WO2020254735A1 - Pion à souder creux pour assemblage de deux matériaux différents - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to the assembly of materials of a different nature, which cannot be welded directly by resistance.
- the structures targeted are in particular those of motor vehicles, such as the body, to contribute to their weight reduction and to the reduction of greenhouse gas emissions.
- the invention relates, for example, to the mechanical assembly of a steel sheet with a sheet of an aluminum alloy such as Al-Si-Mg or Al-Si-Mg-Mn, or of a composite material, or of a thermoplastic polymer. with or without fiber reinforcement.
- the invention thus relates to a hollow weld pin to allow the mechanical assembly of sheets of a different nature with a mass gain induced by the weld pin reduced as much as possible to achieve the objective of lightening motor vehicles .
- the connecting element is a pin which is, by virtue of its form factor, retained by the punched sheet, which facilitates use before welding.
- the hollow character of the pin significantly lightens the assembly, which constitutes a significant advance.
- a method for assembling a sheet and an iron-based metal part comprising a step of fitting with retention by the sheet of a hollow pin, by through punching of the sheet with a barrel of said hollow pin, a pellet detaching from the sheet, a collar of the pin abutting against the surface of the sheet once the through-punching has been carried out, or by overmolding of said barrel in the sheet, then a step welding of a metal cylinder of the pin to the iron-based metal part by bringing a free end of the metal cylinder into contact with the surface of the iron-based metal part and electric resistance welding.
- the assembly is done with a punching step passing through the sheet with a hollow cylinder - or tube - of electrically conductive metal, one end of which has a flaring which abuts against the surface of the sheet.
- a punching step passing through the sheet with a hollow cylinder - or tube - of electrically conductive metal, one end of which has a flaring which abuts against the surface of the sheet.
- a step of welding the hollow metal cylinder to the iron-based metal part by bringing a free end of the metal cylinder into contact hollow opposite to the flare with the surface of the iron-based metal part and application of an electric resistance welding electrode to the mouth of the flare.
- a hollow part generally flat, of circular section parallel to its plane, having an axis of symmetry of revolution, rigid, and open at both ends, is used.
- the method is a method of assembling a sheet and an iron-based metal part comprising a step of placing a through tubular stud open at both ends by punching the sheet with a barrel. of said pin with retention of said was by the sheet, a collar of the pin abutting against the surface of the sheet once the through punching has been carried out, and the elastic returns of the barrel of the pin and of the sheet compressing the outer surface of the barrel a pellet detaching from the first sheet, or by overmolding said barrel in the sheet, then a step of welding a metal tube of the pin on the metal part based on iron by contacting a free end of the metal tube with the surface of the metal part based on iron and electric resistance welding.
- the hollow weld pin according to the invention makes it possible to:
- [0005] pass through a metal, composite or thermoplastic sheet, with thicknesses less than or equal to 4mm, then to allow a rigid integral maintenance of the sheet with the pin after punching or overmolding, while offering at least an accessible or even protruding part in the form of a ring surrounding a hollow, or of a ring portion, weldable by electrical resistance,
- the electrical resistance welding electrode is sized and applied such that all angular sectors of the mouth of the flare are used simultaneously to transmit energy for the weld;
- the hollow metal cylinder (tube) is formed beforehand by stamping and cutting a sheet of low-alloy steel of 0.5, 1 or 2 mm thickness;
- a sheet for mechanical assembly pre-equipped with a hollow pin comprising a hollow cylinder (tube) passing through electrically conductive metal, which on one side of the sheet has a flare which abuts against the surface of the sheet and which on the other face of the sheet has a free end.
- the sheet retains the hollow pin.
- It is also defined as a sheet for mechanical assembly retaining a tube open at its two ends and passing through, made of electrically conductive metal, which on one face of the sheet has a flare which abuts against the surface of the sheet and which on the other face of the sheet has a free end.
- It may be a sheet of aluminum alloy, or a sheet of thermoplastic polymer with or without fibrous reinforcement, in particular a fibrous reinforcement with long fibers, or a sheet of composite material with an organic or ceramic matrix with or without a fibrous reinforcement, in particular a fibrous reinforcement with long fibers;
- the hollow metal cylinder (tube) may be of low-alloy stamped steel
- the material of the hollow metal cylinder can be kept away from the sheet material by an additional cylinder of the pin, or additional tube, the free end of the hollow metal cylinder protruding from a free end of the additional cylinder ;
- the additional cylinder can be made of stainless steel, of hardened steel, or of a non-metallic material which is refractory to heat;
- the hollow metal cylinder and the additional cylinder can be assembled by welding, glue, clamping or plastic deformation between respective end flanges of the cylinders on the flare side, or even blocked relative to each other by inserting a shim between an internal surface of the additional cylinder and an opposite external surface of the hollow metal cylinder, or by the presence on the internal diameter of the additional cylinder of radially projecting parts favoring an embedding of the additional cylinder around the hollow metal cylinder;
- the assembly can include electrical insulation between the material of the hollow metal cylinder and the material of the additional cylinder;
- the free end of the hollow metal cylinder may be smooth, or have an interior or exterior chamfer, or have a corrugation on its perimeter, or have slots on its perimeter.
- the invention also consists of an assembly of a sheet and an iron-based metal part comprising a hollow pin (tube) comprising an electrically conductive metal cylinder passing through the sheet and one end of which has a flaring in abutment against the surface of the sheet, the hollow metal cylinder being welded to the iron-based metal part. It extends to a motor vehicle whose structure includes at least one assembly according to the invention.
- the rod of a conductive metal pin composed of a head and a rod of length chosen for the the repair being placed in the recess of said electrically conductive metal cylinder, the head resting against the flare of the cylinder and an electric welding electrode being applied to the head to weld the rod to the sheet.
- Figure 1 is a sectional view of a pin according to a first embodiment of the invention.
- Figures 2 to 4 are sectional views of successive stages of implementation of a pin according to Figure 1.
- Figure 5 is an explanation of phenomena involved in the steps of the figures mentioned above.
- Figures 6 and 7 are sectional views of subsequent successive steps in implementing a pin according to Figure 1.
- Figure 8 shows the manufacture of a pin according to Figure 1.
- Figure 9 shows an example of implementation at the stage of Figure 4 as well as the force curves applied during the steps of Figures 2 to 4 in four separate implementations with a sheet of the same type.
- Figure 10 shows the change in the force required for the punching of Figures 2 to 4 depending on the strength of the punched sheet, for three separate implementations.
- Figure 11 shows the steps of Figures 2 to 4 and 6 and 7 in the form of micrographic sections.
- Figure 12 shows an assembly between an aluminum alloy sheet and a steel sheet, resulting from the process at the end of the implementation of the step of Figure 7, after rupture of the alloy sheet aluminum due to a mechanical shear test to which the weld according to the invention has withstood.
- Figure 13 is a sectional view of a pin according to a second embodiment of the invention.
- Figures 14 to 17 show sectional views of variants of the pin of Figure 13.
- Figure 18 shows in section the final step of implementation of the pin according to Figure 13.
- Figure 19 shows a sectional view of another variant of the pin of Figure 13.
- Figure 20 shows the composition of a pawn according to Figure 13.
- Figure 21 shows results after placing the pin of Figure 13 on three sheets of different materials.
- FIG. 22 shows three variants of a pin according to the first embodiment.
- Figure 23 shows a repair method according to one aspect of the invention of an assembly using the invention.
- Figures 24 to 29 show a further embodiment of the invention.
- Figure 30 shows an embodiment of the manufacture of a solder pin according to the invention alternative to the embodiment of Figure 8.
- Figure 31 shows a variant of the establishment of the pin, for certain materials of the sheet.
- FIG. 1 In Figure 1, there is shown a hollow weld pin 10 according to a first embodiment of the invention which may consist of a metal part 20 obtained by plastic deformation of a sheet or a piece - or , according to one definition, a metal cylinder intended for hot forming by rolling, extruding or forging.
- the part is remarkable because it has a collar 21 in a plane and is extended on its lower face by a barrel having the shape of a hollow cylinder of revolution 22 of length L22, perpendicular to the plane of the collar, taken from the lower surface of the flange 21, and the axis of symmetry 60 of which is perpendicular to the plane of the flange 21, in particular to its upper surface 23 (furthest from the shaft) which is flat.
- the metal part 20 constitutes a tube.
- the annular surface 24 of the end of the hollow cylindrical barrel 22 opposite the flange 21 is flat and can be brought into contact with the upper surface 41, flat, of a sheet 40 while the lower surface 42 of the sheet 40, also flat, is pressed onto a punching die 50 admitting a symmetry of revolution whose axis of symmetry coincides with the axis of symmetry of the barrel 22, and whose internal diameter is greater than the external diameter De22 of the barrel 22 according to the rules defined by a person skilled in the art.
- the mechanical resistance of the part 20 must be greater than the mechanical resistance of the sheet 40 and the length L22 of the barrel 22 must be greater than the thickness of the sheet 40.
- FIG. 3 In Figure 3, there is shown the application of a force F increasing over time and perpendicular to the surface 23 which allows the annular surface 24 of the end of the cylindrical barrel to conform with the upper surface of the sheet 40 which deforms elastically until the applied force F reaches a critical value Fe which causes the elastic limit of the sheet 40 to be exceeded, and the start of its plastic deformation and its punching until a pellet 70 forms in the deformed sheet 40, detaches therefrom and is discharged through the bore of the punching die.
- the tubular character was 22 facilitates the radial elastic deformation of the pin 10 during punching.
- the elastic return of the sheet 40 after punching causes a contraction of the sheet around the external diameter De22 of the barrel 22 and therefore a compressive stress on the external surface 25 of the barrel 22.
