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Article

1 - ÉLÉMENTS DE BASE SUR LE SOUDAGE

2 - PROCÉDÉS DE SOUDAGE

3 - FACTEURS INFLUENTS

4 - MAÎTRISE DE LA QUALITÉ DU SOUDAGE

5 - MESURES DE SÉCURITÉ

Article de référence | Réf : AM3760 v1

Éléments de base sur le soudage
Assemblage des thermoplastiques par soudage

Auteur(s) : Gérard JOLY

Date de publication : 10 janv. 2005

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RÉSUMÉ

Parmi les techniques d’assemblage des polymères, comme le collage ou l’emboîtement, le soudage, procédé rapide et maîtrisé, est retenu dans bon nombre d’applications. Le soudage appliqué aux thermoplastiques ne fait appel à aucun matériau tiers, les deux pièces soudées reconstituant une structure monolithique suite à une fusion ou un ramollissement. Au final, la liaison obtenue offre des caractéristiques assez semblables à celles des matériaux d’origine.

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Auteur(s)

  • Gérard JOLY : Conseiller technique au Pôle de plasturgie de l’Est - Responsable de l’activité assemblage

INTRODUCTION

Le soudage des polymères fait partie des modes d’assemblages au même titre que le collage ou les techniques d’assemblage mécanique tels le clipsage, l’emboîtement.

À la différence des autres procédés d’assemblage, le soudage ne s’applique qu’aux thermoplastiques. Seuls ceux‐ci possèdent les caractéristiques rhéologiques lors de la fusion (pour les semi-cristallins) ou de ramollissement (pour les amorphes) suffisantes pour permettre une interpénétration des couches superficielles nécessaire à leur liaison.

Le soudage ne fait pas appel à des matériaux tiers dans la liaison et permet à deux pièces assemblées de reconstituer une structure monolithique.

On retrouve dans la liaison de deux pièces soudées des caractéristiques proches de celles des matériaux constituant ces pièces.

Le soudage est un procédé rapide et contrôlé qui s’impose dans beaucoup de domaines où il est nécessaire d’obtenir une liaison mécanique forte et durable sur des pièces en série.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-am3760


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1. Éléments de base sur le soudage

1.1 Phénomènes d’interface. Éléments de physique

Le soudage est une technique d’assemblage par fusion de la matière faisant intervenir un processus d’adhésion par interdiffusion moléculaire.

D’après la théorie, le processus de soudage de deux polymères peut se décomposer en cinq étapes :

  • fusion des surfaces à souder ;

  • approche et mise en contact des deux surfaces ;

  • « mouillage » des surfaces ;

  • diffusion et enchevêtrement des macromolécules ;

  • solidification des masses fondues.

Au contact de l’élément chauffant, le matériau est amené dans un état « ramolli ».

L’aspect du profil de température est conditionné par la conductivité thermique du matériau.

Les matières plastiques ont des conductivités thermiques faibles, comprises entre 0,15 et 0,45 W/(m · K). Il en résulte un gradient de température important et une épaisseur de masse fondue faible (figure 1).

À la température ambiante, la macromolécule occupe un espace virtuel correspondant à son volume. L’élévation de température va provoquer des phénomènes de contorsion de celle‐ci, puis une reptation hors de son enveloppe virtuelle primitive (figure 2). Cette liberté acquise par les bouts de chaînes va permettre aux macromolécules de se désenchevêtrer.

Ce phénomène est très actif dans un état « fluide » pour une température comprise entre la température de transition solide-liquide et la température de début de dégradation du matériau thermoplastique.

Dans le cas de deux surfaces en contact (soudage), il se crée une interface dans laquelle les chaînes macromoléculaires ne s’interpénètrent pas spontanément.

L’interpénétration n’est active qu’à partir de contacts intimes créés dans l’interface par un phénomène de mouillage. Les extrémités libres des chaînes se rapprochent et s’enchevêtrent dans un processus appelé adhésion par interdiffusion moléculaire (figure 3).

Cette interpénétration croît en surface à partir de...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) -   Le soudage par éléments chauffants  -  , Pôle de plasturgie de l’Est formation.

  • (2) -   Le soudage par ultrasons  -  , document, Pôle de plasturgie de l’Est formation.

  • (3) -   Le soudage par ultrasons  -  , documentation, Mécasonic.

  • (4) -   Le soudage par vibration  -  , documentation, Branson.

  • (5) -   Le soudage par éléments chauffants  -  , document DVS 2215, IS service.

  • (6) -   Précis de matière plastique  -  , AFNOR, éditeur Nathan.

  • (7) - GREWELL (D.A.) -   Plastics and Composites Welding Handbook  -  ,...

NORMES

  • Calculation of thermoplastic tanks and apparatus. Welded joints (1975) - DVS 2205-3 -

  • Welding of thermoplastics ; extrusion welding for panels and pipes (1993) - DVS 2207-4 -

  • Faults in welded joints in Thermoplastics (1998) - DVS 2202-2 -

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