EP4757992A1

EP4757992A1 - Procede de soudage entre pieces en materiau composite a matrice thermoplastique

Info

Publication number: EP4757992A1
Application number: EP24761270.8A
Authority: EP
Inventors: Nicolas Pierre LANFANT; Hugues Laurent ALGLAVE
Original assignee: Safran SA
Current assignee: Safran SA
Priority date: 2023-08-07
Filing date: 2024-07-26
Publication date: 2026-06-17
Also published as: CN121866144A; WO2025032294A1; FR3151983A1

Abstract

Un procédé de soudage entre deux pièces en matériau composite à matrice thermoplastique (10, 20) comportant des surfaces d'assemblage respectives (11, 21) comprend le maintien des surfaces d'assemblage des pièces en regard l'une de l'autre de manière à former une interface de soudage (5) entre lesdites pièces. Le procédé comprend en outre l'injection d'un matériau thermoplastique de soudage (40) au niveau de l'interface de soudage. Le matériau thermoplastique de soudage est injecté à une température supérieure à la température de transition vitreuse ou de fusion chaque matrice thermoplastique des pièces (10, 20).

Description

Titre de l'invention : Procédé de soudage entre pièces en matériau composite à matrice thermoplastique

Domaine Technique

La présente invention se rapporte au domaine général des pièces en matériau thermoplastique et, plus particulièrement à l’assemblage par soudage de telles pièces.

Technique antérieure

Les matériaux thermoplastiques et en particulier les matériaux composites comprenant des fibres de renfort, par exemple des fibres de carbone et/ou des fibres de verre, dispersées dans une matrice polymère thermoplastique ont de nombreux usages possibles, et notamment, dans le domaine de l’aéronautique.

Pour la réalisation de certaines structures, il peut être nécessaire d’assembler plusieurs pièces en matériau thermoplastique comme, par exemple, pour un volet d’inverseur de poussée, un panneau raidi, des raidisseurs, des éléments de carénage, etc.

Ces pièces composites peuvent être assemblées par soudage, notamment avec une technologie de type :

- soudage par induction,

- soudage résistif,

- soudage par chauffe et pression,

- soudage par ultrason, soudage laser.

Les documents FR 3 111 585 et FR 3 111 582 décrivent des procédés de soudage par induction dans lequel on soumet à un champ magnétique un ensemble formé de deux pièces à souder en matériau composite à matrice thermoplastique et d’un ou plusieurs éléments jouant le rôle de suscepteur au niveau de l’interface entre les pièces. Dans le document FR 3 111 585, des charges métalliques sont ajoutées dans le matériau des pièces au voisinage de l’interface de soudage. Dans le document FR 3 111 582, un suscepteur, par exemple une grille en matériau métallique, est interposée dans l’interface entre les deux pièces. Le champ magnétique provoque l’élévation en température des charges métalliques ou du suscepteur jusqu’à une température permettant le ramollissement ou la fusion de la résine thermoplastique. Dans le cas de l’utilisation d’un suscepteur, celui-ci est surmoulé au niveau de l’interface d’assemblage entre les deux pièces.

Si ces procédés de soudage par induction présentent l’avantage de permettre une chauffe localisée du matériau thermoplastique des pièces au niveau de l’interface à souder, ils présentent toutefois l’inconvénient de laisser des éléments métalliques dans l’assemblage obtenu. La présence de ces éléments métalliques peut entraîner des problèmes de vieillissement thermique prématuré en raison de la différence de coefficient de dilatation entre le matériau composite des pièces et le matériau métallique, ce qui peut réduire la durée de vie de l’assemblage.

Une autre solution permettant d’éviter la présence d’éléments métalliques dans l’assemblage consiste à chauffer les deux pièces par conduction ou rayonnement et à exercer une pression sur la zone à souder. Cependant, dans ce cas, la chauffe n’est plus localisée au niveau de l’interface de soudage, ce qui affecte les caractéristiques des pièces de l’assemblage à des endroits éloignés de la zone à souder (déformation géométrique par exemple).

Exposé de l’invention

La présente invention a donc pour but principal de proposer une solution pour le soudage de pièces en matériau thermoplastique qui ne présente pas les inconvénients précités.