- the hollow weld pin 10 is mechanically retained by the sheet 40 and has a projecting annular surface 24 on the surface thereof.
- the assembly forms a sheet ready to be resistance welded to another sheet predominantly made of iron, via the annular surface 24, at the end of the shank of the hollow weld pin 10.
- Reference 1 conformation of the contact between the annular surface of the end of the barrel and the upper surface of the sheet
- Reference 6 contact of the lower surface of the flange on the upper surface of the sheet and sudden increase in the punching force.
- FIG. 6 the sheet 40 equipped with the hollow weld pin 10, or several similar pins, is placed above the sheet 80 in steel, stainless steel (in some applications in cast iron), that is - ie mainly made of iron, on an overlap area in accordance with the technical specifications of the assembly.
- the annular and projecting contact surface 24 is brought into contact with the upper surface 81 of the sheet 80 with a force Fl perpendicular to the planes of the two sheets and applied to the surface 23 via a resistance welding electrode 90.
- FIG. 7 the passage of current between the electrode 90 and the sheet 80, electrically connected to ground, causes the current to flow into the part 20, mainly in the barrel 22, and causes the local melting of the end of the latter near the annular contact surface 24 as well as its plastic deformation constituting a melted and collapsed mass 27 under the effect of the force Fl.
- the plastic deformation and the forces applied cause a plastic deformation of the sheet 40 less mechanically resistant than the hollow weld pin, and makes it possible on the one hand to compensate for any variations in thickness of the sheet 40 and on the other hand to generate a robust mechanical assembly which is not very sensitive to relaxation in service.
- this assembly method is more suitable for the assembly of two metal sheets than a composite or thermoplastic sheet 40 on a sheet 80 mainly based on iron.
- Figure 8 shows an example of the range of deformation of a hollow weld pin according to the invention using a 10-step stamping / cutting process of a low alloy steel sheet. thickness 1 mm.
- the hollow weld pin has a mechanical strength close to 500 MPa after shaping (the mechanical strength of the part is deduced from a Vickers hardness measurement).
- a thickness of 0.5mm or 2mm can be used, as examples.
- Figure 30 shows another embodiment of the manufacture of a pin as shown in Figures 1 to 7. It consists of the plastic deformation of a piece of steel cut from a coil of steel wire (grade 17B2, for example) with a diameter possibly calibrated by spinning, for example 8 mm, with a few millimeters in length. The figure shows the different cold forging stations with the application of a die and a punch. A depastillage is carried out at the end of the process so as to form the through hole, crossing right through.
- FIG. 9 shows images of an example of the result of the punching / retaining operation of a hollow weld pin according to an embodiment of the invention on a sheet, seen from one side, then from the other.
- the images show the protruding and annular surface of the shank of the hollow weld pin after punching, as well as the surface of the flange on which the electrode is then applied.
- the hollow pin remains stuck in the aluminum (or other material if the sheet used is different, as mentioned) after punching due to the mechanical forces of retraction of the aluminum sheet after punching, possibly supplemented by a slight swelling of the barrel of the hollow pin .
- the tubular character of the barrel 22 facilitates the radial elastic deformation of the pin 10 during punching.
- FIG. 9 also shows the force curves for four punching tests of the same 2 mm thick aluminum alloy sheet characterized by a mechanical strength of 250 MPa.
- the four tests demonstrate the good reproducibility of punching with a critical force Fp close to 9,000 N, whether the operation is carried out slowly or rapidly. Once the punching has been carried out, the pin can hardly be unbuttoned from the sheet, because its form factor allows it to be retained by the punched sheet: given its thickness, the pin is wide enough to be retained.
- FIG. 10 shows a linear behavior of the punching force Fp as a function of the mechanical resistance of the sheet for a constant thickness of 2mm.
- Figure 11 show the different stages of the assembly of an aluminum alloy sheet 2 mm thick on a steel sheet using the hollow weld pin according to the invention , in the form of micrographic sections after coating in a resin and polishing.
- FIG. 11 A Part a of FIG. 11 shows a hollow weld pin in section.
- FIG. 11B Part b of Figure 11 shows a hollow weld pin and aluminum alloy sheet after the punching / holding operation.
- FIG. 11C Part c of Figure 11 shows a hollow weld pin and the aluminum alloy sheet after resistance welding to a steel sheet.
- FIG. 11D Part d of FIG. 11 is an enlarged image of one half of the hollow weld pin in section showing the welded area and the phenomenon of plastic deformation of the end of the barrel and of the alloy sheet. aluminum. The image also highlights a modification of the micro structure of the hollow weld pin at the level of the barrel revealing the privileged passage of current during resistance welding.
- FIG. 12 shows the photograph of an assembly between an aluminum alloy sheet and a steel sheet using the hollow weld pin according to the invention after a mechanical shear test, which highlights evidence of a rupture of the aluminum sheet and not of the weld, attesting to a certain level of mechanical strength of the assembly according to the invention.
- the force applied causing the failure depends directly on the mechanical strength of the aluminum sheet and on the shear resistant section.
- the force causing the rupture is equal to 7 500 N.
- the result of the test shown in figure 12 makes it possible to guarantee that the hollow weld pin withstands a force maximum of 7,500N, meeting the requirements for an automotive hybrid assembly application.
- the hollow weld pin 10 may consist of a first metal part 20 as described above, but whose barrel is positioned internally vis-à-vis the axis, and a second metal part 30, whose barrel is positioned externally vis-à-vis the axis.
- the internal 20 and external 30 hollow parts respectively have flanges 21 and 31, and hollow cylindrical barrels 22 and 32, the axes of symmetry 60 and 61 of which are perpendicular to the upper 33 and lower 26 surfaces of the flanges 31 and 21, respectively, these two surfaces being plane rings.
- the upper surface 33 of the flange 31 has an annular surface 38 in contact with the lower surface 26 of the flange 21, so that the flanges 21 and 31 can be assembled mechanically by affixing.
- the internal diameter Di32 of the external barrel 32 is strictly greater than the external diameter De22 of the internal barrel 22 so that the internal surface 39 of the external barrel 32 is never in contact with the external surface 25 of the internal barrel 22. This has the effect. consequence of generating an empty volume 100 between the drums of the outer 30 and inner 20 parts.
- the length L22 of the shank 22 is necessarily greater than the total height - measured from the upper surface of the collar to the end of the shank - of the part 30 , sum of the length L32 of the shank 32 and the thickness e30 of the flange of the external part 30, so that the hollow weld pin 10 has a projecting annular surface 24, end of the internal shank 22 projecting from the external shank 32.
- FIG. 14 The outer 30 and inner 20 parts must be assembled together on the annular contact area 38 by resistance welding, gluing, clamping or plastic deformation, so as to avoid any relative movement between the outer 30 and inner parts. 20 during an external request.
- the external part 30 can also have a shape adapted to the level of its collar 31 to receive the internal part 20 which can be fitted with a tight fit, as shown in FIG. 15.
- the internal part 20 can also have a shape adapted to the level of its collar 21 to receive the external part 30 which can be fitted with a tight fit, as shown in FIG. 16.
- an additional piece 110 can be inserted by force between the internal surface 39 of the external barrel 32 and the external surface 25 of the barrel 22, to mechanically hold the external 30 and internal 20 pieces together by force. , as shown in figure 17.
- the barrels 32 and 22 have the same axis of symmetry 63, so that the distance separating the surfaces 39 and 25 is constant to create a volume void 100 having a symmetry of revolution about the axis 63.
- the separation can be 0.5mm at least, for example 1 mm, to be adapted according to the exact implementation.
- FIG. 18 The different steps of the punching operation described above with the first embodiment of the hollow weld pin can be repeated with the second embodiment of the hollow weld pin consisting of the outer 30 and inner 20 parts.
- a difference consists of in the presence of the annular protruding surface 24 of the inner barrel which comes into contact with the upper surface 41 of the sheet 40 before the annular protruding surface 34 of the outer barrel. This difference acts favorably on the punching operation because it allows the sheet 40 to be placed under tension locally, before the annular projecting surface 34 begins the punching operation.
- the punching / retention operation can be reproduced on different areas of the sheet 40 depending on the technical specification of the future assembly with the sheet 80.
- the resistance welding operation for the assembly of the sheets 40 and 80 is similar to that described for the first embodiment of the hollow weld pin, using the annular surface 24 of the internal part 20 to make the welding.
- a low alloy steel with good weldability is used for this internal part 20, such as CIO steel, DC01 steel, or 17B2 steel.
- the steel used for the external part 30 is preferably a stainless steel to prevent corrosion in contact with a sheet made of carbon fiber composite material, in particular.
- the empty volume 100 acts as thermal resistance and makes it possible to protect the sheet 40 against too great a rise in temperature which could adversely affect its mechanical properties, in particular when the sheet 40 is made of a composite or thermoplastic material.
- the empty volume 100 also allows the flow under the force Fl of the material of the barrel 22 of the internal part 20 made softer, softer, during resistance welding.
- the possibility of plastically deforming the barrel 22 during the resistive welding operation makes it possible to compensate for any variations in thickness of the sheet 40 and to generate a robust mechanical assembly which is not very sensitive to relaxation in service.
- the use of two external 30 and internal 20 parts for the realization of the second embodiment of the hollow weld pin makes it possible to combine different materials for the two parts and to avoid the development of galvanic corrosion of the 'assembly, in case of association of a carbon fiber composite with a steel sheet in the presence of humidity during the use phase.
- the outer part 30, in contact with the part made of carbon fiber composite material can be made with a stainless steel while the inner part 20 in contact with the part.
