FR3036986A1

FR3036986A1 - Tole pour carrosserie automobile a resistance mecanique elevee

Info

Publication number: FR3036986A1
Application number: FR1555129A
Authority: FR
Inventors: Estelle Muller; Mary-Anne Kulas; Olivier Rebuffet
Original assignee: Constellium Neuf Brisach SAS
Current assignee: Constellium Neuf Brisach SAS
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2016-12-09
Anticipated expiration: 2035-06-05
Also published as: JP2018521229A; CN107709590A; US20180179621A1; WO2016193640A1; TR201907640T4; CN107709590B; BR112017023524A2; US10829844B2; AR104913A1; EP3303646A1; FR3036986B1; EP3303646B1; RU2017145569A; KR20180016375A

Abstract

L'invention a pour objet une tôle pour pièce emboutie de doublure ou structure de carrosserie automobile encore appelée caisse en blanc, en alliage d'aluminium de composition (% en poids) : Si : 0,85 - 1,20 Fe : < 0,30 Cu : 0,10 - 0,30 Mg : 0,70 - 0,90 Mn : < 0,30 Zn: 1,10 -1,60 V : 0,05 - 0,30 Ti : 0,05 - 0,20 autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium, présentant après mise en solution, trempe, pré-revenu ou réversion, maturation éventuelle à température ambiante comprise entre 72 h et 6 mois, pré-déformation en traction contrôlée de 2 % et traitement de cuisson des peintures de 20 min à 185°C, une limite d'élasticité Rp0,2 d'au moins 300 MPa. Les tôles selon l'invention permettent de réduire l'épaisseur des pièces, tout en satisfaisant à toutes les autres propriétés requises.

Description

1 Tôle pour carrosserie automobile à résistance mécanique élevée Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine des tôles en alliage Al-Si-Mg, plus particulièrement en alliage de type AA6xxx selon la désignation de l' « Aluminum Association », additionnées d'éléments durcissants et destinées à la fabrication par emboutissage de pièces de doublure, de structure ou de renfort de la caisse en blanc des véhicules automobiles. Etat de la technique En préambule, tous les alliages d'aluminium dont il est question dans ce qui suit sont désignés, sauf indication contraire, selon les désignations définies par l'« Aluminum Association » dans les « Registration Record Series » qu'elle publie régulièrement. Toutes les indications concernant la composition chimique des alliages sont exprimées comme un pourcentage en poids basé sur le poids total de l'alliage. Les définitions des états métallurgiques sont indiquées dans la norme européenne EN 515. Les caractéristiques mécaniques statiques en traction, en d'autres termes la résistance à la rupture Rm, la limite d'élasticité conventionnelle à 0,2 % d'allongement Rp0,2, et l'allongement à la rupture A%, sont déterminées par un essai de traction selon la norme NF EN ISO 6892-1. Les alliages d'aluminium sont utilisés de manière croissante dans la construction des véhicules automobiles car leur utilisation permet de réduire le poids des véhicules et ainsi diminuer la consommation de carburant et les rejets de gaz à effets de serre. Les tôles en alliage d'aluminium sont utilisées notamment pour la fabrication de nombreuses pièces de la « caisse en blanc » parmi lesquelles on distingue : les pièces de peau de carrosserie (ou panneaux extérieurs de carrosserie) comme les ailes avant, 3036986 2 le toit ou pavillon, les peaux de capot, de coffre ou de porte ; les pièces de doublure comme par exemple les doublures de porte, d'aile, de hayon ou de capot ; et enfin les pièces de structure, comme par exemple les longerons, les tabliers, les planchers de charges et les pieds avant, milieu et arrière.

5 Si de nombreuses pièces de peau et de doublure sont déjà réalisées en tôles d'alliages d'aluminium, la transposition de l'acier à l'aluminium pour des pièces de renfort ou de structure, présentant des caractéristiques plus élevées, s'avère plus délicate du fait dans un premier temps de la moins bonne formabilité des alliages d'aluminium par rapport aux aciers et du fait dans un deuxième temps des caractéristiques mécaniques 10 en générales moins élevées que celles des aciers utilisés pour ce type de pièces. En effet, pour des applications de type renfort ou structure, un ensemble de propriétés, parfois antagonistes est requis telles que : une formabilité élevée à l'état de livraison, état T4, en particulier pour les opérations d'emboutissage, 15 une limite d'élasticité contrôlée à l'état de livraison de la tôle pour maîtriser le retour élastique lors de la mise en forme, une résistance mécanique élevée après cataphorèse et cuisson des peintures pour obtenir une bonne résistance mécanique en service tout en minimisant le poids de la pièce, 20 une bonne capacité à l'absorption d'énergie en cas de choc pour application à des pièces de structure de caisse, un bon comportement dans les divers procédés d'assemblage utilisés en carrosserie automobile tels que le soudage par points, le soudage laser, le collage, le clinchage ou le rivetage, 25 une bonne résistance à la corrosion, notamment la corrosion intergranulaire, la corrosion sous contrainte et la corrosion filiforme de la pièce finie, une compatibilité avec les exigences du recyclage des déchets de fabrication ou des véhicules recyclés, un coût acceptable pour une production en grande série. 30 11 existe cependant d'ores et déjà des véhicules automobiles de grande série disposant d'une caisse en blanc constituée majoritairement d'alliages aluminium. Par exemple le modèle Ford F-150 version 2014 est constitué de l'alliage de structure AA6111.