Conformément à l’invention, ce but est atteint grâce à un procédé de soudage entre deux pièces en matériau composite à matrice thermoplastique comportant des surfaces d’assemblage respectives, le procédé comprenant le maintien des surfaces d’assemblage des pièces en regard l’une de l’autre de manière à former une interface de soudage entre lesdites pièces, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre l’injection d’un matériau thermoplastique de soudage au niveau de l’interface de soudage et en ce que le matériau thermoplastique de soudage est injecté à une température supérieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de chaque matrice thermoplastique des pièces. En injectant un matériau thermoplastique de soudage à l’interface de soudage à une température supérieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de chaque matrice thermoplastique des pièces, on effectue un apport de chaleur localisé qui permet de refondre la matrice thermoplastique des deux pièces localement au niveau des surfaces d’assemblage, et ce sans avoir à incorporer d’éléments étrangers dans l’assemblage et sans déformation des pièces soudées. Cette refonte locale permet d’obtenir une bonne liaison chimique avec le matériau thermoplastique de soudage et ainsi une bonne liaison entre les deux pièces.

Selon une caractéristique particulière du procédé de l’invention, le matériau thermoplastique de soudage est injecté de préférence à une température supérieure d’au moins 5 % à la température de transition vitreuse de fusion de chaque matrice thermoplastique des pièces.

Selon une autre caractéristique particulière du procédé de l’invention, le matériau thermoplastique de soudage présente une température de transition vitreuse ou de fusion supérieure à la température de fusion de la matrice thermoplastique d’au moins une des pièces en matériau composite à matrice thermoplastique, le matériau de soudage étant injecté à une température inférieure à la température de dégradation de la matrice thermoplastique des pièces.

Selon une autre caractéristique particulière du procédé de l’invention, lors de l’injection du matériau thermoplastique de soudage au niveau de l’interface de soudage, les pièces en matériau composite à matrice thermoplastique sont chauffées à une température inférieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de chaque matrice desdites pièces. Cela permet de faciliter la refonte locale de la matrice thermoplastique des deux pièces en réduisant le gradient de température entre le matériau thermoplastique de soudage injecté et les pièces.

Selon une autre caractéristique particulière du procédé de l’invention, le matériau thermoplastique de soudage comprend une résine thermoplastique non chargée ou une résine thermoplastique chargée.

Selon une autre caractéristique particulière du procédé de l’invention, celui-ci comprend en outre, après l’injection du matériau thermoplastique de soudage au niveau de l’interface de soudage, l’application d’un effort de compression sur au moins une des pièces de manière à rapprocher les surfaces d’assemblage des pièces. Cela permet de faciliter l’injection du matériau de soudage en ayant une distance plus grande entre les pièces pour l’injection, ce qui facilite l’écoulement de la matière injectée entre les pièces, la compression permet ensuite de revenir à la cote cible en faisant migrer le matériau de soudage sur toute la surface de contact.

Selon une autre caractéristique particulière du procédé de l’invention, au moins une des pièces comporte un ou plusieurs orifices d’injection débouchant sur la surface d’assemblage, le matériau thermoplastique de soudage étant injecté au niveau de l’interface de soudage à travers le ou les orifices d’injection. Cela permet de faciliter l’injection du matériau de soudage dans l’interface de soudage, en particulier lorsque les pièces à souder présentent des dimensions importantes.

L’invention concerne également un procédé de soudage entre au moins deux pièces en matériau composite à matrice thermoplastique comportant des surfaces d’assemblage respectives, caractérisé en ce qu’il comprend le dépôt d’un matériau thermoplastique de soudage sur une surface d’assemblage d’une des pièces, le matériau thermoplastique de soudage étant déposé à une température supérieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de chaque matrice thermoplastique des pièces et la mise en contact de la surface d’assemblage de l’autre pièce avec le matériau thermoplastique de soudage déposé, les pièces en matériau composite à matrice thermoplastique étant chauffées à une température inférieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de la matrice desdites pièces lors du dépôt du matériau thermoplastique de soudage et de la mise en contact de la surface d’assemblage de l’autre pièce avec le matériau thermoplastique de soudage déposé.