- steel part is made with low alloy steel to ensure the quality of resistance welding. Under these conditions, the durability and mechanical strength of an assembly between a sheet of carbon fiber composite material and a second sheet of steel is guaranteed.
- the outer part 30 can be made from a deformable steel and having undergone, after shaping, a quenching heat treatment optionally followed by tempering so as to greatly increase its mechanical properties. Under these conditions, the external part 30 allows easier punching of the sheet 40, while the internal part 20, made of mild steel, allows quality welding with a sheet 80 mainly made of iron.
- the outer part 30 can be made with a refractory material with high mechanical strength so as to facilitate punching and to minimize the heat exchange between the outer part 30 and the sheet 40 during the welding of the internal part 20 on a sheet 80 mainly made of iron.
- an electrically insulating part 120 can be placed between the flanges 21 and 31 of the internal 20 and external 30 parts so that the external part 30 is not passed through by the electric current during the welding of the part 20. and the possible contact of the surface 34 with the sheet 80 connected to the ground. Under these conditions, additional thermal protection is provided to the sheet 40, the part 30 being heated by the passage of an electric current during welding.
- the part 120 of the previous example can be replaced by an insulating surface treatment, resistant to temperature, and localized at the level of the upper surface 33 of the collar 31.
- a surface treatment can be produced by way of dry - PVD, projection thermal, for example - and may consist of a refractory oxide for example, such as A1203.
- Figure 20 shows the combination of the inner 20 and outer 30 parts to form the second embodiment of the hollow weld pin according to the invention
- FIG. 21 shows three cases of punching in three sheets 2 mm thick of different types: aluminum alloy with a mechanical strength of 430 MPa for sheet 200, composite with 80% carbon fibers and 20% of epoxy resin for sheet 210, unsaturated polyester loaded with 29% glass fibers for sheet 220.
- the punching forces are respectively 18,600, 9,300, and 4,500 N.
- the figure 21 thus highlights the good quality of the punching for different types of materials.
- the principles of the invention are applicable even with the high mechanical strength of the sheet 200 namely 430MPa as has been mentioned.
- the free end of the barrel 22 or 32 being welded to the steel sheet may have an internal chamfer, or a corrugation (a wave) , or crenellations on its perimeter, or any other shape which does not interfere with the punching operation, but which makes it possible to reduce the contact area with the steel sheet 80 during resistance welding. Under these conditions, the intensity of the welding current can be reduced as well as the heating of the various parts through which the current passes.
- Figure 22 shows three examples of a hollow weld pin according to the first embodiment, with three different geometries of the annular projecting surface of the free end of the barrel: with an internal chamfer (oriented towards the inside of the cylinder) for annular surface 240, with corrugation along the perimeter (of amplitude parallel to the axis) for annular surface 241, and with crenellations along the perimeter (the sides of the crenellations being parallel to the axis) for the annular surface 242.
- FIG. 23 In FIG. 23, there is shown the possibility of adding, in the event of failure of the weld, the hollow pin formed for the illustration, according to the second mode of realization, of the hollow parts 20 and 30, to be able to take advantage of the hollow character of the pin, remained in the hypothesis in place despite its failure, to carry out a simple repair.
- the hole in the hollow pin is used to introduce the rod of a standard pin 250, which is then welded by electric welding using an electrode applied to its head, accessible above the hollow pin, opposite the free end of its rod which is in contact with the sheet 80.
- the same principle is applicable with the hollow pin of the first embodiment of the invention.
- the head of the standard pin is further supported on the outer face of the collar of the hollow pin to clamp the two sheets 40 and 80, respectively of steel and either of aluminum or of a composite material or the like, one against the other.
- FIG. 24 Referring to Figures 24 to 29, another approach, to provide effective thermal protection of the sheet 40 during its assembly with a steel sheet 80, consists of making a washer 130 which has on its internal diameter three radially projecting parts 131, the ends of which are distributed over a diameter D around the axis of the washer very slightly less than the external diameter of the barrel 22 of the internal hollow part 20.
- This washer also has a thickness el30 less than the height L22 of the barrel 22 of the internal hollow part 20.
- FIG. 26 In figure 26, we see the assembly of the washer 130 on the inner hollow part 20, and more precisely on its shaft 22. The washer 130 is pushed until it meets the surface of the collar 21 facing the shaft 22 , to form the hollow weld pin 10.
- the washer 130 can be force-mounted on the barrel 22 with three points of contact only, at 120 ° to each other for example, generating a stable support for the washer 130 on the barrel 22, as well as three successive air volumes 132 over three angular sectors of the toric space between the barrel 22 and the washer 130. These air volumes 132 are delimited from one another by the radially projecting parts 131. L The difference between the diameter D and the outside diameter of the barrel 22 is controlled to ensure a press fit which prevents the washer 130 from separating from the part 20 without the application of a significant external force.
- the outer face 133 of the washer is used for punching the sheet 40 and its retention in the sheet 40.
- the outside diameter of the washer 130, referenced De 130 is necessarily less than the outside diameter of the flange 21 of the part 20, referenced De21, so as to generate a surface 134 annular contact, on the face of the collar looking towards the barrel, with the sheet 40 after punching.
- This contact face is formed by the surface of the face of the collar looking from the barrel which projects from the washer 130, due to the smaller diameter of the latter.
- the surface 134 guarantees the mechanical strength of the assembly of the sheets 40 and 80 after welding, avoiding unbuttoning.
- the end 24 of the barrel 22, opposite the flange 21, can advantageously have a double chamfer so as to increase the contact resistance during welding with the steel sheet 80 and therefore to reduce the welding current intensity.
- washer 130 heats up much less than was 22 during the resistance welding operation.
- the sheet 40 which receives heat through the washer, heats up less than the washer and than was 22.
- the washer 130 can advantageously be made of a material which has reduced thermal conductivity to limit heating of the sheet 40 to the maximum.
- the washer 130 can be made of stainless steel, or of refractory steel.
- the washer 130 can advantageously, and from a point of view of the manufacturing cost which one wishes to be reduced, be produced by stamping.
- the sheet of non-electrically conductive material is manufactured by molding or compression of the rolling, thermocompression, stamping type, which is easily the case if the material is a thermoplastic polymer material, a thermosetting resin or a composite material comprising woven fibers impregnated with a polymeric resin, then the pin or, if the pin is in two pieces, the external part of the pin (the additional cylinder) can be introduced into the sheet as soon as it is hot-shaped, by overmolding. The pawn (or the outer piece of the pawn if the pawn is in two pieces) is then retained by the contraction of the material around the barrel during cooling.
- the molded or laminated material is a thermoplastic reinforced with long fibers, at least some of which are oriented in a single direction in the plane, cutting the long fibers by punching is avoided, since the long fibers can be arranged locally in the material around the pin, the presence of the latter deflecting them locally on either side of the location it occupies on the sheet without calling into question the regular presence of long fibers throughout the part, upstream and downstream of the pin in the direction of the fibers. This makes it possible to ensure the solidity of the part, the fibers of which retain all their integrity, and therefore ensure, if necessary, the transmission of forces from the downstream side of the pin to the upstream side thereof, or vice versa.
- This manufacture by inserting the pin during the manufacture of the part is conceived in particular with the two-part pin, the outer part providing thermal protection to the polymer or composite material for the electric welding step. It is specified that the internal part of the pin can be present during overmolding, or be introduced later.
- the invention applies in particular to the automotive sector, for the assembly of body parts or body parts made of steel and aluminum alloy, or for the assembly of parts made of steel and of polymer material, or of composites. .
Landscapes
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Abstract
Procédé d'assemblage d'une tôle (40) et d'une pièce métallique à base de fer (80) comprenant une étape de mise en place d'un pion tubulaire (10) ouvert à ses deux extrémités par poinçonnage traversant de la tôle (40) avec un fût dudit pion avec rétention dudit fut (10) par la tôle, une pastille se détachant de la première tôle (40), une collerette du pion venant en butée contre la surface de la tôle (40) une fois le poinçonnage traversant effectué, et les retours élastiques du fut du pion (10) et de la tôle (40) comprimant la surface extérieure du fût, ou par surmoulage dudit pion dans la tôle, puis une étape de soudure d'un tube métallique du pion (10) sur la pièce métallique à base de fer (80) par mise en contact d'une extrémité libre (24) du tube métallique avec la surface de la pièce métallique à base de fer (80) et soudure par résistance électrique (90).
Description
Description
Titre de l’invention : Pion à souder creux pour assemblage de deux matériaux différents
[0001] L’invention concerne l’assemblage de matériaux de nature différente, non soudables directement par résistance. Les structures visées sont en particulier celles des véhicules automobiles, comme la caisse, pour contribuer à leur allègement et à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. L’invention concerne par exemple l’assemblage mécanique d’une tôle en acier avec une tôle en un alliage d’aluminium comme Al-Si-Mg ou Al-Si-Mg- Mn, ou en un matériau composite, ou en polymère thermoplastique avec ou sans renforcement par des fibres. Il est connu d’utiliser des rivets et une soudure électrique, mais les tiges des rivets ne sont pas retenues par la tôle poinçonnée, ce qui complique l’utilisation avant la soudure. Qui plus est, et cela est un problème majeur, les têtes des rivets alourdissent le montage.
[0002] L’invention concerne ainsi un pion à souder creux pour permettre l’assemblage mécanique de tôles de nature différente avec une prise de masse induite par le pion à souder réduite au maximum pour atteindre l’objectif de l’allègement des véhicules automobiles. Ainsi, l’élément d’assemblage est un pion qui est, de par son facteur de forme, retenu par la tôle poinçonnée, ce qui facilite G utilisation avant la soudure. De plus, le caractère creux du pion allège significativement le montage, ce qui constitue une avancée sensible.
