FR2749534A1 - Procede de soudage de matieres plastiques et produits de soudage pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Procede de soudage de matieres plastiques et produits de soudage pour sa mise en oeuvre Download PDF

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Abstract

Procédé de soudage de matières thermofusibles caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer un champ électromagnétique alternatif du type "micro-ondes H" à de fines parties métalliques 3, telle, que l'aluminium et le titane; jouxtant des éléments 1, 2 en matière thermofusible, de manière à entraîner la fusion de la partie desdits deux éléments qui jouxtent les particules métalliques et à entraîner leur soudage lors du refroidissement. Un matériau pour la mise en oeuvre du procédé se présente sous forme d'une poudre formée d'un mélange de paillettes constituant les fines parties métalliques et de grains de matière thermofusible; ou encore sous forme d'un film de matière thermoplastique comportant, adhérant à au moins l'une de ses faces, lesdites fines parties métalliques.

Description

La présente invention est du domaine de la "plasturgie" ou travail des matières plastiques et elle a pour objet un procédé de soudage de telles matières et des moyens de mise en oeuvre du procédé.
On connaît diverses méthodes de soudage des matières thermoplastiques au nombre desquelles le soudage à la baguette, le soudage "au miroir", , le soudage aux ultrasons; chacune de ces méthodes a son domaine d'application, lequel dépend principalement de la forme et de l'épaisseur des pièces à assembler; par exemple le "miroir" convient pour le soudage en profondeur de pièces massives mais à surfaces de contact planes, les ultrasons conviennent en général pour des pièces de petites dimensions, la baguette est d'un usage assez général mais seules des parties superficielles des pièces peuvent être reliées.
On connaît par ailleurs la technique de chauffage dite par "micro-ondes" ou encore par "hyperfréquences", consistant à appliquer un champ électromagnétique alternatif à haute fréquence à un milieu électroconducteur pour en élever la température; on connaît notamment des applications de cette technique aux matières plastiques, généralement pour en opérer, en accélérer ou en achever la polymérisation; on pourra à ce propos se reporter eux publications suivantes : FR2.650.775 (SNPE), FR-2.636.489 (SOULIER), FR-2.606.319 (HELlO), FR-2.562833 (BASS JURY), EP-626.123 (HERON
TECH.), EP-581.861 (METCAL). Aucune de ces publications ne divulgue de moyens de soudage, au sens habituel de ce concept, c'est à dire d'assemblage de parties qui conserveront après assemblage, leur structure propre.
Le but de l'invention est de proposer un procédé d'utilisation aussi générale que le procédé à la baguette mais permettant un soudage en profondeur comparable à celui procuré par le miroir.
Selon la présente invention un procédé de soudage de matières thermoplastiques, et d'une manière générale thermofusible, comprenant par ce terme toute matière organique susceptible de fondre sous l'effet de la chaleur, est caractérisé dans sa généralité en ce qu'il consiste à appliquer un champ électromagnétique alternatif, par exemple du type "micro-ondes", à de fines parties métalliques jouxtant des éléments en matière thermofusible, de manière à entraîner la fusion des parties des dits deux éléments qui jouxtent les particules métalliques, et à entraîner leur soudage lors du refroidissement;
Avantageusement le métal constitutif des fines parties est l'un des métaux légers du groupe comprenant l'aluminium et le titane;
Avantageusement encore, une pression est exercée, lors de l'application du champ de microondes, sur l'ensemble formé par la dite matière thermofusible et les dites parties métalliques;
L'invention a aussi pour objet des produits de soudage destinés à permettre ou à faciliter la mise en oeuvre du procédé sus visé.
Suivant une première variante, le produit de soudage se présente sous forme d'une poudre formée d'un mélange de paillettes constituant les dites fines parties métalliques, et de grains de matière thermoplastique; de préférence la plus grande dimension (diamètre) des paillettes métalliques et celle des grains de matière thermofusible ont grosso modo leur plus grande dimension comprise entre 0,1 et 5 millimètres;
Suivant une deuxième variante le produit se présente sous forme d'un film de matière thermoplastique comportant, adhérant à au moins l'une de ses faces, les dites fines parties métalliques : soit les fines parties métalliques adhérant au film sont conformées en particules séparées les unes des autres, soit les fines parties métalliques adhérant au film sont conformées en un treillis continu.