3036986 3 Cet alliage a été développé par le groupe « Alcan » dans les années 1980-1990. Deux références décrivent ces travaux de développement : P. E. Fortin et al, "An optimized Al alloy for Auto body sheet applications", SAE technical conference, March 1984 décrit la composition suivante : [Fortin] Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti AA6111 0,85 0,20 0,75 0,20 0,72 - - - M. J. Bull et al, "Al sheet alloys for structural and skin applications", 25th ISATA symposium, Paper 920669, June 1992: La propriété principale reste une forte résistance mécanique, même si elle est initialement prévue pour résister à l'indentation pour des applications du type peaux : « A yield-strength of 280MPa is achieved after 2% pre-strain and 30 min at 177°C ».

15 D'autre part, d'autres alliages de la famille AA6xxx à hautes caractéristiques mécaniques ont été développés pour des applications aéronautiques ou automobiles. Ainsi, l'alliage du type AA6056, dont le développement date des années 1980 chez « Pechiney » a fait l'objet de nombreux travaux et de nombreuses publications, soit 20 pour optimiser les caractéristiques mécaniques, soit pour améliorer la tenue à la corrosion intergranulaire. Nous retiendrons l'application automobile de ce type d'alliage, qui a fait l'objet d'une demande de brevet (W02004113579A1). Les alliages du type AA6013 ont également fait l'objet de nombreux travaux.

25 Par exemple, chez « Alcoa », dans la demande US2002039664 publiée en 2002, un alliage comprenant 0.6-1.15 % Si; 0.6-1 % Cu; 0.8-1.2 % Mg; 0.55-0.86 % Zn; moins de 0.1 % Mn, 0.2-0.3 % Cr et environ 0.2 % Fe, utilisé à l'état T6, combine une bonne résistance à la corrosion intergranulaire, ainsi qu'un Rpo,2 de 380 MPa. Chez « Aleris », une demande publiée en 2003, W003006697, a pour objet un 30 alliage de la série AA6xxx avec 0.2 à 0.45 % de Cu. L'objet de l'invention est de proposer un alliage du type AA6013 avec un niveau de Cu réduit, ciblant 355 MPa 5 10 3036986 4 de Rm à l'état T6 et une bonne résistance à la corrosion intergranulaire. La composition revendiquée est la suivante : 0.8-1.3 % Si, 0.2-0.45 % Cu, 0.5-1.1 % Mn, 0.45-1.0 % Mg.

5 Notons enfin que dans tous les exemple précités, l'obtention des caractéristiques mécaniques (Rpo,2, Rm) élevées est atteinte en ayant recours à des alliages contenant au moins 0,5 % de cuivre.

10 Problème posé Le but de la présente invention est de fournir des tôles en alliage d'aluminium pour doublure, renfort ou structure de carrosserie automobile présentant une résistance mécanique en service, après mise en forme et cuisson des peintures, aussi, voire plus 15 élevée, que les tôles de l'art antérieur, tout en présentant une bonne résistance à la corrosion, en particulier intergranulaire ou filiforme, une formabilité par emboutissage à température ambiante satisfaisante et un bon comportement dans les divers procédés d'assemblage tels que le soudage par points, le soudage laser, le collage, le clinchage ou le rivetage.

