1 - ASSEMBLAGE DES MATÉRIAUX PAR SOUDAGE

• 1.1 - Qu’est-ce que le soudage ?
• 1.2 - Applications du soudage de composites dans l’industrie

2 - TECHNOLOGIES D’ASSEMBLAGE PAR SOUDAGE DES POLYMÈRES ET COMPOSITES THERMOPLASTIQUES

• 2.1 - Technologies d’assemblage par fusion de polymère
  Figure 1 - Principe du soudage par résistance Figure 2 - Principe du soudage par induction Figure 3 - Principe du soudage par ultrason
• 2.2 - Technique du soudage laser par transmission
  Figure 4 - Spectre électromagnétique Figure 5 - Principe du soudage laser
• 2.3 - Soudabilité des matériaux et matrices polymères
  Figure 6 - Compatibilité à la soudure par laser d’une sélection de polymères (d'après [2])
• 2.4 - Mécanismes moléculaires durant le soudage des thermoplastiques

  • Quiz d'entraînement
  Figure 7 - Formation d’un contact intime Figure 8 - Contact intime établi Figure 9 - Phénomène d’interdiffusion ou de cicatrisation lors du soudage laser des polymères et composites thermoplastiques

3 - BASES THÉORIQUES SUR LE SOUDAGE LASER PAR TRANSMISSION

• 3.1 - Différence entre soudage de polymères et de composites thermoplastiques
  Figure 10 - Soudage laser Figure 11 - Comportement du faisceau laser à travers un composite unidirectionnel
• 3.2 - Propriétés optiques des polymères et des composites thermoplastiques
  Figure 12 - Mécanisme de transmission d’un rayonnement dans un matériau Figure 13 - Exemple d’une propriété radiative vis-à-vis du rayonnement : la transmission du polycarbonate (PC) Figure 14 - Mesure des propriétés optiques à l’aide d’un spectromètre IRTF
• 3.3 - Modes d’absorption de la puissance du laser pendant le procédé de soudage

  • Quiz d'entraînement
  Figure 15 - Température d’interface dans trois cas d’absorption à l’interface et dans le volume

4 - PRATIQUE EXPÉRIMENTALE DU SOUDAGE LASER DES COMPOSITES

• 4.1 - Caractéristiques des soudeuses laser
  Tableau 1 - Paramètres du procédé de soudage laser et propriétés des matériaux [...]
• 4.2 - Assemblage par laser étape par étape : réalisation d’une ligne de soudure simple
  Figure 16 - Soudeuse laser utilisée au Centre Matériaux & Procédés d’IMT Nord Europe Figure 17 - Préparation des éprouvettes et réglage des paramètres de la soudeuse Figure 18 - Réalisation d’une ligne de soudure longitudinale sur deux éprouvettes
• 4.3 - Analyse micrographique des cordons de soudure

  • Quiz d'entraînement
  Figure 19 - Observation microscopique d’une soudure de polycarbonate transparent et de polycarbonate opaque chargé en noir de carbone par soudage laser à une vitesse de 1 mm·s−1

5 - INTERACTION RAYONNEMENT/MATIÈRE : ASPECTS NUMÉRIQUES, ANALYTIQUES ET EXPÉRIMENTAUX

• 5.1 - Simulation numérique optique par lancers de rayons de l’interaction laser/matière pendant le soudage laser des composites
  Figure 20 - Simulation de la propagation des rayons laser dans un milieu semi-transparent avec la méthode de lancer de rayons Figure 21 - Changement de direction d’un rayon entre le milieu 1 et le milieu 2 Figure 22 - Parcours de 20 rayons lors d’un calcul de lancer de rayons (d'après [5]) Figure 23 - Simulation de la propagation du faisceau dans un composite semi-transparent et diffusion laser en fonction de l’épaisseur
• 5.2 - Modélisation analytique du soudage laser des composites
  Figure 24 - Discrétisation en micro-rayons et diffusion laser fonction de l’épaisseur (d'après [7]) Figure 25 - Diffusion laser dans le composite unidirectionnel Figure 26 - Diffusion laser en fonction de l’épaisseur et de la fraction volumique de fibre (d'après [7])
• 5.3 - Caractérisation expérimentale de la transmission du laser au travers du composite
  Figure 27 - Méthode photographique pour la caractérisation des propriétés thermooptiques Figure 28 - Traitement des données et étalonnage Figure 29 - Courbe maîtresse des niveaux de gris par rapport à l’intensité lumineuse reçue par l’appareil photo Figure 30 - Profils de diffusion du faisceau laser (composite unidirectionnel dans la direction transversale aux fibres). Cas du polycarbonate renforcé de fibres de verre Figure 31 - Composite constitué d’une plaque de verre sur une plaque de thermoplastique Figure 32 - Diffusion du faisceau laser et microstructure Figure 33 - Influence du déplacement du laser sur la densité d’énergie dans un composite unidirectionnel selon le sens des fibres

6 - DÉTERMINATION DU CHAMP DE TEMPÉRATURE PENDANT LE SOUDAGE LASER DES COMPOSITES

• 6.1 - Modélisation thermique du soudage laser des composites
  Figure 34 - Couplage composite semi-transparent (1) et absorbant (2) Figure 35 - Équation de la chaleur résolue étape par étape
• 6.2 - Simulation numérique par éléments finis

  • Quiz d'entraînement
  Figure 36 - Schématisation de l’assemblage par laser des deux pièces, géométrie du modèle numérique avec source de chaleur et maillage 3D des deux pièces dans le logiciel éléments finis Figure 37 - Simulations thermiques pour différentes valeurs de coefficients d'absorption afin de simuler différents types de polymères (d'après [8])

7 - VARIANTES TECHNOLOGIQUES DU SOUDAGE LASER DES MATÉRIAUX THERMOPLASTIQUES DANS L'INDUSTRIE

• 7.1 - Soudage de contours
  Figure 38 - Soudage de contours
• 7.2 - Soudage simultané
  Figure 39 - Soudage simultané
• 7.3 - Soudage quasi simultané

  • Quiz d'entraînement
  Figure 40 - Soudage quasi simultané

8 - CONCLUSION

9 - GLOSSAIRE

10 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

TEST DE VALIDATION