LE COLLAGE: Une bonne idée industrielle!

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1 LE COLLAGE: Une bonne idée industrielle! LE COLLAGE : PRESENTATION GENERALE LES EVOLUTIONS MARQUANTES AVANTAGES ET INCONVENIENTS SITUATION PAR RAPPORT AUX AUTRES TECHNOLOGIES D ASSEMBLAGE 1

2 PRESENTATION DU COLLAGE SECTEURS INDUSTRIELS TOUS LES SECTEURS INDUSTRIELS SONT CONCERNES 2

3 PRESENTATION DU COLLAGE Quelques exemples.. 3

4 PRESENTATION DU COLLAGE Autres exemples.. 4

5 PRESENTATION DU COLLAGE Le collage est une technologie assez paradoxale: Elle fait partie des technologies de pointes C est donc à priori une technologie que l on pourrait qualifier de nouvelle 5

6 PRESENTATION DU COLLAGE Et paradoxalement, c est vraisemblablement une des premières technologies inventées par l Homme Colles animales Colles minérales avec le bitume (-4000 ans avant JC) Début du XX : colles phénoliques Seconde guerre mondiale: Colles époxydes 6

7 PRESENTATION DU COLLAGE Collage Structural : L adhésif remplace n importe quel autre moyen d assemblage sans diminuer la résistance mécanique et la fiabilité de l assemblage. C est une technologie clé retenue par le ministère dans les études prospectives 7

8 LES BASES D UNE BONNE IDEE. L adhésion est mieux connue mais elle n est pas encore complètement expliquée. notamment dans le collage structural. Les connaissances et l expérience acquise, suffisent cependant à produire des assemblages fiables et performants. mais on n est pas encore sûr à 100% que cela marchera à tous les coups.mais c est vrai aussi par ailleurs!. 8

9 COMPRENDRE L ADHESION Retenons qu elle a lieu, d une part Par établissement de liaisons faibles (de type Van der Waals) sur quelques distances inter atomiques) Répartition aléatoire des charges = NON POLAIRE Répartition non aléatoire des charges = POLAIRE On commence à parler d agrafage moléculaire: On remplace les rivets, clous, points de soudure, agrafes mécaniques, par des liaisons chimiques.. 9

10 COMPRENDRE L ADHESION suite La liaison a lieu principalement avec des connecteurs joint interfaces Entrelacs moléculaire Connecteur ou «clou» : échelle microscopique! 10

11 COMPRENDRE L ADHESION suite Analogie avec le clouage.. Plus il y de clous! meilleure sera l adhésion 11

12 COMPRENDRE L ADHESION suite COLLAGE FAIBLE: L enchevêtrement moléculaire est faible. Pas ou peu de structure réticulée. Il faut moins d énergie pour «désancrer» les clous (moins solides) joint interfaces Entrelacs moléculaire connecteur Exemple de la planche en sapin.. 12

13 COMPRENDRE L ADHESION suite COLLAGE FORT: L enchevêtrement moléculaire est important. Structure réticulée importante. Il faut beaucoup plus d énergie pour «désancrer» les clous (plus solides) joint interfaces Entrelacs moléculaire important connecteur Exemple de la planche en vieux chêne.. 13

14 APPLICATIONS: QUELQUES IDEES SIMPLES ADHESIF SUBSTRAT L ancrage mécanique est intéressant (il favorise l ancrage des connecteurs) mais il faut une bonne mouillabilité 14

15 APPLICATIONS: QUELQUES IDEES SIMPLES Exemple de ce qu il faut faire Surface trop lisse: Pas d ancrage mécanique Surface sablée: Excellent ancrage mécanique Tout cela à l échelle microscopique! 15

16 APPLICATIONS: QUELQUES IDEES SIMPLES suite Il faut évidemment que ces connecteurs soient les plus nombreux possible d où l importance de la mouillabilité NON OUI 16

17 APPLICATIONS: QUELQUES IDEES SIMPLES suite Les phénomènes de mouillabilité sont maintenant mieux connus. Une vieille équation (Young) donne les directions à suivre L sv - SL Cos L S SL 17

18 APPLICATIONS: QUELQUES IDEES SIMPLES suite Il faut augmenter ce terme tend vers 0 sv - SL Cos L Cos tend vers 1 ou diminuer celui -ci 18