20 Objet de l'invention L'invention a pour objet une tôle pour pièce emboutie de doublure, de renfort ou de 25 structure de carrosserie automobile encore appelée caisse en blanc, en alliage d'aluminium de la série AA6xxx, présentant une teneur en Cu faible, additionné d'éléments durcissant dont notamment Zn, V et Ti, typiquement d'épaisseur comprise entre 1 et 5 mm, et de composition (% en poids) : 30 Si : 0,85 - 1,20 et de préférence : 0,90 - 1,10 Fe : < 0,30 et de préférence : 0,15 - 0,25 Cu : 0,10 - 0,30 et de préférence : 0,10 - 0,20 Mg : 0,70 - 0,90 et de préférence : 0,70 - 0,80 Mn : < 0,30 et de préférence : 0,10 - 0.20 3036986 5 Zn : 1,10 - 1,60 et de préférence : 1,20 - 1,50 V : 0,05 - 0,30 et de préférence : 0,10 - 0,20 Ti : 0,05 - 0,20 et de préférence : 0,08 - 0,15 autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium, 5 Elle a également pour objet un procédé de fabrication desdites tôles telles que ci-dessus, comportant les étapes suivantes : - la coulée typiquement semi-continue verticale d'une plaque et son scalpage éventuel, 10 - l'homogénéisation à une température de 550 à 570°C avec un maintien entre 2 et 12 h, préférentiellement entre 4 et 6 h, suivi d'un refroidissement rapide jusqu'à l'ambiante, typiquement à l'air pulsé ou à l'eau, - le réchauffage à une température comprise entre 450 et 550°C avec un maintien entre 30 min et 3 h, préférentiellement sensiblement 2 h, 15 - le laminage à chaud de la plaque en une bande d'épaisseur comprise entre 3 et 10 mm, - le laminage à froid jusqu'à l'épaisseur finale typiquement comprise entre 1 et 5 mm, - la mise en solution de la bande laminée à une température au-delà de la température 20 de solvus de l'alliage, tout en évitant la brûlure, soit entre 550 et 570°C pendant 30 s à 5 min, suivi de la trempe à une vitesse de plus de 50°C/s et mieux d'au moins 100°C/s, - le pré-revenu, ou réversion, par bobinage à une température d'au moins 60°C suivi d'un refroidissement à l'air libre de la bobine obtenue.

25 Selon une autre variante, les étapes d'homogénéisation et de réchauffage ci-dessus sont remplacées par une seule étape de réchauffage à une température comprise entre 550 et 570°C avec un maintien entre 2 et 12 h, préférentiellement entre 4 et 6 h, suivie du laminage à chaud comme ci-dessus.

30 Selon un mode avantageux, la tôle obtenue par le procédé ci-dessus présente, après maturation éventuelle à température ambiante comprise entre 72 h et 6 mois, une pré-déformation en traction contrôlée de 2 % pour simuler la mise en forme, et traitement 3036986 6 de cuisson des peintures typiquement pendant 20 min à 185°C, une limite d'élasticité Rpo,2 d'au moins 300 MPa. Tout aussi avantageusement, la tôle obtenue par le procédé précité présente, à l'état 5 métallurgique T6 selon la norme européenne EN 515, soit typiquement après un traitement thermique complémentaire à 205°C pendant 2 h ou équivalent, une limite d'élasticité Rpo,2 d'au moins 350 MPa. Tout aussi avantageusement, la tôle obtenue par le procédé précité présente une 10 bonne résistance à la corrosion, notamment intergranulaire et filiforme. Enfin, une telle tôle en une épaisseur de 2 mm, obtenue par le procédé précité, après maturation éventuelle à température ambiante comprise entre 72 h et 6 mois, une pré-déformation en traction contrôlée de 10 %, et traitement de cuisson des peintures, 15 typiquement pendant 20 min à 185°C, présente un « angle de pliage trois points » aio%, mesuré selon la norme NF EN ISO 7438 et la procédure VDA 238-100, d'au moins 60°.

20 Description des figures La figure 1 représente le dispositif pour « test de pliage trois points » constitué de deux rouleaux R, d'un poinçon B de rayon r pour procéder au pliage de la tôle T d'épaisseur t.

25 La figure 2 représente la tôle T après test de « pliage trois points » avec l'angle interne 13 et l'angle externe, résultat mesuré du test : a encore appelé aio%. La figure 3 précise les dimensions en mm des outils utilisés pour déterminer la 30 valeur du paramètre connu de l'homme du métier sous le nom de LDH (Limit Dome Height) caractéristique de l'aptitude à l'emboutissage du matériau.

3036986 7 Description de l'invention L'invention repose sur la constatation faite par la demanderesse qu'un domaine de 5 composition étroit à l'intérieur de la composition d'un alliage de la famille AA6xxx enregistrée à l' « Aluminum Association », associé à une addition combinée de Zn, V et Ti, permettait d'obtenir l'ensemble des propriétés recherchées, à savoir résistance mécanique en service élevée, après mise en forme et cuisson des peintures, liée notamment à l'addition de zinc mais combinée de façon surprenante et inattendue, du 10 fait a priori de la présence simultanée de V et Ti, à une résistance à la corrosion, intergranulaire et filiforme, très satisfaisante et une formabilité en emboutissage à température ambiante satisfaisante. Les plages de concentration imposées aux éléments constitutifs de ce type d'alliage s'expliquent de ce fait par les raisons suivantes : 15 Si : Les caractéristiques mécaniques des alliages d'aluminium augmentent régulièrement avec la teneur en silicium. Le silicium est, avec le magnésium, le second élément d'alliage des systèmes aluminium-magnésium-silicium (famille AA6xxx) pour former les composés intermétalliques Mg2Si ou Mg5Si6 qui 20 contribuent au durcissement structural de ces alliages. La présence de silicium, à une teneur comprise entre 0,85 % et 1,20 %, combinée à la présence de magnésium, à une teneur comprise entre 0,70% et 0,90% permet d'obtenir le ratio Si/Mg requis pour atteindre les propriétés mécaniques recherchées tout en garantissant une bonne résistance à la corrosion et une mise en forme en emboutissage à température 25 ambiante satisfaisante. La fourchette de teneur la plus avantageuse est de 0,90 à 1,10 %. Mg : Le niveau de caractéristiques mécaniques des alliages de la famille des AA6xxx est proportionnel à la teneur en magnésium. Combiné au silicium pour 30 former les composés intermétalliques Mg2Si ou Mg5Si6, le magnésium contribue à l'accroissement des propriétés mécaniques. Une teneur minimum de 0,70 % est nécessaire pour obtenir le niveau de caractéristiques mécaniques requis et former suffisamment de précipités durcissants. En outre, la température de solvus, 3036986 8 correspondant à la température de mise en solution, de ces alliages est très dépendante de la teneur en magnésium. Au-delà de 0,90 %, la température de solvus devient trop élevée posant ainsi des problèmes de mise en solution industrielle. La fourchette de teneur la plus avantageuse est de 0,70 à 0,80 %.

