CA3193859A1 - Systeme et procede de solidarisation de pieces thermoplastiques hautes performances - Google Patents

Systeme et procede de solidarisation de pieces thermoplastiques hautes performances

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CA3193859A1
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CA
Canada
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welded
heating film
parts
electrical insulation
securing device
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Pending
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CA3193859A
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English (en)
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Laurent Dubreuil
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Airbus Atlantic SAS
Original Assignee
Airbus Atlantic SAS
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Abstract

Un dispositif de solidarisation (1) d'une première pièce à souder (A1) à une deuxième pièce à souder (A2), le dispositif de solidarisation (1) comprenant au moins un film chauffant résistif (2) électriquement conducteur comprenant une portion centrale de liaison (21), et deux portions latérales de connexion électrique (22). Le dispositif de solidarisation (1) comprenant au moins un premier organe d'isolation électrique (3A), positionné au contact de la première face (FA) du film chauffant (2), et au moins un deuxième organe d'isolation électrique (3B), positionné au contact de la deuxième face (FB) du film chauffant (2), les deux organes d'isolation électrique (3A, 3B) étant configurés pour autoriser le transfert de chaleur et interdire la circulation de courant électrique entre le film chauffant (2) et chaque pièce à souder (A1, A2).

Description

Description Titre de l'invention : Système et procédé de solidarisation de pièces thermoplastiques hautes performances Domaine technique [0001] La présente invention concerne le domaine de l'assemblage de pièces thermo-plastiques et plus précisément la solidarisation par soudage résistif de pièces thermo-plastiques hautes performances, en particulier, dans le domaine aéronautique.
[0002] De manière connue, les pièces destinées à être montées sur un aéronef, généralement réalisées dans un matériau métallique, sont solidarisées par rivetage ou par d'autres fixations rapportées. Cependant, l'ajout de pièces rapportées augmente de manière si-gnificative la masse de l'aéronef. Aussi, un tel assemblage est de plus en plus remplacé
par une méthode de soudage qui permet à la fois de limiter le nombre de pièces (permettant un gain de temps et de masse).
[0003] De plus, dans le domaine aéronautique, les pièces métalliques sont le plus souvent remplacées par des pièces plus légères en matériau composite. Il est notamment connu d'utiliser des pièces réalisées dans un matériau thermoplastique haute performance, tel que le polyaryléthercétone connu sous la désignation PAEK, ou le polyéthercéto-necétone, connu sous la désignation PEKK, présentant de bonnes propriétés mé-caniques. Des fibres de renfort, communément des fibres de carbone, sont géné-ralement imprégnées dans la matrice thermoplastique pour renforcer la pièce, lui conférant à la fois solidité et légèreté.
[0004] De manière connue, les pièces thermoplastiques hautes performances sont géné-ralement assemblées par une méthode de soudage par induction. A ce titre, on connait le document W02020079010 dans lequel un insert comprenant une structure conductrice est positionné entre deux pièces à assembler et déplacé le long de la zone de liaison définie entre les deux pièces. En chauffant, la structure conductrice fait fondre localement la matrice thermoplastique à l'interface entre les deux pièces sur une portion locale de la zone de liaison. Lorsque la matière est fondue dans la portion locale, l'insert est déplacé vers une autre portion locale et les deux pièces à assembler sont plaquées l'une contre l'autre pour être soudées après le refroidissement et la soli-dification de la matrice thermoplastique fondue. L'insert permet de chauffer succes-sivement chacune des portions locales de la zone de liaison et est retiré à la fin de l'assemblage.
[0005] Cependant, un tel soudage par induction chauffe localement de manière trop im-portante et non uniforme, ce qui peut impacter les performances mécaniques des pièces à souder. De plus, en cas d'écartement trop important des pièces au niveau d'une portion locale, si celles-ci sont trop raides, il n'est pas possible de plaquer les deux pièces en tout point, ce qui peut altérer localement la résistance de la zone de liaison.
Un tel défaut est connu de l'homme du métier sous le terme de défaut d'accostage .
[0006] Pour remédier à cet inconvénient, on connait du document EP3488999A1, un procédé de solidarisation de deux pièces composites à souder, dans lequel un film de graphène est déposé à l'interface entre les deux pièces le long de toute la zone de liaison. Le graphène présentant des propriétés de diffusion thermique importantes, est relié à un système de chauffage résistif. En chauffant, le graphème fait fondre de manière uniforme la matrice thermoplastique à l'interface entre les deux pièces à
souder le long de toute la zone de liaison, ce qui est avantageux. Les deux pièces sont alors soudées ensemble par le mélange de leurs matrices thelmoplastiques.
[0007] Cependant, dans un tel procédé, le graphène, ayant fait fondre la matrice thermo-plastique dans la zone de liaison, peut entrer en contact avec les fibres de carbone des pièces à souder. Le graphène relié au système de chauffage résistif conduit l'électricité
et la transfère par contact aux fibres de carbone. Cela peut entrainer des courts-circuits qui peuvent entrainer des surchauffes locales et détériorer les pièces à
souder. Le soudage est alors de mauvaise qualité.
[0008] Une solution immédiate serait d'utiliser des pièces thermoplastiques comprenant des fibres qui ne sont pas conductrices. Cependant, une telle solution n'est pas envi-sageable en termes de performance et de coût.
[0009] Il n'existe pas à ce jour de système ou de procédé
permettant la solidarisation de pièces composites comprenant des fibres de renfort imprégnées dans une matrice ther-moplastique haute performance de manière efficace sans risquer d'endommager les pièces à souder.
[0010] L'invention vise ainsi à éliminer au moins certains de ces inconvénients en proposant un système et un procédé de solidarisation de deux pièces thermoplastiques simples et efficaces, permettant à la fois de s'assurer de la liaison entre les deux pièces en tout point de la zone d'interface, tout en s'affranchissant d'un risque d'endommagement des pièces.
[0011] On connait du document JP5560121 un système d'assemblage de deux pièces en composite dans lequel un élément chauffant, disposé entre les deux pièces composite à
assembler, comprend une surface isolante, obtenue par un traitement de surface. La surface isolante permet de limiter le transfert de courant électrique entre le film chauffant et les deux pièces à solidariser. On connait également des documents US20170043528 et US5389184, des systèmes d'assemblage comprenant un film chauffant et deux organes d'isolation électrique, qui permettent de limiter la circulation de courant électrique entre le film chauffant et chaque pièce en composite, de manière à les protéger. Cependant, les systèmes d'assemblage décrits dans les documents US20170043528 et US5389184 sont configurés pour être intégrés à la zone soudée après l'opération d'assemblage des deux pièces et sont encombrants, ce qui peut altérer les propriétés mécaniques des pièces en composite et de la zone soudée entre les pièces en composite.
PRESENTATION DE L'INVENTION
[0012] L'invention concerne un dispositif de solidarisation d'une première pièce à souder à
une deuxième pièce à souder selon une zone de soudage commune, configurée pour former une zone soudée une fois les pièces à souder solidarisées, chaque pièce à souder étant fabriquée dans un matériau composite comprenant des fibres de renfort im-prégnées dans une matrice thermoplastique, chaque pièce à souder présentant une surface intérieure plane à souder, les surfaces intérieures des pièces à
souder étant posi-tionnées en vis-à-vis l'une de l'autre, le dispositif de solidarisation étant configuré pour être au moins partiellement intégré dans la zone soudée, le dispositif de solidarisation comprenant :
= au moins un film chauffant résistif électriquement conducteur, le film chauffant présentant une première face plane et une deuxième face plane opposée à la première face, le film chauffant comprenant :
= une portion centrale de liaison, configurée pour être montée selon la zone de soudage commune entre les surfaces intérieures des deux pièces à souder pour les souder, et = deux portions latérales de connexion électrique, configurées pour être montées en dehors de la zone de soudage commune, les portions latérales étant configurées pour être reliées électriquement à une source de courant de manière à permettre une élévation de la tem-pérature de la portion centrale jusqu'à une température de fonc-tionnement.