[0003] Pour atteindre cet objectif il est proposé un procédé d’assemblage d’une tôle et d’une pièce métallique à base de fer comprenant une étape de mise en place avec rétention par la tôle d’un pion creux, par poinçonnage traversant de la tôle avec un fût dudit pion creux, une pastille se détachant de la tôle, une collerette du pion venant en butée contre la surface de la tôle une fois le poinçonnage traversant effectué, ou par surmoulage dudit fut dans la tôle, puis une étape de soudure d’un cylindre métallique du pion sur la pièce métallique à base de fer par mise en contact d’une extrémité libre du cylindre métallique avec la surface de la pièce métallique à base de fer et soudure par résistance électrique. Selon une autre définition, l’assemblage se fait avec une étape de poinçonnage traversant de la tôle avec un cylindre creux - ou tube - en métal conducteur d’électricité dont une extrémité présente un évasement qui vient en butée contre la surface de la tôle une fois le poinçonnage traversant ou le surmoulage effectué, puis une étape de soudure du cylindre métallique creux sur la pièce métallique à base de fer par mise en contact d’une extrémité libre du cylindre métallique
creux opposée à l’évasement avec la surface de la pièce métallique à base de fer et application d’une électrode de soudure par résistance électrique sur l’embouchure de l’évasement. Et selon encore une autre définition de l’invention, on utilise une pièce creuse, généralement plate, de section circulaire parallèlement à son plan, disposant d’un axe de symétrie de révolution, rigide, et ouverte à ses deux extrémités. Ainsi, le procédé est un procédé d’assemblage d’une tôle et d’une pièce métallique à base de fer comprenant une étape de mise en place d’un pion tubulaire traversant ouvert à ses deux extrémités par poinçonnage de la tôle avec un fût dudit pion avec rétention dudit fut par la tôle, une collerette du pion venant en butée contre la surface de la tôle une fois le poinçonnage traversant effectué, et les retours élastiques du fut du pion et de la tôle comprimant la surface extérieure du fût une pastille se détachant de la première tôle, ou par surmoulage dudit fut dans la tôle, puis une étape de soudure d’un tube métallique du pion sur la pièce métallique à base de fer par mise en contact d’une extrémité libre du tube métallique avec la surface de la pièce métallique à base de fer et soudure par résistance électrique.
[0004] Le pion à souder creux selon l’invention permet de :
[0005] traverser une tôle métallique, composite, ou thermoplastique, avec des épaisseurs inférieures ou égales à 4mm, puis de permettre un maintien solidaire rigide de la tôle avec le pion après poinçonnage ou surmoulage, tout en offrant au moins une partie accessible voire saillant sous forme d’un anneau entourant un creux, ou d’une portion d’anneau, soudable par résistance électrique,
[0006] réaliser une tôle métallique, composite, ou thermoplastique équipée d’un ou de plusieurs pions à souder creux selon l’invention, prête à être soudée localement par résistance électrique sur une seconde tôle majoritairement constituée de fer -acier, acier inoxydable voire éventuellement dans des applications différentes, de la fonte -, de manière à réaliser un assemblage mécanique robuste entre deux matériaux ne pouvant pas être directement soudés ensemble par résistance électrique.
[0007] Selon des caractéristiques avantageuses et optionnelles
[0008] - l’électrode de soudure par résistance électrique est dimensionnée et appliquée de telle sorte que tous les secteurs angulaires de l’embouchure de l’évasement sont utilisés simultanément pour transmettre l’énergie pour la soudure ;
[0009] - le cylindre creux (tube) en métal est préalablement formé par emboutissage et découpe d’une tôle d’acier faiblement allié d’épaisseur 0,5, 1 ou 2 mm ;
[0010] - la pièce métallique à assembler est reliée à la masse électrique.
[0011] P est aussi présenté, dans le cadre de l’invention, une tôle pour assemblage mécanique pré-équipée d’un pion creux comprenant un cylindre creux (tube) traversant en métal conducteur d’électricité, qui sur une face de la tôle présente un évasement qui vient en butée contre la surface de la tôle et qui sur l’autre face de la tôle présente une extrémité libre. La tôle retient le pion creux. Elle est définie également comme une tôle pour assemblage mécanique retenant un tube ouvert à ses deux extrémités et traversant, en métal conducteur d’électricité, qui sur une face de la tôle présente un évasement qui vient en butée contre la surface de la tôle et qui sur l’autre face de la tôle présente une extrémité libre.
[0012] Selon des caractéristiques avantageuses et optionnelles
[0013] - il peut s’agir d’une tôle d’alliage d’aluminium, ou d’une tôle en polymère thermoplastique avec ou sans renfort fibreux, notamment un renfort fibreux à fibres longues, ou d’une tôle en matériau composite à matrice organique ou céramique avec ou sans renfort fibreux, notamment un renfort fibreux à fibres longues ;
[0014] - le cylindre métallique creux (tube) peut être en acier faiblement allié embouti ;
[0015] - la matière du cylindre métallique creux peut être maintenue à l’écart de la matière de tôle par un cylindre supplémentaire du pion, ou tube supplémentaire, l’extrémité libre du cylindre métallique creux dépassant d’une extrémité libre du cylindre supplémentaire ;
[0016] - le cylindre supplémentaire peut être en acier inoxydable, en acier trempé, ou encore en matériau non métallique réfractaire à la chaleur ;
[0017] - le cylindre métallique creux et le cylindre supplémentaire peuvent être assemblés par soudure, colle, bridage ou déformation plastique entre des collerettes terminales respectives des cylindres du côté de l’évasement, ou encore bloquée l’une par rapport à l’autre par insertion entre une surface interne du cylindre supplémentaire et une surface externe opposée du cylindre métallique creux d’une cale d’épaisseur, ou encore par la présence sur le diamètre interne du cylindre supplémentaire de parties saillantes radialement favorisant un encastrement du cylindre supplémentaire autour du cylindre métallique creux ;
[0018] L’assemblage peut comprendre une isolation électrique entre la matière du cylindre métallique creux et la matière du cylindre supplémentaire ;
[0019] Il peut comprendre un écartement, selon un développement cylindrique et sur la hauteur du cylindre en métal conducteur d’électricité, entre la matière du cylindre métallique creux et la matière du cylindre supplémentaire
[0020] - l’extrémité libre du cylindre métallique creux peut être lisse, ou présenter un chanfrein intérieur ou extérieur, ou présenter une ondulation sur son périmètre, ou présenter des créneaux sur son périmètre.
[0021] L’invention consiste aussi en un assemblage d’une tôle et d’une pièce métallique à base de fer comprenant un pion creux (tube) comprenant un cylindre en métal conducteur d’électricité traversant la tôle et dont une extrémité présente un évasement en butée contre la surface de la tôle, le cylindre métallique creux étant soudé sur la pièce métallique à base de fer. Elle s’étend à un véhicule automobile dont une structure inclut au moins un assemblage selon l’invention.
[0022] Il est aussi proposé un procédé de réparation d’un assemblage ou d’un véhicule automobile selon l’invention, la tige d’un pion métallique conducteur composé et d’une tête et d’une tige de longueur choisie pour la réparation étant placée dans le creux dudit cylindre en métal conducteur d’électricité, la tête étant appuyée contre l’évasement du cylindre et une électrode de soudure électrique étant appliquée sur la tête pour souder la tige à la tôle.
[0023] L’invention va maintenant être décrite en relation avec les figures.
[0024] La figure 1 est une vue en coupe d’un pion selon un premier mode de réalisation de l’invention.
[0025] Les figures 2 à 4 sont des vues en coupe d’étapes successives de mise en œuvre d’un pion selon la figure 1.
[0026] La figure 5 est une explication de phénomènes impliqués dans les étapes des figures mentionnés précédemment.
[0027] Les figures 6 et 7 sont des vues en coupe d’étapes successives ultérieures de mise en œuvre d’un pion selon la figure 1.
[0028] La figure 8 montre la fabrication d’un pion selon la figure 1.
[0029] La figure 9 montre un exemple de mise en œuvre au stade de la figure 4 ainsi que des courbes d’efforts appliqués au cours des étapes des figures 2 à 4 dans quatre mises en œuvre distinctes avec une tôle de même type.
[0030] La figure 10 montre l’évolution de l’effort nécessaire pour le poinçonnage des figures 2 à 4 en fonction de la résistance de la tôle poinçonnée, pour trois mises en œuvre distinctes.
[0031] La figure 11 montre les étapes des figures 2 à 4 et 6 et 7 sous forme de coupes micrographiques .
[0032] La figure 12 montre un assemblage entre une tôle en alliage d’aluminium et une tôle en acier, issu du procédé à la fin de la mise en œuvre de l’étape de la figure 7, après rupture de la tôle an alliage d’aluminium du fait d’un essai mécanique en cisaillement auquel la soudure selon l’invention a résisté.
[0033] La figure 13 est une vue en coupe d’un pion selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
[0034] Les figures 14 à 17 représentent des vues en coupe de variantes du pion de la figure 13.
[0035] La figure 18 montre en coupe l’étape finale de mise en œuvre du pion selon la figure 13.
[0036] La figure 19 présente une vue en coupe d’une autre variante du pion de la figure 13.
[0037] La figure 20 présente la composition d’un pion selon la figure 13.
[0038] La figure 21 présente des résultats à l’issue d’une mise en place du pion de la figure 13, sur trois tôles de matériaux différents.
