates the appearance of new constraints.
A cet effet et selon un premier aspect, l’invention propose un procédé de recuit ou de revenu d’au moins un point de soudure et/ou d’au moins un cordon de soudure sur un ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles, le procédé comprenant :To this end and according to a first aspect, the invention provides a process for annealing or tempering at least one weld spot and / or at least one weld bead on an assembly formed by at least two pieces welded between them, the process comprising:
une étape de chauffage jusqu’à une température donnée de recuit ou de revenu d’une zone de l’ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles avec maintien à ladite température donnée de recuit ou de revenu pendant un temps prédéterminé, la zone chauffée comprenant au moins un point de soudure et/ou au moins un cordon de soudure ; et une étape de refroidissement de ladite zone chauffée ;a step of heating up to a given annealing or tempering temperature of an area of the assembly formed by at least two pieces welded together while maintaining said annealing or tempering temperature at said given temperature for a predetermined time, the area heated comprising at least one weld point and / or at least one weld bead; and a step of cooling said heated zone;
le procédé étant remarquable en ce que l’étape de chauffage est une étape de chauffage par induction mise en œuvre par un dispositif de chauffage par induction électromagnétique.the method being remarkable in that the heating step is an induction heating step implemented by an electromagnetic induction heating device.
Comme on l’aura compris à la lecture de la définition qui vient d’en être donnée, l’invention consiste à réaliser un recuit ou un revenu qui soit localisé et appliqué sur au moins un point de soudure et/ou au moins un cordon de soudure entre deux éléments au moyen d’un dispositif différent de celui qui a été utilisé pour réaliser le point de soudure. En particulier, le dispositif choisi est un dispositif par induction apte à réaliser un chauffage de recuit ou de revenu tout en étant disposé écarté des pièces traitées thermiquement. Cette configuration est avantageuse en ce qu’elle évite de pratiquer un traitement de trempe non souhaité suite au traitement thermique de recuit ou de revenu.As will have been understood on reading the definition which has just been given thereof, the invention consists in carrying out an annealing or tempering which is located and applied to at least one welding point and / or at least one bead of welding between two elements by means of a device different from that which was used to make the welding point. In particular, the device chosen is an induction device capable of carrying out annealing or tempering heating while being disposed away from the heat-treated parts. This configuration is advantageous in that it avoids practicing an unwanted quenching treatment following the annealing or tempering heat treatment.
Aussi, selon une mise en œuvre préférée, l’étape de refroidissement est une étape de refroidissement à l’air. De préférence, ladite étape de refroidissement à l’air est conduite depuis la température donnée de recuit ou de revenu jusqu’à la température ambiante.Also, according to a preferred implementation, the cooling step is an air cooling step. Preferably, said air cooling step is carried out from the given annealing or tempering temperature to ambient temperature.
La mise en œuvre d’un chauffage par induction permet d’offrir ensuite la possibilité d’un refroidissement à l’air de la zone recuite, au contraire des dispositifs de chauffage par résistance. Ladite zone ne subit donc pas de trempe, ce qui améliore les performances du procédé de recuit ou de revenu en matière de détente.The use of induction heating then offers the possibility of air cooling of the annealed area, unlike resistance heating devices. Said zone therefore does not undergo quenching, which improves the performance of the annealing or tempering process in terms of expansion.
De manière préférentielle, la température donnée de recuit ou de revenu est choisie audessus de la température AC3 de transformation en austénite et/ou au moins une des pièces soudées est une pièce en acier montrant une structure martensitique au moins au niveau du ou des points de soudure compris dans la zone chauffée. Aussi, la structure après recuit peut être une structure de recuit ou de revenu, de type martensite de revenu, ou une structure de type bainitique.Preferably, the given annealing or tempering temperature is chosen above the AC3 temperature for transformation into austenite and / or at least one of the welded parts is a steel part showing a martensitic structure at least at the point or points solder included in the heated area. Also, the structure after annealing can be an annealing or tempering structure, of the tempering martensite type, or a bainitic type structure.