[0013] Le dispositif de solidarisation est remarquable en ce qu'il comprend :
= au moins un premier organe d'isolation électrique, positionné au contact de la première face du film chauffant en vis-à-vis de la portion centrale et configuré
pour être positionné en vis-à-vis de la surface intérieure de la première pièce à
souder, et = au moins un deuxième organe d'isolation électrique, positionné au contact de la deuxième face du film chauffant en vis-à-vis de la portion centrale et configuré pour être positionné en vis-à-vis de la surface intérieure de la deuxième pièce à souder, = les deux organes d'isolation électrique étant configurés pour autoriser le transfert de chaleur et interdire la circulation de courant électrique entre le film chauffant et chaque pièce à souder.
[0014] Les organes d'isolation électrique du dispositif de solidarisation selon l'invention permettent avantageusement de limiter la mise en contact du film chauffant résistif avec les fibres de renfort des pièces composites à souder, cc qui permet de limiter le transfert de courant électrique dans les pièces à souder et de s'affranchir ainsi d'un risque de court-circuit.
[0015] Le film chauffant monté entre les deux pièces à souder permet de faire fondre la matrice thermoplastique des pièces à souder pour permettre leur soudage. Le fait de chauffer directement et rapidement l'interface permet de limiter la diffusion de la chaleur dans l'épaisseur de la pièce. Seule l'interface est fondue, ce qui assure l'intégrité des pièces soudées.
[0016] En effet, le film chauffant résistif permet un chauffage uniforme, rapide et homogène des surfaces intérieures des pièces à souder au niveau de la portion centrale de liaison, en limitant le risque de surchauffe locale. Un tel film chauffant résistif permet également un contrôle de la température de chauffage par le contrôle de la tension appliquée, ce qui permet de gérer de manière précise la montée en température, permettant notamment le maintien d'un palier de température assurant la fonte des matrices thermoplastiques et leur mélange, tout en contrôlant le taux de cristallinité de chaque matrice thermoplastique. Des performances mécaniques optimales sont ainsi garanties dans les pièces à souder, même à leur interface dans la zone de soudage commune.
[0017] Le dispositif de solidarisation permet de solidariser deux pièces à souder par une opération de soudage, ce qui permet de limiter la masse de l'assemblage et de l'aéronef, en s'affranchissant de l'ajout de pièces d'assemblage, par exemple des rivets. Un soudage par un film chauffant résistif permet également un soudage efficace, rapide et sans risque de court-circuit ou de surchauffe.
[0018] De manière préférée, le film chauffant est un film de graphène. Le graphène est un matériau qui possède une résistance élevée à la chaleur et présente une conductivité
électrique importante, lui permettant de remplir son rôle de manière efficace.
En outre, le comportement du graphène est connu.
[0019] Dans une forme de réalisation, chaque organe d'isolation électrique est fabriqué dans un matériau composite comprenant une matrice thermoplastique, permettant l'utilisation d'organe d'isolation électrique présentant une faible conductivité
électrique, ce qui permet de faire fondre la matrice thermoplastique de chaque pièce à
souder, sans les endommager.
[0020] De préférence, chaque organe d'isolation électrique est fabriqué dans une résine ther-moplastique haute performance, de préférence encore, dans une résine polymère poly-aryléthercétone PAEK ou polyéthercétonecétone PEKK.
[0021] De manière préférée, chaque organe d'isolation électrique comporte des fibres de verre, permettant l'utilisation d'organes d'isolation électrique robustes tout en ga-rantissant une conductivité électrique limitée. Les fibres de verre, non conductrices, permettant de ne pas transférer l'énergie électrique aux pièces à souder, de manière efficace.
[0022] De préférence encore, chaque organe d'isolation électrique est constitué de fibres de verre imprégnées dans une matrice thermoplastique polyaryléthercétone PAEK ou po-lyéthercétonecétone PEKK.
[0023] De manière préférée, le film chauffant présente une épaisseur comprise entre lum et 50 m. Une telle épaisseur permet au film chauffant, destiné à être intégré
dans la zone soudée, de ne pas générer de surépaisseur à l'interface entre les deux pièces à souder, pouvant entrainer un décalage local des surfaces intérieures de chaque pièce et ainsi un défaut d'assemblage.
[0024] Dans une forme de réalisation préférée, chaque organe d'isolation électrique se présente sous la forme d'un film isolant, présentant une épaisseur comprise entre 0,05mm et 0,2mm. Une telle épaisseur permet un organe d'isolation électrique à
la fois suffisamment fin pour limiter l'encombrement du dispositif de solidarisation et suf-fisamment épais pour former une barrière vis-à-vis des fibres de graphène conductrices du film chauffant. Une telle épaisseur permet également un dispositif de solidarisation complet fin, peu encombrant, et qui peut rester dans la zone soudée après solidarisation des deux pièces à souder, sans impacter les caractéristiques mécaniques des pièces.
[0025] De préférence, le film chauffant présente une épaisseur comprise entre 0,0002 et 0,05 mm. Une telle épaisseur est suffisamment grande pour permettre au filin chauffant d'être déposable en couche uniforme sans être endommagé tout en permettant des propriétés électriques homogènes dans l'ensemble du film chauffant. De plus, une épaisseur inférieure à 0,05mm permet de limiter l'encombrement du film chauffant et donc du dispositif de solidarisation, tout en s'assurant d'un dispositif à
moindre coût.
[0026] De manière préférée, l'ensemble formé par le film chauffant et les deux organes d'isolation électrique présente une épaisseur comprise entre 0,1mm et 0,5mm.
Le dispositif de solidarisation n'impacte ainsi pas les propriétés mécaniques des pièces à
souder et n'a que peu d'impact sur la masse de l'ensemble et donc de l'aéronef.
[0027] De manière préférée, le film chauffant présentant une longueur s'étendant suivant un axe longitudinal, le film chauffant présente une épaisseur variable sur la longueur. Une épaisseur variable permet de faire varier localement la puissance de chauffage du film chauffant.
[0028] De préférence, le film chauffant présentant une largeur s'étendant suivant un axe latéral, le film chauffant présente une épaisseur variable sur la largeur, de manière à
faire varier localement la puissance de chauffage du film chauffant.
[0029] De préférence, l'épaisseur du film chauffant varie au maximum de dix fois l'épaisseur minimale du film chauffant.
[0030] Dans une forme de réalisation préférée, le dispositif de solidarisation comprend au moins deux organes de connexion électrique, positionnés respectivement en contact des deux portions latérales du film chauffant de manière à permettre la connexion électrique du film chauffant à la source de courant.
[0031] De préférence, chaque organe de connexion électrique se présente sous la forme d'une lamelle de cuivre, permettant l'utilisation d'un élément hautement conducteur, ce qui permet de limiter les risques de dissipation d'énergie électrique. De manière al-ternative, chaque organe de connexion électrique se présente sous la forme d'une encre conductrice, permettant de s'affranchir de l'ajout d'éléments supplémentaires et de simplifier le stockage des différents organes.
[0032] De préférence, les organes de connexion électrique sont montés sur une même face du film chauffant, ce qui permet de faciliter le montage du dispositif de solidarisation, de préférence, sur une face supérieure facilement accessible.
[0033] De manière préférée, les portions latérales sont au moins partiellement détachables, de préférence entièrement, permettant de les retirer après l'opération de solidarisation pour alléger l'ensemble et améliorer l'aspect visuel. Dans une forme de réalisation, le film chauffant comprend une prédécoupe entre chaque portion latérale et la portion centrale, permettant un retrait simple et rapide.
[0034] De manière préférée, la température de fonctionnement est comprise entre 330 et 450 C, de manière à s'assurer de la fonte de la matrice thermoplastique de chaque pièce à
souder, sans risquer de surchauffe locale.
[0035] Dans une forme de réalisation, le dispositif de solidarisation est conditionné en rouleau, permettant une dépose simple et rapide sur la surface intérieure de l'une des pièces à souder. Le dispositif de solidarisation peut ainsi avantageusement être découpé à la longueur désirée directement sur le lieu d'assemblage et de manière pratique. Un conditionnement en rouleau, à la manière d'un rouleau adhésif permet d'installer de manière précise une longueur suffisante et non excessive dans la zone de soudage commune, permettant de limiter les risques d'erreur de dimensions sous estimées (source de perte de temps) et le gaspillage. De manière alternative, le dispositif de solidarisation peut être conditionné sous forme de plaque ou de patch prédécoupé.