[0039] La figure 22 présente trois variantes d’un pion selon le premier mode de réalisation.
[0040] La figure 23 présente un procédé de réparation conforme à un aspect de l’invention d’un assemblage utilisant l’invention.
[0041] Les figures 24 à 29 présentent un mode de réalisation supplémentaire de l’invention.
[0042] La figure 30 présente un mode de réalisation de la fabrication d’un pion à souder selon l’invention alternatif au mode de réalisation de la figure 8.
[0043] La figure 31 présente une variante de mise en place du pion, pour certains matériaux de la tôle.
[0044] [Fig. 1] En figure 1, on a représenté un pion à souder creux 10 selon un premier mode de réalisation de l’invention qui peut être constitué d’une pièce métallique 20 obtenue par déformation plastique d’une tôle ou d’un lopin - ou, selon une définition, un cylindre de métal destiné à la mise en forme à chaud par laminage, filage ou forgeage. La pièce est remarquable car elle possède une collerette 21 dans un plan et est prolongée sur sa face inférieure par un fût ayant une forme de cylindre de révolution creux 22 de longueur L22, perpendiculairement au plan de la collerette, pris depuis la surface inférieure de la collerette 21, et dont l’axe de symétrie 60 est perpendiculaire au plan de la collerette 21, en particulier à sa surface supérieure 23 (la plus éloignée du fut) qui est plane. Ainsi, la pièce métallique 20 constitue un tube.
[0045] [Fig. 2] En figure 2, la surface annulaire 24 de l’extrémité du fût cylindrique creux 22 opposée à la collerette 21 est plane et peut être mise en contact avec la surface supérieure 41, plate, d’une tôle 40 alors que la surface inférieure 42 de la tôle 40, également plate, est plaquée sur une matrice de poinçonnage 50 admettant une symétrie de révolution dont l’axe de symétrie est confondu avec l’axe de symétrie du fût 22, et dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre externe De22 du fût 22 selon les règles définies par l’homme du métier. Pour permettre le poinçonnage de la tôle 40, la résistance mécanique de la pièce 20 doit être supérieure à la résistance mécanique de la tôle 40 et la longueur L22 du fût 22 doit être supérieure à l’épaisseur de la tôle 40.
[0046] [Fig. 3] En figure 3, on a représenté l’application d’une force F croissante dans le temps et perpendiculaire à la surface 23 qui permet à la surface annulaire 24 de l’extrémité du fût cylindrique de se conformer avec la surface supérieure de la tôle 40 qui se déforme élastiquement jusqu’à ce que la force F appliquée atteigne une valeur critique Fe qui entraîne le dépassement de la limite élastique de la tôle 40, et le début de sa déformation plastique et de son poinçonnage jusqu’à ce qu’une pastille 70 se forme dans la tôle 40 déformée, se détache de celle-ci et soit évacuée par l’alésage de la matrice de poinçonnage. Le caractère tubulaire fut 22 facilite la déformation élastique radiale du pion 10 lors du poinçonnage. Le retour élastique de la tôle 40 après le poinçonnage entraîne une contraction de la tôle autour du diamètre externe De22 du fût 22 et donc une contrainte de compression sur la surface externe 25 du fût 22. Une fois la tôle 40 poinçonnée par le pion à souder creux 10 la surface externe 25 du fût 22 glisse sur la surface interne découpée, ou tranche, de la tôle 40 jusqu’à ce que la surface inférieure 26 de la collerette vienne en appui sur la surface 41 de la tôle. Les retours élastiques combinés de la tôle 40 et du fut tubulaire 22 après le poinçonnage entraînent des contraintes de compression radiales sur la surface externe 25 du fût 22 compte tenu de la contraction de la tôle 40 et de l’extension du fût 22.
[0047] [Fig. 4] En figure 4, à ce stade, le pion à souder creux 10 est retenu mécaniquement par la tôle 40 et présente une surface annulaire saillante 24 sur la surface de celle-ci. L’ensemble forme une tôle prête à être soudée par résistance sur une autre tôle majoritairement constituée de fer, par l’intermédiaire de la surface annulaire 24, à l’extrémité du fût du pion à souder creux 10.
[0048] [Fig. 5] Sans que cela ne constitue une limite de l’invention et de la portée de la description, les différentes étapes de l’opération de poinçonnage de la tôle 40 par le pion à
souder creux 10 peuvent également être illustrées, en figure 5, en suivant l’évolution de l’effort de poinçonnage F en fonction du temps :
[0049] Référence 1 : conformation du contact entre la surface annulaire de l’extrémité du fût et la surface supérieure de la tôle,
[0050] Référence 2 : déformation élastique de la tôle jusqu’à l’effort critique de poinçonnage Fe,
[0051] Référence 3 : déformation plastique de la tôle jusqu’à l’effort critique de poinçonnage Fp,
[0052] Référence 4 : poinçonnage de la tôle,
[0053] Référence 5 : glissement de la surface externe du fût sur la surface interne du poinçonnage
[0054] Référence 6 : contact de la surface inférieure de la collerette sur la surface supérieure de la tôle et augmentation brutale de l’effort de poinçonnage.
[0055] [Fig. 6] En figure 6, la tôle 40 équipée du pion à souder creux 10, ou de plusieurs pions similaires, est placée au-dessus de la tôle 80 en acier, acier inoxydable (dans certaines applications en fonte), c’est-à-dire majoritairement constituée de fer, sur une zone de recouvrement en accord avec les spécifications techniques de l’assemblage. La surface de contact annulaire et saillante 24 est mise en contact avec la surface supérieure 81 de la tôle 80 avec un effort Fl perpendiculaire aux plans des deux tôles et appliqué sur la surface 23 via une électrode de soudage par résistance 90.
[0056] [Fig. 7] En figure 7, le passage du courant entre l’électrode 90 et la tôle 80, reliée électriquement à la masse, entraîne le passage du courant dans la pièce 20, majoritairement dans le fût 22, et entraîne la fusion locale de l’extrémité de ce dernier à proximité de la surface de contact annulaire 24 ainsi que sa déformation plastique constituant une masse fondue et affaissée 27 sous l’effet de l’effort Fl. La déformation plastique et les efforts appliqués entraînent une déformation plastique de la tôle 40 moins résistante mécaniquement que le pion à souder creux, et permet d’une part de compenser les éventuelles variations d’épaisseur de la tôle 40 et d’autre part de générer un assemblage mécanique robuste et peu sensible à la relaxation en service.
[0057] Compte tenu de l’absence de découplage thermique entre la pièce 20 et la tôle 40 après poinçonnage - il y a un contact entre la surface externe du fût et la surface interne, ou tranche, de la tôle dans sa zone poinçonnée -, cette méthode d’assemblage est plus indiquée
pour l’assemblage de deux tôles métalliques que d’une tôle 40 composite ou thermoplastique sur une tôle 80 majoritairement à base de fer.
[0058] [Fig. 8] La figure 8 montre un exemple de gamme de déformation d’un pion à souder creux selon l’invention à l’aide d’un procédé d’emboutissage/découpe en 10 étapes d’une tôle en acier, faiblement allié d’épaisseur 1 mm. Le pion à souder creux présente une résistance mécanique voisine de 500 MPa après mise en forme (la résistance mécanique de la pièce est déduite d'une mesure de dureté Vickers). Alternativement, une épaisseur de 0.5 mm ou 2 mm peut être utilisée, à titre d’exemples.
[0059] [Fig. 30] La figure 30 montre un autre mode de réalisation de la fabrication d’un pion tel que présenté aux figures 1 à 7. Il consiste en la déformation plastique d’un lopin d’acier découpé dans une bobine de fil en acier (nuance 17B2, par exemple) avec un diamètre calibré éventuellement par filage, par exemple de 8 mm, avec quelques millimètres de longueur. On visualise sur la figure les différentes stations de frappe à froid avec application d’une matrice et d’un poinçon. Un dépastillage est effectué en fin de processus en sorte de former le trou débouchant, traversant de part en part.
[0060] [Fig. 9] La figure 9 montre des images d’un exemple de résultat de l’opération de poinçonnage/rétention d’un pion à souder creux selon un mode de réalisation de l’invention sur une tôle, vue d’un côté, puis de l’autre. On observe sur les images la surface saillante et annulaire du fût du pion à souder creux après poinçonnage, ainsi que la surface de la collerette sur laquelle l’électrode est appliquée ensuite. Le pion creux reste coincé dans l'aluminium (ou autre matière si la tôle utilisée est différente, comme évoqué) après poinçonnage de par les efforts mécaniques de rétractation de la tôle aluminium après poinçonnage, éventuellement complété par un léger gonflement du fût du pion creux. Ainsi, le caractère tubulaire du fut 22 facilite la déformation élastique radiale du pion 10 lors du poinçonnage.
[0061] La figure 9 montre aussi les courbes d’effort pour quatre essais de poinçonnage d’une même tôle en alliage d’aluminium de 2 mm d’épaisseur caractérisée par une résistance mécanique de 250 MPa. Les quatre essais mettent en évidence la bonne reproductibilité du poinçonnage avec un effort critique Fp voisin de 9 000 N, que l’opération soit réalisée lentement ou rapidement. Une fois le poinçonnage effectué, le pion peut difficilement être déboutonné de la tôle, car son facteur de forme lui permet d’être retenu par la tôle poinçonnée : compte tenu de l’épaisseur de celle-ci, le pion est suffisamment large pour être retenu.