Idéalement, l’ensemble formé par au moins deux pièces ayant été assemblé par réalisation d’au moins un point de soudure et/ou au moins un cordon de soudure dans une zone de soudure, le procédé est remarquable en ce que l’étape de chauffage est conduite sur tout ou partie de ladite zone de soudure. De préférence, l’étape de chauffage est conduite sur une partie de ladite zone de soudure, ladite partie étant centrée sur au moins un point de soudure et/ou sur au moins un cordon de soudure.Ideally, the assembly formed by at least two parts having been assembled by making at least one weld spot and / or at least one weld bead in a weld zone, the method is remarkable in that the step of heating is conducted over all or part of said weld zone. Preferably, the heating step is carried out on a part of said weld zone, said part being centered on at least one weld point and / or on at least one weld bead.
Préférentiellement, la zone chauffée est une zone de surface supérieure ou égale à cinq fois la surface du point de soudure et/ou du cordon de soudure ; de préférence, supérieure ou égale à trois fois la surface du point de soudure et/ou du cordon de soudure.Preferably, the heated area is a surface area greater than or equal to five times the area of the weld spot and / or the weld bead; preferably greater than or equal to three times the area of the weld spot and / or the weld bead.
Préférentiellement, la zone chauffée est une zone de surface supérieure ou égale à cinq fois la surface combinée du point de soudure et/ou du cordon de soudure, et de la zone thermiquement associée audit point de soudure et/ou audit cordon de soudure; de préférence, supérieure ou égale à trois fois ladite surface combinée.Preferably, the heated area is a surface area greater than or equal to five times the combined area of the weld spot and / or the weld bead, and of the area thermally associated with said weld spot and / or said weld bead; preferably greater than or equal to three times said combined surface.
Selon une mise en œuvre de l’invention, le dispositif de chauffage par induction électromagnétique utilisé lors de l’étape de chauffage est un dispositif à flux électromagnétique transverse comprenant un inducteur inférieur et un inducteur supérieur disposés écartés de manière à former un entrefer, et le procédé comprend une étape préliminaire de positionnement d’une partie de l’ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles formant la zone à chauffer dans ledit entrefer.According to an implementation of the invention, the electromagnetic induction heating device used during the heating step is a transverse electromagnetic flux device comprising a lower inductor and an upper inductor arranged apart so as to form an air gap, and the method comprises a preliminary step of positioning a part of the assembly formed by at least two parts welded together forming the zone to be heated in said air gap.
Selon une autre mise en œuvre de l’invention, le dispositif de chauffage par induction électromagnétique utilisé lors de l’étape de chauffage est un dispositif comprenant un inducteur unique, et le procédé comprend une étape préliminaire de positionnement d’une partie de l’ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles formant la zone à chauffer en regard dudit inducteur.According to another implementation of the invention, the electromagnetic induction heating device used during the heating step is a device comprising a single inductor, and the method comprises a preliminary step of positioning a part of the assembly formed by at least two parts welded together forming the zone to be heated opposite said inductor.
On notera que l’utilisation d’un dispositif de chauffage à flux électromagnétique transverse pour le chauffage d’une bande métallique défilante est connu du document FR2808163. Le dispositif et le procédé décrit sont différents de l’invention en ce que l’invention propose un traitement thermique local et non pas sur la totalité de l’ensemble formé par les pièces soudées entre elles ; et en ce que le procédé de l’invention va proposer préférentiellement un refroidissement à l’air et non pas un traitement thermique de trempe successivement au traitement thermique de recuit ou de revenu.Note that the use of a transverse electromagnetic flux heating device for heating a moving metal strip is known from document FR2808163. The device and the method described are different from the invention in that the invention provides a local heat treatment and not over the entire assembly formed by the parts welded together; and in that the process of the invention will preferably offer air cooling and not a quenching heat treatment successively to the annealing or tempering heat treatment.
De manière avantageuse, l’ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles est un ensemble de pièces d’un véhicule automobile. De préférence, lesdites pièces sont des pièces de tôle métallique soudées entre elles au niveau de leur feuillures et/ou des pièces de structure automobile.Advantageously, the assembly formed by at least two parts welded together is a set of parts of a motor vehicle. Preferably, said parts are pieces of metal sheet welded together at their rebates and / or parts of an automobile structure.
Idéalement, au moins une des pièces est une pièce en un acier sélectionné parmi les aciers à haute limite élastique (HLE), les aciers à très haute limite élastique (THLE) ou les aciers à ultra haute limite élastique (U H LE) et/ou au moins une des pièces soudées est formée par emboutissage à chaud.Ideally, at least one of the pieces is a piece of steel selected from steels with high elastic limit (HLE), steels with very high elastic limit (THLE) or steels with ultra high elastic limit (UH LE) and / or at least one of the welded parts is formed by hot stamping.