[0036] Dans une forme de réalisation, le dispositif de solidarisation comprend au moins un organe de compensation d'épaisseur, positionné sur au moins l'un des organes d'isolation électrique, de manière à compenser un écart entre l'organe d'isolation électrique et la pièce à souder, l'organe de compensation d'épaisseur étant formé au moins en partie de matrice thermoplastique. L'ajout d'un ou plusieurs organe(s) de compensation d'épaisseur permet de compenser par exemple un défaut d'accostage entre les pièces à souder ou de combler localement un relief.
[0037] De préférence, chaque organe de compensation d'épaisseur est formé de la même matrice thermoplastique que la matrice thermoplastique du film chauffant, assurant une continuité de matière. Dans une forme de réalisation alternative, chaque organe de compensation d'épaisseur comprend des fibres de verre imprégnées dans une matrice thermoplastique, de préférence une matrice thermoplastique PAF,K.
[0038] Dans une forme de réalisation, le dispositif de solidarisation comprend un organe de mesure de la température interne, de manière à contrôler en temps réel la température à
l'intérieur même du dispositif de solidarisation, dans la zone de soudage. De préférence, l'organe de mesure de la température interne est monté directement sur le film chauffant, permettant une lecture optimale au coeur de l'interface entre les deux pièces à souder. De préférence, l'organe de mesure de la température interne se présente sous la forme d'une ou plusieurs fibre(s) optique(s) à réseau de Bragg insérée(s) entre le film chauffant et l'un des organes d'isolation électrique.
[0039] De manière préférée, le dispositif de solidarisation comprend au moins un organe de comblement permettant de remplir une portion utile de l'une des pièces à
souder en termes de résistance mécanique, par exemple un chanfrein. La pièce à souder n'est ainsi pas fragilisée par l'opération de solidarisation et est soudée de manière efficace.
Chaque organe de comblement est fabriqué de préférence en matrice thermoplastique PAEK et peut comprendre des fibres de verre imprégnées dans la matrice thermo-plastique.
[0040] Dans une forme de réalisation, le dispositif de solidarisation comprend au moins un guide de positionnement s'étendant en saillie de l'organe d'isolation électrique, de manière à faciliter le positionnement de la pièce à souder vis-à-vis du dispositif de soli-darisation. Dans une telle forme de réalisation, la pièce à souder comprenant par exemple une encoche, le guide de positionnement est configuré pour coopérer par complémentarité de forme avec l'encoche de la pièce à souder. De préférence, chaque guide de positionnement est en matériau thermoplastique PAEK.
[0041] L'invention concerne également un ensemble d'une première pièce à souder, d'une deuxième pièce à souder et d'au moins un dispositif de solidarisation tel que décrit pré-cédemment, chaque pièce à souder étant fabriquée dans un matériau thetmoplastique comprenant des fibres de renfort imprégnées dans une matrice thermoplastique, le dispositif de solidarisation étant configuré pour permettre la solidarisation de la première pièce à souder et de la deuxième pièce à souder selon une zone de soudage commune, chaque pièce à souder comprenant une surface intérieure, la surface in-térieure de la première pièce à souder étant montée en vis-à-vis de la surface intérieure de la deuxième pièce à souder, le dispositif de solidarisation étant monté
entre la surface intérieure de la première pièce à souder et la surface intérieure de la deuxième pièce à souder selon la zone de soudage commune.
[0042] Dans une forme de réalisation préférée, le dispositif de solidarisation est prémonté
sur l'une des deux pièces à souder.
[0043] De plus, l'invention concerne un système de solidarisation comprenant au moins un dispositif de solidarisation tel que décrit précédemment et au moins un organe de pression configuré pour appliquer une pression, comprise entre 0,1 et 1,5Mpa, sur l'une des pièces à souder de manière à compresser ensemble la première pièce à

souder, le dispositif de solidarisation et la deuxième pièce à souder selon la zone de soudage commune. L'organe de pression permet d'appliquer une pression suffisante pour permettre le soudage des deux pièces, en mélangeant les matrices thermo-plastiques des deux pièces à souder, sans les endommager.
[0044] Enfin, l'invention porte sur un procédé d'assemblage d'une première pièce à souder et d'une deuxième pièce à souder au moyen du dispositif de solidarisation tel que décrit précédemment, chaque pièce à souder étant fabriquée dans un matériau composite comprenant des fibres de renfort imprégnées dans une matrice thermo-plastique, le procédé comprenant :
= une étape de positionnement du dispositif de solidarisation entre les surfaces intérieures des deux pièces à souder selon la zone de soudage commune, les organes d'isolation électrique étant en contact avec les surfaces intérieures des deux pièces à souder, et = une première étape de chauffage de la portion centrale du film chauffant à une température de fonctionnement supérieure à une température de fusion de la matrice thermoplastique des pièces à souder, par alimentation en courant des portions latérales du film chauffant, de manière à assembler les pièces ensemble.
[0045] De manière préférée, le procédé comprend postérieurement à
la première étape de chauffage, une deuxième étape de chauffage de la portion centrale à une température de consolidation, inférieure à la température de fonctionnement, de manière à
renforcer la zone soudée entre les deux pièces à souder.
[0046] De préférence, la température de consolidation est comprise entre 200 et 270 C.
[0047] L'invention concerne en outre un procédé d'assemblage d'une première pièce à
souder et d'une deuxième pièce à souder selon une zone de soudage commune, configurée pour former une zone soudée une fois les pièces à souder solidarisées, chaque pièce à souder étant fabriquée dans un matériau composite comprenant des fibres de renfort imprégnées dans une matrice thermoplastique, chaque pièce à
souder présentant une surface intérieure plane à souder, les surfaces intérieures des pièces à
souder étant positionnées en vis-à-vis l'une de l'autre, le procédé étant réalisé au moyen d'un dispositif de solidarisation, le dispositif de solidarisation étant configuré
pour être au moins partiellement intégré dans la zone soudée, le dispositif de solida-risation comprenant :
= au moins un film chauffant résistif électriquement conducteur, le film chauffant présentant une première face plane et une deuxième face plane opposée à la première face, le film chauffant comprenant :
= une portion centrale de liaison, configurée pour être montée selon la zone de soudage commune entre les surfaces intérieures des deux pièces à souder pour les souder, et = deux portions latérales de connexion électrique, configurées pour être montées en dehors de la zone de soudage commune, les portions latérales étant configurées pour être reliées électriquement à une source de courant de manière à permettre une élévation de la tem-pérature de la portion centrale jusqu'à une température de fonc-tionnement.
= au moins un premier organe d'isolation électrique, positionné au contact de la première face du film chauffant en vis-à-vis de la portion centrale et configuré
pour être positionné en vis-à-vis de la surface intérieure de la première pièce à
souder, et = au moins un deuxième organe d'isolation électrique, positionné au contact de la deuxième face du film chauffant en vis-à-vis de la portion centrale et configuré pour être positionné en vis-à-vis de la surface intérieure de la deuxième pièce à souder, = les deux organes d'isolation électrique étant configurés pour autoriser le transfert de chaleur et interdire la circulation de courant électrique entre le film chauffant et chaque pièce à souder.
[0048] Le procédé comprend :
= une étape de positionnement du dispositif de solidarisation entre les surfaces intérieures des deux pièces à souder selon la zone de soudage commune, les organes d'isolation électrique étant en contact avec les surfaces intérieures des deux pièces à souder, = une première étape de chauffage de la portion centrale du film chauffant à une température de fonctionnement supérieure à une température de fusion de la matrice thermoplastique des pièces à souder, par alimentation en courant des portions latérales du film chauffant, de manière à assembler les pièces ensemble, et = une deuxième étape de chauffage de la portion centrale à une température de consolidation, inférieure à la température de fonctionnement, de manière à

renforcer la zone soudée entre les deux pièces à souder.
