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Application de zinc lamellaire sur pièces mécaniques de Liaison Au SolContraintes 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…

2A3TS Congress, Nancy – 08-09/06/2016

Peugeot 403 B7 Berline - 1966

Citroën C6F Limousine 1930

Citroën Traction avant Cabriolet 11B - 1938

Peugeot 402 Roadster Darl’Mat 1938

Peugeot 203C Berline - 1959

Peugeot 404 Coupé 1966

QUELQUES MERVEILLES D’APRES…


Nouvelle E-Méhari.

Nouvelles DS3

Nouvelle Peugeot 2008

Citroën SPACETOURER Peugeot TRAVELLER

Nouveau C3 Aircross AMLAT

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)

CLIN D’OEIL


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

INTRODUCTION


Pièces mécaniques concernées par cette conférence� Pièces de Liaison Au Sol (LAS) : berceau moteur, triangles

Train avant (berceau moteur, triangles, barre anti-devers, ressorts de suspension, disques de frein…)

Train arrière (traverse, bras, ensemble amortisseur, ressorts de suspension, disques de frein, protecteurs de disques…)

INTRODUCTION


Pièces mécaniques concernées par cette conférence� Pièces de Liaison Au Sol (LAS) : berceau moteur, triangles

Berceau moteur

Triangles bi-coquille

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 zonesde rétention d’eau. Défaut de conception.

• Les premiers retours clients (rupture après corrosion perforante) sont intervenusaprès des durées de roulage clients entre 6 et 9 ans.

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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).



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 et500000kms). Problème d’évacuation sur zone de rétention.

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Quelques exemples de ruptures / rappels (USA)• Véhicules entre 7 et 13 ans

• Défauts de conception, de protection (gravillonnage, fondants routiers)

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Quelques exemples de ruptures / rappels (USA)• Véhicules entre 7 et 12 ans (93000 - 131000kms)

• Défauts de protection

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CONTRAINTES 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

Fonte GSAcier forgé



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 cataphorèseréalisée à l’attache



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 réserveque 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


Développement d’aciers à microstructures multiphasées

(DP, TRIP) nécessaires au compromis entre haute résistance, formabilité,

allègement et coût

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 deprofondeur). Elles résultent de la pénétration du zinc liquide aux joints de grain de l’acier. Larupture est intergranulaire.

Joints de grains (nuance d’acier)

Zinc liquide (pré-revêtement)

Contraintes thermiques et/ou mécaniques



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 ?



Porosités dans les cordons de soudureDégradation de tenue en fatigue par développement de fissures à partir de porosités dans lescordons MAG (dégazage du Zinc).

Plusieurs actions sont possibles : diminuer les vitesses de soudage, enlever le revêtement dezinc, modifier la conception de la pièce (cordon non sollicité)


Certaines porosités sont acceptables dans des applicationsutilisant des aciers pré-zingués dont les cordons ne sont passollicités mécaniquement. (source : metalformingmagazine )

Exemple de porosité à l’intérieur d’un cordon desoudure MAG (soudage de tôles pré-zinguées)

POURQUOI LE ZINC LAMELLAIRE ?


Il permet d’apporter des solutions à des problématiques techniqueset économiques

• Protection anticorrosion des corps creuxsuppression de l’application de cire de corps creux

• Protection anticorrosion des zones gravillonnéessuppression 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

POURQUOI LE ZINC LAMELLAIRE ?


Il permet d’apporter des solutions à des problématiques techniqueset économiques

• Eradication de la problématique LME (zinc fondu) et des porosités decordons grâce à l’utilisation de tôles nuesouvre le choix à une diversité plus mondialisée de nuances et épaisseurs d’aciers mais aussi àl’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 chaudrisque 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 % )

SOLUTIONS DE ZINC LAMELLAIRE


Les revêtements de zinc lamellaire peuvent devenir des solutions incontournables pourpérenniser l’utilisation d’acier à très hautes caractéristiques mécaniques dans la fabricationde 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)

APPLICATIONS TYPIQUES DU ZINC LAMELLAIRE

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 2014

SYSTEMES MAGNI POUR PIECES MECANIQUES DE LIAISON AU SOL

• 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

50 cycles Toyota CCT-A

> 5000 heures BS neutre8 cycles MEKO-S

Aucune cireAucune protection des souduresAucune reprise des cavités & zones d‘assemblage…


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Protection des interstices, porosités des cordons de soudures

Cire non utile.Cire éliminée duranttest corrosion cycliqueet sur test véhicule.

• Protection des soudures et accostages


• Protection des points & cordons de soudures, et des zones affectées thermiquement (ZAT)• Cas acier pré-zingué (Galvannealed) :

• Le revêtement sacrificiel est détérioré durant la soudure + fumées

• Les soudures doivent être réalisées doucement

• L’intégrité de la soudure peut être affectée

Revêtement : 25 µm cataphorèse

1er point oxydation rouge@ 8 cycles

Conditions:

Substrat: Acier revêtu d'un alliagezinc-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 heures2. Séchage air chaud @70°C – 3 heures3. Immersion solution 5% NaCl 50°C – 2 heures4. Séchage à l’air 20°C – 2 heures5. Nouveau cycle (étapes 1, 2, 3 et 4)

Revêtement :15 µm primaire + 12µm topcoat

1er point oxydation rouge@ 83 cycles


• Anticorrosion : protection cathodique et effet barrière

• BS neutre > 2000 heures• Tests cycliques corrosion• Résistance au gravillonnage


Emmanchement sansdélamination (bague, silentbloc)

Epaisseur régulière du film sec dans les zones critiques


DISPONIBILITE MONDIALE

GM E2xx (2016 Chevy Malibu)Magni 265 – Bras de renvoi

General Motors

QUELQUES EXEMPLES D’APPLICATIONS SERIE

GM E2xx (2016 Chevy Malibu)Magni 265 - Barre de liaison et bras de renvoi arrière.


General Motors

Buick EnvisionMagni 295 (PrimaireMagni + cataphorèse)Bras de renvoiarrière


Trempé Egoutté

QUELQUES EXEMPLES DE PROCEDES INDUSTRIELS

Magni 295 Trempé Egoutté


Magni 265 Trempé Centrifugé


Cuisinez Peugeot !Merci de vôtre écoute

Pour toutes questions :

PSA GROUPE �[email protected]

MAGNI EUROPE�[email protected]

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