Application de zinc lamellaire sur pièces mécaniques de Liaison Au Sol - Version PDF
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Application de zinc lamellaire sur pièces
mécaniques de Liaison Au Sol
Contraintes de conception, Problématiques corrosion, Solutions revêtements
RESEARCH AND DEVELOPMENT A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016
Jean-Michel BORDES – Corrosion / Coatings Specialist
QUELQUES MERVEILLES D’AVANT…
Peugeot 203C
Berline - 1959
Citroën Traction avant
Peugeot 403 B7 Cabriolet 11B - 1938
Berline - 1966
Citroën C6F
Limousine 1930
Peugeot 402 Roadster Peugeot 404 Coupé
Darl’Mat 1938 1966
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QUELQUES MERVEILLES D’APRES…
Nouvelle
E-Méhari.
Nouvelle Peugeot 2008
Nouveau C3 Aircross AMLAT
Nouvelles DS3 Citroën SPACETOURER Peugeot TRAVELLER
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CLIN D’OEIL
Moulins à poivre/sel/muscade/piment/fromage PEUGEOT revêtus avec du Zinc Lamellaire !
Sur la cuvette et la poire : DELTA-TONE 9000 + Delta-Seal Argent GZ
(sur une des 2 pièces et non lubrifié sur l'autre)
1,2 millions d'ensemble traités en 2015 (par Impreglon en Alsace)
Tous nos moulins manuels sont garantis 5 ans à compter de la date d’achat.
En outre, les mécanismes Peugeot bénéficient d’une garantie à vie.
Autres solutions/revêtements : inox, dépôts PVD Avec la permission de la société
IMPREGLON
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INTRODUCTION
Pièces mécaniques concernées par cette conférence
Pièces de Liaison Au Sol (LAS) : berceau moteur, triangles
Train arrière (traverse, bras, ensemble amortisseur, ressorts
de suspension, disques de frein, protecteurs de disques…)
Train avant (berceau moteur, triangles, barre anti-
devers, ressorts de suspension, disques de frein…)
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INTRODUCTION
Pièces mécaniques concernées par cette conférence
Pièces de Liaison Au Sol (LAS) : berceau moteur, triangles
Berceau moteur
Triangles bi-coquille
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PROBLEMATIQUES EN CLIENTELE
Quelques exemples de ruptures / rappels (USA)
• Rappel de véhicules à cause de problèmes de corrosion sur des triangles de
suspension bi-coquilles à tôles nues (« front lower control arms ») dus à des zones
de rétention d’eau. Défaut de conception.
• Les premiers retours clients (rupture après corrosion perforante) sont intervenus
après des durées de roulage clients entre 6 et 9 ans.
1er exemple :
après 7 ans de roulage.
Rupture totale sous
sollicitation mécanique
2ème exemple : après 9 ans de roulage. Client
revenu au garage après un 1er rappel (6 ans de
vie du VHL). Le triangle n’étant pas totalement
corrodé, le garagiste a « juste » réalisé un trou
d’évacuation dans une zone jugée non sollicitée.
Le client a quand même dû revenir 3 ans plus tard
(9 ans de vie du VHL) pour cause de rupture du
triangle à sa base (zone de rétention).
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PROBLEMATIQUES EN CLIENTELE
Quelques exemples de ruptures / rappels (USA)
• Au-delà de 7 ans de roulage en zone corrosive (Sud Est US), corrosion perforante
de corps creux puis rupture sur véhicules à fort kilométrage (300000kms et
500000kms). Problème d’évacuation sur zone de rétention.
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PROBLEMATIQUES EN CLIENTELE
Quelques exemples de ruptures / rappels (USA)
• Véhicules entre 7 et 13 ans
• Défauts de conception, de protection (gravillonnage, fondants routiers)
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PROBLEMATIQUES EN CLIENTELE
Quelques exemples de ruptures / rappels (USA)
• Véhicules entre 7 et 12 ans (93000 - 131000kms)
• Défauts de protection
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10CONTRAINTES DE CONCEPTION LIEES A LA CORROSION
Pièces en fonte ou en acier forgé
• Pas de contrainte de conception particulière liée à la corrosion
• Protection anticorrosion assurée par :
une peinture cataphorèse (> 30µm) pour les pièces non gravillonnées
ou une peinture poudre (> 80µm) + protection complémentaire pour les pièces gravillonnées
• Autres protections possibles : zingage électrolytique
Acier forgé Fonte GS
A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 11CONTRAINTES DE CONCEPTION LIEES A LA CORROSION
Pièces en tôle exemptes de points ou cordons de soudure
• Pas de contrainte de conception particulière liée à la corrosion
• Pour les pièces non gravillonnées, protection anticorrosion assurée par :
une peinture cataphorèse (≥ 15µm)
ou une tôle pré-revêtue (électro-zinguée ou galvanisée) de 7µm à 20µm/face selon besoins
• Pour les pièces gravillonnées, protection assurée par :
l’utilisation de tôles pré-zinguées + peinture cataphorèse
l’utilisation de tôles nues + protection complémentaire (mastic antigrav., protecteurs plastiques)
• Autres protections possibles pour des pièces de petites tailles :
zingage en vrac (électrolytique ou lamellaire) plus économique qu’une peinture cataphorèse
réalisée à l’attache
A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 12CONTRAINTES DE CONCEPTION LIEES A LA CORROSION
Pièces en tôle mécano-soudées
• Il existe des contraintes de conception générales et spécifiques liées à la corrosion
• Contraintes de conception générales
• Favoriser l’écoulement de l’eau
• Eviter la présence d’eau dans les interstices
• Prendre en compte la compatibilité des matériaux (corrosion galvanique)
• Eviter les concentrations de contraintes (corrosion sous contrainte, sous réserve
que le matériau y soit sensible dans le milieu considéré).