5 Fe : Il est toujours présent comme impureté dans « l'aluminium primaire », puisqu'il provient, comme le silicium, du minerai, la bauxite, dont l'alumine est extraite. Une teneur minimum de 0,05 %, et mieux 0,15 %, diminue sensiblement la solubilité du manganèse en solution solide, ce qui permet d'obtenir une sensibilité à 10 la vitesse de déformation positive, retarde la rupture lors de la déformation après striction, et donc améliore la ductilité et la formabilité. Le fer est également nécessaire à la formation d'une forte densité de particules intermétalliques garantissant une bonne « écrouissabilité » au cours de la mise en forme. Dans ces teneurs le fer permet également de contrôler la taille des grains. Au-delà d'une teneur 15 de 0,30 %, trop de particules intermétalliques sont créées avec un effet néfaste sur la ductilité et la résistance à la corrosion. La fourchette de teneur la plus avantageuse est de 0,15 à 0,25 %. Mn : sa teneur est limitée à 0,30 %. Une addition de manganèse au-delà de 20 0,05 % peut accroître les caractéristiques mécaniques par effet de solution solide, mais au-delà de 0,3 %, elle ferait très fortement décroitre la sensibilité à la vitesse de déformation et donc la ductilité. Une fourchette avantageuse est de 0,10 à 0,20 %.

25 Cu : Dans les alliages de la famille des AA6000, le cuivre est un élément durcissant efficace en participant à la précipitation durcissante. A une teneur minimum de 0,10 %, sa présence permet d'obtenir des caractéristiques mécaniques plus élevées. Au-delà de 0,30 % le cuivre a une influence négative sur la résistance à la corrosion.

30 La fourchette de teneur la plus avantageuse est de 0,10 à 0,20 %. Zn : l'effet de l'ajout de Zn dans les AA6xxx sur les propriétés mécaniques et sur la résistance à la corrosion n'est pas complètement compris. Une teneur 3036986 9 minimum de 1,10 % est nécessaire pour obtenir le niveau de caractéristiques mécaniques requis, par durcissement par solution solide. Par ailleurs, l'ajout de Zn dans les alliages d'aluminium de la famille des AA6xxx modifie la température du solidus. Plus on ajoute de Zn, plus la température de solidus diminue, réduisant ainsi 5 la différence entre température de solvus et de solidus et rendant difficile l'industrialisation d'un tel alliage. Au-delà de 1,60 %, cette différence devient trop critique. La fourchette de teneur la plus avantageuse est de 1,20 à 1,50 %. V et Ti : une teneur minimum de 0,05 % de chacun de ces éléments est 10 nécessaire pour obtenir un durcissement par solution solide conduisant au niveau de caractéristiques mécaniques requis et, combiné à l'ajout de Zn, chacun de ces éléments a de plus un effet favorable sur la ductilité en service et la résistance à la corrosion. Par contre, une teneur maximum de 0,20 % pour Ti et 0,30 % pour V est requise pour ne pas former des phases primaires lors de la coulée verticale, qui ont 15 un effet néfaste sur l'ensemble des propriétés revendiquées. La fourchette de teneur la plus avantageuse est de 0,10 à 0,20 % pour V et 0,08 à 0,15 pour Ti. Le procédé de fabrication des tôles selon l'invention comporte typiquement la coulée d'une plaque, éventuellement le scalpage de cette plaque, suivi de : 20 soit son homogénéisation à une vitesse d'au moins 30°C/h jusqu'à une température de 550 à 570°C avec un maintien entre 2 et 12 h, préférentiellement entre 4 et 6 h, suivi d'un refroidissement rapide à l'air pulsé ou à l'eau jusqu'à l'ambiante, puis du réchauffage à une température comprise entre 450 et 550°C avec un maintien entre 30 min et 3 h, préférentiellement sensiblement 2 h, 25 soit directement le réchauffage à une température de 550 à 570°C avec un maintien entre 2 et 12 h, préférentiellement entre 4 et 6 h. Intervient ensuite le laminage à chaud de la plaque en une bande d'épaisseur comprise entre 3 et 10 mm, le laminage à froid jusqu'à l'épaisseur finale typiquement comprise entre 1 et 5 mm, la mise en solution de la bande laminée à une 30 température au-delà de la température de solvus de l'alliage, tout en évitant la brûlure, soit entre 550 et 570°C pendant 30 s à 5 min, la trempe à une vitesse de plus de 50°C/s et mieux d'au moins 100°C/s, et enfin le pré-revenu, ou réversion, par 3036986 10 bobinage à une température d'au moins 60°C suivi d'un refroidissement à l'air libre de la bobine obtenue. Ainsi, les tôles selon l'invention présentent une aptitude satisfaisante à 5 l'emboutissage à température ambiante. Tout aussi avantageusement, elles présentent, en service, après mise en forme, assemblage et cuisson des peintures, des propriétés mécaniques élevées, une bonne tenue à la corrosion, en particulier à la corrosion intergranulaire et à la corrosion filiforme.