Eventuellement, l’ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles comprend au moins un point de soudure et le procédé comprend une étape de détermination des contraintes montrées par le ou les points de soudure de l’ensemble par au moins deux pièces soudées entre elles ; et une étape de caractérisation du ou des points de soudure montrant une contrainte au-delà d’un seuil donné pour la mise en œuvre du traitement thermique de recuit ou de revenu par l’étape de chauffage sur le ou lesdits points. Il est possible que l’ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles ne comprenne qu’un point de soudure, et que ce point de soudure montre des contraintes suffisantes pour être soumis à un traitement thermique. Il est également possible que l’ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles comprenne au moins deux points de soudure et qu’au moins un point de soudure soit soumis à un traitement thermique de recuit ou de revenu, et au moins un point de soudure ne soit pas soumis à un traitement thermique de recuit ou de revenu. En ne soumettant à un traitement thermique que les points de soudure présentant une contrainte au-delà d’un seuil critique prédéterminé, et non pas de manière systématique tous les points de soudure, le procédé est économe en énergie et limite les coûts et le temps de production d’un ensemble de pièces.Optionally, the assembly formed by at least two parts welded together comprises at least one weld point and the method comprises a step of determining the stresses shown by the weld point or points of the assembly by at least two welded parts between them; and a step of characterization of the weld point or points showing a stress beyond a given threshold for the implementation of the annealing or tempering heat treatment by the heating step on the said point or points. It is possible that the assembly formed by at least two parts welded together comprises only one welding point, and that this welding point shows sufficient stresses to be subjected to a heat treatment. It is also possible that the assembly formed by at least two parts welded together comprises at least two welding points and that at least one welding point is subjected to an annealing or tempering heat treatment, and at least one point of solder is not subjected to an annealing or tempering heat treatment. By subjecting to a heat treatment only the welding points having a stress beyond a predetermined critical threshold, and not systematically all the welding points, the process is energy efficient and limits costs and time production of a set of parts.
De manière préférentielle, le procédé comprend une étape initiale de réalisation d’un d’assemblage d’au moins deux pièces par soudage électrique par résistance et/ou par soudage par faisceaux à haute énergie, de sorte à former au moins un point de soudure.Preferably, the method comprises an initial step of producing an assembly of at least two parts by electrical resistance welding and / or by welding with high energy beams, so as to form at least one weld spot. .
Selon un deuxième aspect, l’invention se rapporte à l’utilisation d’un dispositif de chauffage par induction électromagnétique dans un procédé de recuit ou de revenu selon le premier aspect d’au moins un point de soudure et/ou au moins un cordon de soudure d’un ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles, l’utilisation étant remarquable en ce qu’elle comprend :According to a second aspect, the invention relates to the use of an electromagnetic induction heating device in an annealing or tempering process according to the first aspect of at least one soldering point and / or at least one bead of welding an assembly formed by at least two parts welded together, the use being remarkable in that it comprises:
le chauffage jusqu’à une température donnée de recuit ou de revenu d’une zone de l’ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles avec maintien à ladite température donnée de recuit ou de revenu pendant un temps prédéterminé, la zone chauffée comprenant au moins un point de soudure et/ou au moins un cordon de soudure; et de préférence, le refroidissement à l’air de ladite zone chauffée.heating up to a given annealing or tempering temperature of an area of the assembly formed by at least two parts welded together with maintaining at said given annealing or tempering temperature for a predetermined time, the heated zone comprising at least one weld point and / or at least one weld bead; and preferably, the air cooling of said heated zone.
Selon un troisième aspect, l’invention concerne une installation pour l’assemblage par soudage d’au moins deux pièces métalliques remarquable en ce qu’elle comprend au moins un dispositif de soudage et au moins un dispositif de chauffage par induction électromagnétique configuré pour la mise en œuvre d’un procédé selon le premier aspect ou destiné à l’utilisation selon le deuxième aspect. Le dispositif de soudage est, par exemple, une pince de soudage.According to a third aspect, the invention relates to an installation for the assembly by welding of at least two metal parts remarkable in that it comprises at least one welding device and at least one heating device by electromagnetic induction configured for the implementation of a method according to the first aspect or intended for use according to the second aspect. The welding device is, for example, a welding gun.
