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10 janvier 2001
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Procédés d’assemblage
des plastiques
Cet article est issu de : Génie industriel | Conception et Production
par Maurice REYNE
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©Techniques de l’Ingénieur, traité Plastiques et Composites AM 3 755 − 1
des plastiques
par Maurice REYNE
Ingénieur de l’École nationale supérieure d’ingénieur de Strasbourg (ENSIAS)
Ingénieur-conseil
Expert au ministère de l’Industrie et à l’Agence nationale pour la valorisation
de la recherche (ANVAR)
ans la réalisation de pièces en plastique, on cherche, le plus souvent, à pro-
duire par une seule opération un élément complexe multifonctions.Toute-
fois, pour réduire les coûts d’outillage ou pour assembler des éléments de
produits longs d’extrusion, ou encore pour créer de nouvelles fonctions, on doit
recourir à un assemblage.
Celui-ci peut s’effectuer de façon permanente par collage ou soudage ; cette
dernière technique compte alors une pluralité de procédés : thermiques, hautes
fréquences, ultrasons, lasers. On peut également pour des éléments suffisam-
ment épais utiliser, comme pour les métaux, le classique rivetage.
Il est aussi possible d’assurer une démontabilité par vissage direct ou par
l’intermédiaire d’inserts et surtout par encliquetage flexible, voire par utilisation
d’une charnière mince.
Naturellement, les pratiques opérationnelles diffèrent notablement de celles
qui sont pratiquées dans les assemblages métalliques.
On distingue a priori plusieurs techniques d’assemblage à partir des possibi-
lités ou non de démontabilité (tableau A).
(0)
1. Collage ........................................................................................................ AM 3 755 - 2
2. Soudage...................................................................................................... — 2
2.1 Soudage sans apport .................................................................................. — 2
2.2 Soudage avec apport .................................................................................. — 8
2.3 Autres types de fixations permanentes..................................................... — 8
3. Assemblages démontables.................................................................... — 9
3.1 Encliquetage................................................................................................. — 9
3.2 Bande « Velcro »........................................................................................... — 9
3.3 Vissage ......................................................................................................... — 10
3.4 Insertion........................................................................................................ — 10
3.5 Charnière flexible......................................................................................... — 11
Pour en savoir plus........................................................................................... Doc. AM 3 755
Tableau A – Différents types possibles d’assemblages d’éléments en plastiques
Fonctions Type d’assemblage Polymères utilisables
indémontables collage TD et certains TP
soudage TP uniquement
rivetage TP surtout
démontables vissage TP et TD
encliquetage TP seulement
TD : thermodurcissables et TP : thermoplastiques
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PROCÉDÉS D’ASSEMBLAGE DES PLASTIQUES _______________________________________________________________________________________________
AM 3 755 − 2 ©Techniques de l’Ingénieur, traité Plastiques et Composites
1. Collage
Nota : ce paragraphe n’est qu’un rappel à titre de comparaison : on trouvera de plus
amples précisions dans l’article Assemblage par collage [A 3 758] de ce traité.
Les thermodurcissables, qui ne sont pas soudables, sont généra-
lement faciles à coller. Il en est de même pour quelques thermoplas-
tiques (PS, PVC, PMMA) alors que pour d’autres le collage reste
difficile (PE, PP
, PA), voire quasi impossible (PTFE).
Dans tous les cas, on procède par une activation préalable de la
surface à adhésiver (immersion ou enduction) puis on assemble les
parties à coller à l’aide d’un solvant du polymère ou d’un adhésif
adapté. Le collage peut s’effectuer de trois façons :
— par évaporation d’un solvant ;
— par réaction chimique ;
— par refroidissement d’un thermofusible.
Les colles les plus courantes sont alors du type : vinyliques, acryli-
ques (dont cyanoacrylates), élastomères, polyuréthanes, époxydes
et silicones.
2. Soudage
On rencontre deux types de soudures : sans apport et avec apport
classées en fonction de leur épaisseur (tableau 1).
(0)
On peut aussi classer les soudures en fonction de l’apport calori-
fique (tableau 2).
(0)
2.1 Soudage sans apport
2.1.1 Soudage thermique
Les parties à assembler sont chauffées par conduction jusqu’à
leur point de ramollissement puis pressées l’une sur l’autre en les
maintenant fixées jusqu’au refroidissement complet. Plusieurs
moyens permettent de réaliser ce type de soudure :
— par mâchoires chauffantes ;
— au miroir ;
— par frottement.