• Contraintes de conception spécifiques
• Problématique LME (Liquid Metal Embrittlement) par le zinc fondu
• Porosité dans les cordons de soudure (cordons MAG) pour les tôles pré-zinguées
• Grenaillage de précontrainte nécessitant l’utilisation de tôles nues
A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 13CONTRAINTES DE CONCEPTION LIEES A LA CORROSION
Problématique LME (Liquid Metal Embrittlement)
Des fissures de surface peuvent apparaitre en soudage par points (PSE), laser et arc (MIG,
MAG). Elles s’initient en surface et se propagent en ZAT (jusqu’à plusieurs centaines de µm de
profondeur). Elles résultent de la pénétration du zinc liquide aux joints de grain de l’acier. La
rupture est intergranulaire. Développement d’aciers à
Zinc liquide (pré- microstructures multiphasées
(DP, TRIP) nécessaires au
revêtement) compromis entre haute
Joints de grains résistance, formabilité,
allègement et coût
(nuance d’acier)
Contraintes thermiques
et/ou mécaniques
A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 14CONTRAINTES DE CONCEPTION LIEES A LA CORROSION
Problématique LME (Liquid Metal Embrittlement)
Plusieurs actions sont possibles :
• Supprimer les contraintes mécaniques (liées à l’emboutissage) et/ou thermo-mécaniques
(liées au soudage)
outil industriel ?
• diminuer la sensibilité de l’acier (changer de nuance)
dimensionnement/allègement ?
• supprimer le métal liquide fragilisant (le revêtement de zinc)
protection corrosion ?
A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 15CONTRAINTES DE CONCEPTION LIEES A LA CORROSION
Porosités dans les cordons de soudure
Dégradation de tenue en fatigue par développement de fissures à partir de porosités dans les
cordons MAG (dégazage du Zinc).
Plusieurs actions sont possibles : diminuer les vitesses de soudage, enlever le revêtement de
zinc, modifier la conception de la pièce (cordon non sollicité)
Certaines porosités sont acceptables dans des applications Exemple de porosité à l’intérieur d’un cordon de
utilisant des aciers pré-zingués dont les cordons ne sont pas soudure MAG (soudage de tôles pré-zinguées)
sollicités mécaniquement. (source : metalformingmagazine )
A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 16POURQUOI LE ZINC LAMELLAIRE ?
Il permet d’apporter des solutions à des problématiques techniques
et économiques
• Protection anticorrosion des corps creux
suppression de l’application de cire de corps creux
• Protection anticorrosion des zones gravillonnées
suppression de protections anti-gravillonnage (mastic)
• Protection anticorrosion des zones difficiles (arêtes, cordons)
évite le nettoyage / sablage des cordons de soudure
protection sacrificielle des arêtes vives / zones de découpes
protège les zones ayant subi un grenaillage de précontrainte
A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 17POURQUOI LE ZINC LAMELLAIRE ?
Il permet d’apporter des solutions à des problématiques techniques
et économiques
• Eradication de la problématique LME (zinc fondu) et des porosités de
cordons grâce à l’utilisation de tôles nues
ouvre le choix à une diversité plus mondialisée de nuances et épaisseurs d’aciers mais aussi à
l’utilisation de nuances d’aciers à plus hautes caractéristiques mécaniques encore possible
(DP,TRIP, CP, THR, TWIP etc…)
• On évite quelques inconvénients de la galvanisation à chaud
risque de déformation géométrique, effet de revenu sur les aciers à hautes caractéristiques
surpoids du revêtement, re-taraudage des perçages…
épaisseur de la couche de galvanisation dépend de la teneur en Si et P des aciers utilisés
(respect de la règle Si +2,5 P < 0,09 % )
A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 18SOLUTIONS DE ZINC LAMELLAIRE
Les revêtements de zinc lamellaire peuvent devenir des solutions incontournables pour
pérenniser l’utilisation d’acier à très hautes caractéristiques mécaniques dans la fabrication
de pièces mécano-soudées à corps creux soumises à du gravillonnage.
