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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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Soudage
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4. Inserts
La fixation par inserts est un compromis entre collage et assemblage mécanique. Elle consiste à introduire dans le matériau composite, un insert métallique, qui peut être la partie mâle ou femelle d’un assemblage par vissage. S’il est introduit avant durcissement de la résine et entre les fibres, il n’affaiblit en rien la pièce. Il peut aussi être collé en place après durcissement de la résine, avec adjonction d’un adhésif en pâte.
Enfin il peut être inséré en force à chaud ou par ultrasons dans des composites thermoplastiques.
Dans tous ces cas, il n’affaiblit pas les pièces, il permet l’assemblage très solide de matériaux différents, et il permet le démontage, grâce au taraudage intérieur.
La figure 5 montre à titre d’exemple trois modèles standards :
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douille N 12 à une seule nervure effilée et d’une longueur hors-tout de 4,8 mm pour tous les taraudages. Elle convient spécialement pour les faibles épaisseurs et lorsque l’on désire une force d’ancrage peu élevée ;
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douille N 22 à deux nervures effilées et d’une longueur hors‐tout de 9,5 mm pour tous les taraudages. Elle convient spécialement pour les épaisseurs plus fortes et lorsque l’on désire une force d’ancrage plus élevée ;
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douille N 32 à trois nervures effilées et d’une longueur hors‐tout de 14,3 mm pour tous les taraudages. Elle convient spécialement pour les fortes épaisseurs et pour les conditions d’utilisation sévères.
Pour la fixation, il suffit de percer au diamètre indiqué figure 5 et d’enfoncer la douille, ou d’introduire les inserts par ultrasons ou à chaud dans les thermoplastiques renforcés.
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