En déposant un matériau thermoplastique de soudage à une température supérieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de chaque matrice thermoplastique des pièces, on effectue un apport de chaleur localisé qui permet refondre la matrice thermoplastique des deux pièces localement au niveau des surfaces d’assemblage, et ce sans avoir à incorporer des éléments étrangers dans l’assemblage et sans déformation des pièces soudées. Cette refonte locale permet d’obtenir une bonne liaison chimique avec le matériau thermoplastique de soudage et ainsi une bonne liaison entre les deux pièces. Selon une caractéristique particulière du procédé de l’invention, le matériau thermoplastique de soudage est injecté de préférence à une température supérieure d’au moins 5 % à la température de transition vitreuse ou de fusion de chaque matrice thermoplastique des pièces.

Selon une caractéristique particulière de l’invention, le matériau thermoplastique de soudage présente une température de transition vitreuse ou de fusion supérieure à la température de fusion de la matrice thermoplastique d’au moins une des pièces en matériau composite à matrice thermoplastique, le matériau de soudage étant injecté à une température inférieure à la température de dégradation de la matrice thermoplastique des pièces.

Brève description des dessins

[Fig. 1] La figure 1 est une vue schématique en perspective de deux pièces en matériau thermoplastique à souder,

[Fig. 2A] La figure 2A est une vue schématique en perspective montrant un outillage de soudage dans lequel les deux pièces de la figure 1 sont maintenues en position de soudage conformément à un mode de réalisation de l’invention,

[Fig. 2B] La figure 2B est une vue schématique en coupe de l’outillage de soudage de la figure 2A,

[Fig. 3] La figure 3 est une vue schématique en coupe de l’outillage de soudage de la figure 2A après injection d’un matériau thermoplastique de soudage,

[Fig. 4] La figure 4 est une vue schématique en perspective montrant l’assemblage obtenu des deux pièces de la figure 1 conformément à un mode de réalisation de l’invention,

[Fig. 5] La figure 5 est une vue schématique en perspective de deux pièces en matériau thermoplastique à souder, [Fig. 6] La figure 6 est une vue schématique en coupe des deux pièces de la figure 5 maintenues en position de soudage conformément à un mode de réalisation de l’invention,

[Fig. 7] La figure 7 est une vue schématique en coupe montrant l’injection d’un matériau thermoplastique de soudage à l’interface de soudage entre les deux pièces de la figure 6,

[Fig. 8] La figure 8 est une vue schématique en coupe montrant l’application d’un effort de compression sur les pièces de la figure 7,

[Fig. 9] La figure 9 est une vue schématique en coupe montrant l’assemblage obtenu des deux pièces de la figure 5 conformément à un mode de réalisation de l’invention,

[Fig. 10] La figure 10 est une vue schématique en perspective d’une installation de soudage utilisant une technique de type fabrication additive conformément à un mode de réalisation de l’invention,

[Fig. 1 1 ] La figure 1 1 est une autre vue de l’installation de soudage de la figure 10.

Description des modes de réalisation

L’invention s’applique au soudage entre des pièces en matériau composite à matrice thermoplastique, c’est-à-dire des pièces comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice en matériau thermoplastique. Le renfort fibreux de ces pièces peut être notamment réalisé à partir de fibres continues d’une couche ou d’un empilement (drapage) de plusieurs couches de :

- tissu tridimensionnel (3D),

- tissu bidimensionnel (2D),

- tissu unidimensionnel (UD),

- tresse,

- tricot,

- feutre, - une nappe multidirectionnelle (nD) obtenue par superposition de plusieurs tissu UD dans des directions différentes et liaison des nappes UD entre elles par exemple par couture, par agent de liaison chimique ou par aiguilletage.

Le renfort fibreux des pièces peut également comprendre une texture non tissée à fibres longues discontinues (DLF) ou à fibres courtes injectées.

Les fibres utilisées pour le renfort fibreux peuvent être notamment des fibres de carbone, de verre ou d’aramide.

Le matériau de la matrice thermoplastique des pièces peut être notamment un des matériaux thermoplastiques suivants : PAEK (PolyArylEtherCetone), PEEK (PolyEtherEtherCetone), PEKK (PolyEtherCetoneCetone), PEI (polyétherimide), PSU (polysulfone), PESU ou PPS (polysulfure de phénylène), PA (polyamide) et PC (polycarbonate).

La figure 1 représente des première et deuxième pièces en matériau composite à matrice thermoplastiques 10 et 20. La première pièce 10 comporte une surface ou portion d’assemblage 11 destinée à être soudée avec une surface ou portion d’assemblage 21 de la deuxième pièce 20.