PRESENTATION DES FIGURES
[0049] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à
titre d'exemple, et se référant aux figures suivantes, données à titre d'exemples non li-mitatifs, dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.
[0050] [Fig.1] La [Fig.1] est une représentation schématique d'une vue éclatée en coupe lon-gitudinale d'un ensemble de deux pièces à souder et d'un dispositif dc solidarisation selon une forme dc réalisation de l'invention.
[0051] [Fig.2] La [Fig.2] est une représentation schématique d'une vue en perspective du dispositif de solidarisation de l'ensemble de la figue 1.
[0052] [Fig.3] La [Fig.3] est une vue en coupe longitudinale du dispositif de solidarisation de la [Fig.2].
[0053] [Fig.4] La [Fig.4] est une représentation schématique de deux pièces à souder comprenant des fibres de renfort et du dispositif de solidarisation de la [Fig.2], avant solidarisation.
[0054] [Fig.51 La [Fig.51 est une représentation schématique de deux pièces à souder comprenant des fibres de renfort assemblées au moyen du dispositif de solidarisation de la [Fig.2], après solidarisation.
[0055] [Fig.6] La [Fig.6] est une représentation schématique d'un dispositif de solidarisation selon une forme de réalisation alternative de l'invention.
[0056] [Fig.7] La [Fig.71 est une représentation schématique du dispositif de solidarisation de la [Fig.3[ comprenant une pluralité d'organes de compensation d'épaisseur.
[0057] [Fig.8] La [Fig.8] est une représentation schématique de l'ensemble de la [Fig.1], dans lequel le dispositif de solidarisation comprend un organe de comblement.
[0058] [Fig.9] La [Fig.9] est une représentation schématique de l'ensemble de la [Fig.1], dans lequel le dispositif de solidarisation comprend un guide de positionnement.
[0059] [Fig.10] La [Fig.10] est une représentation schématique d'un système de solida-risation comprenant le dispositif de solidarisation de la [Fig.2] et un organe de pression selon une forme de réalisation de l'invention.
[0060] [Fig.11] La [Fig.11] et
[0061] [Fig.12] la [Fig.121 sont des représentations schématiques d'un système de solida-risation comprenant le dispositif de solidarisation de la [Fig.6] et un organe de pression selon deux formes de réalisation alternatives de l'invention.
[0062] [Fig.13] La [Fig.13] est une représentation schématique des étapes d'un procédé de solidarisation selon un mode de mise en uvre de l'invention.
[0063] Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en oeuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
[0064] L'invention concerne un dispositif de solidarisation 1 d'une première pièce à souder Al et d'une deuxième pièce à souder A2 ([Fig.1]). L'invention s'applique en par-ticulier pour la solidarisation de pièces destinées à être montées sur un aéronef.
[0065] Les pièces à souder Al, A2 sont fabriquées dans un matériau thermoplastique et comprennent des fibres de renfort imprégnées dans une matrice thermoplastique.
De préférence, la matrice thermoplastique est une résine polymère thermoplastique haute performance, comme le polyéthercétonecétone connu sous l'acronyme PEKK ou le po-lyaryléthercétones connu sous l'acronyme PAEK, par exemple. De, manière préférée, les fibres de renfort sont des fibres de carbone, conférant aux pièces à
souder Al, A2 à
la fois solidité et légèreté. Cependant, il va de soi que la matrice thermoplastique et les fibres de renfort pourraient être issus de matériaux différents. Les fibres de carbone sont conductrices de courant.
[0066] En référence à la [Fig.1], chaque pièce à souder Al, A2 présente une surface in-térieure plane à souder SI1, SI2 et une surface extérieure SE1, SE2, opposée à
la surface intérieure SI1, SI2.
[0067] Les pièces à souder Al, A2 sont configurées pour être solidarisées selon une zone de soudage commune W et pour être positionnées de manière à placer leurs surfaces in-térieures SI1, SI2 respectives en vis-à-vis l'une de l'autre, comme cela sera décrit plus en détails par la suite. La zone de soudage commune W est destinée à former une zone soudée, une fois les pièces à souder Al, A2 solidarisées. Dans cet exemple, la zone de soudage W est rectiligne mais il va de soi qu'elle pourrait s'étendre de manière diverse, en particulier, incurvée.
[0068] Le dispositif de solidarisation 1 selon l'invention est configuré pour être monté entre les deux pièces à souder Ai, A2, de manière à les solidariser. Une fois les pièces à
souder Al, A2 solidarisées, le dispositif de solidarisation 1 est au moins partiellement intégré dans la zone soudée, comme cela sera décrit plus en détails dans la suite de ce document. Autrement dit, le dispositif de solidarisation 1 est consommable et est configure pour rester emprisonné à l'interface entre les deux pièces soudées Al, A2 à
la fin de l'opération de solidarisation. Il n'est ainsi avantageusement plus nécessaire ni de stocker, ni de déplacer un appareillage important lors de l'assemblage de deux pièces thermoplastiques à souder.
[0069] Dans cet exemple, en référence aux figures 2 et 3, le dispositif de solidarisation 1 s'étend longitudinalement selon un axe X, latéralement selon un axe Y et verticalement selon un axe Z, de manière à former un repère orthogonal (X, Y, Z). En référence à la [Fig.2], il est représenté une portion longitudinale du dispositif de solidarisation 1 par souci de clarté. La longueur du dispositif de solidarisation 1 est adaptée en fonction de la zone de soudage W.
[0070] Dans cette forme de réalisation, le dispositif de solidarisation 1 comprend un film chauffant résistif 2 et deux organes d'isolation électrique 3A, 3B, positionnés selon l'axe vertical Z de part et d'autre du film chauffant 2 ainsi que deux organes de connexion électrique 4.
[0071] Le film chauffant 2 est électriquement conducteur et est configuré pour être alimenté
par une source de courant C. De préférence, le film chauffant 2 se présente sous la forme d'un film de graphène présentant une conductivité électrique importante et une forte résistance à la chaleur. De manière alternative, le film chauffant 2 peut être fabriqué dans un matériau différent par exemple des nanotubes de carbone.
[0072] En référence à la [Fig.31, le film chauffant 2 présente une première face FA plane (face inférieure) et une deuxième face FB plane (face supérieure), opposée à
la première face FA. Le film chauffant 2 présente ainsi une forme générale plane et fine.
Plus précisément, le film chauffant 2 présente une longueur J s'étendant suivant l'axe longitudinal X (représentée sur la [Fig.21), une largeur L s'étendant suivant l'axe latéral Y et une épaisseur Ep2 s'étendant suivant l'axe vertical Z
(représentées sur la [Fig.3]). L'épaisseur Ep2 est de préférence comprise entre lium et 50pm. Le film chauffant 2 est ainsi fin et léger, et n'a que peu d'impact sur les caractéristiques mé-caniques des pièces à souder Al, A2 et de l'ensemble formé par les pièces à
souder AI, A2 et le dispositif de solidarisation 1. Dans une variante. l'épaisseur Ep2 est variable sur la longueur J du film chauffant 2, permettant de faire varier localement la puissance de chauffage. Il va de soi que l'épaisseur Ep2 peut également varier suivant la largeur L du film chauffant 2, suivant l'axe Y.
[0073] Toujours en référence à la [Fig.31, le film chauffant 2 selon l'invention comprend une portion centrale de liaison 21 et deux portions latérales de connexion électrique 22, s'étendant selon l'axe latéral Y de part et d'autre de la portion centrale de liaison 21.
[0074] La portion centrale de liaison 21 est configurée pour être montée selon la zone de soudage commune W entre les surfaces intérieures SI1, SI2 des deux pièces à
souder Al, A2 de manière à les souder, comme représenté sur la [Fig.1]. A l'inverse, les deux portions latérales de connexion électrique 22 sont configurées pour être montées en dehors de la zone de soudage commune W.
[0075] La portion centrale 21 est configurée pour s'échauffer jusqu'à une température de fonctionnement Tf, de préférence comprise entre 330 et 450 C, qui est supérieure à la température de fusion (qui est connue) de la matrice thermoplastique des pièces à
souder Al, A2, comme cela sera décrit plus en détails par la suite.