10 Exemples Préambule 15 Le Tableau 1 récapitule les compositions chimiques nominales (% en poids) des alliages utilisés lors des essais. Les plaques de fonderie de ces différents alliages ont été obtenues par coulée semicontinue verticale. Après scalpage, ces différentes plaques ont subi un traitement thermique 20 d'homogénéisation et/ou de réchauffage dont les températures sont données dans le Tableau 2. Les plaques des cas 1, 6, 7, 8 et 10 ont subi un traitement d'homogénéisation à 570°C consistant en une montée en température à une vitesse de 30°C/h jusqu'à 570°C, un maintien de l'ordre de 5 heures à 570°C puis un refroidissement contrôlé à l'air pulsé jusqu'à température ambiante. Cette étape 25 d'homogénéisation est suivie d'une étape de réchauffage consistant en une montée en température à une vitesse de 70°C/h jusqu'à 480°C avec un temps de maintien de l'ordre de 40 minutes, directement suivi du laminage à chaud. Les plaques du cas 2 ont subi un traitement d'homogénéisation à 562°C consistant en une montée en température à une vitesse de 30°C/h jusqu'à 562°C, un maintien de l'ordre de 5 30 heures à 562°C puis un refroidissement contrôlé jusqu'à température ambiante. L'étape d'homogénéisation est suivie d'une étape de réchauffage consistant en une montée en température à une vitesse de 60°C/h jusqu'à 530°C avec maintien en température d'un maximum de 2 heures, suivi du laminage à chaud. Les plaques des cas 3 et 5 ont subi un réchauffage consistant en une montée à respectivement 565°C 3036986 11 et 550°C avec maintien minimum de 2 heures à ces températures, directement suivi du laminage à chaud. Les plaques des cas 4 et 9, constituées d'alliages du type AA6016 et AA5182, ont subi des homogénéisations classiques pour ces types d'alliages.

5 L'étape suivante de laminage à chaud a lieu sur un laminoir réversible suivi selon les cas d'un laminoir tandem à chaud à 4 cages jusqu'à une épaisseur comprise entre 3 et 10 mm. Les épaisseurs de sortie de laminage à chaud des cas testés sont données dans le Tableau 2. Cette étape de laminage à chaud est suivie d'une étape de laminage à froid qui 10 permet d'obtenir des tôles d'épaisseurs comprises entre 1.7 et 2.5 mm. Les épaisseurs de sortie de laminage à froid des cas testés sont données dans le Tableau 2. Les étapes de laminage sont suivies d'une étape de traitement thermique de mise en solution et trempe. La mise en solution se fait à une température au-delà de la température de solvus de l'alliage, tout en évitant la brûlure. La tôle mise en 15 solution est ensuite trempée à une vitesse minimum de 50°C/s. Pour tous les cas, exceptés les cas 4 et 9, cette étape se fait en four à passage par élévation de la température du métal jusqu'à 570°C en moins d'une minute environ directement suivie par une trempe. Pour le cas 4, en alliage du type AA6016, le laminage à froid a également été suivi d'un traitement thermique en fin de gamme et consiste en une 20 mise en solution et trempe réalisées en four à passage par élévation de la température du métal jusqu'à 540°C en 30 secondes environ et trempe à une vitesse minimum de 50°C/s. Pour le cas 9, en alliage du type AA5182, le recuit de recristallisation a eu lieu en four à passage et consistait à amener le métal jusqu'à une température de 365°C en 30 secondes environ puis à le refroidir.