Selon une mise en œuvre préférée de l’invention :According to a preferred implementation of the invention:
le dispositif de soudage est porté par un robot de soudage, et/ou le dispositif de chauffage par induction électromagnétique est porté par le bras articulé d’un robot, et/ou au moins un dispositif de soudage et au moins un dispositif de chauffage par induction électromagnétique sont agencés au sein du même poste de soudage.the welding device is carried by a welding robot, and / or the electromagnetic induction heating device is carried by the articulated arm of a robot, and / or at least one welding device and at least one heating device by electromagnetic induction are arranged within the same welding station.
Selon une mise en œuvre de l’invention le dispositif de soudage et/ou le dispositif de chauffage électromagnétique sont manipulés manuellement.According to an implementation of the invention, the welding device and / or the electromagnetic heating device are manipulated manually.
Selon un mode de réalisation préféré, l’installation est remarquable en ce que le dispositif de chauffage par induction électromagnétique est un dispositif à flux électromagnétique transverse comprenant un inducteur inférieur et un inducteur supérieur disposés écartés de manière à former un entrefer configuré pour recevoir la zone à chauffer de l’ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles, ou est un dispositif ne comprenant qu’un seul inducteur.According to a preferred embodiment, the installation is remarkable in that the electromagnetic induction heating device is a device with transverse electromagnetic flux comprising a lower inductor and an upper inductor arranged apart so as to form an air gap configured to receive the zone to heat the assembly formed by at least two parts welded together, or is a device comprising only one inductor.
Selon un autre mode de réalisation alternatif ou complémentaire, le dispositif de soudage est porté par un robot de soudage, et au moins un robot de soudage est un robot soudeur configuré pour réaliser un soudage électrique par résistance et/ou au moins un robot de soudage est un robot soudeur configuré par soudage par faisceaux à haute énergie.According to another alternative or complementary embodiment, the welding device is carried by a welding robot, and at least one welding robot is a welding robot configured to perform electrical resistance welding and / or at least one welding robot is a welding robot configured by high energy beam welding.
Enfin, selon un quatrième aspect, l’invention a pour objet un véhicule comprenant un assemblage comprenant au moins deux pièces métalliques assemblées par soudage et dont au moins un point de soudure et/ou au moins un cordon de soudure a été soumis à un procédé de recuit ou de revenu selon le premier aspect.Finally, according to a fourth aspect, the invention relates to a vehicle comprising an assembly comprising at least two metal parts assembled by welding and of which at least one weld point and / or at least one weld bead has been subjected to a process annealing or income depending on the first aspect.
L’invention sera bien comprise et d’autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d’exemple en référence à la planche de dessin annexée sur laquelle la figure unique 1 est une vue schématique d’une installation selon l’invention.The invention will be well understood and other aspects and advantages will appear clearly on reading the description which follows, given by way of example with reference to the attached drawing board in which the single figure 1 is a schematic view of an installation according to the invention.
Dans la description qui suit, le terme « comprendre » est synonyme de « inclure » et n’est pas limitatif en ce qu’il autorise la présence d’autres étapes dans le procédé auquel il se réfère, ou d’autres postes dans l’installation ou d’autres éléments dans l’assemblage et le véhicule auquel il se rapporte. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut les termes « consister en ».In the description which follows, the term “understand” is synonymous with “include” and is not limiting in that it authorizes the presence of other steps in the process to which it refers, or of other items in the installation or other elements in the assembly and the vehicle to which it relates. It is understood that the term "understand" includes the terms "consist of".
On rappelle au besoin que l’austénitisation est le chauffage d’une pièce en acier à une température donnée, dite d’austénitisation, pendant un temps donné, permettant de transformer l’ensemble de sa structure cristallographique en austénite. La température d’austénitisation est dépendante de l’alliage de l’acier. Elle doit être supérieure à AC3 tout en ne s’élevant pas trop pour éviter le risque de grossissement des grains d’austénite.If necessary, it is recalled that austenitization is the heating of a steel part to a given temperature, called austenitization, for a given time, making it possible to transform the whole of its crystallographic structure into austenite. The austenitization temperature is dependent on the alloy of the steel. It must be greater than AC3 while not rising too high to avoid the risk of enlargement of the austenite grains.
Le procédé, l’installation pour la mise en œuvre du procédé et l’assemblage obtenu par le procédé seront décrits conjointement.The process, the installation for implementing the process and the assembly obtained by the process will be described jointly.