[0076] Les deux portions latérales de connexion électrique 22 sont configurées pour être reliées électriquement, de manière directe ou indirecte, à la source de courant C ex-térieure (représentée sur les figures 2 et 3) de manière à permettre une élévation de la température de la portion centrale 21 jusqu'à la température de fonctionnement Tf.
[0077] Comme représente sur les figures 4 et 5, le film chauffant 2 monté entre les deux pièces à souder Al, A2 est configuré pour faire fondre la matrice thermoplastique des pièces composites à souder Ai, A2 pour permettre leur soudage par mélange des matrices thermoplastiques. Le fait de chauffer directement et rapidement l'interface permet de limiter la diffusion de la chaleur dans l'épaisseur de chaque pièce à souder Al, A2. Seules les surfaces intérieures Sul, S12 sont fondues, ce qui assure une intégrité des pièces soudées Al, A2.
[0078] Comme décrit précédemment, en référence aux figures 1 à 3, le dispositif de solida-risation 1 comprend également un premier organe d'isolation 3A et un deuxième organe d'isolation électrique 3B, positionnés suivant l'épaisseur du dispositif de soli-darisation 1, c'est-à-dire suivant l'axe vertical Z, de part et d'autre du film chauffant 2.
[0079] Le premier organe d'isolation électrique 3A est positionné
au contact de la première face FA du film chauffant 2 en vis-à-vis de la portion centrale 21 et est configuré pour être positionné en vis-à-vis de la surface intérieure Sll de la première pièce à souder Al, comme représenté sur la [Fig.1]. De même, le deuxième organe d'isolation électrique 3B est positionné au contact de la deuxième face FB du film chauffant 2 en vis-à-vis de la portion centrale 21 et est configuré pour être positionné en vis-à-vis de la surface intérieure S12 de la deuxième pièce à souder A2. Autrement dit, le film chauffant 2 est pris en sandwich entre les deux organes d'isolation électrique 3A, 3B
situés au-dessus et en-dessous du film chauffant 2.
[0080] Chaque organe d'isolation électrique 3A, 3B est configuré
pour autoriser le transfert de chaleur et interdire la circulation de courant électrique entre le film chauffant 2 et chaque pièce à souder Al, A2, de manière à limiter le risque de court-circuit ou de surchauffe locale dans les pièces à souder Al, A2, pernettant de garantir leur intégrité.
Plus précisément, comme représenté sur la [Fig.41, chaque organe d'isolation électrique 3A, 3B est configuré pour limiter le risque de contact entre le film chauffant 2 resistif et les fibres de renfort conductrices des pièces composites à
souder Al, A2, comme cela était le cas dans l'art antérieur.
[0081] De manière préférée, chaque organe d'isolation électrique 3A, 3B possède une surface supérieure à celle de la zone de soudage commune W. Ainsi, tout contact entre le film chauffant 2 et les pièces à souder Al, A2 est interdit, ce qui élimine toute risque électrique. Chaque organe d'isolation électrique 3A, 3B forme ainsi une barrière d'isolation électrique entre le film chauffant 2 et une pièce à souder Al, A2.
[00821 Pour cela, chaque organe d'isolation électrique 3A, 3B est de préférence fabriqué
dans un matériau composite comprenant une matrice thermoplastique, qui présente une faible conductivité électrique. De préférence encore, chaque organe d'isolation électrique 3A, 3B est fabriqué dans un matériau thermoplastique haute performance, comme le PEKK ou le PAEK décrit précédemment. Dans une forme de réalisation, chaque organe d'isolation électrique 3A, 3B comprend des fibres de renfort non conductrices, par exemple des fibres de verre, imprégnées dans la matrice thermo-plastique haute performance. Des fibres de verre permettent de s'affranchir de manière efficace du transfert d'énergie électrique aux pièces à souder Al, A2. De tels organes d'isolation électrique 3A, 3B en matériau thermoplastique haute performance sont ainsi aptes à fondre sous l'effet de la chaleur et à participer au soudage des pièces Al, A2, en se mélangeant à la matrice thermoplastique des pièces soudées Al, A2, comme représenté sur la [Fig.5]. Les fibres de renfort non conductrices forment une barrière d'isolation électrique.
[0083] De manière préférée, chaque organe d'isolation électrique 3A, 3B se présente sous la forme d'un film isolant, présentant ainsi une épaisseur Ep3 (représentée sur la [Fig.3]), suivant l'axe vertical Z de préférence comprise entre 0,05 et 0,2mm. Une telle épaisseur Ep3 permet de former un dispositif de solidarisation 1 fin et peu encombrant.
En effet, l'ensemble formé par le film chauffant 2 et les deux organes d'isolation électrique 3A, 3B ne génère ainsi pas de surépaisseur importante, ce qui permet au dispositif de solidarisation 1 de rester dans la zone soudée après solidarisation des deux pièces à souder Ai, A2, comme décrit précédemment et représenté sur la [Fig.5], sans impacter les caractéristiques mécaniques des pièces à souder Al, A2. Les organes d'isolation électrique 3A, 3B peuvent avoir des épaisseurs identiques ou différentes.
r00841 En résumé, l'ensemble formé par le film chauffant 2 et les deux organes d'isolation électrique 3A, 3B présente de préférence une épaisseur Epl (représentée sur la [Fig.3]) comprise entre 0,1 et 0,5mm. Une telle épaisseur n'impacte pas les propriétés mé-caniques des pièces à souder Al, A2 et n'a que peu d'impact sur la masse de l'ensemble et donc de l'aéronef.
[0085] Dans une forme de réalisation, chaque organe d'isolation électrique 3A, 3B présente une épaisseur variable, de préférence, selon la direction latérale Y. Cela permet de contrôler le transfert de chaleur du film chauffant 2 vers les pièces à souder Al, A2. En particulier l'épaisseur d'un organe d'isolation électrique 3A, 3B peut être plus grande à
proximité d'une portion latérale 22 par comparaison à la portion centrale 21 de manière à réduire la puissance de chauffage au bord de la zone de soudage W.
La diffusion de chaleur aux extrémités de la zone de soudage W est limitée.
[0086] Dans une forme de réalisation préférée, comme représenté sur les figures 2 et 3, le dispositif de solidarisation 1 comprend en outre deux organes de connexion électrique 4, positionnés respectivement en contact des deux portions latérales 22 du film chauffant 2 de manière à permettre la connexion électrique du film chauffant 2 à la source de courant C. Autrement dit, la source de courant C est reliée de manière indirecte au film chauffant 2 via les organes de connexion électrique 4. Cela permet de former une connexion robuste et pratique. De manière préférée, chaque organe d'isolation électrique 4 est configure pour n'être en contact avec aucune des pièces à
souder Al, A2 (comme représenté sur la [Fig.1]).
[0087] De préférence, chaque organe de connexion électrique 4 se présente sous la forme d'une lamelle de cuivre, reliée électriquement à la source de courant C, par exemple par un câble électrique. De manière alternative, chaque organe de connexion électrique 4 se présente sous la forme d'une encre conductrice déposée directement sur l'une des faces FA, FB du film chauffant 2.
[0088] De préférence, comme représenté sur les figures 2 et 3, les deux organes de connexion électrique 4 sont montés sur une même face FA. FB du film chauffant 2, de manière à faciliter le montage du dispositif de solidarisation 1.
[0089] De manière préférée, les deux organes de connexion électrique 4 étant montés sur les portions latérales 22 du film chauffant 2, c'est-à-dire hors de la zone de soudage commune W, ceux-ci sont configurés pour être retirés après l'opération de solida-risation des deux pièces à souder Al, A2. Aussi, en référence à la [Fig.5], les organes de connexion électrique 4 sont configurés pour ne pas être intégrés à la zone soudée, ce qui permet de couper la liaison électrique entre la source de courant C et le film chauffant 2 résistif, permettant de s'affranchir de la présence d'un élément conducteur à l'interface entre les deux pièces à souder Al, A2 pouvant entrainer un court-circuit par exemple.