25 La trempe est suivie d'un traitement thermique de pré-revenu, destiné à améliorer les performances du durcissement lors de la cuisson des peintures. Pour tous les cas testés, excepté le cas 9, cette étape est réalisée par bobinage à une température d'au moins 60°C suivi du refroidissement à l'air libre. Les températures 30 de bobinage sont décrites dans le Tableau 2.

3036986 12 Composition Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti V Invention 1 0.92 0.19 0.16 0.18 0.72 1.47 0.08 0.15 Invention 2 0.94 0.20 0.17 0.17 0.72 1.52 0.11 0.15 Invention 3 0.95 0.20 0.16 0.18 0.74 1.20 0.10 0.14 Alliage 4 1.05 0.25 0.09 0.17 0.37 0.02 0.02 0.00 Alliage 5 1.08 0.25 0.18 0.18 0.57 0.01 0.02 0.00 Alliage 6 0.81 0.15 0.16 0.17 0.79 0.01 0.02 0.00 Alliage 7 0.63 0.19 0.16 0.17 0.97 1.46 0.09 0.15 Alliage 8 0.93 0.20 0.16 0.18 0.78 0.05 0.03 0.01 Alliage 9 < 0.20 < 0.35 0.07 0.33 4.65 0.01 0.02 0.00 Alliage 10 0.79 0.29 0.80 0.003 0.71 0.49 0.05 0.01 Tableau 1 Homogénéisation Réchauffage Epaisseur Epaisseur Pré-revenu sortie LAC sortie LAF Invention 1 570°C 480°C 10 mm 2.0 mm 85°C Invention 2 562°C 530°C 10 mm 2.5 mm 65°C Invention 3 X 565°C 10 mm 2.0 mm 80°C Alliage 4 6.0 mm 2.0 mm 70°C Alliage 5 X 550°C 3.0 mm 1.7 mm 60°C Alliage 6 570°C 480°C 10 mm 2.0 mm 85°C Alliage 7 570°C 480°C 10 mm 2.0 mm 85°C Alliage 8 570°C 480°C 10 mm 2.0 mm 85°C Alliage 9 4.3 mm 2.5 mm Alliage 10 570°C 480°C 8 mm 2.0mm 85°C 10 5 Tableau 2 3036986 13 Essais de traction Les essais de traction à température ambiante ont été réalisés selon la norme NF EN 5 ISO 6892-1 avec des éprouvettes non proportionnelles, de géométrie largement utilisée pour les tôles, et correspondant au type d'éprouvette 2 du tableau B.1 de l'annexe B de ladite norme. Ces éprouvettes possèdent notamment une largeur de 20 mm et une longueur calibrée de 120 mm.

10 Les résultats de ces essais de traction en termes de limite conventionnelle d'élasticité à 0.2 %, Rpo,2, et mesurée sur les tôles telles que fabriquées selon les conditions décrites au paragraphe précédent, soit après trempe, pré-revenu, maturation à température ambiante pendant un temps minimum de 72 h, puis écrouissage de 2 % en traction contrôlée pour simuler la mise en forme, et maintien pendant 20 min. à 15 185°C pour simuler la cuisson des peintures, sont donnés dans le Tableau 3 ci-après. Rpo,2 [MPa] Alliage 4 217 Alliage 5 264 Alliage 6 282 Alliage 7 288 Alliage 8 291 Invention 1 309 Invention 2 316 Invention 3 307 20 Tableau 3 On y relève clairement que les limites d'élasticité des tôles en alliage 1, 2 et 3, selon l'invention, sont supérieures à 300 MPa, comme revendiqué, ce qui n'est pas le cas pour les autres alliages.

25 3036986 14 Les résultats de ces essais de traction, toujours en termes de limite conventionnelle d'élasticité à 0.2 %, Rpo,2, mais mesurée sur les tôles telles que fabriquées selon les conditions décrites au paragraphe précédent, à l'état T6, soit après trempe, pré-revenu, maturation à température ambiante pendant un temps minimum de 72 h, et 5 revenu pour parvenir à l'état T6 au pic de durcissement, soit 2 h à 205°C, sont donnés dans le Tableau 4 ci-après. Rpo,2 [MPa] Alliage 3 249 Alliage 4 310 Alliage 5 336 Alliage 6 347 Alliage 7 343 Alliage 9 344 Invention 1 355 Invention 2 357 Invention 3 354 10 Tableau 4 On y relève clairement que les limites d'élasticité des tôles en alliage 1, 2 et 3, selon l'invention, sont supérieures à 350 MPa, comme revendiqué, ce qui n'est pas le cas pour les autres alliages.