Le procédé selon l’invention est un procédé de recuit ou de revenu d’au moins un point de soudure et/ou d’au moins un cordon de soudure sur un ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles, le procédé comprenant :The process according to the invention is a process for annealing or tempering at least one weld spot and / or at least one weld bead on an assembly formed by at least two parts welded together, the process comprising:
une étape de chauffage jusqu’à une température donnée de recuit ou de revenu d’une zone de l’ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles avec maintien à ladite température de recuit ou de revenu pendant un temps prédéterminé, la zone chauffée comprenant au moins un point de soudure et/ou au moins un cordon de soudure ; et une étape de refroidissement de ladite zone chauffée.a step of heating up to a given annealing or tempering temperature of an area of the assembly formed by at least two parts welded together while maintaining said annealing or tempering temperature for a predetermined time, the heated area comprising at least one weld spot and / or at least one weld bead; and a step of cooling said heated zone.
Selon l’invention, l’étape de chauffage est une étape de chauffage par induction mise en œuvre par un dispositif de chauffage par induction électromagnétique.According to the invention, the heating step is an induction heating step implemented by an electromagnetic induction heating device.
Le procédé est mis en œuvre sur un ensemble de pièces assemblées par soudage et montrant à cet effet une zone de soudure. La zone de soudure est tout ou partie de la zone de juxtaposition d’au moins deux pièces et se définit comme la zone de fixation desdites pièces entre elles.The method is implemented on a set of parts assembled by welding and showing for this purpose a weld zone. The weld zone is all or part of the zone of juxtaposition of at least two parts and is defined as the zone for fixing said parts together.
Les méthodes de soudage mises en œuvre dans le cadre de l’invention, à savoir le soudage électrique par résistance et le soudage par faisceaux à haute énergie sont bien connues de l’homme du métier et ne seront pas décrites plus avant.The welding methods implemented in the context of the invention, namely electrical resistance welding and high energy beam welding are well known to those skilled in the art and will not be described further.
On rappellera néanmoins que le soudage électrique par résistance est préférentiellement un soudage par points. On rappellera également que le soudage par faisceaux à haute énergie peut être choisi parmi un soudage laser, un soudage par faisceau d’électrons ou un soudage par bombardement électronique. De préférence, le soudage par faisceaux à haute énergie est un soudage laser. Le laser peut être utilisé en mode continu ou en mode pulsé. De préférence encore, le soudage par faisceaux à haute énergie est un soudage sans apport de matière, c’est-à-dire sans apport de métal.It will nevertheless be recalled that electrical resistance welding is preferably spot welding. It will also be recalled that welding with high energy beams can be chosen from laser welding, electron beam welding or electron bombardment welding. Preferably, the high energy beam welding is a laser welding. The laser can be used in continuous mode or in pulsed mode. More preferably, the welding with high energy beams is a welding without addition of material, that is to say without addition of metal.
De manière avantageuse, l’ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles est un ensemble de pièces d’un véhicule automobile. Il peut s’agir, par exemple, de pièces de structure automobile assemblées entre elles pour former un pied avant ou un pied central de véhicule. Il peut également s’agir de structures de type longerons. De préférence, lesdites pièces sont des pièces de tôle métallique soudées entre elles au niveau de leurs feuillures. Idéalement, au moins une des pièces est une pièce en un acier sélectionné parmi les aciers doux, les aciers à haute limite élastique (HLE), les aciers à très haute limite élastique (THLE) ou les aciers à ultra haute limite élastique (U H LE) et/ou au moins une des pièces soudées est formée par emboutissage à chaud. Pour mémoire, les aciers doux montrent une limite d’élasticité allant de 300 à 350 MPa, les aciers à haute limite élastique (HLE) montrent une limite d’élasticité allant de 400 à 700 MPa, les aciers à très haute limite élastique (THLE) montrent une limite d’élasticité allant de 800 à 1000 MPa et les aciers à ultra haute limite élastique (UHLE) montrent une limite d’élasticité de 1100 à 1500 MPa. La limite d’élasticité est mesurée selon la norme ISO 6892-1:2016.Advantageously, the assembly formed by at least two parts welded together is a set of parts of a motor vehicle. These may, for example, be parts of an automobile structure assembled together to form a front foot or a central foot of a vehicle. It can also be beam-type structures. Preferably, said parts are pieces of metal sheet welded together at their rebates. Ideally, at least one of the pieces is a piece of steel selected from mild steels, steels with high elastic limit (HLE), steels with very high elastic limit (THLE) or steels with ultra high elastic limit (UH LE ) and / or at least one of the welded parts is formed by hot stamping. For the record, mild steels show an elastic limit ranging from 300 to 350 MPa, steels with high elastic limit (HLE) show an elastic limit ranging from 400 to 700 MPa, steels with very high elastic limit (THLE ) show an elastic limit ranging from 800 to 1000 MPa and steels with ultra high elastic limit (UHLE) show an elastic limit from 1100 to 1500 MPa. The elastic limit is measured according to ISO 6892-1: 2016.