19 APPLICATIONS: QUELQUES IDEES SIMPLES suite Il faut augmenter ce terme: Ce sera votre affaire: rendre vive une surface morte par exemple!.. sv - SL Cos L diminuer celui ci: Histoire de tension superficielle: C est l affaire du fabricant de colle.. 19

20 Une surface c est quoi? Les moyens d analyses modernes nous indiquent qu on ne colle pas un métal mais plutôt ses oxydes! Couche adsorbée et absorbée Couche d oxydes (0,1 µm) Couche amorphe oxydée (1µm) Couche écrouie (25µm) Métal de base C est ce qui rend si complexe le collage!... 20

21 Une surface c est quoi? Suite.. Une surface industrielle!!!!!!!!!!!!!!! H O 2 CO 2 graisses O2 poussières Traitements de surface : augmenter son énergie 1. Enlever toutes les pollutions (solvant, mécanique) 2. Décaper la surface pour mettre le matériau à nu (acide) 3. Parfois, modifier la surface (aluminium, plastiques) 21

22 Rendre vive une surface, qu est ce que cela veut dire? Les recettes les plus classiques!. Nettoyage solvants Proposition de primaires qui aident à la fonctionnalisation des surfaces Lessives alcalines et sablage sont de bonnes solutions C est toujours aussi contraignant!. 22

23 Rendre vive une surface, qu est ce que cela veut dire? Polymères: Traitements corona 23

24 «FAIRE TRAVAILLER CORRECTEMENT UN JOINT COLLE» CISAILLEMENT TRACTION CLIVAGE PELAGE 24

25 «FAIRE TRAVAILLER CORRECTEMENT UN JOINT COLLE» CALCUL ET OPTIMISATION D UN JOINT Les modes fondamentaux de travail d un joint collé Le cisaillement est celui qui est le plus facile à mettre en oeuvre Mais!!!! d x cisaillement Pelage x 25

26 CALCUL ET OPTIMISATION D UN JOINT suite La grande évolution consiste à utiliser les méthodes numériques (méthode par éléments finis). Difficile à mettre en œuvre dans une PME!!!!! On sait mieux ce qu il faut faire 26

27 Industrialisation Les fabricants proposent des moyens performants pour mettre en oeuvre leurs produits. Mise en œuvre adaptée aux impératifs industriels Des sociétés spécialisées peuvent également intervenir 27

28 Des contrôles nécessaires Ils sont indispensables bien évidemment Adapter suivant les besoins Une normalisation existe (NF EN , 3, 4 et 5 ) 28

29 Pourquoi, c est une bonne idée!. Solution mécanique performante:répartition des contraintes Ne blesse pas les matériaux Permet d assembler des matériaux différents Diminution des risques de pollution Rigidité accrue Tenue aux chocs et vibrations Diminution de poids Étanchéité Esthétique: absence de déformation (ex:soudage) Bonne solution économique Gains de productivité Investissements faibles 29

30 Mais.. Comportement mécanique anisotrope Cisaillement pas de pelage Tenue à la température Résistance thermomécanique Humidité! Préparation des surfaces en collage structural Temps de prise pour certaines colles Certains matériaux sont difficiles à coller Attention! démontage Hygiène et sécurité 30

31 Les Grandes Tendances. Réduction des temps de mise en oeuvre. Objectif : s'affranchir des contraintes inhérentes aux collage - traitement de surface, temps de séchage Mise au point de procédés : chauffage par induction, le chauffage haute fréquence ou infra-rouge réduisant le temps de durcissement, UV Colles adhérant sur la tôle grasse permettant de ne pas effectuer d'opération de dégraissage 31

32 Les Grandes Tendances. Mariage du collage avec d'autres techniques d'assemblage (rivetage-collage) Amélioration des performances des adhésifs Formulation adaptée et en progression Mise en œuvre plus simple (mono composants par exemple) Meilleure connaissance des comportements dans le temps 32

33 CONCLUSION Technologie d assemblage qui arrive à maturité: On peut parler d agrafage moléculaire ou chimique. C est une technologie très prometteuse On connaît beaucoup mieux ce qui se passe aux interfaces et la connaissance progresse Doit être intégrée dès l établissement du CDC Susceptible de faire gagner de l argent dans certains cas Ce n est pas un remède miracle:on ne peut pas tout coller!!! Ce n est pas du bricolage!.c est une science très complexe Comme toujours, une bonne formation est un gage de réussite 33

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