Bibliographie & annexes
Présentation
NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN ISO 527-1 d'avril 2012 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN ISO 527-1 (T51-034-1) : Plastiques - Détermination des propriétés en traction - Partie 1: Principes généraux (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1909 (Octobre 2019).
La norme NF EN ISO 527-3 d'octobre 1995 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN ISO 527-3 (T51-034-3) "Plastiques - Détermination des propriétés en traction - Partie 3 : Conditions d'essai pour films et feuilles" (Révision 2018)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1812 (décembre 2018).
RÉSUMÉ
Suite à l’évolution des propriétés mécaniques des adhésifs, et donc à la multitude des applications industrielles, le collage fait partie incontestablement des techniques les plus modernes d’assemblage. Cet article présente les propriétés des principaux adhésifs structuraux et non structuraux disponibles à ce jour, ainsi que les problèmes soulevés par l’utilisation du collage en fabrication industrielle. La mise en œuvre et l’exploitation d’une méthode de caractérisation d’un collage structural par éprouvette sont ensuite exposées.
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Lire l’articleAuteur(s)
-
Chantal BRETTON : Docteur en sciences des matériaux du Conservatoire national des arts et métiers (CNAM) - Professeur des Universités au CNAM
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Gilbert VILLOUTREIX : Docteur ès sciences physiques
INTRODUCTION
Travaux de recherche efficaces, progrès technologiques, réalisations techniques de pointe, démarches commerciales ont su faire pénétrer les adhésifs jusque dans la vie courante.
Si le collage naissait déjà avec l’Antiquité égyptienne, il connaît de nos jours la plus forte expansion de technologies modernes d’assemblage : il n’est point de domaine technique qui puisse aujourd’hui ignorer l’importance de l’assemblage par collage.
Les papiers, les cartons, les tissus, les cuirs, les plastiques, les bois, les métaux, les minéraux connaissent maintenant d’innombrables applications nouvelles grâce au collage.
L’industrie aérospatiale en grand précurseur du progrès technologique, forte de son autorité, a ouvert la voie à toute l’industrie de la construction.
Les premières applications de collage d’acier datent du début des années 1970 et connaissent un essor important malgré une tradition très affirmée pour la soudure et les assemblages mécaniques.
En raison de l’évolution des caractéristiques des adhésifs à propriétés mécaniques améliorées et adaptées aux matériaux mis en œuvre qui a engendré une multitude d’applications industrielles, le collage occupe, à juste titre, une place de choix parmi les techniques les plus modernes d’assemblage.
Plusieurs articles seront présentés dans la rubrique semi-produits de ce traité : ils concernent le collage structural par adhésif appliqué à des assemblages dont le module d’élasticité des substrats est élevé par rapport à celui du polymère adhésif.
Pour analyser et prédire le comportement d’un assemblage collé de ce type, on ne dispose pas jusqu’alors d’une théorie unique capable d’interpréter les phénomènes lors du collage ni d’une approche de synthèse intégrant le choix des conceptions, produits et procédés.
Les travaux menés dans le cadre de ces articles combinent l’étude intrinsèque de l’adhésif et celle du joint collé à simple recouvrement sollicité en traction-cisaillement, dans le but d’étudier les phénomènes d’adhésion et de tenue du milieu chaud et humide et en vue d’une conception d’assemblage collé optimale et d’une garantie de durabilité.
L’objectif de ce premier article est de définir les principaux adhésifs structuraux utilisés à ce jour et de déterminer une procédure reproductible de mise en œuvre et de caractérisation des éprouvettes afin de dégager les paramètres fondamentaux liés au substrat, au revêtement et à l’adhésif qui conditionnent les valeurs de résistance.
Le lecteur désirant approfondir ses connaissances sur le collage structural pourra consulter la rubrique Collage du traité Génie mécanique et, en particulier, les références [22]Collage des matériaux. Mécanismes. Classification des colles [23]Collage des matériaux. Caractéristiques, mise en œuvre [24]Collage des matériaux. Applications [25]Collage des métaux. Généralités. Caractéristiques [26]Collage des métaux. Applications.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version courante de mars 2022 par Chantal BRETTON, Gilbert VILLOUTREIX
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Caractérisation d’un collage structural3. Problèmes de l’utilisation du collage dans les fabrications industrielles
En fabrication industrielle d’assemblages collés, les principales contraintes imposées par le collage sont de deux types : les contraintes liées au fonctionnement de la pièce à coller (contraintes dites fonctionnelles) et celles liées au procédé industriel de dépose et de transformation de la colle (contraintes dites de mise en œuvre).