[0090] De manière préférée, les portions latérales 22 sont détachables, de manière à pouvoir être retirées après l'opération de solidarisation. Dans une forme de réalisation préférée, le film chauffant 2 présente une prédécoupe, par exemple une ligne partiellement détachée pointillée entre la portion centrale 21 et chaque portion latérale 22, pour un retrait simple et rapide. De manière avantageuse, une telle prédécoupe permet de retirer les portions latérales 22 et les organes de connexion électrique 4 au cours d'une même opération. Ainsi, après solidarisation, le dispositif de solidarisation n'est plus visible.
[0091] Il va de soi que le dispositif de solidarisation 1 pourrait comprendre un nombre différent d'organes de connexion électrique 4, comme cela est par exemple représenté
sur la [Fig.6]. A titre d'exemple, dans le cas de pièces à souder Al, A2 présentant des dimensions importantes, le dispositif de solidarisation 1 peut comprendre un film chauffant 2 et deux organes d'isolation électrique 3A, 3B étendus longitudinalement, dans cet exemple suivant l'axe longitudinal X. Le dispositif de solidarisation comprend alors une pluralité d'organes de connexion électrique 4, alignés le long des portions latérales 22 du film chauffant 2, sur toute la longueur du film chauffant 2, suivant l'axe X. En effet, la montée en température dans le film chauffant 2 étant optimale entre deux organes de connexion électrique 4, une connexion électrique de chaque portion latérale 22 est ainsi assurée de manière optimale sur toute sa longueur, assurant un chauffage de l'ensemble du film chauffant 2, même si celui-ci présente des dimensions importantes.
[0092] La présence d'une pluralité d'organes de connexion électrique 4 permet également de contrôler la puissance de chauffage pour chaque portion longitudinale du film chauffant 2. On peut ainsi paramétrer la puissance de chauffage en fonction des épaisseurs des pièces à souder Al, A2. Le dispositif de solidarisation 1 est ainsi adaptable.
[0093] De préférence, le dispositif de solidarisation 1 peut être conditionné sous la forme d'éléments individuels ou sous la forme d'un rouleau qui peut être découpé à
la longueur désirée.
[0094] Grâce au dispositif de solidarisation 1, le film chauffant 2 selon l'invention permet un chauffage uniforme, rapide et homogène de toute la surface des surfaces intérieures SI1, SI2 de chaque pièce à souder Al, A2 au niveau de la portion centrale de liaison 21, en limitant le risque de surchauffe locale. Le film chauffant 2 résistif permet un contrôle de la température de chauffage de la portion centrale 21 par le contrôle de la tension appliquée via les portions latérales de connexion électrique 22. Un tel contrôle permet de gérer de manière précise la montée en température du film chauffant 2 et permet un maintien d'un palier de température stable permettant d'assurer le mélange homogène des matrices thermoplastiques des pièces à souder Al, A2 et du dispositif de solidarisation 1 (comme cela est représenté sur la [Fig.51), ainsi que le contrôle du taux de cristallinité de la matrice thermoplastique. Des performances mécaniques optimales sont ainsi garanties, même à l'interface entre les deux pièces à souder Al, A2 une fois solidarisées. La présence d'organes d'isolation électrique 3A, 3B permet de s'affranchir de tout risque électrique tout en garantissant un transfert de chaleur optimal. Le dispositif de solidarisation 1, du fait de sa faible épaisseur, agit comme un ruban adhésif double-face pour solidariser deux pièces à souder Al, A2 en vis-à-vis de manière robuste et sans dégradation des performances mécaniques.
[0095] Dans une forme dc réalisation, représentée sur la [Fig.71, le dispositif de solida-risation 1 comprend un ou plusieurs organe(s) de compensation d'épaisseur 6, permettant de compenser une différence de hauteur, un défaut d'accostage ou un relief par exemple sur l'une des surfaces intérieures Sil, SI2 des pièces à souder Al, A2.
[0096] Dans une forme de réalisation préférée, chaque organe de compensation d'épaisseur 6 est réalisé dans un matériau thermoplastique. De préférence, chaque organe de com-pensation d'épaisseur 6 est fabriqué dans une matrice thermoplastique haute per-formance comme le PEKK ou le PAEK décrit précédemment. Dans une forme de réa-lisation, chaque organe de compensation d'épaisseur 6 comprend des fibres de verre imprégnées dans une matrice thermoplastique PEKK ou PAEK. De préférence encore, chaque organe de compensation d'épaisseur 6 est fabriqué dans la matrice thermo-plastique haute performance de chaque organe d'isolation électrique 3A, 3B, la matrice thermoplastique de chaque organe d'isolation électrique 3A, 3B étant elle-même de préférence identique à la matrice thermoplastique des pièces à souder Al, A2.
Ainsi, le dispositif de solidarisation 1 est entièrement fabriqué dans un même matériau, permettant de s'affranchir d'un risque de discontinuité de pièces qui présenteraient des caractéristiques mécaniques différentes.
[0097] Chaque organe de compensation d'épaisseur 6 est de préférence monté sur l'un des organes d'isolation électrique 3A, 3B et est positionné entre l'organe d'isolation électrique 3A, 3B concerné et la surface intérieure SI1, SI2 de la pièce à
souder Al, A2 placée en vis-à-vis. L'organe de compensation d'épaisseur 6 est appliqué de manière rapportée en fonction des besoins par l'opérateur.
[0098] Dans une forme de réalisation représentée sur la [Fig.8], le dispositif de solidarisation 1 comprend un organe de mesure de la température interne T, de manière à
contrôler en temps réel la température à l'intérieur même du dispositif de solidarisation 1, c'est-à-dire dans la zone de soudage commune W. De préférence, l'organe de mesure de la température interne T est monté directement sur le film chauffant 2, peimettant une lecture optimale de la température du film chauffant 2. Il est ainsi possible de stopper l'opération en cas de surchauffe du film chauffant 2, ce qui permet de s'affranchir de tout risque d'endommagement des pièces à souder Al, A2. De manière préférée, l'organe de mesure de la température interne T se présente sous la forme d'une ou plusieurs fibres optiques à réseau de Bragg insérées entre le film chauffant 2 et l'un des organes d'isolation électrique 3A, 3B. Un tel organe de mesure de la tem-pérature T permet en outre de contrôler la descente en température pour optimiser la cristallisation de la matière.
[0099] Dans une forme de réalisation, toujours en référence à la [Fig.8], le dispositif de soli-darisation 1 comprend un organe de comblement 7A permettant de coopérer avec une portion d'une pièce à souder Al, A2 afin de former une surface intérieure plane, la portion étant utile en termes de résistance mécanique lors de l'opération de solida-risation. Une telle portion utile peut se présenter par exemple sous la forme d'un chanfrein. Il va de soi que le dispositif de solidarisation 1 peut comprendre un nombre différent d'organes de comblement 7A, suivant les besoins et les zones fragiles ou utiles en termes de résistance mécanique des deux pièces à souder Al, A2. De préférence, l'organe de comblement 7A se présente sous la forme d'un congé po-sitionné au niveau de la zone de courbure d'une pièce à souder Al.
[0100] Chaque organe de comblement 7A est de préférence réalisé en résine thermoplastique haute performance, de préférence en matériau thermoplastique PEKK ou PAEK.

Chaque organe de comblement 7A peut également comprendre des fibres de verre, im-prégnées dans une matrice thermoplastique.
[0101] Dans une forme de réalisation, le dispositif de solidarisation 1 comprend également un organe de blocage 7B amovible, configure pour être positionne sur la surface dc l'organe d'isolation électrique 3A, 3B contre l'organe de comblement 7A, de manière à
le prendre en sandwich entre l'organe de blocage 7B et la portion utile de la pièce à
souder Ai, A2. L'organe de blocage 7B est configure pour être plaqué contre l'organe de comblement 7A, de manière à s'assurer que l'organe de comblement 7A, destiné à
fondre sous l'effet de la chaleur émise par le film chauffant 2, ne coule pas et ne génère pas localement une surépaisseur involontaire.
