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RÉSUMÉ
Le plus souvent, les pièces en composites ne constituent qu'une partie d'un ensemble, constitués de pièces en composites, mais aussi de pièces métalliques. Le collage est fréquemment retenu pour l'assemblage de pièces différentes. Cet article compare les différentes techniques d'assemblage utilisées pour des pièces dont l'une au moins est en matériau composite. Il met en avant les points forts et les avantages du collage par rapport aux autres techniques.
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Philippe COGNARD : Ingénieur de l’École supérieure de physique et chimie de la ville de Paris - Ancien directeur commercial à la société Bostik Findley - Expert près les tribunaux
INTRODUCTION
Certaines pièces en composites sont monolithiques, c’est‐à‐dire qu’elles sont fabriquées et terminées en une seule opération (moulage, compression ou enroulement filamentaire) qui peut inclure éventuellement les attaches. Ces pièces sont par exemple une dérive d’avion ou un toit d’automobile ou encore un réservoir sphérique.
Mais la pièce en composite peut aussi ne constituer qu’une partie d’un ensemble, c’est le cas par exemple :
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des peaux d’un panneau-sandwich en stratifié verre‐polyester ou graphite‐époxyde ;
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des nids d’abeilles en Nomex ou autre composite ;
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des profilés pultrudés… ;
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qui doivent alors être assemblés par collage ou stratification (collage composite / composite ou métal/composite) ou par assemblage mécanique.
Parfois, l’une des couches de la pièce est un film d’adhésif et l’on durcit alors le composite et le joint adhésif en une seule opération : c’est la cocuisson.
Pour la plupart des pièces en composites (pièces d’avions ou d’automobiles…) on doit leur attacher des pièces de fixation ou des charnières réalisées alors en métal car ces pièces peuvent rarement être réalisées en matériau composite. Ces fixations sont alors collées ou bien noyées et insérées dans la masse de la pièce avant sa cuisson (inserts ou autres pièces métalliques noyées dans la masse).
Ainsi, le collage est une technique très fréquemment retenue pour l’assemblage de pièces composites.
Afin d’effectuer le meilleur choix parmi les techniques permettant de résoudre un problème d’assemblage de pièces dont l’une au moins est en matériau composite, l’on considérera ici les avantages et inconvénients de ces diverses techniques et l’on comprendra les points forts du collage.
Le lecteur consultera utilement les articles consacrés au Collage des matériaux :
-
Collage des matériaux. Mécanismes. Classification des colles ;
-
Collage des matériaux. Caractéristiques, mises en œuvre des colles ;
-
Collage des matériaux. Applications ;
-
Collage des matériaux. Pour en savoir plus .
Cet article constitue la première partie d’une série consacrée au collage des composites :
-
Assemblage des composites. Les points forts du collage [BM 7 624] ;
-
Collage des composites. Généralités ;
-
Collage des composites. Secteur aéronautique ;
-
Collage des composites. Secteurs routier et ferroviaire ;
-
Collage des composites. Secteur de la construction navale ;
-
Collage des composites. Bâtiment, sport, génie chimique, mécanique ;
-
Collage des composites. Pour en savoir plus .
Le lecteur trouvera notamment de nombreuses informations pratiques (fournisseurs d’adhésifs et de matériels, normes, caractéristiques techniques de différents adhésifs…) dans le document Pour en savoir plus .
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3. Cocuisson. Stratification
La cocuisson et la stratification présentent les mêmes exigences et donc les mêmes avantages et inconvénients que le collage.
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Cocuisson
La cocuisson consiste à réaliser conjointement, en une seule étape, le durcissement du composite et du joint adhésif lorsque ce dernier constitue par exemple une des couches de la pièce.
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Stratification
L’assemblage par stratification consiste à « coller » une feuille constituée de plusieurs plis de fibres imprégnées de résine, à cheval sur les deux pièces à assembler, la résine étant polymérisée à chaud ou à froid, comme le montre la figure 2.
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Principe
Cette technique est un moulage au contact d’une structure stratifiée qui adhère sur deux éléments et ainsi les assemble.
L’assemblage par stratification est très utilisé pour des grandes pièces à structures « polyester - fibres de verre » (constructions navales, bâtiment…) où l’on dispose de suffisamment de place pour appliquer cette structure stratifiée.
On peut assembler ainsi deux éléments (coque et pont en polyester - verre d’un bateau de plaisance par exemple), en assurant la continuité du matériau de l’une à l’autre pièce puisque l’on utilise une résine de même nature chimique, renforcée de nappes de fibres. La surface sur laquelle on va stratifier doit être préparée soigneusement : par sablage, ponçage ou dégraissage pour le plastique renforcé de fibres de verre (PRV), traitement de surface, de la même façon que pour un assemblage par collage.
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Choix de la résine de stratification
La même résine est utilisée pour la stratification d’assemblage et les éléments à assembler qui sont généralement de même nature. Il est éventuellement possible d’utiliser la stratification pour assembler des matériaux différents, dont l’un peut même être métallique, à condition de prendre des précautions particulières, dans la conception : faire en sorte qu’il y ait une géométrie telle que l’accrochage soit « mécanique...
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