2.1.1.1 Mâchoires chauffantes (soudage dit « par impulsion »)
Les parties à souder sont pincées entre deux barreaux métalli-
ques chauffés par effet Joule, ce qui provoque une fusion locale du
polymère. Le scellement se fait au refroidissement par maintien
sous pression (figure 1).
L’échauffement se développe ainsi de l’extérieur vers l’intérieur
dans une masse a priori isolante ; aussi, pour éviter une fusion en
masse, l’opération s’effectue en un temps très court réglé par une
minuterie (d’où le terme « impulsion »). Pour éviter des collages
parasites, les mâchoires sont recouvertes d’un film de PTFE.
Il est également possible de réaliser un soudage en continu en uti-
lisant des molettes au lieu de mâchoires.
Les soudeuses vont de la petite machine domestique permettant
de sceller des sachets pour congélateur à la ligne automatisée de
sacherie, fonctionnant en continu pour réaliser des soudures de
fond (sac grande contenance) ou latérale (sachet) avec l’adjonction
de fil (sac poubelle), de poignées (sac cabas) ou le pliage (sac à souf-
flet ou housse) et la perforation éventuelle (figure 2).
Les soudeuses thermiques pour sacs de grande contenance
(figure 3), de très grande productivité et régulées par servomoteur,
comportent des barres de chauffe en continu et un automate pro-
grammable permettant un changement rapide de formats.
L’application type la plus importante concerne la sacherie et les
associations de films en PE BD, PE HD et PP (du petit sachet à la
grosse housse).
Remarque : les polyoléfines, qui se collent mal − nécessité
d’un traitement préalable physique (flammage, effet Corona,
plasma) ou chimique (attaque par acides) −, peuvent néanmoins
constituer d’excellents adhésifs pour lier des matériaux diffé-
rents grâce à leur pouvoir coulant pénétrant (complexes ou
association de plastiques, papier, aluminium, textile... liés par
des colles « hot melt » thermofusibles : 70 % à base de copoly-
mère EVA).
Le soudage consiste à ramollir suffisamment par chauffage la
couche de surface des deux éléments plastiques à réunir pour
favoriser leur interpénétration et leur assemblage lors du refroi-
dissement.
Tableau 1 – Classement des soudures en fonction
de leur épaisseur
Types
Épaisseurs
courantes
Nature du chauffage
sans apport faibles (≈ mm)
effet Joule
hautes fréquences
ultrasons
avec apport fortes (≈ cm)
air chaud
(gaz ou électricité)
Tableau 2 – Classement des méthodes de soudage
en fonction de l’apport calorifique
Apport de chaleur Types de soudures
direct infrarouge : impulsion, miroir
air chaud : chalumeau
indirect hautes fréquences
ultrasons
Caractéristiques opératoires
Matériaux soudés : essentiellement films de polyoléfines
Épaisseurs : de 12 à 250 µm (possible jusqu’à 500 µm)
courantes entre 30 et 120 µm
Laizes : jusqu’à 3 000 mm (courant < 1 600 mm)
Températures de chauffe : 180 à 200 ˚C, soit 120 à 130 ˚C sur la
surface à souder pendant 1 à 2 s sous environ 1 bar (pour films
en PE et PP)
Cadences pratiquées : suivant épaisseur de 30 à 180 soudures/
min à des vitesses de défilement de film entre 60 et 120 m/min
(sur machines automatiques de sacherie)
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_______________________________________________________________________________________________ PROCÉDÉS D’ASSEMBLAGE DES PLASTIQUES
2.1.1.2 Miroir
Les éléments à assembler sont appuyés jusqu’au ramollissement
sur une plaque chauffante (dite « miroir ») puis raboutés l’un sur
l’autre à l’aide d’un dispositif de guidage et refroidi in situ. L’épais-
seur peut alors être importante puisque l’on ne fond qu’une partie
des pièces, mais le soudage provoque un bourrelet qui, pour des
motivations esthétiques, doit souvent être ébavuré (figure 4).
Le miroir étant en contact avec les pièces à souder (chauffage par
infrarouge), il est aussi le plus souvent revêtu de PTFE pour éviter
les collages intempestifs.
Pour des polymères exigeant un chauffage voisin de 300 ˚C, on
n’utilise plus de PTFE mais un miroir en alliage poli, pour ne pas
courir les risque d’un dégagement toxique de vapeur fluorée.