[0062] [Fig. 10] Différents essais ont été conduits avec des tôles à poinçonner avec le pion de 2 mm d’épaisseur en alliage d’aluminium avec différents niveaux de résistance mécanique compris entre 250 et 430 MPa. La figure 10 met en évidence un comportement linéaire de l’effort de poinçonnage Fp en fonction de la résistance mécanique de la tôle pour une épaisseur constante de 2mm.
[0063] Les différentes parties de la figure 11 présentent les différentes étapes de l’assemblage d’une tôle en alliage d’aluminium d’épaisseur 2 mm sur une tôle en acier à l’aide du pion à souder creux selon l’invention, sous forme de coupes micrographiques après enrobage dans une résine et polissage.
[0064] [Fig. 11 A] La partie a de la figure 11 présente un pion à souder creux en coupe.
[0065] [Fig. 11B] La partie b de la figure 11 présente un pion à souder creux et la tôle en alliage d’aluminium après l’opération de poinçonnage/rétention.
[0066] [Fig. 11C] La partie c de la figure 11 présente un pion à souder creux et la tôle en alliage d’aluminium après l’opération de soudage par résistance sur une tôle en acier.
[0067] [Fig. 11D] La partie d de la figure 11 est une image grossie d’une moitié du pion à souder creux en coupe mettant en évidence la zone soudée et le phénomène de déformation plastique de l’extrémité du fût et de la tôle en alliage d’aluminium. L’image met également en évidence une modification de la micro structure du pion à souder creux au niveau du fût révélant le passage privilégié du courant lors du soudage par résistance.
[0068] [Fig. 12] Finalement, la figure 12 présente la photographie d’un assemblage entre une tôle en alliage d’aluminium et une tôle en acier à l’aide du pion à souder creux selon l’invention après un essai mécanique de cisaillement, qui met en évidence une rupture de la tôle en aluminium et non de la soudure, attestant d’un certain niveau de résistance mécanique de l’assemblage selon l’invention.
[0069] Dans le cas d’une rupture dans la tôle en alliage d’aluminium, l’effort appliqué causant la rupture dépend directement de la résistance mécanique de la tôle d’aluminium et de la section résistante au cisaillement. Ainsi, dans le cas d’une tôle en alliage d’aluminium d’épaisseur 2 mm avec une résistance mécanique de 250 MPa et une section résistante au cisaillement de 30 mm2, par exemple, l’effort causant la rupture est égal à 7 500 N. Dans un cas d’application réel, au niveau de la caisse d’un véhicule par exemple, ni la rupture du pion creux à souder, ni la rupture d’une des tôles de l’assemblage n’est souhaitée. Le résultat de l’essai présenté figure 12 permet de garantir que le pion à souder creux résiste à un effort
maximal de 7 500N, satisfaisant les exigences pour une application d’assemblage hybride automobile.
[0070] [Fig. 13] Selon un second mode de réalisation, représenté en figure 13, et présentant certains avantages, le pion à souder creux 10 selon l’invention peut être constitué d’une première pièce métallique 20 comme décrit précédemment, mais dont le fût est positionné de manière interne vis-à-vis de l’axe, et d’une seconde pièce métallique 30, dont le fût est positionné de manière externe vis-à-vis de l’axe.
[0071] Les pièces creuses interne 20 et externe 30 présentent respectivement des collerettes 21 et 31, et des fûts cylindriques creux 22 et 32 dont les axes de symétrie 60 et 61 sont perpendiculaires aux surfaces supérieure 33 et inférieure 26 des collerettes 31 et 21, respectivement, ces deux surfaces étant des anneaux plans.
[0072] La surface supérieure 33 de la collerette 31 présente une surface annulaire 38 en contact avec la surface inférieure 26 de la collerette 21, de manière à ce que les collerettes 21 et 31 puissent être assemblées mécaniquement par apposition. Le diamètre intérieur Di32 du fût externe 32 est strictement supérieur au diamètre extérieur De22 du fût interne 22 de manière à ce que la surface interne 39 du fût externe 32 ne soit jamais en contact avec la surface externe 25 du fût interne 22. Cela a la conséquence de générer un volume vide 100 entre les fûts des pièces externe 30 et interne 20. La longueur L22 du fût 22 est nécessairement plus grande que la hauteur totale - mesurée de la surface supérieure de la collerette au bout du fût- de la pièce 30, somme de la longueur L32 du fût 32 et de l’épaisseur e30 de la collerette de la pièce externe 30, pour que le pion à souder creux 10 présente une surface annulaire saillante 24, extrémité du fût interne 22 dépassant du fût externe 32.
[0073] [Fig. 14] Les pièces externe 30 et interne 20 doivent être assemblées entre elles sur la zone de contact annulaire 38 par soudure par résistance, par collage, par bridage ou par déformation plastique, de manière à éviter tout mouvement relatif entre les pièces externe 30 et interne 20 lors d’une sollicitation extérieure.
[0074] [Fig. 15] La pièce externe 30 peut également présenter une forme adaptée au niveau de sa collerette 31 pour recevoir la pièce interne 20 qui peut être montée avec un ajustement serré, comme cela est représenté en figure 15.
[0075] [Fig. 16] Inversement la pièce interne 20 peut également présenter une forme adaptée au niveau de sa collerette 21 pour recevoir la pièce externe 30 qui peut être montée avec un ajustement serré, comme cela est représenté en figure 16.
[0076] [Fig. 17] Enfin, une pièce supplémentaire 110 peut être insérée en force entre la surface interne 39 du fût externe 32 et la surface externe 25 du fût 22, pour maintenir mécaniquement les pièces externe 30 et interne 20 l’une à l’autre par force, comme cela est représenté en figure 17.
[0077] Idéalement, lors de l’assemblage des pièces externe 30 et interne 20, les fûts 32 et 22 présentent le même axe de symétrie 63, de manière à ce que la distance séparant les surfaces 39 et 25 soit constante pour créer un volume vide 100 ayant une symétrie de révolution autour de l’axe 63. La séparation peut être de 0,5mm au minimum, par exemple 1 mm, à adapter en fonction de la mise en œuvre exacte.
[0078] [Fig. 18] Les différentes étapes de l’opération de poinçonnage décrite précédemment avec le premier mode de réalisation du pion à souder creux peuvent être répétées avec le second mode de réalisation du pion à souder creux constitué des pièces externe 30 et interne 20. Une différence consiste en la présence de la surface saillante annulaire 24 du fût interne qui vient en contact avec la surface supérieure 41 de la tôle 40 avant la surface saillante annulaire 34 du fût externe. Cette différence agit favorablement sur l’opération de poinçonnage car elle permet de mettre localement la tôle 40 sous contrainte de tension, avant que la surface saillante annulaire 34 débute l’opération de poinçonnage.
[0079] L’opération de poinçonnage/rétention peut être reproduite sur différentes zones de la tôle 40 en fonction de la spécification technique du futur assemblage avec la tôle 80.
[0080] L’opération de soudage par résistance pour l’assemblage des tôles 40 et 80 est similaire à celle décrite pour le premier mode de réalisation du pion à souder creux, en utilisant la surface annulaire 24 de la pièce interne 20 pour faire la soudure. De préférence, on utilise un acier faiblement allié avec une bonne soudabilité pour cette pièce interne 20, comme l’acier CIO, l’acier DC01, ou l’acier 17B2. A l’inverse l’acier utilisé pour la pièce externe 30 est de préférence un acier inoxydable pour éviter la corrosion au contact d’une tôle en matériau composite à fibres de carbone, notamment.
[0081] Toutefois, une différence est observée. Lors du soudage par résistance, le volume vide 100, naturellement rempli d’air, fait office de résistance thermique et permet de protéger la tôle 40 contre une montée en température trop importante qui pourrait nuire à ses propriétés mécaniques, notamment lorsque la tôle 40 est constituée d’un matériau composite ou thermoplastique. Le volume vide 100 permet également l’écoulement sous l’effort Fl de la matière du fût 22 de la pièce interne 20 rendue plus molle, adoucie, lors du soudage par résistance.
[0082] La possibilité de déformer plastiquement le fût 22 lors de l’opération de soudage résistif permet de compenser les éventuelles variations d’épaisseur de la tôle 40 et de générer un assemblage mécanique robuste et peu sensible à la relaxation en service.
[0083] L’utilisation de deux pièces externe 30 et interne 20 pour la réalisation du second mode de réalisation du pion à souder creux permet de combiner des matériaux différents pour les deux pièces et d’éviter le développement d’une corrosion galvanique de l’assemblage, en cas d’association d’un composite à fibres de carbone avec une tôle en acier en présence d’humidité pendant la phase d’utilisation. Avec le second mode de réalisation du pion à souder creux selon l’invention, la pièce externe 30, en contact avec la pièce en matériau composite à fibres de carbone peut être fabriquée avec un acier inoxydable alors que la pièce interne 20 en contact avec la pièce en acier est fabriquée avec un acier faiblement allié pour garantir la qualité de la soudure par résistance. Dans ces conditions, la durabilité et la résistance mécanique d’un assemblage entre une tôle en matériau composite à fibres de carbone et une seconde tôle en acier est garantie.
[0084] Dans un autre exemple, la pièce externe 30 peut être fabriquée dans un acier déformable et ayant subi après mise en forme un traitement thermique de trempe éventuellement suivi d’un revenu de manière à augmenter fortement ses propriétés mécaniques. Dans ces conditions, la pièce externe 30 permet un poinçonnage facilité de la tôle 40, alors que la pièce interne 20, en acier doux, permet un soudage de qualité avec une tôle 80 majoritairement constituée de fer.