Conformément à l’invention, les surfaces d’assemblage 11 et 21 des pièces 10 et 20 sont soudées entre elles par injection d’un matériau thermoplastique de soudage au niveau d’une interface de soudage. Plus précisément et comme illustrée sur les figures 2A et 2B, les pièces 10 et 20 sont placées dans un outillage de soudage 100. Dans l’exemple décrit ici, la première pièce 10 est placée dans un moule 110 de l’outillage de soudage 100 tandis que la deuxième pièce 20 est maintenue dans une position d’assemblage avec la pièce 10 par deux contre-moules ou clés 120 et 130 de l’outillage 100.

Les pièces 10 et 20 sont maintenues dans l’outillage dans une position déterminée de manière à ce que les surfaces d’assemblage 11 et 21 à souder soient placées en regard l’une l’autre, l’espace présent entre les surfaces d’assemblage 11 et 21 formant une interface de soudage 5 (figure 2B). L’espace entre les surfaces d’assemblage 11 et 21 est par exemple de l’ordre de un ou quelques millimètres. Comme illustré sur la figure 2B, les deux contre-moules 120 et 130 comportent respectivement des portions évidées 121 et 131 délimitant entre elles un espace d’injection 140 dans l’outillage de soudage 100.

Toujours conformément à l’invention, après le positionnement des pièces 10 et 20 dans l’outillage de soudage 100, un matériau thermoplastique de soudage 40 est injecté dans l’espace d’injection 140 via un port d’injection 150 (figure 2A). L’outillage de soudage peut bien entendu comprendre plusieurs ports d’injection. Lors de son injection, une partie du matériau thermoplastique de soudage 40 se répand dans l’interface de soudage 5 présente entre les surfaces d’assemblage 11 et 21 en regard comme illustré sur la figure 3.

Le matériau thermoplastique de soudage 40 est injecté à une température supérieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de chaque matrice thermoplastique des pièces 10 et 20 afin de refondre la matrice thermoplastique des deux pièces localement au niveau des surfaces d’assemblage 11 et 21 . Plus précisément, dans le cas d’une matrice thermoplastique amorphe, le matériau thermoplastique de soudage est injecté à une température supérieure à la température de transition vitreuse du matériau tandis que, dans le cas d’un matériau thermoplastique semi-cristallin, le matériau thermoplastique de soudage est injecté à une température supérieure à la température de fusion du matériau.

Cette refonte locale permet d’obtenir une bonne liaison chimique avec le matériau thermoplastique de soudage et ainsi une bonne liaison entre les deux pièces. Le matériau thermoplastique de soudage est injecté de préférence à une température supérieure d’au moins 5 % à la température de transition vitreuse ou de fusion de chaque matrice thermoplastique des pièces.

Lorsque chaque matrice des pièces et le matériau de soudage sont en un même matériau thermoplastique amorphe, le matériau de soudage est de préférence injecté à une température supérieure entre 10% et 25% de la température de transition vitreuse du matériau thermoplastique. Lorsque chaque matrice des pièces et le matériau de soudage sont en même matériau thermoplastique semi-cristallin, le matériau de soudage est de préférence injecté à une température supérieure à 5% de la température de fusion du matériau thermoplastique mais inférieure à la température de dégradation dudit matériau.

Une fois le matériau thermoplastique de soudage 40 refroidi et après démoulage, on obtient un assemblage 30 constitué des pièces 10 et 20 soudées comme représenté sur la figure 4. L’assemblage 30 comporte des bourrelets 41 et 42 de matériau thermoplastique de soudage 40 de chaque côté des faces de la pièce 20 correspondant à des surmoulages formés dans l’espace d’injection 140. Les bourrelets 41 et 42 renforcent la liaison entre les pièces de l’assemblage.

L’assemblage 30 peut ensuite être soumis à des traitements de finition, par exemple pour retirer une carotte d’injection 43 présente après démoulage.

L’outillage de soudage peut comprendre en outre des moyens de chauffage pour chauffer les pièces à souder à une température inférieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de la matrice thermoplastique de chacune des pièces à souder afin de faciliter la répartition du matériau thermoplastique de soudage injecté au niveau de l’interface de soudage tout en évitant une déformation des pièces. L’outillage de soudage peut être également équipé d’un système dit « chaud- froid » qui permet de chauffer localement les pièces à souder au niveau seulement de leur surface d’assemblage. Un tel système peut par exemple utiliser un chauffage par induction qui permet un chauffage localisé au niveau d’une ou plusieurs portions des pièces.