Figure 1 – Soudage de film par impulsion
Figure 2 – Exemples de soudures en sacherie (doc. Stiegler)
Mâchoires
chauffantes
Films
à souder
PTFE
Propagation de la chaleur
de l'extérieur vers l'intérieur dans un milieu
isolant = défavorable
Sacs à soudure latérale
Sacs à soudure de fond
Sacs portables à poignée
Figure 3 – Soudeuse thermique pour sacs de grande contenance
(doc. Günter)
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Des applications types sont données ci-après.
Pour des tubes en PE ou PP (figure 5), il s’agit alors de soudures
bout à bout pour des diamètres allant jusqu’à 500 mm, ce qui exige
un alignement parfait des deux tubes à assembler. Cette opération
étant dans la plupart des cas réalisée sur chantier, il importe de bien
maîtriser les temps de chauffage et de refroidissement (fonction des
épaisseurs) et de protéger la soudure du milieu extérieur (poussiè-
res, vent...). Pour des assemblages de tubes de petits diamètres, on
utilise parfois un ballonnet gonflé à l’intérieur pour éviter le bourre-
let.
Remarque : des manchons thermorétractables en PE réticulé permettent aussi d’assem-
bler des tubes (figure 6).
Dans le secteur de l’automobile, les accumulateurs sont en PP
(couvercle/bac), les collecteurs d’admission d’automobile en PA (en
concurrence avec ceux qui sont réalisés en injection à noyau perdu).
Dans le bâtiment, les profils de fenêtres (figure 7) sont en PVC
rigide (avec nécessité d’ébavurage)...
2.1.1.3 Frottement
L’échauffement est ici provoqué par la friction des deux parties à
assembler (l’une mobile, l’autre fixe).
On opère :
— par rotation pour une pièce de révolution d’épaisseur
moyenne (0,5 à 2 mm) ;
— par vibration angulaire ou linéaire pour des pièces asymé-
triques, longues et minces.
Comme précédemment pour le miroir, un pressage suivi d’un
refroidissement fixe alors la soudure.
Comme applications types, on peut citer :
— les briquets jetables (PA ou POM) : rotation (figure 8) ;
— les feuillards de cerclage (PP ou PA) : vibration (figure 9).
Tous ces types de soudures thermiques sont, en particulier, bien
adaptés aux polyoléfines (PE, PP).
2.1.2 Soudage par hautes fréquences
Un générateur de hautes fréquences (HF) provoque une décharge
entre deux électrodes froides maintenant en les pressant les parties
à assembler. On provoque ainsi leur fusion par induction (figure 10).
La soudure s’effectue alors à l’endroit le plus approprié puisque la
chaleur se dissipe de l’intérieur vers l’extérieur.Toutefois, on ne peut
assembler que des polymères polaires, donnant des pertes diélec-
triques (essentiellement du PVC plastifié) et des éléments de faibles
épaisseurs (généralement quelques dixièmes de millimètres). De
plus, les ondes HF émises (fréquence = 27,12 MHz ou 11,11 m de lon-
gueur d’onde) peuvent perturber les proches émissions de radio ou
TV, d’où la nécessité d’une protection par blindage des équipements
(compatibilité électromagnétique) et de dispositifs antiflash.
Ici également, on rencontre des soudeuses manuelles à pédale
(figure 11) de faibles puissances (1 à 4 kW) en petite maroquinerie
Figure 4 – Soudage au miroir (exemple : bac d’accumulateur)
Figure 5 – Soudage au miroir de tubes rigides « bout à bout »
Température du miroir : 180 à 260 ˚C, sous 2 à 5 bar
(pour pièces épaisses en PVC, POM, PA)
Cycle de soudage : assez long, entre 10 et 20 s
Épaisseurs moyennes ou fortes (de 1 à 2,5 mm)
Couvercle
Miroir
chauffant
Boîtier
Pression
Bourrelet
(d'écrasement)
Soudure
Miroir
chauffant
Tube
à souder
Tube
à souder
Avant soudage
Après soudage
Centreur
Figure 6 – Assemblage de tubes par manchon thermorétractable
Figure 7 – Soudage au miroir de profils de fenêtre
Vitesses de rotation : 5 à 15 m/s sous 50 bar
Cycles de soudage :
− 2 à 5 s par rotation (épaisseur moyenne 1 à 2 mm)
− 0,5 à 2 s par vibration (épaisseur < 1 mm)
Tube
Gaine thermorétractable
(PE + résistance électrique)
Miroir
chauffant
Pincement
et ébavurage
Profil
à souder
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plastique et des machines à plateau automatisées (figure 12) de for-
tes puissances (8 à 15 kW) pour des larges laizes avec des électrodes
de 1 m de long ou plus et des forces de 10 à 20 N. Dans tous les cas,
on dispose de générateurs stabilisés.