[0085] Dans un autre exemple, la pièce externe 30 peut être fabriquée avec un matériau réfractaire avec une résistance mécanique élevée de manière à faciliter le poinçonnage et à réduire au maximum l’échange thermique entre la pièce externe 30 et la tôle 40 lors du soudage de la pièce interne 20 sur une tôle 80 majoritairement constituée de fer.
[0086] [Fig. 19] Enfin, une pièce 120, isolante électriquement peut être placée entre les collerettes 21 et 31 des pièces interne 20 et externe 30 de manière à ce que la pièce externe 30 ne soit par traversée par le courant électrique lors du soudage de la pièce 20 et de l’éventuel contact de la surface 34 avec la tôle 80 reliée à la masse. Dans ces conditions, une protection thermique supplémentaire est procurée à la tôle 40, la pièce 30 ne s’échauffant par le passage d’un courant électrique lors du soudage.
[0087] La pièce 120 de l’exemple précédent peut être remplacée par un traitement de surface isolant, résistant à la température, et localisé au niveau de la surface supérieure 33 de la collerette 31. Un tel traitement de surface peut être élaboré par voie sèche - PVD, projection
thermique, par exemple - et peut être constitué d’un oxyde réfractaire par exemple, comme A1203.
[0088] La présence d’une pièce intermédiaire 120 ou d’un traitement de surface localisé ne doit pas empêcher l’assemblage mécanique des pièces 20 et 30. Dans ces conditions des assemblages comme présentés sur les figures 15, 16 et 17 peuvent être envisagés.
[0089] [Fig. 20] La figure 20 présente la combinaison des pièces interne 20 et externe 30 pour former le second mode de réalisation du pion à souder creux selon l’invention
[0090] [Fig. 21] La figure 21 présente trois cas de poinçonnage dans trois tôles de 2 mm d’épaisseur de natures différentes : alliage d’aluminium avec une résistance mécanique de 430 MPa pour la tôle 200, composite à 80% de fibres de carbone et 20% de résine époxyde pour la tôle 210, polyester non saturé et chargé à 29% de fibres de verre pour la tôle 220. Pour ces trois matériaux, les efforts de poinçonnage sont respectivement de 18 600, 9 300, et 4 500 N. La figure 21 met ainsi en évidence la bonne qualité du poinçonnage pour différents types de matériaux. Les principes de l’invention sont applicables même avec la résistance mécanique élevée de la tôle 200 à savoir 430MPa comme cela a été mentionné.
[0091] Pour les deux modes de réalisation de pion à souder creux, l’extrémité libre du fût 22 ou 32 faisant l’objet de la soudure sur la tôle d’acier peut présenter un chanfrein intérieur, ou une ondulation (une vague), ou des créneaux sur son périmètre, ou toute autre forme ne nuisant par à l’opération de poinçonnage, mais permettant de réduire la surface de contact avec la tôle 80 en acier lors du soudage par résistance. Dans ces conditions, l’intensité du courant de soudure peut être réduite ainsi que réchauffement des différentes pièces traversées par le courant.
[0092] [Fig. 22] La figure 22 présente trois exemples de pion à souder creux selon le premier mode de réalisation, avec trois géométries différentes de la surface saillante annulaire de l’extrémité libre du fût : avec un chanfrein interne (orienté vers l’intérieur du cylindre) pour la surface annulaire 240, avec une ondulation le long du périmètre (d’amplitude parallèle à l’axe) pour la surface annulaire 241, et avec des créneaux le long du périmètre (les côtés des créneaux étant parallèles à l’axe) pour la surface annulaire 242.
[0093] L’expérience montre que les fûts chanfreinés ou avec des ondulations se comportent bien lors du poinçonnage, même avec des tôles dont la résistance mécaniques est supérieure à 300MPa, alors que les créneaux en bout de fût ont tendance à s’écraser lors du poinçonnage.
[0094] [Fig. 23] En figure 23, on a représenté la possibilité de rajouter, en cas de défaillance de la soudure du pion creux constitué pour l’illustration, selon le deuxième mode de
réalisation, des pièces creuses 20 et 30, de pouvoir tirer profit du caractère creux du pion, resté dans l’hypothèse en place malgré sa défaillance, pour réaliser une réparation simple. Dans ce cas, on utilise le trou du pion creux pour introduire la tige d’un pion standard 250, qui est ensuite soudé par soudure électrique à l’aide d’une électrode appliquée sur sa tête, accessible au-dessus du pion creux, à l’opposé de l’extrémité libre de sa tige qui est en contact avec la tôle 80. Le même principe est applicable avec le pion creux du premier mode de réalisation de l’invention. La tête du pion standard est de plus appuyée sur la face externe de la collerette du pion creux pour serrer les deux tôles 40 et 80, respectivement en acier et soit en aluminium ou en matériau composite ou autre, l’une contre l’autre.
[0095] [Fig. 24] En référence aux figures 24 à 29, une autre approche, pour procurer une protection thermique efficace de la tôle 40 lors de son assemblage avec une tôle en acier 80, consiste en la réalisation d’une rondelle 130 qui présente sur son diamètre interne trois parties saillantes radialement 131 dont les extrémités sont réparties sur un diamètre D autour de l’axe de la rondelle très légèrement inférieur au diamètre externe du fut 22 de la pièce creuse interne 20.
[0096] [Fig. 25] Cette rondelle a de plus une épaisseur el30 inférieure à la hauteur L22 du fut 22 de la pièce creuse interne 20.
[0097] [Fig. 26] En figure 26, on voit l’assemblage de la rondelle 130 sur la pièce creuse intérieure 20, et plus précisément sur son fut 22. La rondelle 130 est poussée jusqu’à rencontrer la surface de la collerette 21 tournée vers le fut 22, pour former le pion à souder creux 10.
[0098] [Fig. 27] Ainsi la rondelle 130 peut être montée en force sur le fut 22 avec trois points de contact uniquement, à 120° l’un de l’autre par exemple, générant un appui stable de la rondelle 130 sur le fut 22, ainsi que trois volumes d’air 132 se succédant sur trois secteurs angulaires de l’espace torique compris entre le fut 22 et la rondelle 130. Ces volumes d’air 132 sont délimités l’un de l’autre par les parties saillantes radialement 131. L’écart entre le diamètre D et le diamètre extérieur du fut 22 est maîtrisé pour assurer un montage en force qui empêche la rondelle 130 de se désolidariser de la pièce 20 sans l’application d’un effort extérieur important.
[0099] [Fig. 28] Une fois la rondelle 130 solidaire avec la pièce 20, la face extérieure 133 de la rondelle sert au poinçonnage de la tôle 40 et à son maintien dans la tôle 40. Le diamètre extérieur de la rondelle 130, référencé De 130, est nécessairement inférieur au diamètre extérieur de la collerette 21 de la pièce 20, référencé De21, de manière à générer une surface
de contact 134 annulaire, sur la face de la collerette regardant du côté du fut, avec la tôle 40 après poinçonnage. Cette face de contact est constituée par la surface de la face de la collerette regardant du fut qui dépasse de la rondelle 130, du fait du diamètre plus faible de celle-ci. La surface 134 garantit la résistance mécanique de l’assemblage des tôles 40 et 80 après soudure, en évitant le déboutonnage.
[0100] L’extrémité 24 du fut 22, à l’opposé de la collerette 21, peut avantageusement présenter un double chanfrein de manière à augmenter la résistance de contact lors de la soudure avec la tôle en acier 80 et donc à réduire l’intensité du courant de soudure.
[0101] [Fig. 29] Lors du soudage de l’extrémité 24 du fut 22, la diffusion de la chaleur dans la rondelle 130 ne peut se faire que par les trois parties saillantes 131, et est donc très limitée. Ainsi, la rondelle 130 s’échauffe beaucoup moins que le fut 22 lors de l’opération de soudage par résistance. Compte tenu de la déperdition de chaleur dans la rondelle 130, la tôle 40, qui reçoit de la chaleur par la rondelle, s’échauffe moins que la rondelle et que le fut 22. La rondelle 130 peut avantageusement être fabriquée dans un matériau qui possède une conductivité thermique réduite pour limiter réchauffement de la tôle 40 au maximum. Ainsi, par exemple, la rondelle 130 peut être réalisée en acier inoxydable, ou en acier réfractaire. La rondelle 130 peut avantageusement, et d’un point de vue du coût de fabrication que l’on souhaite être réduit, être réalisée par emboutissage.
[0102] Dans ce qui précède, on a évoqué l’introduction du pion à une ou deux pièces dans la tôle en matériau non électriquement conducteur par poinçonnage avec dépastillage, et rétention du pion. Alternativement, si la tôle en matériau non électriquement conducteur est fabriquée par moulage ou compression de type laminage, thermocompression, estampage, ce qui est aisément le cas si le matériau est un matériau polymère thermoplastique, une résine thermodurcissable ou un matériau composite comprenant des fibres tissées imprégnées d’une résine polymérique, alors le pion ou, si le pion est en deux pièces, la pièce externe du pion (le cylindre supplémentaire) peut être introduit dans la tôle dès sa prise en forme à chaud, par surmoulage. Le pion (ou la pièce externe du pion si le pion est en deux pièces) est alors retenu par la contraction du matériau autour du fut lors du refroidissement.
[0103] [Fig. 31] Si le matériau moulé ou laminé est un thermoplastique renforcé de fibres longues dont au moins certaines sont orientées selon une direction unique dans le plan, on évite de couper les fibres longues par le poinçonnage, puisque les fibres longues peuvent être disposées localement dans la matière autour du pion, la présence de celui-ci les déviant localement de part et d’autre de l’emplacement qu’il occupe sur la tôle sans remettre en cause
la présence régulière des fibres longues dans l’ensemble de la pièce, en amont et en aval du pion selon la direction des fibres. Cela permet de s’assurer de la solidité de la pièce, dont les fibres conservent toute leur intégrité, et assurent donc si besoin la transmission d’efforts de l’aval du pion vers l’amont de celui-ci, ou vice versa.
