Stratégies Efficaces de Prévention de la Corrosion pour la Conception de Véhicules Légers

L'allègement des véhicules consiste à utiliser les matériaux les plus légers adaptés à chaque fonction dans la fabrication automobile. En allégeant, les constructeurs visent à créer des véhicules offrant une meilleure tenue de route et une meilleure efficacité énergétique que leurs homologues plus lourds.

Certains de ces matériaux posent des défis en matière de prévention de la corrosion, ce qui impose la mise en place d'une stratégie de protection lors de la poursuite de l'allègement dans l'industrie automobile.

Stratégie de Réduction du Poids des Matériaux

De l'acier à haute résistance est utilisé pour les composants structurels du soubassement afin de réduire le poids du véhicule. En remplaçant un acier plus épais à faible résistance par un acier à haute résistance de jauge plus fine, les valeurs de rigidité peuvent être compromises.

L'utilisation d'un acier plus fin à haute résistance permet aux concepteurs d'atteindre la réduction de poids visée. Cependant, la corrosion devient une préoccupation majeure car une pièce d'acier plus fine peut subir une défaillance structurelle. L'acier plus fin peut être affecté par la corrosion plus rapidement, atteignant l'épaisseur critique à laquelle de telles défaillances peuvent se produire, comparé à un acier plus épais. Par conséquent, des mesures supplémentaires de contrôle de la corrosion sont nécessaires lorsque l'on cherche à réduire le poids en utilisant un acier de jauge plus fine.

Quatre facteurs principaux sont responsables de la résistance globale à la corrosion : le matériau, la conception, le processus de fabrication et le post-revêtement.

Types de Corrosion

Quatre types de corrosion sont importants pour les composants structurels du soubassement : la corrosion de crevasse, la piqûre, la corrosion galvanique et la corrosion cosmétique. (À lire aussi : Les 8 Types de Corrosion Métallique les Plus Courants.)

La corrosion de crevasse est normalement associée à de petits volumes de solution ou d'électrolyte stagnant piégés dans les crevasses des joints ou dans les dépôts de surface et les poultices.

La corrosion par piqûres est une attaque localisée, généralement causée par les chlorures lors de la formation de piqûres, qui entraîne une surface rugueuse. La corrosion de crevasse et par piqûres peut mener à la perforation de l'acier et à des défaillances fonctionnelles prématurées.

La corrosion galvanique se produit lorsque des métaux dissemblables sont en contact. Par exemple, un composant en aluminium en contact avec un composant en acier peut se corroder, ou se sacrifier pour protéger l'acier.

La corrosion qui s'initie sur une surface visible du véhicule, généralement aux points aigus ou aux rayures dans le post-revêtement, est appelée corrosion cosmétique. Dans la plupart des cas, elle est d'ordre esthétique ; toutefois, elle peut ensuite entraîner des dommages plus graves, y compris la perforation.

Nuances d'Acier

Il existe diverses nuances d'acier disponibles pour les composants structurels automobiles.

• Aciers bas carbone, formables : limite d'élasticité jusqu'à 260 MPa.
• Aciers résistants aux bosses : limite d'élasticité jusqu'à 280 MPa.
• Aciers à haute résistance : limite d'élasticité jusqu'à 830 MPa.
• Aciers ultra-haute résistance : résistance à la traction jusqu'à 1500 MPa.

La plupart de ces types d'acier peuvent être fournis avec un revêtement métallique, tel que zinc, zinc-fer ou aluminium, pour une protection anticorrosion renforcée.

Revêtements

Les composants structurels du soubassement sont normalement revêtus pour fournir une première ligne de défense contre la corrosion. Les revêtements couramment utilisés incluent la conversion, la cire à chaud, l'électrodéposition, le métallique, l'organique, l'autodéposition et la poudre. Les revêtements de conversion phosphatée sont employés pour améliorer l'adhérence de la peinture, améliorant ainsi indirectement la résistance à la corrosion.

Des revêtements comme une couche de base époxy suivie d'une couche de finition époxy sont souvent utilisés dans les véhicules utilitaires.

Les revêtements en poudre d'époxy, de polyester et hybrides sont courants pour les composants du soubassement. L'inconvénient des revêtements en poudre est qu'ils ne peuvent pas être utilisés à l'intérieur des sections creuses en raison de problèmes d'accès.

Pour les jantes de roues, une couche de finition acrylique est requise sur le revêtement époxy pour une meilleure résistance aux intempéries, sans quoi le revêtement pourrait présenter des marques de blanchiment et perdre une partie de sa résistance à la corrosion. (À lire aussi : Comment les Revêtements Métalliques Protègent les Métaux de la Corrosion.)

Processus de Fabrication et Considérations de Conception

Un soubassement de véhicule est fabriqué en assemblant de nombreux composants. Les processus utilisés pour fabriquer les composants et les méthodes d'assemblage ont un impact significatif sur la résistance à la corrosion du soubassement. Lors de la conception des pièces et des joints, il est crucial de s'assurer que les revêtements peuvent accéder aux pièces et joints individuels. Des ouvertures sont normalement prévues dans les pièces pour l'accès au revêtement et le drainage. Ces ouvertures doivent être stratégiquement placées pour ne pas compromettre l'intégrité structurelle.

Normalement, l'électrodéposition (E-coating) utilisée pour le soubassement n'a pas la capacité de projeter un revêtement à l'intérieur de sections longues et fermées. Une approche pour surmonter ce problème consiste à percer des trous le long de la section. Le revêtement obtenu à l'intérieur dépend de l'emplacement, de la taille et de la fréquence des trous. De même, des trous sont nécessaires pour permettre l'entrée de cire à chaud ou de poudre dans une section fermée.

Essais de Corrosion

Les essais de corrosion doivent simuler les conditions de service réelles le plus fidèlement possible et peuvent être divisés en deux grandes classes : les essais accélérés en laboratoire et les essais sur le terrain. Les essais en laboratoire peuvent impliquer le test de petits échantillons ou le test d'un composant entièrement assemblé. Les essais sur le terrain peuvent inclure le test d'échantillons fixés sur des véhicules soumis à une durée de service sur le terrain spécifiée. (À lire aussi : Évaluation de la Corrosion : 8 Types de Tests qui Aident les Ingénieurs.)

Conclusion

L'allègement des véhicules peut utiliser plusieurs techniques. Lorsqu'il est réalisé en utilisant de l'acier plus léger, cela ouvre la porte à d'éventuels problèmes de corrosion. En planifiant cette possibilité, en connaissant les types d'acier et de corrosion, en utilisant les bons revêtements aux bons endroits et en s'assurant que des tests appropriés sont en place, les constructeurs peuvent prévenir les problèmes de corrosion qui pourraient affecter leurs véhicules.