3.1 Contraintes fonctionnelles
Pour être efficace, un collage doit supporter, avec une sécurité définie, les contraintes de service.
Une efficacité optimale des joints collés ne peut s’obtenir que si l’on a une adéquation aussi parfaite que possible entre la conception, le calcul et la réalisation des assemblages envisagés. Malheureusement, cette situation idéale ne se rencontre que très rarement, par exemple pour des raisons de tolérance géométriques mal maîtrisées, de méconnaissance des caractéristiques des surfaces à assembler souvent très variables d’une pièce à l’autre et l’inexistence de méthode pratique de calcul de ces assemblages réels à disposition des industries [9].
Dans ces conditions, les industries qui travaillent les assemblages de l’acier sont amenées à utiliser des colles non optimisées fonctionnellement et qui, généralement, remplissent la fonction visée « par excès », le niveau de cet excès n’étant généralement pas connu.
Pratiquement, pour une nouvelle application, la méthode empirique est retenue, selon le processus simplifié suivant :
-
dialogue avec le bureau d’études sur le cahier des charges fonctionnel de la pièce à coller ;
-
recherche de la colle paraissant la mieux adaptée, par approche directe ou par intelligence artificielle ;
-
essais sur quelques pièces mises en situation réelle de fonctionnement ;
-
en cas d’essais positifs, figeage du « bon » produit ;
-
en cas d’essais négatifs, reconsidération en boucle du problème avec les bureaux d’étude.
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Problèmes de l’utilisation du collage dans les fabrications industrielles
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BERNARD (D.) - Les colles et adhésifs : différentes familles et marchés - . Chimie Paris, p. 12 (déc.1995).
-
(2) - DUBOIS (P.), FONTAINE (E.), VILLOUTREIX (G.) - Technologie - . Presses Universitaires de France (1991).
-
(3) - PENN (L.S.), CHIAO (T.T.) - Epoxy resins - . p. 57-85 (1992).
-
(4) - BEHM (D.), GANNON (J.) - Epoxies - . Engineered Materials Handbook (vol. 3) Adhesives and Sealants, ASM International (1990).
-
(5) - KOHN (S.) - Influence des charges sur les propriétés des adhésifs - . Congrès « Assemblage par adhésif », Commissariat de l’Énergie Atomique, Bruyères-le-Châtel, p. 191-217 (avril 1969).
-
(6) - BERTHONNEAU (C.), VILLOUTREIX (G.) - Étude des conditions de réticulation de résines...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Traité Génie mécanique
COGNARD (Ph.) - Collage des matériaux. Mécanismes. Classification des colles - . [BM 7 615] (2002).
COGNARD (Ph.) - Collage des matériaux. Caractéristiques, mise en œuvre - . [BM 7 616] (2002).
COGNARD (Ph.) - Collage des matériaux. Applications - . [BM 7 617] (2003).
COGNARD (Ph.) - Collage des métaux. Généralités. Caractéristiques - . [BM 7 620] (2003).
COGNARD (Ph.) - Collage des métaux. Applications - . [BM 7 621] (2003).
HAUT DE PAGE
BUCH (X.) - Dégradation thermique et fluage d’un adhésif structural époxyde - . Thèse doctorat : Sciences et techniques. ENSM Paris (2000).
BRETTON (C.) - Contribution à l’étude de l’assemblage par collage structural d’aciers revêtus - . Thèse doctorat : Sciences des matériaux. CNAM (2001).
STAEGER (M.) - Influence de l’addition de polymères photoréticulables sur les propriétés physico-chimiques d’un adhésif sensible à la pression thermofusible : application aux panneaux d’étanchéité de portières d’automobile - . Thèse doctorat : Chimie-Physique. Dijon (2002).
DORVAL (F.) - Étude des propriétés d’adhérence et de durabilité du système acier inoxydable :...
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