La carrosserie automobile - l'acier

Résumé du document

L'industrie des carrosseries automobiles réclame des matériaux de haute technicité, capables de répondre à des cahiers des charges de plus en plus exigeants. Elles doivent être esthétiques (surface, planéité…), dynamiques (résistance aux chocs, déformabilité…), légers (économie d'énergie) et durables (résistance anticorrosion).

Nous allons devoir nous immerger dans l'environnement scientifique, résoudre les problèmes technologiques que nous allons rencontrer sans perdre de vue les impératifs économiques, sociaux et environnementaux. La carrosserie est l'ossature de la voiture. Elle supporte et assemble tous les organes mécaniques, mais son rôle est également de protéger les passagers des intempéries et des différents chocs pouvant survenir au cours d'accidents. Elle est aussi l'élément esthétique le plus important de la voiture.

A l'heure actuelle, trois matériaux sont principalement utilisés dans la création des carrosseries automobiles, à savoir : l'acier (galvanisé), les polymères et les alliages à bases d'aluminium. Cependant, l'utilisation de l'acier reste très largement prédominante dans la fabrication des carrosseries.

C'est pourquoi nous avons décidé d'étudier ce matériau pour notre travail. Les raisons principales de l'utilisation de l'acier dans la fabrication de carrosserie automobile sont le faible coût de production, ainsi que les propriétés de résistance supérieures à celles des autres matériaux.

L'élaboration d'une carrosserie requière tout un panel d'aciers différents. En effet, la carrosserie devant répondre à une multitude de caractéristiques reprises dans le cahier de charge, il serait impossible de conférer à un seul type d'acier l'entièreté des propriétés nécessaires. Nous allons maintenant détailler les aciers les plus utilisés dans la construction de carrosserie automobile.

Les aciers les plus utilisés sont les aciers dits « aciers pour emboutissage », car ceux-ci permettent une mise en forme aisée tout en garantissant les caractéristiques nécessaires, requises par le cahier de charge : contrainte élastique relativement faible, bonne résistance à la fatigue, résistance à la corrosion, bonne absorption d'énergie cinétique... pour ces caractéristiques, ces aciers seront principalement utilisés pour la fabrication du capot, coté de caisse, plancher,…

L'usage d'aciers appelés « bake hardening » est de plus en plus courant dans l'industrie automobile. Ceux-ci subissent une augmentation de leur contrainte élastique après la mise en forme. Ces aciers présentent donc des caractéristiques similaires de mise en forme aux aciers pour emboutissages, mais possèdent un avantage certain en matière de résistance à l'indentation (déformation ponctuelle, explications en annexe 1.1.B). L'utilisation de ces aciers permet donc un allègement de la carrosserie pour un niveau d'indentation donné puisqu'une épaisseur moindre est nécessaire. Ces aciers seront utilisés dans la fabrication de portes, capots...

Un troisième type d'acier particulièrement utilisé par l'industrie automobile sont les aciers dits « IF » car ceux-ci présentent un excellent compromis entre emboutissabilité d'une part (contrainte élastique adaptée, fort coefficient d'anisotropie ) et résistance mécanique d'autre part. Ce durcissement résulte de la mise en solution solide de manganèse, de silicium et de phosphore dans la ferrite. La métallurgie sans interstitiel permet par contre d'en optimiser l'emboutissabilité.

Ces aciers possèdent en outre un coefficient d'écrouissage élevé, ce qui permet une meilleure répartition des déformations et donc une meilleure résistance à l'indentation. Ces aciers sont particulièrement adaptés aux pièces complexes nécessitant simultanément de hautes caractéristiques mécaniques : passages de roues, tabliers, renforts... ils permettent également de réaliser certaines parties plus visibles de la carrosserie telles que par exemple les portes.