Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
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Philippe COGNARD : Ingénieur de l’École supérieure de physique et de chimie industrielles de Paris - Directeur commercial à la société Bostik Findley - Expert près les tribunaux
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Jusqu’à la seconde Guerre mondiale, l’assemblage des matériaux s’effectuait principalement par des moyens mécaniques : boulons, vis, rivets, brasage (des métaux), couture (des cuirs et textiles). Seuls la fabrication de meubles et l’emballage faisaient un peu appel au collage.
C’est au cours de cette guerre que l’assemblage par collage a pris son essor. D’une part, le développement de nouveaux produits chimiques apportant de nouvelles propriétés d’adhérence, de durcissement nécessaire au contrôle de la prise des colles, de durabilité, entre autres, a permis d’adapter cette technique d’assemblage à d’autres applications. D’autre part, le collage a tiré partie du développement de l’industrie aéronautique en temps de guerre, les constructeurs américains et anglais commençant à utiliser cette technique pour la fabrication d’éléments de structure d’avions en grandes séries.
Le marché du collage s’est alors élargi aux autres secteurs industriels. Ainsi, le marché français des colles et adhésifs est passé de quelque 5 000 t /an en 1920 à 400 000 t /an en 2000.
L’objet de cet article est l’étude des mécanismes d’adhérence, des caractéristiques des produits, des règles générales de conception, les principaux types de colles, adhésifs et produits d’étanchéité destinés à l’assemblage solide et permanent des principaux matériaux structuraux ou semi-structuraux (métaux, matières plastiques, bois, verre, élastomères...).
Cet article constitue la première partie d’un ensemble consacré au collage des matériaux :
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— Collage des matériaux. Mécanismes. Classification des colles [BM 7 615] ;
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— Collage des matériaux. Caractéristiques et mise en œuvre des colles Collage des matériaux- Caractéristiques, mise en œuvre des colles ;
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— Collage des matériaux. Pour en savoir plus Collage des matériaux- Applications.
Le collage des matériaux fait également l’objet de plusieurs articles spécialisés dans la collection des Techniques de l’Ingénieur auxquels le lecteur pourra se reporter.
L’abréviation CND est utilisée pour contrôle non destructif.
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Sollicitations. Forme et dimensionnement des joints
En anglais
1. Collage structural comparé aux autres méthodes d’assemblage
Nous ne parlerons ici que du collage structural, qui consiste à utiliser des colles et adhésifs à hautes performances (solidité, cohésion élevées, résistance à la chaleur et à d’autres sollicitations et performances mécaniques élevées), afin d’obtenir des assemblages durables dont la solidité est comparable à celle des matériaux constitutifs (métaux, plastiques, bois, verre...), et du collage semi- structural (défini comme donnant des résistances au cisaillement de 4 à 10 MPa et des performances physico-chimiques moyennes).
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Positionnement du collage
La figure 1 positionne le collage par rapport aux autres méthodes d’assemblage des matériaux :
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le tableau 1 compare les différentes méthodes d’assemblage des métaux : assemblage mécanique, soudage, brasage et collage ;
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le tableau 2 indique comment choisir la méthode la plus appropriée pour l’assemblage des matières plastiques : collage, soudure (thermique, aux solvants, aux ultrasons, par induction, etc.) selon les plastiques à assembler.
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Avantages et inconvénients du collage
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Chaque méthode comporte des avantages et des inconvénients, mais le collage offre des avantages importants (cf. tableau 3) :
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meilleure répartition des contraintes (cf. figure 2) : le collage forme un joint sur toute la surface, alors que les autres types d’assemblages sont discontinus (rivets, vis...) et induisent des concentrations de contraintes locales et une répartition irrégulière de la rigidité de la pièce ;
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assemblages peu visibles : on ne voit pas la colle, et on peut obtenir des pièces à l’aspect lisse, sans surépaisseurs, qui permettent un design plus léger, plus fin ;
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abaissement de poids, ne serait-ce que par la suppression des moyens traditionnels de fixation (vis, rivets...) ce qui a permis par exemple d’alléger de 20 % les pièces d’avions collées par rapport aux pièces rivetées, et davantage encore en remplaçant les métaux par des matériaux composites, qui eux-mêmes utilisent le collage (cf. ...
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Collage structural comparé aux autres méthodes d’assemblage
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ADAMS (R.D.), WAKE (W.C.) - Structural adhesive joints in Engineering - . Elsevier applied science Publisher (1984).
-
(2) - BODNAR (M.J.), WENTWORTH (S.E.) - Proceedings of the joint military/Government – Industry symposium on structural adhesive bonding - . American defense preparadness association (1987).
-
(3) - COGNARD (Ph.) - Le collage industriel - . Éditions Usine Nouvelle (1981).
-
(4) - COUVRAT (P.) - Le collage structural moderne - . Tec et doc, Lavoisier (1992).
-
(5) - DE FRAYNE (G.) - High performance adhesive bonding - . Society of manufacturing engineers (1983).
-
(6) - FLICK (E.W.) - Construction and structural adhesive and sealants, an industrial guide - . Noyes publication (1988).
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NORMES
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Adhésifs. Classification des principaux adhésifs. - NF T 76-011 - 08-80
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Adhésifs. Mesurage de la viscosité Brookfield des adhésifs à l’état liquide. - NF T 76-102 - 05-82
-
Adhésifs. Préparation des supports métalliques pour éprouvettes destinées aux essais de laboratoire. - NF T 76-201 - 12-82
-
Adhésifs. Liste de méthodes d’essais de caractérisation. - NF T 76-300 - 09-83
-
Adhésifs à l’eau. Listes de méthodes de caractérisation. - NF T 76-301 - 09-83
-
Adhésifs à solvants organiques. Listes de méthodes de caractérisation. - NF T 76-303 - 09-83
-
Adhésifs. Adhésifs structuraux. Essai de clivage au coin. - T 76-114 - 11-83
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...
ANNEXES
(liste non exhaustive)
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Fabricants de colles et adhésifs
Bostik Findley. En France et présent dans de très nombreux pays européens, USA, Asie, offre tous types de produits et pour toutes industries.
Loctite Aerospace. Aux USA, spécialisé dans les adhésifs aéronautiques.
Dow Corning, spécialisé dans les silicones.
Dow Gurit Essex, adhésifs et sealants pour automobile.
DuPont. Aux USA, propose des adhésifs pour l’aéronautique et l’électronique.
Fueller. Aux USA et en Europe, nombreux produits, toutes industries.
Henkel. En Allemagne et en France, mais également présent dans de très nombreux pays dans le monde entier, offre tous types de produits et pour toutes industries.
Loctite. Filiale de Henkel spécialisée dans les adhésifs cyanoacryliques, anaérobies et acryliques.
Mapei. Spécialiste italien et mondial dans les colles pour carrelages.
National adhesives. Aux USA et en Europe, propose tous produits pour presque toutes industries.
SIKA. En Suisse, présent aussi dans de nombreux pays, spécialisé dans les mastics d’étanchéité, les époxydes et les polyuréthanes.
Three Bond. Japonais spécialisé dans les adhésifs anaérobies et cyanoacrylates.
Vantico (ex Ciba-Geigy). Société suisse, mais présente dans de nombreux pays, leader mondial des colles époxydes.
3M. Société américaine mais présente dans de nombreux pays, spécialiste de rubans adhésifs et d’adhésifs techniques.
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Produits de traitement de surface
Chemetal-Parker
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