Les applications à partir de feuilles de PVC souples (< 500 µm)
sont les plus courantes : maroquinerie plastique (housses, trous-
ses), classeurs et chemises de bureaux, chaussures, vêtements
imperméables, pare-soleil, revêtements de sièges (ameublement,
automobile), structures gonflables (PVC renforcé de fibres PET).
2.1.3 Soudage par ultrasons
Alors que le soudage thermique est surtout réservé aux polyoléfi-
nes (PE, PP) et le soudage HF aux PVC, le soudage par ultrasons (US)
est pratiquement applicable à tous les thermoplastiques.
On transforme des vibrations électriques en vibrations mécani-
ques à l’aide d’un oscillateur. Le procédé repose sur le renverse-
ment d’un train d’ondes ultrasonores à l’endroit des surfaces à
assembler ; ce phénomène produit un effet de martelage avec
échauffement et fusion de celles-ci (la forme des pièces pouvant
favoriser cet effet), les deux parties sont alors pressées et se sou-
dent après refroidissement. Le cycle peut être schématisé par l’enca-
dré suivant :
Figure 8 – Soudage par rotation (briquet jetable)
Figure 9 – Soudage par vibrations de feuillards de cerclage
Figure 10 – Soudage hautes fréquences sur feuilles de PVC plastifié
Puissance de la machine : fonction directe de la surface à sou-
der et indirecte de son épaisseur. À titre indicatif, il faut disposer
de :
— ≈ 80 W/cm2 pour deux feuilles de 100 µm
— ≈ 50 W/cm2 pour deux feuilles de 300 µm
Polymères : PVC plastifié en film ou feuille
Épaisseur de feuilles : jusqu’à 500 µm
Cadence moyenne : 1 000 soudures/h
de l’ordre de 6 m/min en continu
Pression
Serrage
Tube
Rotation
du bouchon
Soudure
Pression
Vibrations
Feuilles
à souder
HF
Électrodes
froides
Films
à souder
Induction
Propagation de la chaleur
au niveau de la soudure
à réaliser (de l'intérieur vers
l'extérieur) = favorable
Figure 11 – Soudeuse HF à pédale (doc. Raydine)
Figure 12 – Soudeuse HF à plateau (doc.TRM)
générateur US → transducteur → amplificateur → sonotrode
→ pièce à souder (directeur d’ondes)
Hauteur de 1 à 2 m environ
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Ce procédé permet de limiter exactement le ramollissement à la
zone à assembler et de souder des pièces massives mais il nécessite
un type de sonotrode (concentrateur d’ondes : le plus souvent en
alliage de titane, cf. figure 13) dont l’axe doit être perpendiculaire à
la surface à souder et dont la forme est propre au type de pièces à
assembler, soit adaptée à leur géométrie.
On peut souder par ultrasons de deux façons (figure 14) :
— par soudage proche : l’outillage épouse la forme du plan de
jointure des éléments à assembler (pour les éléments minces) ;
— par soudage éloigné : la sonotrode est en contact avec la pièce
à assembler, en un point distant du plan de soudage, pour les pièces
massives (exemple : soudage d’un couvercle sur un boîtier).
La pièce à souder touchant la sonotrode oscille en phase avec
celle-ci et celle en opposition est fixe pour éviter les résonances.
Ce type de soudure est bien adapté aux polymères rigides et den-
ses (en particulier les amorphes (PS, ABS), par contre les matériaux
souples, amortissants (mousses), ou hétérogènes, sont à décon-
seiller. Les polymères absorbants de l’eau (tel le PA) doivent être
préalablement desséchés. Il est toutefois possible d’assembler des
polymères différents de caractéristiques voisines.
Pour améliorer le soudage et éviter les bavures, la pièce à souder
(souvent injectée) comporte une forme appropriée appelée
« directeur d’énergie » (épaisseur > 1,5 mm), qui concentre celle-ci
et apporte la masse plastique nécessaire à la liaison (figure 15).
On utilise des soudeuses (figure 16) avec des gammes de fré-
quences de travail situées entre 15 kHz (pour des grandes pièces) et
40 kHz (pour des pièces de précisions), voire 70 kHz (pour des sou-
dures subminiatures). Un circuit électronique maintient une ampli-
tude de soudage constante (comprises entre 0,7 et 1,8 mm).