15 Evaluation de la ductilité en service La ductilité en service peut être estimée par un « test de pliage trois points » suivant 20 la norme NF EN ISO 7438 et la procédure VDA 238-100. Le dispositif de pliage est tel que présenté en figure 1. On effectue tout d'abord sur une tôle à l'état T4, soit après trempe, pré-revenu et maturation à température ambiante pendant 72 h, une pré-déformation en traction 25 contrôlée de 10 % selon la direction perpendiculaire à la direction de laminage, puis 3036986 15 un maintien pendant 20 min. à 185°C pour simuler la cuisson des peintures, et on effectue le « pliage trois points » proprement dit en utilisant un poinçon B de rayon r = 0.4 mm, la tôle étant supportée par deux rouleaux R, l'axe de pliage étant perpendiculaire à la direction de pré-traction. Les rouleaux ont un diamètre de 30 5 mm et la distance entre les axes des rouleaux est égale à 30 + 2t mm, t étant l'épaisseur initiale de la tôle testée T. Au début de l'essai le poinçon est mis en contact avec la tôle avec une pré-force de 30 Newtons. Une fois le contact établi, le déplacement du poinçon est indexé à zéro. Le test consiste alors à déplacer le poinçon de manière à effectuer le « pliage trois 10 points » de la tôle. Le test s'arrête lorsqu'une microfissuration de la tôle conduit à une chute de force sur le poinçon d'au moins 30 Newtons, ou bien lorsque le poinçon s'est déplacé de 14,2 mm, ce qui correspond à la course maximale autorisée. A la fin du test, l'échantillon de tôle se retrouve donc plié comme illustré en figure 2.

15 La ductilité en service s'évalue alors par la mesure de l'angle de pliage a, appelé ici aio%, en degrés. Plus l'angle aio% est élevé, meilleure est l'aptitude au sertissage ou au pliage de la tôle. Les résultats de ces essais de pliage sur les tôles telles que fabriquées selon les 20 conditions décrites au paragraphe « Préambule » sont donnés dans le Tableau 5 ci- après. aio% (°) Alliage 4 63 Alliage 7 52 Invention 1 61 Tableau 5 25 On y relève clairement que l'angle am% de la tôle selon l'invention est supérieur à 60°.

30 Mesure du LDH (Limit Dome Height) 3036986 16 Ces mesures de LDH (Limit Dome Height) ont été réalisées afin de caractériser la performance en emboutissage à l'état T4 des différentes tôles de cet exemple.

5 Le paramètre LDH est largement utilisé pour l'évaluation de l'aptitude à l'emboutissage des tôles d'épaisseur de 0,5 à 3,0 mm. Il a fait l'objet de nombreuses publications, notamment celle de R. Thompson, « The LDH test to evaluate sheet metal formability - Final Report of the LDH Committee of the North American Deep Drawing Research Group », SAE conference, Detroit, 1993, SAE Paper n°930815.

10 Il s'agit d'un essai d'emboutissage d'un flan bloqué en périphérie par un jonc. La pression de serre-flan est contrôlée pour éviter un glissement dans le jonc. Le flan, de dimensions 120 x 160 mm, est sollicité dans un mode proche de la déformation plane. Le poinçon utilisé est hémisphérique.

15 La figure 3 précise les dimensions des outils utilisés pour réaliser ce test. La lubrification entre le poinçon et la tôle est assurée par de la graisse graphitée (graisse Shell HDM2). La vitesse de descente du poinçon est de 50 mm/min. La valeur dite LDH est la valeur du déplacement du poinçon à rupture, soit la 20 profondeur limite de l'emboutissage. Elle correspond en fait à la moyenne de trois essais, donnant un intervalle de confiance à 95 % sur la mesure de 0,2 mm. Le tableau 6 ci-après indique les valeurs du paramètre LDH obtenues sur des éprouvettes de 120 x 160 mm découpées dans les tôles précitées d'épaisseur 2,5 mm 25 et pour lesquelles la dimension de 160 mm était positionnée parallèlement à la direction de laminage. LDH (mm) Alliage 8 37,1 Invention 2 36,5 30 Tableau 6 3036986 17 Ces résultats mettent en évidence le fait que la tôle selon l'invention possède une valeur de LDH similaire à la valeur de LDH obtenue pour une tôle en alliage du type AA5182 (alliage 8), alliage de référence lorsqu'il s'agit de panneaux de carrosserie 5 pour emboutissages sévères. Evaluation de la résistance à la corrosion 10 L'essai de corrosion intergranulaire selon la norme ISO 11846 consiste à immerger les éprouvettes pendant 24 h dans une solution de chlorure de sodium (30g/1) et d'acide chlorhydrique (10 m1/1) à une température de 30°C (obtenue au moyen d'un maintien en étuve sèche), après un décapage à la soude à chaud (5 % massique) et à l'acide nitrique (70 % massique) à température ambiante.

15 Les échantillons ont une dimension de 40 mm (sens de laminage) x 30 mm x épaisseur. Le type et la profondeur de la corrosion occasionnée sont déterminés par un examen en coupe micrographique du métal. On mesure la profondeur de corrosion maximale.

