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Article

1 - CONCEPTION DES JOINTS COLLÉS

2 - AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DU COLLAGE

3 - TRAITEMENTS DE SURFACE AVANT COLLAGE

4 - CARACTÉRISTIQUES DES ADHÉSIFS DESTINÉS À L’ASSEMBLAGE DES MÉTAUX

5 - TYPES D’ADHÉSIFS UTILISÉS POUR LE COLLAGE DES MÉTAUX

6 - MASTICS D’ÉTANCHÉITÉ POUR LES MÉTAUX

Article de référence | Réf : BM7620 v1

Conception des joints collés
Collage des métaux - Généralités. Caractéristiques

Auteur(s) : Philippe COGNARD

Date de publication : 10 janv. 2003

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NOTE DE L'ÉDITEUR

La norme ISO 11003-2 de décembre 2001 citée dans cet article a été  remplacée par la norme ISO 11003-2 : Adhésifs - Détermination du comportement en cisaillement d'adhésifs structuraux - Partie 2: Méthode d'essai en traction sur éprouvette épaisse (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1906 (juin 2019).

04/09/2019

La norme ISO 11003-1 de décembre 2001 citée dans cet article a été remplacée par la norme ISO 11003-1 : Adhésifs - Détermination du comportement en cisaillement d'adhésifs structuraux - Partie 1: Méthode d'essai en torsion de cylindres creux collés bout à bout. (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1904 (avril 2019).

26/06/2019

La norme NF EN 14022 Avril 2010 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN ISO 10364 Mars 2018 "Adhésifs structuraux - Détermination de la vie en pot (délai d'utilisation) d'adhésifs multicomposants"

Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1803 (avril 2018).

20/12/2018

Auteur(s)

  • Philippe COGNARD : Ingénieur de l’École supérieure de physique et chimie industrielle de la ville de Paris (ESPCI) - Expert près les tribunaux - Ancien Directeur commercial à la société Bostik Findley

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INTRODUCTION

Il est très utile de faire ici un peu d’historique.

Le collage des métaux a commencé vers 1942, sous l’effet de deux événements :

  • la découverte par le Pr. Castan, de la société CIBA, des adhésifs époxydes, qui ont permis pour la première fois de réaliser des collages très solides sur métaux, grâce à leur adhérence et à leur résistance mécanique très élevées ;

  • la Seconde Guerre mondiale, qui a conduit les Américains à produire en grandes séries des avions et des bateaux de guerre, et donc à rechercher des méthodes d’assemblage plus rapides que les assemblages mécaniques classiques (soudure, rivetage, boulonnage).

On s’est donc enhardi progressivement, en remplaçant des assemblages tout mécanique, par des assemblages mixtes (soudé-collé, serti-collé), puis par des assemblages uniquement collés pour des pièces secondaires.

Après la fin de la guerre, les constructeurs d’avions, tant civils que militaires (Boeing, De Havilland, Fokker, puis Sud Aviation, Aérospatiale, Dassault...) étaient prêts à utiliser davantage le collage pour des pièces métalliques de plus en plus importantes : raidisseurs, volets, gouvernails, renforts de carlingues, pales d’hélicoptères.

L’arrivée des matériaux composites, dans les années 1965 à 1975, pour lesquels le collage est la principale méthode d’assemblage, et le développement de nouveaux adhésifs thermostables, résistant à hautes températures, ainsi que les exigences très élevées de la recherche spatiale, ont encore fait progresser le collage à un rythme très rapide (voir historique dans [BM 4 221]).

L’industrie automobile a commencé à utiliser le collage structural des métaux à partir de 1965-1970, d’abord pour le collage des raidisseurs de capots et de portes uniquement, puis pour le ferrage, et enfin depuis 1980 pour le collage, de plus en plus fréquent, de pièces composites, telles que celles de la carrosserie de la Renault Espace (par exemple).

L’industrie électronique a mis à profit l’un des grands avantages du collage, à savoir la possibilité d’assembler de très petites pièces, et a utilisé les adhésifs cyanoacrylates, époxydes, acryliques... pour le montage de composants en surface (SMD), avec des très grandes cadences, permises par une réticulation accélérée aux rayons UV par exemple.