[0102] Dans une forme de réalisation, représenté sur la [Fig.91, le dispositif de solidarisation 1 comprend un ou plusieurs guide(s) de positionnement 8 s'étendant en saillie de l'un des organes d'isolation électrique 3A, 3B, de manière à faciliter le positionnement de la pièce à souder Al, A2 vis-à-vis du dispositif de solidarisation 1. Dans ce cas, la pièce à souder Al, A2 comprenant par exemple une encoche E, le guide de posi-tionnement 8 est configure pour coopérer par complémentarité de forme avec l'encoche E de la pièce à souder Al, A2. De préférence, chaque guide de posi-tionnement 8 est fabriqué en résine thermoplastique, de préférence en matériau thermo-plastique haute performance PEKK ou PAEK.
[01 031 Il est représenté sur les figures 10 à 12, un système de solidarisation S comprenant une première pièce à souder Al, une deuxième pièce à souder A2, un dispositif de soli-darisation 1 tel que décrit précédemment et un organe de pression 9. Le dispositif de solidarisation 1 est monté entre la surface intérieure Sul de la première pièce à souder Al et la surface intérieure SI2 de la deuxième pièce à souder A2 selon la zone de soudage commune W.
[0104] Dans une forme de réalisation, le dispositif de solidarisation 1 est prémonté sur la surface intérieure SI1, SI2 de l'une des deux pièces à souder AL A2, permettant à la fois un transport plus simple de chaque élément et un montage plus rapide du système de solidarisation S.
[0105] L'organe de pression 9 est configure pour appliquer une pression P sur l'une des pièces à souder Al, A2 de manière à compresser l'ensemble formé par la première pièce à souder Al, le dispositif de solidarisation 1 et la deuxième pièce à
souder A2 selon la zone de soudage commune W. L'organe de pression 9 est configure pour appliquer une pression P suffisante pour permettre la solidarisation des deux pièces à
souder Al, A2, en mélangeant les matrices thermoplastiques des deux pièces à
souder Al, A2, lorsqu'elles sont fondues. De préférence, l'organe de pression 9 est configure pour appliquer une pression P comprise entre 0,1 et 1,5MPa.
[0106] En référence aux figures 11 et 12, dans le cas de la solidarisation de pièces à souder Al, A2 présentant des dimensions importantes (dans cet exemple suivant l'axe lon-gitudinal X), le dispositif de solidarisation 1 comprend de préférence plusieurs organes de connexion électrique 4 s'étendant suivant l'axe longitudinal X, comme décrit pré-cédemment. Dans cc cas, dans une première forme de réalisation, chaque organe de connexion électrique 4 est relié indépendamment à la source de courant, comme re-présenté sur la [Fig.11]. L'ensemble du film chauffant 2 est alors configuré
pour chauffer simultanément, permettant une liaison rapide de toute la zone de soudage commune W. Comme expliqué précédemment, la puissance de chauffage peut être adaptée localement en fonction des épaisseurs à souder.
[0107] Dans une deuxième forme de réalisation, représentée sur la [Fig.12], le système de solidarisation S comprend en outre un dispositif de connexion D, configuré
pour se déplacer le long de l'axe X successivement sur chaque organe de connexion électrique 4, de manière à permettre localement le chauffage progressif du film chauffant 2, suivant l'axe longitudinal X. Le dispositif de connexion D se présente de préférence sous la forme d'un rouleau, apte à permettre la connexion de chaque organe de connexion électrique 4 par contact du rouleau sur l'organe de connexion électrique 4.
Une telle forme de réalisation permet par exemple de s'affranchir de l'installation d'une pluralité de câbles de connexion.
[0108] Il a été présenté un unique dispositif de solidarisation 1 mais il va de soi que plusieurs dispositifs de solidarisation 1 pourraient être associés ensemble afin de faire varier localement la puissance de chauffage ou l'épaisseur d'accostage.
[0109] Il va dorénavant être décrit un procédé de solidarisation de deux pièces thermo-plastiques à souder, en référence à la [Fig.13]. Le procédé de solidarisation permet la solidarisation d'une première pièce à souder Al et d'une deuxième pièce à
souder A2, telles que décrites précédemment et est réalisé au moyen du dispositif de solidarisation 1 et du système de solidarisation S décrits précédemment.
[0110] Comme représenté sur la [Fig.13], le procédé selon l'invention comprend tout d'abord une étape de positionnement El du dispositif de solidarisation 1 entre les surfaces intérieures SI1, SI2 des deux pièces à souder Al, A2 selon la zone de soudage commune W. Pour cela, un opérateur positionne le dispositif de solidarisation 1 sur la surface intérieure Sil de la première pièce à souder Al au niveau de la zone de soudage commune W, la première pièce à souder Al servant ainsi de support au dispositif de solidarisation 1. L'opérateur positionne ensuite la deuxième pièce à
souder A2 sur le dispositif de solidarisation 1 au niveau de la zone de soudage commune W, de manière à ce que le dispositif de solidarisation 1 soit pris en sandwich entre la surface intérieure Sul de la première pièce à souder Al et la surface intérieure SI2 de la deuxième pièce à souder A2.
[0111] Dans une deuxième étape de connexion E2, l'opérateur connecte ensuite, dans cet exemple, les organes de connexion électrique 4 à la source de courant C et actionne la source de courant C en augmentant sa tension de manière à alimenter électriquement les organes de connexion électrique 4. Le courant est alors transmis aux portions latérales 22 de connexion du film chauffant 2.
[01121 Le procédé comprend alors une première étape de chauffage E3 de la portion centrale 21 du film chauffant 2 par alimentation en courant des portions latérales 22.
La tem-pérature de la portion centrale 21 augmente jusqu'à atteindre la température de fonc-tionnement Tf, par exemple comprise entre 330 C et 450 C qui est supérieure à
la tem-pérature de fusion de la matrice thermoplastique de chaque pièce à souder Al.
A2, au niveau de la surface intérieure SI1, SI2, via chaque organe d'isolation électrique 3A, 3B. Les matrices thermoplastiques fondues des deux pièces à souder Al, A2 se mélangent aux matrices thermoplastiques des organes d'isolation électrique 3A, 3B de manière à former une liaison robuste. Grâce au dispositif de solidarisation 1 selon l'invention, la matrice thermoplastique des surfaces intérieures SI1, SI2 des pièces à
souder Al, A2 peut fondre, sans que l'énergie électrique qui circule dans le film chauffant 2 ne soit transférée vers les fibres de renfort de chaque pièce à
souder Al, A2, s'affranchissant ainsi de tout risque de court-circuit par exemple.
[01131 Au cours du chauffage, l'opérateur applique une pression uniforme P
au moyen d'un organe de pression 9 sur les deux pièces à souder Al, A2 afin de limiter leurs mouvements relatifs et permettre un mélange de matière.
[0114] .. Une fois les matrices thermoplastiques des deux pièces à souder Al, A2 fondues, l'opérateur diminue la tension de la source de courant C, de manière à baisser la tem-pérature du film chauffant 2. Le procédé comprend alors une deuxième étape de chauffage E4, de la portion centrale 21 du film chauffant 2 à une température de conso-lidation Tc inférieure à la température de fonctionnement Tf, par exemple entre 200 et 270 C, de manière à souder ensemble les deux pièces à souder Al, A2 sous l'effet de la pression P appliquée par l'organe de pression 9 qui peimet un soudage uniforme. En effet, dans cette étape, en refroidissant, les matrices thermoplastiques mélangées des deux pièces à souder Al, A2 se solidifient, de manière à former la zone soudée. Grâce aux organes de connexion électrique 4, la température de la portion centrale 21 du film chauffant 2 est gérée de manière séquentielle. Une telle deuxième étape de chauffage E4 permet de baisser la température du film chauffant 2 de manière progressive, ce qui permet de conserver les caractéristiques mécaniques de chaque matrice thermo-plastique intactes, permettant d'éviter la formation de cristaux importants dans la zone soudée.
151 Après la solidification des matrices thermoplastiques des deux pièces à
souder Al, A2, la portion centrale 21 du film chauffant 2 se trouve mélangée avec les matrices thermoplastiques des pièces à souder Al, A2. Autrement dit, la portion centrale 21 du film chauffant 2 est emprisonnée à l'interface entre les deux pièces à souder Al, A2, dans la zone soudée.