Par ailleurs, des orifices d’injection peuvent en outre être réalisés sur une des deux pièces à souder afin de faciliter l’injection du matériau thermoplastique de soudage dans le cas notamment de pièces de grandes dimensions et/ou un effort de compression peut être appliqué sur au moins une des deux pièces après injection comme décrit ci-après.

Les figures 5 à 9 illustrent un autre mode de réalisation qui diffère du mode de réalisation décrit ci-avant notamment en ce qu’on réalise des orifices d’injection dans une des pièces à souder et en ce qu’on applique un effort de compression sur au moins une des pièces après l’injection à chaud du matériau thermoplastique de soudage. Plus précisément, comme représenté sur les figures 5 et 6, on réalise un soudage entre une première pièce en matériau composite à matrice thermoplastique 50 en forme de cornière, formant ici un raidisseur, et une deuxième pièce en matériau composite à matrice thermoplastique 60, formant ici une peau. Des orifices ou alésages d’injection 52 sont réalisés dans la pièce 50 afin de permettre l’injection d’un matériau thermoplastique de soudage comme décrit ci-après. Les orifices d’injection 52 présentent par exemple un diamètre compris entre 2 mm et 10 mm. Le nombre d’orifices d’injection est contrôlé de manière à limiter l’abattement des propriétés mécaniques de la pièce 50. La pièce 50 comporte de préférence qu’un seul orifice d’injection 52 pour chaque surface de 100 mm² à souder.

Les pièces 50 et 60 sont maintenues dans un outillage de soudage (non représenté sur les figures 5 et 6) dans une position déterminée de manière à placer la surface ou portion d’assemblage 51 de la pièce 50 en regard de la surface ou portion d’assemblage 61 de la pièce 60. Dans ce mode de réalisation, l’espace E (figure 6) présent entre les surfaces d’assemblage 51 et 61 et délimitant une interface de soudage 15 est initialement plus important afin de permettre un rapprochement entre les surfaces d’assemblage lors de l’étape de compression comme décrit ci-après. L’espace E initial peut être par exemple compris entre 2 mm et 5 mm.

Dans l’exemple décrit ici, les pièces 50 et 60 sont chauffées à une température inférieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de leur matrice thermoplastique. Comme indiqué précédemment, les surfaces d’assemblage 51 et 61 des pièces 50 et 60 peuvent être chauffées localement à une telle température, le reste des deux pièces étant à température ambiante.

Un matériau thermoplastique de soudage 70 est ensuite injecté entre les surfaces d’assemblage 51 et 61 des pièces 50 et 60 par les orifices d’injection 52 à l’aide d’une buse d’injection 71 comme illustré sur la figure 7. Conformément à l’invention, le matériau thermoplastique de soudage 70 est injecté à une température supérieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de chaque matrice thermoplastique des pièces 50 et 60 afin de refondre la matrice thermoplastique des deux pièces localement au niveau des surfaces d’assemblage 51 et 61 . Cette refonte locale permet d’obtenir une bonne liaison chimique avec le matériau thermoplastique de soudage et ainsi une bonne liaison entre les deux pièces. Le matériau thermoplastique de soudage est injecté de préférence à une température supérieure d’au moins 5 % à la température de transition vitreuse ou de fusion de la matrice thermoplastique des pièces.

Lors de son injection, le matériau thermoplastique de soudage 70 se répand dans l’espace présent entre les surfaces d’assemblage 51 et 61 en regard.

Une fois le matériau thermoplastique de soudage 70 injecté, un effort de compression Ep est appliqué sur la pièce 50 en direction de la pièce 60 de manière à rapprocher les surfaces d’assemblage des pièces à souder comme représenté sur la figure 8.

Une fois le matériau thermoplastique de soudage 70 refroidi et après démoulage, on obtient un assemblage 80 constitué des pièces 50 et 60 soudées comme représenté sur la figure 9. L’assemblage 80 comporte des bourrelets 74, 72 et 73 de matériau thermoplastique de soudage 70 de chaque côté de la pièce 50 et à l’entrée des orifices d’injection 52 qui ont été formés essentiellement lors de l’étape d’application de l’effort de compression. Les bourrelets 74, 72 et 73 renforcent la liaison entre les pièces de l’assemblage.