Enfin, en voyant le succès du collage en aéronautique, toutes les industries l’ont adopté (les skis dès 1965, les vélos, la mécanique, l’horlogerie ont suivi, dans les années 1970 et 1980).

Dans cet article, nous étudierons le collage des métaux et nous nous limiterons aux connaissances spécifiques à celui-ci. Pour certains concepts et certaines définitions générales concernant le collage, nous renverrons le lecteur aux articles « Collage des matériaux. Mécanismes. Classification des colles » , « Collage des matériaux. Caractéristiques, mise en œuvre des colles » , « Collage des matériaux. Applications » dans ce traité.

Cet article est plus particulièrement consacré à la présentation de la conception des joints collés, des caractéristiques des adhésifs et des principales familles d’adhésifs (matérialisées en bleu sur toutes les illustrations), les applications au collage des métaux dans les différentes industries faisant l’objet de l’article .

Cet article constitue la première partie d’une série consacrée au collage des métaux :

Le lecteur consultera utilement les articles suivants consacrés aux généralités sur le collage des matériaux :

  • Collage des matériaux. Mécanismes. Classification des colles  ;

  • Collage des matériaux. Caractéristiques, mise en œuvre des colles  ;

  • Collage des matériaux. Applications  ;

  • Collage des matériaux. Pour en savoir plus .

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bm7620


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1. Conception des joints collés

Au début, on chercha à remplacer une ligne de soudure ou une ligne de rivets par une ligne de colle, mais les adhésifs époxydes, les plus utilisés pour le collage des métaux, ne résistent pas bien au pelage ni au clivage, et on s’est donc aperçu très vite qu’il fallait concevoir spécialement les pièces collées (cf. ).

En particulier, il faut que les pièces travaillent en cisaillement, et que les contraintes soient réparties sur une plus grande surface, comme le montre la figure 1.

On a donc conçu spécifiquement les assemblages pour obtenir des recouvrements de surfaces suffisamment larges afin de répartir les contraintes sur une plus grande surface et de réaliser des assemblages plus solides que les rivets, à l’endroit desquels se concentrent les contraintes (cf. ).

Les assemblages collés présentent par ailleurs l’avantage d’être plus lisses, plus esthétiques et plus aérodynamiques que les assemblages rivetés ou soudés.

La figure 2 montre un certain nombre de configurations de collages de pièces métalliques et indique les avantages correspondants. Par exemple, la figure 2 d montre ce qu’il ne faut absolument pas faire car un tel collage en bout ne résiste pas du tout aux sollicitations mécaniques.

Certaines configurations sont particulièrement bien adaptées au collage des métaux, par exemple les pièces de révolution, complexes à réaliser par assemblages mécaniques, car elles nécessitent alors des brides et des épaulements, des frettages..., donnent automatiquement des recouvrements qui travaillent en cisaillement et en couple, qui sont les cas les plus favorables au collage, avec une grande facilité d’assemblages (nous les étudierons au paragraphe 2 de l’article ).

1.1 Panneaux-sandwichs

Le lecteur consultera la référence [1]...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) -   *  -  Catalogues et documentation technique Vantico (ex. Ciba-Geigy).

  • (2) - CLEARFIELD (M.M.), McNAMARA (D.K.), DAVIS (G.) -   Surface Preparation of metals dans Adhesives and Sealants.  -  ASM international (1990).

  • (3) - PETRIE (E.M.) -   Handbook of adhesives and sealants.  -  McGraw Hill (2000).

  • (4) -   *  -  Normes ASTM Surface Preparation D 2651-90 et D 2674.

  • (5) - GUEGUEN (T.) -   Traitements de surface des métaux avant l’application de revêtements organiques – Procédés – Contrôles des principaux paramètres.  -  Techniques de l’ingénieur, traité Matériaux métalliques, M 1 500 et M 1 501 (1992).

  • (6) - ADAMS (R.D.), WAKE (W.C.) -   Structural adhesive joints in Engineering.  -  Elsevier Applied Science Pub (1984).

  • ...

1 Données économiques

Les coûts des divers types d’adhésifs sont donnés au tableau .

HAUT DE PAGE

2 Données techniques

  • Caractéristiques techniques des adhésifs anaérobies (tableau )

  • Adhésifs époxydes pour l’aéronautique (tableaux , , ) (source : Vantico)

  • Films...

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