FOIRE AUX QUESTIONS SUR LA SOUDURE THERMIQUE

L’on pourrait presque qualifier l’expression « soudure thermique » de pléonasme car la soudure est toujours le résultat de l’échauffement de matériaux de même nature afin de les relier l’un à l’autre. Néanmoins « thermique » correspond à un terme permettant de désigner d’une façon générique de nombreuses technologies de soudage : à l’arc, MIG-TIG, au plasma, au laser,, haute-fréquence, par résistance, par ultrasons… Ces technologies de soudage se différencient par leurs sources d’énergie, leur température de préchauffage, leur température maximum atteinte, leur vitesse de soudage, leur vitesse de progression et leurs vitesses de refroidissement.

Le soudage peut être défini comme un procédé permettant d’assembler, par chauffage, des pièces de même matière (métaux, plastiques, bois…). A contrario la soudure est la résultante de ce procédé et correspond à l’obtention d’une liaison entre les éléments précités. Elle est obtenue, soit par apport extérieur de matière, soit par fusion des bords des pièces mises en contact. Sur le plan théorique (science des matériaux) la soudure correspond à une modification très localisée de la structure atomique des pièces ainsi assemblées.

Dans les faits, ces deux termes sont bien souvent utilisés indifféremment pour désigner aussi bien le procédé d’assemblage que la liaison obtenue. Bien que très fréquente, l’utilisation des mots « soudage » dans le domaine du travail des métaux et « soudures » dans les domaines de la plasturgie et de l’emballage plastique correspond plus à une utilisation habituelle qu’à des réalités différentes.

Nos solutions de soudures thermiques

Ce procédé est basé sur l’interaction entre un faisceau d’électrons d’une puissance variant entre 10 kW et 100 kW, et des pièces métalliques épaisses (ordre de grandeur jusqu’à 200 à 300 millimètres) à assembler. La projection à grande vitesse des électrons créé une forte énergie cinétique dirigée vers les bordures des deux éléments à souder, cette énergie est à l’origine d’une très forte chaleur qui entraîne la fusion et l’assemblage. Cela se traduit également par une vitesse de soudage très élevée, qui limite la déformation des pièces à assembler.

Etant donné les très fortes contraintes techniques liées à la génération d’un faisceau d’électron de forte puissance (enceinte sous vide), les opérations de soudage par faisceau sont par conséquences automatisées. Cette technologie permet de souder des métaux ferreux (acier, fonte, fer…) et non ferreux (aluminium, cuivre, plomb, zinc, étain, nickel, chrome…), des métaux réfractaires (niobium, rhénium…) ainsi que des « super alliages » (tantale, titane, molybdène…).

Ce procédé permet d’assembler des couches thermoplastiques grâce à l’utilisation d’un champ électromagnétique à haute fréquence (27,12 MHz). En effet un générateur créé un courant électrique puissant diffusé par une ou plusieurs électrodes au travers de la matière à assembler. Le champ électromagnétique ainsi créé entraîne l’activation des molécules dans la zone concernée, avec pour conséquence le ramollissement des surfaces à souder.

Se caractérisant par l’absence de contact physique avec la matière, la haute fréquence permet d’assurer la fusion instantanée des zones de contact des pièces à assembler, sous forme d’une liaison à la fois nette, propre et solide. Ce procédé est principalement utilisé pour réaliser l’assemblage des polymères à point de fusion élevé : polyamide (PA), polycarbonate (PC), polyester thermoplastique (PETP), polytéréphtalate d’éthylène (PET) , polychlorure de vinyle (PVC), polyétheréthercétone (PEEK)…

L’assemblage des feuilles de PVC est notamment utilisées dans les domaines de la maroquinerie (portefeuilles, pochettes…), des objets publicitaires (étuis, présentoirs, valisettes…), de la papeterie (agendas, classeurs…) ou des télécommunications (coques de téléphones mobiles…)

Ce procédé de soudure thermique permet d’assembler des pièces en plastiques thermofusibles grâce à l’utilisation d’un courant électrique à une fréquence de 20 à 70 kHz avec des amplitudes de vibration d’un ordre de grandeur de 10 à 120 μm. En effet un transducteur électromagnétique ou convertisseur généère des ondes haute fréquence transmises par une tête de soudure (sonotrode) aux pièces à assembler. Les ultrasons entraînent l’agitation des molécules dans les zones de contact, la caractéristique thermique du matériau provoque l’échauffement depuis le centre vers la bordure des matériaux.

Se caractérisant par une vitesse de progression constante, l’utilisation des ultrasons permet d’établir une liaison très rapide entre les deux pièces thermoplastiques sous forme d’une surface lisse et nette de soudage. Cette technologie est principalement utilisée pour l’assemblage de polymères ayant des températures de fusion relativement basses tels le polystyrène (PS), le polyméthacrylate de méthyle, (PMM), le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP) ou l’acrylonitrile butadiène styrène (ABS).

Malgré son nom il ne s’agit pas à proprement dire d’une technologie d’assemblage de plastiques par soudage, car elle n’est pas basée sur l’utilisation de sources d’énergie et n’a ni température de préchauffage ni température de revenu. La soudure à froid est un fait une technique de collage qui permet d’assembler des pièces ou des éléments en plastiques rigides (PVC, PMMA, PP…) à l’aide d’un mastic ou d’une résine époxy. De natures pâteuses ou liquides, ces colles sont armées de fibres en suspension ou de particules qui assurent la solidité de l’assemblage.

La soudure à froid est principalement utilisée dans le cadre de la réparation de pièces ou d’éléments plastiques ainsi que dans le domaine de la construction et des travaux publics pour l’assemblage de tubes et de tuyauteries de canalisations.

Ce procédé consiste à assembler par chauffage deux pièces de plastiques rigides à l’aide d’un apport de matière sous forme d(une baguette de matériau plastique dont la température de fusion est inférieure à celle des éléments à souder. La brasure peut être réalisée entre des éléments de même nature tels le PVC (polychlorure de vinyle) ou le PMMA (polyméthacrylate de méthyle) en utilisant des baguettes d’apport de polychlorure de vinyle. La brasure peut également permettre de lier des éléments de nature différente (PMMA et PVC) eu utilisant des baguettes de polychlorure de vinyle qui sont chauffées en même temps que les pièces à assembler.

D’une manière générale le chauffage des zones à souder est réalisé avec un pistolet à air chaud ou un décapeur thermique réglé à une température minimale de 300 degrés. La technique de brasage consiste à chauffer de manière continue à la fois les zones de contact des pièces à assembler et la baguette d’apport de matière afin de créer un bourrelet de PVC fondu qui assurera la cohérence de l’ensemble.

La brasure du plastique est principalement utilisée pour effectuer des réparations d’objets cassés ainsi que dans le domaine de la chaudronnerie plastique.