Eventuellement, les pièces comprennent à la fois des points de soudure électrique (c’est-àdire des points de soudure réalisés par soudage électrique par résistance) et des points de soudure ou des cordons de soudure laser (c’est-à-dire réalisés par soudage laser).Optionally, the parts include both electrical welding spots (that is to say welding spots made by resistance electrical welding) and welding spots or laser welding beads (that is to say made by laser welding).
Le procédé selon l’invention comprend préférentiellement une étape initiale de réalisation d’assemblage d’au moins deux pièces par soudage électrique par résistance et/ou par soudage par faisceaux à haute énergie, de sorte à former au moins un point de soudure et/ou au moins un cordon de soudure.The method according to the invention preferably comprises an initial stage of producing an assembly of at least two parts by electrical resistance welding and / or by welding with high energy beams, so as to form at least one welding point and / or at least one weld bead.
L’installation 1 selon l’invention, illustrée en figure 1, va donc préférentiellement comprendre au moins un dispositif de soudage, par exemple porté par un robot de soudage 3, et au moins un dispositif de chauffage 5 par induction électromagnétique configuré pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention. Avantageusement, le dispositif de chauffage 5 par induction électromagnétique est porté par le bras articulé d’un robot 7. Préférentiellement, au moins un robot de soudage 3 est un robot soudeur configuré pour réaliser un soudage électrique par résistance et/ou au moins un robot de soudage est un robot soudeur configuré par soudage par faisceaux à haute énergie. Lorsque le soudage est fait manuellement, il peut se faire au moyen d’une pince de soudage.The installation 1 according to the invention, illustrated in FIG. 1, will therefore preferably comprise at least one welding device, for example carried by a welding robot 3, and at least one heating device 5 by electromagnetic induction configured for setting implementing the method according to the invention. Advantageously, the heating device 5 by electromagnetic induction is carried by the articulated arm of a robot 7. Preferably, at least one welding robot 3 is a welding robot configured to perform electrical resistance welding and / or at least one robot welding machine is a welding robot configured by high energy beam welding. When welding is done manually, it can be done using a welding gun.
Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, l’ensemble de pièces 9 est ou comprend un ensemble de tôle pouvant former un corps creux assemblé au niveau de ses feuillures de sorte à présenter une zone de soudure 11. Le traitement thermique de recuit ou de revenu comprenant l’étape de chauffage est conduit sur tout ou partie de ladite zone de soudure 11. De préférence, l’étape de chauffage est conduite sur une partie seulement de ladite zone de soudure 11, ladite partie étant centrée sur au moins un point de soudure.According to a preferred implementation of the invention, the set of parts 9 is or comprises a sheet metal assembly which can form a hollow body assembled at its rebates so as to present a weld zone 11. The annealing heat treatment or tempering comprising the heating step is carried out on all or part of said welding zone 11. Preferably, the heating step is carried out on only part of said welding zone 11, said part being centered on at least a spot of solder.
