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La mise en œuvre d’un procédé de friction permet l’assemblage de pièces de bois entre elles sans utiliser d’adhésifs. À l’échelle européenne, cela permettrait l’économie de milliers de tonnes de colles.
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Propriétés des joints soudés par friction2. Méthode de mise en œuvre pour le soudage du bois sans additifs
Le soudage par friction est une technique pour laquelle la chaleur nécessaire à la fusion des matériaux est générée en pressant les échantillons à assembler l’un contre l’autre tout en leur appliquant un mouvement relatif. La chaleur ainsi générée provoque la fusion des matériaux de l’interface de contact en quelques secondes. Le mouvement de vibration ou de rotation est alors stoppé et les échantillons sont maintenus en contact sous pression jusqu’à la solidification de l’interface.
PVAc : polyvinyl acétate
Pour les matériaux thermoplastiques, de tels assemblages sont permanents et leurs propriétés mécaniques sont voisines de celles des matériaux parents.
Les principaux paramètres de ce procédé sont l’amplitude du mouvement et sa fréquence, la pression de friction ainsi que la pression et la durée du maintien après arrêt du mouvement. Ces paramètres sont généralement interdépendants et il est nécessaire de réaliser des expérimentations pour déterminer le jeu des paramètres optimaux pour un matériau donné.
Cette démarche prend une importance toute particulière pour le matériau bois. En effet, il est important de tenir compte de la variabilité naturelle de ce matériau d’origine biologique dont les plans ligneux peuvent être soit homogène (hêtre) soit très hétérogènes (chênes et résineux).
2.1 Friction linéaire
Dans un premier temps, les paires d’échantillons utilisées sont en hêtre (150 mm de long et de section 20 × 15 mm2). Ils sont placés dans une machine de friction qui applique simultanément (figure 1 a) :
-
un mouvement transversal à une fréquence de 100 Hz ;
-
une pression orthogonale au plan de soudage.
Les paramètres optimaux sont une friction linéaire d’amplitude de 3 mm pendant 3 s, avec un effort de compression de 2 MPa, puis un maintien d’une pression de 2,7 MPa pendant 5 s après l’arrêt de la friction. Sur cette base, nous avons vérifié que cette opération de soudage pouvait également être obtenue avec des échantillons de plus grande taille : 600 mm de long pour une section transversale de 80 × 20 mm2.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GANNE-CHEDEVILLE (C.), PIZZI (A.), THOMAS (A.), LEBAN (J.M.), BOCQUET (J.-F.), DEPRES (A.), MANSOURI (H.R.) - Parameter interactions, two-block welding and the wood nail concept in wood dowels welding - . Journal of Adhesion Science and Technology, 19(13-14), 1157-1174, 2005.
-
(2) - GANNE-CHEDEVILLE (C.), LEBAN (J.M.), PROPERZI (M.), PICHELIN (F.), PIZZI (A.) - Temperature and Density Distribution in Mechanical Vibration Wood Welding - . Wood science and Technology, 40(1):72-76, 2006.
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(3) - GFELLER (B.), ZANETTI (M.), PROPERZI (M.), PIZZI (A.), PICHELIN (F.), LEHMANN (M.), DELMOTTE (L.) - Wood bonding by vibrational welding - . Journal of Adhesion Science and Technology, 17, 1573-1589, 2003.
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(4) - GFELLER (B.), PIZZI (A.), ZANETTI (M.), PROPERZI (M.), PICHELIN (F.), LEHMANN (M.), DELMOTTE (L.) - Solid wood joints by in situ welding of structural wood constituents - . Holzforschung, Volume 58, Issue 1, pp. 45-52, 2004.
-
(5) - GLINIORZ (KU), MOHR (S.), NATTERER (J.), NAVI (P.) - Wood welding. Proceedings of the First International Conference of the European Society of Wood Mechanics - . pp. 571-574....
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