[0104] Cette fabrication par insertion du pion lors de la fabrication de la pièce se conçoit notamment avec le pion à deux pièces, la pièce externe offrant une protection thermique au matériau polymère ou composite pour l’étape de soudure électrique. On précise que la pièce interne du pion peut être présente lors du surmoulage, ou être introduite plus tard.
[0105] L’invention s’applique notamment au secteur automobile, pour l’assemblage de pièces de carrosserie ou de caisse en acier et en alliage d’aluminium, ou pour l’assemblage de pièces en acier et en matière polymère, ou composites.
Claims
[Revendication 1] Procédé d’assemblage d’une tôle (40) et d’une pièce métallique à base de fer (80) comprenant une étape de mise en place d’un pion tubulaire (10) ouvert à ses deux extrémités par poinçonnage traversant de la tôle (40) avec un fût dudit pion avec rétention dudit fut (10) par la tôle, une pastille (70) se détachant de la première tôle (40), une collerette du pion venant en butée contre la surface de la tôle (40) une fois le poinçonnage traversant effectué, et les retours élastiques du fut du pion (10) et de la tôle (40) comprimant la surface extérieure du fût, ou par surmoulage dudit pion dans la tôle, puis une étape de soudure d’un tube métallique du pion (10) sur la pièce métallique à base de fer (80) par mise en contact d’une extrémité libre (24) du tube métallique avec la surface de la pièce métallique à base de fer (80) et soudure par résistance électrique (90).
[Revendication 2]. Tôle pour assemblage mécanique retenant un tube ouvert à ses deux extrémités et traversant, en métal conducteur d’électricité (20), qui sur une face de la tôle présente un évasement (21) qui vient en butée contre la surface de la tôle (40) et qui sur l’autre face de la tôle présente une extrémité libre (24).
[Revendication 3]. Tôle pour assemblage mécanique selon la revendication 2, caractérisée en ce qu’il s’agit d’une tôle d’alliage d’aluminium (200), ou d’une tôle en polymère (220) avec ou sans renfort fibreux, ou d’une tôle en matériau composite à matrice organique (210) ou céramique avec ou sans renfort fibreux.
[Revendication 4]. Tôle pour assemblage mécanique selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce que la matière du tube métallique ouvert à ses deux extrémités (20) étant maintenue à l’écart de la matière de la tôle (40) par un tube supplémentaire (30), l’extrémité libre (24) du tube métallique ouvert à ses deux extrémités dépassant d’une extrémité libre (34) du tube supplémentaire (30).
[Revendication ô]. Tôle pour assemblage mécanique selon la revendication 4, caractérisée en ce que le tube supplémentaire (30) est en acier inoxydable, en acier trempé, ou encore en matériau non métallique réfractaire à la chaleur.
[Revendication 6]. Tôle pour assemblage mécanique selon Tune des revendications 4 à 5, caractérisée en ce que le tube métallique ouvert à ses deux extrémité (20) et le tube supplémentaire (30) sont assemblés par soudure, colle, bridage ou déformation plastique entre des collerettes terminales respectives (21, 31)
des tubes du côté de l’évasement, ou encore bloquée l’une par rapport à l’autre par insertion d’une cale d’épaisseur (110) entre une surface interne du tube supplémentaire et une surface externe opposée du tube métallique ouvert à ses deux extrémités ou encore par la présence sur le diamètre interne du tube supplémentaire de parties saillantes radialement (131) favorisant un encastrement du tube supplémentaire autour du tube métallique ouvert à ses deux extrémités (20).
[Revendication 7]. Tôle pour assemblage mécanique selon Tune des revendications 4 à 6, caractérisée en ce qu’elle comprend une isolation électrique (120) entre la matière du tube métallique ouvert à ses deux extrémités et la matière du tube supplémentaire.
[Revendication 8]. Tôle pour assemblage mécanique selon Tune des revendications 4 à 6, caractérisée en ce qu’elle comprend un écartement, selon un développement cylindrique et sur la hauteur du tube en métal conducteur d’électricité, entre la matière du tube métallique ouvert à ses deux extrémités (20) et la matière du tube supplémentaire (30).
[Revendication 9]. Procédé d’assemblage d’une tôle (40) et d’une pièce métallique à base de fer (80) comprenant une étape de mise en place avec rétention par la tôle d’un pion creux, par poinçonnage traversant de la tôle (40) avec un fût dudit pion creux (10), une pastille (70) se détachant de la tôle (40), une collerette du pion venant en butée contre la surface de la tôle (40) une fois le poinçonnage traversant effectué, ou par surmoulage dudit fut dans la tôle (40), puis une étape de soudure d’un cylindre métallique du pion (10) sur la pièce métallique à base de fer (80) par mise en contact d’une extrémité libre (24) du cylindre métallique avec la surface de la pièce métallique à base de fer (80) et soudure par résistance électrique (90).
[Revendication 10]. Procédé d’assemblage d’une tôle et d’une pièce métallique selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’électrode de soudure par résistance électrique (90) est dimensionnée et appliquée de telle sorte que tous les secteurs angulaires du cylindre métallique sont utilisés simultanément pour transmettre l’énergie pour la soudure.
[Revendication 11]. Tôle pour assemblage mécanique retenant un pion creux comprenant un cylindre creux traversant en métal conducteur d’électricité (20), qui sur une face de la tôle présente un évasement (21) qui vient en butée contre la surface de la tôle (40) et qui sur l’autre face de la tôle présente une extrémité libre (24).
[Revendication 12]. Tôle pour assemblage mécanique selon la revendication 11, caractérisée en ce qu’il s’agit d’une tôle d’alliage d’aluminium (200), ou d’une tôle en polymère (220) avec ou sans renfort fibreux, notamment un renfort fibreux à fibres longues, ou d’une tôle en matériau composite à matrice organique (210) ou céramique avec ou sans renfort fibreux, notamment un renfort fibreux à fibres longues.
[Revendication 13]. Tôle pour assemblage mécanique selon la revendication 11 ou la revendication 12, caractérisée en ce que le cylindre métallique creux (20) est en acier faiblement allié embouti.
[Revendication 14]. Tôle pour assemblage mécanique selon Tune des revendications 11 à 13, caractérisée en ce que la matière du cylindre métallique creux (20) est maintenue à l’écart de la matière de la tôle (40) par un cylindre supplémentaire (30) du pion, l’extrémité libre (24) du cylindre métallique creux dépassant d’une extrémité libre (34) du cylindre supplémentaire (30).
[Revendication 15]. Tôle pour assemblage mécanique selon la revendication 14, caractérisée en ce que le cylindre supplémentaire (30) est en acier inoxydable, en acier trempé, ou encore en matériau non métallique réfractaire à la chaleur.
[Revendication 16]. Tôle pour assemblage mécanique selon la revendication 14 ou la revendication 15, caractérisée en ce que le cylindre métallique creux(20) et le cylindre supplémentaire (30) sont assemblés par soudure, colle, bridage ou déformation plastique entre des collerettes terminales respectives (21, 31) des cylindres du côté de l’évasement, ou encore bloquée Tune par rapport à l’autre par insertion entre une surface interne du cylindre supplémentaire et une surface externe opposée du cylindre métallique creux d’une cale d’épaisseur (110) ou encore par la présence sur le diamètre interne du cylindre supplémentaire de parties saillantes radialement (131) favorisant un encastrement du cylindre supplémentaire autour du cylindre métallique creux (20).
[Revendication 17]. Tôle pour assemblage mécanique selon Tune des revendications 14 à 16, caractérisée en ce qu’elle comprend une isolation électrique (120) entre la matière du cylindre métallique creux et la matière du cylindre supplémentaire.
[Revendication 18]. Tôle pour assemblage mécanique selon Tune des revendications 14 à 16, caractérisée en ce qu’elle comprend un écartement, selon un développement cylindrique et sur la hauteur du cylindre en métal conducteur
d’électricité, entre la matière du cylindre métallique creux (20) et la matière du cylindre supplémentaire (30).
[Revendication 19]. Tôle pour assemblage mécanique selon Tune des revendications 9 à 18, caractérisée en ce que l’extrémité libre du cylindre métallique creux (20) est lisse, ou présente un chanfrein (240), ou présente une ondulation sur son périmètre (241), ou présente des créneaux sur son périmètre (242).
[Revendication 20]. Assemblage d’une tôle (40) et d’une pièce métallique à base de fer (80) comprenant un pion creux comprenant un cylindre creux en métal conducteur d’électricité (20) traversant la tôle (40) et dont une extrémité présente un évasement (21) en butée contre la surface de la tôle (40), le cylindre métallique creux (20) étant soudé sur la pièce métallique à base de fer (80).
[Revendication 21]. Véhicule automobile dont une structure inclut au moins un assemblage selon la revendication 20.
[Revendication 22]. Procédé de réparation d’un assemblage selon la revendication 12 ou d’un véhicule selon la revendication 21, en cas de défaillance de la soudure, caractérisé en ce que la tige d’un conducteur métallique (250) composé d’une tête et d’une tige de longueur choisie pour la réparation est placée dans le creux dudit cylindre en métal conducteur d’électricité (20), la tête étant appuyée contre l’évasement (21) du cylindre (20) et une électrode de soudure électrique étant appliquée sur la tête pour souder la tige à la tôle.
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NENP | Non-entry into the national phase |
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