[0116] Lorsque la matière comprenant le mélange des deux matrices thermoplastiques des deux pièces à souder Al, A2 au niveau de la zone soudée est solidifiée, le procédé
comprend une étape de retrait E5 des portions latérales 22 du film chauffant 2 et des organes de connexion électrique 4, de manière à retirer tout moyen de connexion électrique. Te film chauffant 2 n'étant plus alimenté électriquement, tout risque de court-circuit est écarté. Il ne reste alors dans la zone soudée que la portion centrale 21 du film chauffant 2 et les organes d'isolation électrique 3A, 3B. Une telle étape de retrait E5 peut être réalisée par exemple en détachant les portions latérales 22 selon des pointillées, formés sur une ligne de prédécoupe.

Claims

Revendications [Revendication 11 Dispositif de solidarisation (1) d'une première pièce à souder (A1) à
une deuxième pièce à souder (A2) selon une zone de soudage commune (W), configurée pour former une zone soudée une fois les pièces à
souder (Al, A2) solidarisées, chaque pièce à souder (Al, A2) étant fabriquée dans un matériau composite comprenant des fibres de rcnfort imprégnées clans une matrice thermoplastique, chaque pièce à soucier (Al, A2) présentant une surface intérieure plane à souder (SI1, SI2), les surfaces intérieures (SI1, SI2) des pièces à sonder (Al , A2) étant posi-tionnées en vis-à-vis l'une de l'autre, le dispositif de solidarisation (1) étant configuré pour être au moins partiellement intégré dans la zone soudée, le dispositif de solidarisation (1) comprenant :
= au moins un film chauffant résistif (2) électriquement conducteur, le film chauffant (2) présentant une première face (FA) plane et une deuxième face (FB) plane opposée à la première face (FA), le film chauffant (2) comprenant :
= une portion centrale de liaison (21), configurée pour être montée selon la zone de soudage commune (W) entre les surfaces intérieures (SI1, SI2) des deux pièces à souder (Al, A2) pour les souder, et = deux portions latérales de connexion électrique (22), configurées pour être montées en dehors de la zone de soudage commune (W), les portions latérales (22) étant configurées pour être reliées électriquement à
une source de courant (C) de manière à permettre une élévation de la température de la portion centrale (21) jusqu'à une température de fonctionnement (Tf), = le dispositif de solidarisation (1) étant caractérisé en ce qu'il comprend :
= au moins un premier organe d'isolation électrique (3A), positionné au contact de la première face (FA) du film chauffant (2) en vis-à-vis de la portion centrale (21) et configuré pour être positionné en vis-à-vis de la surface intérieure (SI1) de la première pièce à souder (A1), et = au moins un deuxième organe d'isolation électrique (3B), positionné au contact de la deuxième face (FB) du film chauffant (2) en vis-à-vis de la portion centrale (21) et configuré pour être positionné en vis-à-vis de la surface intérieure (SI2) de la deuxième pièce à souder (A2), = les deux organes d'isolation électrique (3A, 3B) étant configurés pour autoriser le transfert de chaleur et interdire la circulation de courant électrique entre le film chauffant (2) et chaque pièce à souder (Al, A2), et = l'ensemble formé par le film chauffant (2) et les deux organes d'isolation électrique (3A, 3B) présentant une épaisseur (Epl) comprise entre 0,1 et 0,5mm, le film chauffant (2) étant un film de graphène.
[Revendication 21 Dispositif de solidarisation (1) selon la revendication 1, dans lequel chaque organe d'isolation électrique (3A, 3B) est fabriqué dans un matériau composite comprenant une matrice thermoplastique.
[Revendication 31 Dispositif de soliklarisation (1) selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel chaque organe d'isolation électrique (3A, 3B) comporte des fibres de verre.
[Revendication 41 Dispositif de solidarisation (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel chaque organe d'isolation électrique (3A, 3B) se présente sous la forme d'un film isolant, présentant une épaisseur (Ep3) comprise entre 0,05 et 0,2mm.
[Revendication 51 Dispositif de solidarisation (1) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le film chauffant (2) présentant une longueur (J) s'étendant suivant un axe longitudinal (X), le film chauffant (2) présente une épaisseur (Ep2) variable sur la longueur (J).
[Revendication 61 Dispositif de solidarisation (1) selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant au moins deux organes de connexion électrique (4), po-sitionnés respectivement en contact des deux portions latérales (22) du film chauffant (2) de manière à permettre la connexion électrique du film chauffant (2) à la source de courant (C).
[Revendication 71 Dispositif de solidarisation (1) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la température de fonctionnement (Tf) est comprise entre 330 et 450 C.
[Revendication 81 Dispositif de solidarisation (1) selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant au moins un organe de compensation d'épaisseur (6), po-sitionné sur au moins l'un des organes d'isolation électrique (3A, 3B), de manière à compenser un écart entre l'organe d'isolation électrique (3) et la pièce à souder (Al, A2), l'organe de compensation d'épaisseur (6) étant formé au moins en partie de matrice theimoplastique.
[Revendication 9] Dispositif de solidarisation (1) selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le film chauffant (2) présente une épaisseur comprise entre 0,0002 et 0,05mm.
[Revendication 10] Ensemble d'une première pièce à souder (Al), d'une deuxième pièce à
souder (A2) et d'au moins un dispositif de solidarisation (1) selon l'une des revendications 1 à 9, chaque pièce à souder (Al, A2) étant fabriquée dans un matériau composite comprenant des fibres de renfort im-prégnées dans une matrice thermoplastique, le dispositif de solida-risation (1) étant configure pour pemnettre la solidarisation de la première pièce à souder (A1) et de la deuxième pièce à souder (A2) selon une zone de soudage commune (W), chaque pièce à souder (Al, A2) comprenant une surface intérieure (S11, S12), la surface intérieure (SI1) de la première pièce à souder (A1) étant montée en vis-à-vis de la surface intérieure (SI2) de la deuxième pièce à souder (A2), le dispositif de solidarisation (1) étant monté entre la surface intérieure (SU) de la première pièce à souder (A1) et la surface intérieure (SI2) de la deuxième pièce à souder (A2) selon la zone de soudage commune (W).
[Revendication 11] Système de solidarisation (S) comprenant au moins un dispositif de soli-darisation (1) selon l'une des revendications 1 à 9 et au moins un organe de pression (9) configure pour appliquer une pression (P), comprise entre 0,1 et 1,5MPa, sur l'une des pièces à souder (Al, A2) de manière à
compresser ensemble la première pièce à souder (A1), le dispositif de solidarisation (1) et la deuxième pièce à souder (A2) selon la zone de soudage commune (W).
[Revendication 12] Procédé d'assemblage d'une première pièce à souder (Al) et d'une deuxième pièce à souder (A2) au moyen du dispositif de solidarisation (1) selon l'une des revendications 1 à 9, chaque pièce à souder (Al, A2) étant fabriquée dans un matériau composite comprenant des fibres de renfort imprégnées dans une matrice thermoplastique, le procédé
comprenant :
= une étape de positionnement (El ) du dispositif de solida-ri sation (1) entre les surfaces intérieures (SI1, SI2) des deux pièces à souder (Al, A2) selon la zone de soudage commune (W), les organes d'isolation électrique (3A, 3B) étant en contact avec les surfaces intérieures (SI1, SI2) des deux pièces à souder (Al, A2), et = une première étape de chauffage (E3) de la portion centrale (21) du film chauffant (2) à une température de fonc-tionnement (Tf) supérieure à une température de fusion de la matrice thermoplastique des pièces à souder (A1, A2), par ali-mentation en courant des portions latérales (22) du film chauffant (2), de manière à assembler les pièces ensemble.
[Revendication 13] Procédé d'assemblage selon la revendication 12, comprenant, posté-rieurement à la première étape de chauffage (E3), une deuxième étape de chauffage (E4) de la portion centrale (21) à une température de consolidation (Tc), inférieure 'à la température de fonctionnement (Tf), de manière à renforcer la zone soudée entre les deux pièces à souder (Al, A2).
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