Dans les deux variantes sus décrites, la matière thermofusible, sous forme poudre ou sous forme de film, se comporte comme une "matière d'apport"; dès lors et à titre de troisième variante, on conçoit que les particules métalliques peuvent aussi être incorporées, ou enrobées, dispersées dans cette matière d'apport formant alors matrice; l'incorporation des particules pouvant être réalisée sous atmosphère inerte, la gamme des métaux utilisables est celle de pratiquement tous les métaux ne présentant pas de réactivité avec la matière thermofusible, y compris des métaux facilement inflammables tels que le magnésium. Ainsi un produit de mise en oeuvre l'invention peut encore se présenter sous forme de films, de baguettes ou de poudres d'une matière thermofusible incorporant dispersées dans sa masse des particules de matière électroconductrice.
La présente invention sera mieux comprise, et des détails en relevant apparaîtront, à la description qui va en être faite, avec des variantes, en relation avec les figures de la planche unique annexée dans laquelle
- la fig.l est une illustration schématique du procédé, dans sa plus grande généralité;
- la fig.2 est une illustration schématique d'une première variante du procédé, dans laquelle le produit de soudage, de l'invention, est constitué sous forme de poudre;
- la fig.3 est une illustration schématique d'une deuxième variante du procédé, dans laquelle le produit de soudage, de l'invention, est constitué sous forme d'un film.
Sur la fig.l, deux pièces 1 et 2 à assembler, par exemple constituées de polyéthylène, sont représentées l'une au dessus de l'autre; on a répandu sur la surface de la pièce inférieure des paillettes d'aluminium, telles que 3, puis on a rapproché les pièces en exerçant sur elles une force P (par exemple de 1Kg par cm2 des surfaces en contact), puis on a établi enfin un champ électromagnétique à haute fréquence H en plaçant les pièces, maintenues assemblées sous la contrainte P, dans un four à micro-ondes par exemple; après quelques minutes, l'échauffement des paillettes aura entraîné la fusion des parties de chacune des pièces environnant les paillettes; après sortie du four et refroidissement les pièces seront soudées l'une à l'autre.
Sur la fig.2, il s'agit d'assembler deux pièces 4 et 5, champ de la pièce 4 contre face de la pièce 5, on aura préalablement, de manière avantageuse, pratiquée une rainure 6 dans la pièce 5; on place alors dans le fond de la rainure une poudre 7 constituée d'un mélange, à parts sensiblement égales en volume, de paillettes d'aluminium et de poudre de polyéthylène (ou de poudre de la matière thermoplastique constituant les pièces 4 et 5); on soumet ensuite les pièces à contrainte, comme indiqué ci-dessus, et on les place dans le champ de micro-ondes, si la pression P est assez forte on observera que la zone de fusion a remonté le long des parois de la rainure, augmentant ainsi l'efficacité du soudage et son étanchéité.
Appliquée par exemple au soudage d'une partie tubulaire sur un disque (cf. la publication 2.660.154 du présent Demandeur) pour fabriquer par chaudronnage un moule à fromage, dans le cas présent de grande dimension, le champ est appliqué non plus dans l'enceinte d'un four, mais, conformément à un détail de l'invention, à l'aide d'un guide-onde qui le focalise ponctuellement et successivement tout au long de la zone de soudage.
Sur la fig.3, on a représenté, interposé entre deux pièces à assembler 8 et 9, un film 10 de matière thermofusible, de préférence de même nature que celle des pièces à assembler, lequel film, formant support, comporte, adhérant à l'une de ses faces, un treillis 11 formé d'une mince feuille d'aluminium ajourée; on applique alors le procédé tel que décrit plus haut.
L'intérêt de l'utilisation du film en tant que produit de soudage, est de n'avoir pas à se préoccuper de l'équirépartition des particules métalliques. on comprend, à ce stade de la description, que les surfaces à souder, si elle doivent avantageusement avoir des reliefs en correspondance (pleins/creux), ne sont pas nécessairement planes, comme ce serait le cas avec le procédé "au mi roir".
On remarque sur l'ensemble des figures, qu'à la jonction de zones exemptes de corps étrangers, se trouvent des zones respectives 12,13,14 incluant des fines parties métalliques, ce qui apparaît comme une caractéristique des ouvrages assemblé réalisés au moyen de l'invention.
On notera aussi, d'une part que le treillis pourrait être une simple grille métallique fine, sans support, mais aussi que le support pourrait tout aussi bien supporter des particules, ou pastilles, métalliques séparées les unes des autres.
l'invention est applicable aux matières thermoplastiques en général, mais aussi à d'autres matières, telles que certaines résines "thermodurcies", qui sont susceptibles de fusion, au moins dans un laps de temps limité.
Bien que l'on ait décrit ou représenté des formes particulières de mise en oeuvre du procédé de l'invention, ou de réalisation de produits pour cette mise en oeuvre , il doit être compris que la portée de cette dernière n' est pas limitée à ces formes mais qu'elle s'étend à toutes formes de procédé ou de produit, tel que la règle en est définie plus haut de façon générale.