Comme illustré dans notre exemple de réalisation, l’assemblage de l’ensemble de pièces par soudage et le traitement thermique de recuit ou de revenu d’au moins un point et/ou au moins un cordon de soudure peuvent être réalisés successivement au sein d’un même poste d’une installation, c’est-à-dire sans déplacement de l’ensemble de pièces 9 entre l’étape de soudage et l’étape de chauffage de recuit ou de revenu. Alternativement ils peuvent être réalisés dans des postes différents avec un transport de l’ensemble de pièces entre les différents postes.As illustrated in our embodiment, the assembly of the set of parts by welding and the heat treatment of annealing or tempering of at least one point and / or at least one weld bead can be carried out successively within d 'A single station of an installation, that is to say without displacement of the set of parts 9 between the welding step and the annealing or tempering heating step. Alternatively, they can be produced in different stations with transport of the set of parts between the different stations.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le dispositif de chauffage par induction électromagnétique utilisé lors de l’étape de chauffage est un dispositif à flux électromagnétique transverse comprenant un inducteur inférieur 13 et un inducteur supérieur 15 disposés écartés de manière à former un entrefer. Une telle configuration est particulièrement avantageuse lorsque la zone de soudure comprenant les points de soudure à traiter est disposée sur des feuillures. Dans un tel cas, le procédé comprend une étape préliminaire de positionnement d’une partie de l’ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles formant la zone à chauffer dans ledit entrefer.According to a preferred embodiment of the invention, the electromagnetic induction heating device used during the heating step is a transverse electromagnetic flux device comprising a lower inductor 13 and an upper inductor 15 arranged apart so as to form a air gap. Such a configuration is particularly advantageous when the weld zone comprising the weld points to be treated is arranged on rebates. In such a case, the method comprises a preliminary step of positioning a part of the assembly formed by at least two parts welded together forming the zone to be heated in said air gap.
De manière alternative ou complémentaire, le dispositif de chauffage par induction électromagnétique utilisé lors de l’étape de chauffage peut ne comprendre qu’un seul inducteur. Cette configuration est avantageuse lorsque le point de soudure auquel doit être appliqué le traitement de recuit ou de revenu est au fond d’une cavité, ou lorsqu’il s’agit d’appliquer un traitement de recuit ou de revenu à un cordon de soudure, en déplaçant le dispositif de chauffage par induction électromagnétique le long du cordon de soudure.Alternatively or additionally, the electromagnetic induction heating device used during the heating step may comprise only one inductor. This configuration is advantageous when the welding point to which the annealing or tempering treatment is to be applied is at the bottom of a cavity, or when it is a question of applying an annealing or tempering treatment to a weld bead , by moving the electromagnetic induction heater along the weld bead.
Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, le traitement de recuit ou de revenu est réalisé sur une partie seulement de la zone de soudure et est conduit de manière à ce que la température donnée de recuit ou de revenu soit choisie au-dessus de la température AC3 de transformation en austénite.According to a preferred implementation of the invention, the annealing or tempering treatment is carried out on only part of the weld zone and is carried out so that the given annealing or tempering temperature is chosen above of the temperature AC3 of transformation into austenite.
Une fois le traitement de recuit ou de revenu effectué, le refroidissement de l’ensemble de pièces se fait préférentiellement naturellement, à l’air, depuis la température donnée de recuit ou de revenu jusqu’à la température ambiante. La mise en œuvre d’un refroidissement à l’air permet de bénéficier d’une détente optimale de l’acier dans la zone recuite. Si le refroidissement peut être naturel, il peut également être légèrement forcé par soufflage d’air sans toutefois conduire à une trempe.Once the annealing or tempering treatment has been carried out, the cooling of the set of parts is preferably done naturally, with air, from the given annealing or tempering temperature to ambient temperature. The use of air cooling allows optimum relaxation of the steel in the annealed area. If the cooling can be natural, it can also be slightly forced by blowing air without however leading to quenching.
Eventuellement, l’ensemble formé par au moins deux pièces soudées entre elles comprend au moins un point de soudure, par exemple au moins deux points de soudure, et le procédé 5 comprend une étape de détermination des contraintes montrées par le ou les points de soudure de l’ensemble par au moins deux pièces soudées entre elles ; et une étape de caractérisation du ou des points de soudure montrant une contrainte au-delà d’un seuil donné pour la mise en œuvre du traitement thermique de recuit ou de revenu par l’étape de chauffage. La détermination des contraintes peut se faire selon n’importe quelle méthode de 10 calcul connue de l’homme du métier. Il est également possible de déterminer quels sont le ou les points de soudure les plus contraints au moyen d’essais-chocs.Optionally, the assembly formed by at least two parts welded together comprises at least one weld point, for example at least two weld points, and the method 5 comprises a step of determining the stresses shown by the weld point or points of the assembly by at least two parts welded together; and a step of characterization of the weld point or points showing a constraint beyond a given threshold for the implementation of the heat treatment of annealing or tempering by the heating step. The determination of the constraints can be done according to any method of calculation known to a person skilled in the art. It is also possible to determine which are the most constrained spot (s) by means of impact tests.
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