20 Les résultats sont récapitulés au tableau 7 ci-après. Profondeur d'attaque maximum en !lm Alliage 9 250 Invention 1 140 Tableau 7 25 La profondeur d'attaque maximale apparait nettement plus faible pour l'alliage selon l'invention, traduisant une meilleure résistance à la corrosion intergranulaire. 30

Claims

REVENDICATIONS1. Tôle pour pièce emboutie de doublure, de renfort ou de structure de carrosserie automobile encore appelée caisse en blanc, en alliage d'aluminium de la série AA6xxx, de composition (% en poids) : Si : 0,85 - 1,20 Fe : < 0,30 Cu : 0,10 - 0,30 Mg : 0,70 - 0,90 Mn : < 0,30 Zn : 1,10 - 1,60 V : 0,05 - 0,30 Ti : 0,05 - 0,20 autres éléments < 0,05 chacun et < 0,15 au total, reste aluminium,
2. Tôle selon la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en Si est comprise entre 0.90 et 1.10 %.
3. Tôle selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la teneur en Cu est comprise entre 0.10 et 0.20 %.
4. Tôle selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la teneur en Mg est comprise entre 0.70 et 0.80 %.
5. Tôle selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la teneur en Zn est comprise entre 1.20 et 1.50 %.
6. Tôle selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la teneur en V est comprise entre 0.10 et 0.20 %.
7. Tôle selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la teneur en Ti est comprise entre 0.08 et 0.15 %.
8. Tôle selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la teneur en Mn est comprise entre 0.10 et 0.20 %.
9. Tôle selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la teneur en Fe est comprise entre 0.15 et 0.25 %. 3036986 19
10. Procédé de fabrication d'une tôle selon l'une des revendications 1 à 9, comportant les étapes suivantes : 5 - la coulée typiquement semi-continue verticale d'une plaque et son scalpage éventuel, - l'homogénéisation de cette plaque à une température de 550 à 570°C avec un maintien entre 2 et 12 h, préférentiellement entre 4 et 6 h, suivi d'un refroidissement rapide, 10 - le réchauffage à une température comprise entre 450 et 550°C avec un maintien entre 30 min et 3 h, préférentiellement sensiblement 2 h, - le laminage à chaud de la plaque en une bande d'épaisseur comprise entre 3 et 10 mm, - le laminage à froid jusqu'à l'épaisseur finale, 15 - la mise en solution de la bande laminée à une température au-delà de la température de solvus de l'alliage, tout en évitant la brûlure, soit entre 550 et 570°C pendant 30 s à 5 min, suivi de la trempe à une vitesse de plus de 50°C/s et préférentiellement plus de 100°C/s, - le pré-revenu, ou réversion, par bobinage à une température d'au moins 60°C suivi 20 d'un refroidissement à l'air libre de la bobine obtenue.
11. Procédé de fabrication d'une tôle selon l'une des revendications 1 à 9, comportant les étapes suivantes : - la coulée typiquement semi-continue verticale d'une plaque et son scalpage 25 éventuel, - le réchauffage de cette plaque à une température comprise entre 550 et 570°C avec un maintien entre 2 et 12 h, préférentiellement entre 4 et 6 h, - le laminage à chaud de la plaque en une bande d'épaisseur comprise entre 3 et 10 mm, 30 - le laminage à froid jusqu'à l'épaisseur finale, - la mise en solution de la bande laminée à une température au-delà de la température de solvus de l'alliage, tout en évitant la brûlure, soit entre 550 et 570°C pendant 30 s 3036986 20 à 5 min, suivi de la trempe à une vitesse de plus de 50°C/s et préférentiellement plus de 100°C/s, - le pré-revenu, ou réversion, par bobinage à une température d'au moins 60°C suivi d'un refroidissement à l'air libre de la bobine obtenue. 5
12. Tôle obtenue par le procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce qu'après maturation éventuelle à température ambiante comprise entre 72 h et 6 mois, une pré-déformation en traction contrôlée 2%, et traitement de cuisson des peintures, typiquement 20 min à 185°C, elle présente une limite d'élasticité Rpo,2 10 d'au moins 300 MPa.
13. Tôle obtenue par le procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce qu'à l'état métallurgique T6 selon la norme européenne EN 515 elle présente une limite d'élasticité Rpo,2 d'au moins 350 MPa. 15
14. Tôle d'une épaisseur de 2 mm, obtenue par le procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce qu'après maturation éventuelle à température ambiante comprise entre 72 h et 6 mois, une pré-déformation en traction contrôlée de 10 %, et traitement de cuisson des peintures, typiquement 20 min à 20 185°C, elle présente un « angle de pliage trois points » aio% mesuré selon la norme NF EN ISO 7438, et la procédure VDA 238-100, d'au moins 60°. 25