Claims (4)

REVENDICATIONS
1.-Procédé de soudage de matières thermofusible caracté risé
en ce qu'il consiste à appliquer
un champ électromagnétique alternatif à de fines par
ties métalliques jouxtant des éléments en matière ther
mofusible, de manière à entraîner la fusion des parties
des dits deux éléments qui jouxtent les particules
métalliques et à entraîner leur soudage lors du
refroidissement; 2.-procédé selon la revendication 1, caractérisé :
en ce que le champ électromagnéti
que est du type "micro-ondes"; 3.-procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le métal constitutif des
fines parties métalliques est l'un des métaux légers du
groupe comprenant l'aluminium et le titane;
4.-procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'une pression est exercée
dans le sens de l'assemblage, sur l'ensemble comprenant
les dits éléments en matière thermoplastique et les
dites fines parties métalliques; 5.-matériau pour la mise en oeuvre d'un procédé selon
l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé
en ce qu'il se présente sous forme
d'une poudre formée d'un mélange de paillettes consti
tuant les dites fines parties métalliques et de grains
de matière thermofusible; 6.-matériau selon la revendication 5, caractérisé
en ce que la plus grande dimension
des paillettes métalliques et celle des grains de
matière plastique sont grosso modo comprises entre 0,1
et 5 mm;
7.-matériau pour la mise en oeuvre d'un procédé selon
l'une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé :
en ce qu'il se présente sous forme
d'un film de matière thermoplastique comportant, adhé
rant à au moins l'une de ses faces, les dites fines
parties métalliques 8.-matériau selon la revendication 7, caractérisé
en ce que les fines parties métal
liques adhérant au film sont conformées en particules
séparées les unes des autres 9.-matériau selon la revendication 7, caractérisé
en ce que les fines parties métal
liques adhérant au film sont conformées en un treillis
continu.
10.-produit pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'un
quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé
en ce qu'il se présente sous forme
d'une matrice (film, poudre ou baguette) de matière
thermofusible comportant, enrobées dans sa masse des
particules métalliques 11.-ouvrage résultant de la mise en oeuvre d'un procédé
selon l'une quelconque des revendications 1 à
4, caractérisé
en ce qu'il comporte à la jonction de zones exemptes de corps étrangers, une zone incluant des traces de fines parties métalliques.
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