L’assemblage 80 peut ensuite être soumis à des traitements de finition, par exemple pour retirer les surplus de matériau de soudage présents en fin de fabrication.

Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le soudage entre deux pièces en matériau composite à matrice thermoplastique peut être réalisé au moyen d’une extrudeuse suivant une technique de type fabrication additive.

Dans ce cas et comme représenté sur les figures 10 et 11 , le soudage est de préférence réalisé dans une enceinte 200 contenant les pièces en matériau composite à matrice thermoplastique à souder, ici une pièce 201 et un support ou raidisseur 202, une extrudeuse 210, un premier bras robotisé 220 sur lequel est montée l’extrudeuse 210 et un deuxième bras robotisé 230 sur lequel est monté un préhenseur 231 . Dans l’exemple décrit ici la pièce 201 est maintenue sur un outillage 205 qui peut être équipé de moyens de chauffage (non représentés sur les figures 10 et 11 ). L’enceinte 200 est chauffée à une température inférieure à la température de transition vitreuse ou fusion de leur matrice thermoplastique. Un matériau thermoplastique de soudage 208 est déposé par l’extrudeuse 210 sur une face ou portion d’assemblage d’une des pièces à souder, ici sur une face d’assemblage 201 a de la pièce 201 (figure 10). Conformément à l’invention, le matériau thermoplastique de soudage est déposé à une température supérieure à la température de fusion de chaque matrice thermoplastique des pièces à souder. Le deuxième bras robotisé 230 vient alors positionner la surface ou portion d’assemblage de la deuxième pièce, ici le support ou raidisseur 202, sur le matériau thermoplastique de soudage déposé 208 (figure 11 ). La température matériau thermoplastique de soudage permet de refondre la matrice thermoplastique des deux pièces localement au niveau des surfaces d’assemblage. Cette refonte locale permet d’obtenir une bonne liaison chimique avec le matériau thermoplastique de soudage et ainsi une bonne liaison entre les deux pièces. Le matériau thermoplastique de soudage est injecté de préférence à une température supérieure d’au moins 5 % à la température de transition vitreuse ou de fusion de la matrice thermoplastique des pièces.

Le matériau thermoplastique de la matrice des pièces à souder et le matériau thermoplastique de soudage peuvent être les mêmes. A titre d’exemple, dans le cas d’un matériau thermoplastique commun de PEI (polyétherimide), les deux pièces à souder sont typiquement chauffés entre 100 et 200 °C L’injection ou le dépôt du matériau thermoplastique de soudage est réalisée à une température comprise entre 360 °C et 400 °C, préférentiellement à 380 °C avec d^jréférence l’application d’un effort de compression sur les pièces après injection ou dépôt.

Le matériau thermoplastique de soudage peut être notamment un des matériaux thermoplastiques suivants : PAEK (PolyArylEtherCetone), PEEK (PolyEtherEtherCetone), PEKK (PolyEtherCetoneCetone), PEI (polyétherimide), PSU (polysulfone), PESU ou PPS (polysulfure de phénylène), PA (polyamide) et PC (polycarbonate).

Le matériau thermoplastique de soudage peut être une résine thermoplastique pure, c’est-à-dire non chargée, ou une résine thermoplastique chargée par exemple de fibres courtes, comme des fibres de carbone, de verre ou d’aramide, ou d’autre type de charges. Le matériau thermoplastique de soudage peut également être différent du matériau thermoplastique de la matrice des pièces à souder et présenter une température de fusion supérieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de la matrice thermoplastique d’au moins une des pièces en matériau composite à matrice thermoplastique. Dans ce cas, le matériau de soudage est injecté à une température inférieure à la température de dégradation de la ou les matrices thermoplastiques des pièces. Toujours dans ce cas, on choisit un matériau thermoplastique de soudage compatible chimiquement avec le matériau thermoplastique des matrices des pièces et dont la température de transition vitreuse ou de fusion est inférieure à la température de dégradation du matériau thermoplastique de la matrice de chacune des pièces.

