LA SOUDURE RESISTANTE : LES BASES

En fonction du type de matériaux qui doivent être assemblés, les caractéristiques d’une soudure résistante diffèrent fortement.

Pour l’assemblage de métaux, il est nécessaire de réaliser, par fusion des pièces en contact ou par apport  de métal, un cordon de soudure uniforme tant sur la largeur que sur l’épaisseur. Par ailleurs, ce cordon ne doit comporter ni fissures, ni crevasses (risques d’oxydation), ni soufflures, ni inclusions pour être considéré comme une soudure résistante.

En matière d’assemblage de pièces de bois, y compris de grande taille, il est nécessaire de porter à 170 degrés les surfaces à souder dans le cadre d’une friction sous une pression de quelques bars. En effet, à cette température, le bois libère un monomère qui se comporte comme une colle, créant ainsi une soudure très résistante après la phase de refroidissement.

Pour l’assemblage de plastiques, il est nécessaire de créer un échauffement soit par un apport extérieur de chaleur, soit par la génération de chaleur par les surfaces elles-mêmes sur lesquelles agit le processus de soudage. La création de soudure résistante est liée à une fusion de qualité des surfaces en contact, grâce à une température constante diffusée de manière régulière sur toute la longueur des surfaces à assembler.

Quelle que soit la nature des matériaux à assembler par soudage, l’objectif est de créer entre eux des liaisons solides et durables dans le temps. Cela est valable si les pièces ou les ensembles à souder ont les mêmes caractéristiques mécaniques et physico-chimiques, ou si malgré une éventuelle différence de nature ils sont compatibles entre eux.

L’efficacité et la précision de la procédure de soudage choisie, et par conséquent l’obtention d’une soudure résistante dépendent fortement des propriétés propres à chacun des matériaux à souder. Pour ce qui concerne les thermoplastiques, qui sont très utilisés dans l’industrie, les caractéristiques déterminantes de la qualité et la solidité des assemblages sont variées (module d’élasticité, point de fusion, amortissement, aptitude à l’écoulement de la masse de matière fondue). À ces spécificités s’ajoutent plusieurs facteurs d’influence sur leur soudabilité. Il est possible de distinguer les influences positives (billes de verre, fibres de verre) des influences négatives (humidité, présence d’additifs).

Seuls les thermoplastiques peuvent être assemblés par soudage dans la grandes famille des matériaux plastiques (thermodurcissables, élastomères…). Les technologies d’assemblage utilisées permettent d’obtenir des liaisons solides et durables entre les pièces grâce à une agitation moléculaire générées non seulement en surface, mais également en profondeur. En effet, les thermoplastiques sont constitués de chaînes moléculaires linéaires qui glissent les unes sur les autres. Cette caractéristique physico-chimique permet de réaliser des soudures à la fois uniformes et homogènes.

Les thermoplastiques se divisent en deux catégories distinctes toutes les deux assemblables par soudure : les thermoplastiques amorphes et les thermoplastiques semi-cristallins. Les thermoplastiques amorphes sont d’apparence transparente, ne contenant pas d’additifs visibles, alors que les thermoplastiques semi-cristallins ont un aspect laiteux ou opaque à l’œil nu. 

Qu’ils soient amorphes ou semi-cristallins, tous les thermoplastiques suivants peuvent être assemblés par soudage :

• L’EVA (Éthylène acétate de vinyle),
• Le PETG (Polytéréphtalate d’éthylène glycol),
• Le PVC (Chlorure de polyvinyle),
• Le PA (Polyamide),
• Le PC (Polycarbonate),
• Le PETP (Polyester thermoplastique)
• Le PET (Polytéréphtalate d’éthylène),
• Le PEEK (Polyétheréthercétone),
• L’ABS (Acrylonitrile butadiène styrène),
• Le PS (Polystyrène),
• Le PMMA (Polyméthacrylate de méthyle),
• Le PE (Polyéthylène),
• Le PP (Polypropylène),
• …

Le recours au soudage des matériaux thermoplastiques dans de nombreux secteurs industriels, présente de nombreux avantages. Cela apporte une résistance structurelle élevée aux pièces grâce à des soudures résistantes à diverses agressions (usure, corrosion, chocs). Ces méthodes d’assemblage permettent également de modifier les pièces plastiques selon les usages auxquels elles seront destinées, avec de nombreuses possibilités en matière de formes, mais aussi en termes de volumes de production. Pour répondre à ces besoins, Matrelec a développé des gammes de presses à souder haute fréquence et de rails de soudure performants.

Nos solutions de soudures thermiques

Il est nécessaire de rappeler que l’assemblage avec une colle spécialisée de plusieurs pièces en plastique ou des différents éléments d’un ensemble en plastique ne relève pas du domaine du soudage, malgré son nom de « soudure à froid ».

Par ailleurs, la méthode de brasure de plastiques fonctionne pour assembler entre elles des  pièces PVC/PVC (polychlorure de vinyle), PMMA/PMMA (polyméthacrylate de méthyle) ou PVC/PMMA à l’aide de baguettes d’apport de PVC. Cette méthode d’assemblage de plastiques ne peut toutefois pas non plus être considérée comme une technique de soudage.

Les méthodes de soudage des thermoplastiques les plus utilisées et les plus efficaces sont les suivantes :

• Le soudage par rotation (soudage par friction rotative d’une pièce maintenue immobile avec une autre mise en pression via un mouvement circulaire sur la première à l’aide d’un outil à inertie ou un outil pivot).
• Le soudage par lames ou miroirs chauffants (soudage de deux pièces en les positionnant l’une sur l’autre, séparées par un espace où est introduit un miroir chauffant des deux côtés et permettant d’atteindre les températures de fusion des matières à assembler).
• Le soudage par ultrasons (soudage de deux pièces en provoquant une agitation moléculaire de leurs bordures sur un point de contact grâce à des oscillations de fortes fréquences allant de 20 à 70 kHz induits par une tête de soudure ou un outil vibrant appelé sonotrode).
• Le soudage par haute fréquence (soudage instantané sans contact de plusieurs pièces en créant des vibrations moléculaires grâce à un champ électromagnétique de haute fréquence, généralement de 27,12 MHz, induit par une ou plusieurs électrodes.

Les soudures plastiques les plus résistantes sont générées par ultrasons et par haute fréquence grâce à l’agitation moléculaire qui génère une modification de la structure de la matière tout en donnant une continuité entre les deux surfaces assemblées.

Les presses à souder haute-fréquence de Matrelec sont conçues et produites pour les entreprises industrielles ayant besoin de souder des pièces ou des éléments thermoplastiques à des cadences élevées, selon un processus partiellement ou totalement automatisé.