Mais quelles solutions utiliser ? Quelques solutions série…
Solutions MAGNI (solvantées)
Aspect gris : MAGNI 265 (2 couches de 12-15µm : B46/P35)
Aspect noir : MAGNI 295 (e-primer de 12-15µm) / KTL ≤ 25µm)
Solutions NOF METAL COATINGS (hydrosolubles)
Aspect gris : GEOMET 500B (2 couches et > 9µm) ou GEOMET 321 (2 couches)
Solutions ATOTECH (solvantées - topcoat aqueux)
Aspect gris : ZINTEK 200 (1 couche 10-12 µm) + ZINTEK TOP (3-6µm)
Solutions DORKEN (solvantées – topcoat aqueux)
Aspect gris : DELTA-PROTEKT KL100 (12µm) + VH301GZ (2µm)
A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016 19APPLICATIONS TYPIQUES DU ZINC LAMELLAIRE
SYSTEMES MAGNI POUR PIECES MECANIQUES
DE LIAISON AU SOL
1. Magni 265
Primaire Magni riche en zinc + topcoat
Magni
En production depuis 2009
2. Magni 295
Primaire Magni riche en zinc +
cataphorèse
En production depuis 2014CARACTERISTIQUES DU MAGNI 265 • Alternative à la galvanisation à chaud, acier pré-zingué + cataphorèse, acier + cataphorèse + cire + mastic • Anticorrosion: protection cathodique et effet barrière • Brouillard salin neutre > 2000 heures • Tests cycliques corrosion: Daimler MEKO 8 cycles, GMW 14872 >100 cycles,Toyota CCT-A > 50 cycles, BMW… • Résistance chimique (VDA 621-412) • Résistance au gravillonnage: p. ex. PSA B15 3320 & D 241312, GMW 14872 & GMW14700… • Procédé non fragilisant (fragilisation par l’hydrogène) • Application par pulvérisation, trempé égoutté, trempé centrifugé • Pièces entièrement revêtues, incluant zones intérieures et cavités • Protection des points et cordons de soudures et zones affectées thermiquement (ZAT) • Système et procédé répondant à la problématique LME – aucune contrainte & fissure générées dans le matériau • Gain de poids par rapport à la galvanisation à chaud
CARACTERISTIQUES DU MAGNI 265
• Pièces entièrement revêtues, incluant zones intérieures et cavités
• Pièces à géometrie complexe peuvent être revêtues
8 cycles MEKO-S > 5000 heures BS neutre
Aucune cire
Aucune protection des soudures
50 cycles Toyota CCT-A Aucune reprise des cavités &
zones d‘assemblage…CARACTERISTIQUES DU MAGNI 265
• Protection des soudures et accostages
Cire non utile.
Protection des interstices, porosités des Cire éliminée durant
cordons de soudures test corrosion cyclique
et sur test véhicule.
24CARACTERISTIQUES DU MAGNI 265
• Protection des points & cordons de soudures, et des zones affectées thermiquement (ZAT)
• Cas acier pré-zingué (Galvannealed) :
Conditions:
Substrat: Acier revêtu d'un alliage
zinc-fer Galvannealed 55A (55 g/m2)
Soudure: Pulse MAG, fil soudure YM-22Z
Prétraitement: Phosphate au zinc
Test corrosion: Toyota CCT-A
1 cycle = 24 heures :
1. Brouillard 50°C, 5% NaCl – 17 heures
2. Séchage air chaud @70°C – 3 heures
3. Immersion solution 5% NaCl 50°C – 2 heures
• Le revêtement sacrificiel
4. Séchage à l’air 20°C – 2 heures
est détérioré durant la 5. Nouveau cycle (étapes 1, 2, 3 et 4)
soudure + fumées
• Les soudures doivent être Revêtement : Revêtement :
réalisées doucement 25 µm cataphorèse 15 µm primaire + 12µm topcoat
• L’intégrité de la soudure
peut être affectée 1er point oxydation rouge 1er point oxydation rouge
@ 8 cycles @ 83 cyclesCARACTERISTIQUES DU MAGNI 265
• Anticorrosion : protection
cathodique et effet barrière
• BS neutre > 2000 heures
• Tests cycliques corrosion
• Résistance au gravillonnageCARACTERISTIQUES DU MAGNI 265
Epaisseur
régulière du film
sec dans les
zones critiques
Emmanchement sans
délamination (bague,
silentbloc)DISPONIBILITE MONDIALE
QUELQUES EXEMPLES D’APPLICATIONS SERIE
GM E2xx (2016 Chevy Malibu)
Magni 265 – Bras de renvoi
General MotorsQUELQUES EXEMPLES D’APPLICATIONS SERIE GM E2xx (2016 Chevy Malibu) Magni 265 - Barre de liaison et bras de renvoi arrière. General Motors
QUELQUES EXEMPLES D’APPLICATIONS SERIE Buick Envision Magni 295 (Primaire Magni + cataphorèse) Bras de renvoi arrière
QUELQUES EXEMPLES DE PROCEDES INDUSTRIELS
Trempé EgouttéQUELQUES EXEMPLES DE PROCEDES INDUSTRIELS Magni 295 Trempé Egoutté
QUELQUES EXEMPLES DE PROCEDES INDUSTRIELS
Magni 265 Trempé CentrifugéCuisinez Peugeot !
Merci de vôtre écoute
Pour toutes questions :
PSA GROUPE jeanmichel.bordes@mpsa.com
MAGNI EUROPE cbarbier@magnicoatings.comVous pouvez aussi lire