Les pièces à souder peuvent également comprendre chacune une matrice en matériau thermoplastique différent. Dans ce cas, on utilise pour le matériau de soudage le matériau thermoplastique de la matrice ayant la température de transition vitreuse ou de fusion la plus élevée. Le matériau thermoplastique de soudage est injecté à une température supérieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de la matrice ayant la température de transition vitreuse ou de fusion la plus élevée et inférieure à la température de dégradation de la matrice ayant la température de transition vitreuse ou de fusion la moins élevée.

Le procédé de soudage de l’invention permet de fabriquer tout type de pièces par assemblage de corps ou pièces en matériau composite à matrice thermoplastique. Les pièces ainsi obtenues peuvent correspondre notamment à des pièces de nacelle ou de fuselage telles que des peaux munies de raidisseurs, des peaux avec chape de fixation, des clips, etc.

Claims

Revendications

[Revendication 1 ] Procédé de soudage entre deux pièces en matériau composite à matrice thermoplastique (10, 20) comportant des surfaces d’assemblage respectives (1 1 , 21 ), le procédé comprenant le maintien des surfaces d’assemblage des pièces en regard l’une de l’autre de manière à former une interface de soudage (5) entre lesdites pièces, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre l’injection d’un matériau thermoplastique de soudage (40) au niveau de l’interface de soudage, en ce que le matériau thermoplastique de soudage est injecté à une température supérieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de chaque matrice thermoplastique des pièces (10, 20), et en ce que le procédé comprend en outre, après l’injection du matériau thermoplastique de soudage (70) au niveau de l’interface de soudage (15), l’application d’un effort de compression (Cp) sur au moins une (50) des pièces (50, 60) de manière à rapprocher les surfaces d’assemblage (51 , 61 ) des pièces.

[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le matériau thermoplastique de soudage (40) est injecté à une température supérieure d’au moins 5 % à la température de transition vitreuse ou de fusion de chaque matrice thermoplastique des pièces.

[Revendication 3] Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le matériau thermoplastique de soudage (40) présente une température de transition vitreuse ou de fusion supérieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de la matrice thermoplastique d'au moins une des pièces en matériau composite à matrice thermoplastique (10, 20), le matériau de soudage étant injecté à une température inférieure à la température de dégradation de chaque matrice thermoplastique des pièces.

[Revendication 4] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel, lors de l’injection du matériau thermoplastique de soudage (40) au niveau de l’interface de soudage (5), les pièces en matériau composite à matrice thermoplastique (10, 20) sont chauffées à une température inférieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de chaque matrice desdites pièces.

[Revendication 5] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le matériau thermoplastique de soudage (40) comprend une résine thermoplastique non chargée ou une résine thermoplastique chargée.

[Revendication 6] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel au moins une (50) des pièces (50, 60) comporte un ou plusieurs orifices d'injection (52) débouchant sur la surface d'assemblage (51), le matériau thermoplastique de soudage (70) étant injecté au niveau de l’interface de soudage (15) à travers le ou les orifices d’injection (52).

[Revendication 7] Procédé de soudage entre au moins deux pièces en matériau composite à matrice thermoplastique comportant des surfaces d’assemblage respectives, caractérisé en ce qu’il comprend le dépôt d’un matériau thermoplastique de soudage sur une surface d’assemblage d’une des pièces, le matériau thermoplastique de soudage étant déposé à une température supérieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de chaque matrice thermoplastique des pièces et la mise en contact de la surface d’assemblage de l’autre pièce avec le matériau thermoplastique de soudage déposé, les pièces en matériau composite à matrice thermoplastique étant chauffées à une température inférieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de la matrice desdites pièces lors du dépôt du matériau thermoplastique de soudage et de la mise en contact de la surface d’assemblage de l’autre pièce avec le matériau thermoplastique de soudage déposé.

[Revendication 8] Procédé selon la revendication 7, dans lequel le matériau thermoplastique de soudage est injecté à une température supérieure d’au moins 5 % à la température de transition vitreuse ou de fusion de chaque matrice thermoplastique des pièces.

[Revendication 9] Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le matériau thermoplastique de soudage présente une température de transition vitreuse ou de fusion supérieure à la température de transition vitreuse ou de fusion de la matrice thermoplastique d’au moins une des pièces en matériau composite à matrice thermoplastique, le matériau de soudage étant injecté à une température inférieure à la température de dégradation de la matrice thermoplastique des pièces.