Les applications classiques sont :
— l’automobile : filtres à air, réservoirs pour liquide de frein,
enveloppes d’« air bag », feux de position, catadioptres, tableaux de
bord... ;
— la téléphonie : combinés ;
— l’informatique : disquettes pour ordinateurs ;
— les articles médicaux (cathéters, filtres de dialyse...), briquets
jetables (en concurrence avec la rotation) ;
— d’autres applications : déformation permettant l’insertion
(§ 3.4) et le rivetage (§ 2.3.2).
2.1.4 Soudage par laser
Ce procédé (figure 17) peut être utilisé pour assembler deux piè-
ces plastiques, dont l’une est transparente ou translucide (pour lais-
ser passer le rayon laser qui provoque la fusion) et l’autre opaque
(absorbante).
De ce fait, la soudure est limitée surtout aux éléments présentant
l’une des pièces en PMMA, PC ou PET.
Le laser ou les pièces peuvent être mobiles pour faciliter la sou-
dure. On utilise un laser au CO2 (longueur d’ondes = 10,6 µm).
Une application type est la lanternerie pour automobile en
PMMA.
Figure 13 – Types de sonotrodes (doc. Rinco)
Hauteurs des sonotrodes environ 20 cm
Polymères : particulièrement les plus rigides (PS, ABS,
PMMA, plastiques techniques)
Cycles : 0,05 à 2 s (très rapide)
Cadences : de 40 à 120 pièces/min, quelques 1 000 soudures/h
Le tableau 3 résume les possibilités d’assemblage par sou-
dage sans apport et collage des polymères les plus courants.
Figure 14 – Soudures proche et éloignée
Transmission
des vibrations
ultrasoniques
Proche Éloignée
Sonotrode Sonotrode
Couvercle
Couvercle
Boîtier
Boîtier
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Figure 15 – Influence et formes adaptées d’un directeur d’énergie (doc. Branson)
90°
90°
0,15-1 mm
0,15-1 mm
Temps
Temps
Ramolissement
Température Température
Fusion
Figure 16 – Soudeuse par ultrasons (doc. Rinco)
Figure 17 – Soudage par laser
Hauteur de 50 cm à 1 m environ
Rayonnement
laser
Pièce
transparence
Pièce opaque
Zone de fusion
Reflexion
rayons
(= chaleur)
Tableau 3 – Possibilités de soudage sans apport
et de collage des plastiques
Polymères Collage Soudage
Thermique HF US
PE j m
PP j m
PVC rigide j j m j
PVC souple m m j m
PS j j j
ABS j j m j
PMMA j j m j
Cellulosique j j m m
PA m j m m
POM m j j
PC j j j
PBT-PET m m j
Fluorés m
PSE j
PUR j
Thermodurcissables j
j = bonne
m = moyenne
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2.2 Soudage avec apport
On opère ici de façon artisanale ou semi-artisanale en utilisant
surtout des semi-produits en plaques. Pratiquement, on fond, à
l’aide d’un chalumeau à air chaud (chauffage au gaz ou électrique),
une baguette d’apport d’un même polymère sur les pièces à assem-
bler qui ont été préalablement chanfreinées à cet effet (figure 18).
On réalise ainsi des produits finis de gros volumes en faibles séries,
avec des épaisseurs allant de quelques millimètres à quelques cen-
timètres.
En particulier, il suffit de rouler une plaque de thermoplastique et
de la souder bout à bout, sur la génératrice, pour obtenir une virole
parfaite.
La température du chalumeau est réglable entre 50 et 500 ˚C.
Les bacs et cuves pour l’industrie chimique, pour traitements de
surfaces, pour l’aéraulique... (à partir de plaques en PP et PVC
essentiellement) sont des applications de ce type de soudage.
2.3 Autres types de fixations
permanentes
2.3.1 Soudage « par points »
C’est une variante que l’on pratique lorsqu’une pièce plastique à
souder est trop massive pour être placée sous presse. On utilise
alors une tête (embout chaud ou surtout sonotrode) en forme de pis-
tolet qui pénètre au travers des deux pièces à assembler de façon à
amalgamer les deux fusions (une partie de la matière fondue refoule
toutefois vers la surface en formant un bourrelet, mais la couche de
fond n’est pas déformée (figure 19).
Comme application type, on peut citer le soudage de plaques
thermoformées de grandes surfaces (jusqu’à 8 mm d’épaisseur).
2.3.2 Rivetage par écrasement
Il est possible d’assurer la fixation de deux éléments de polymè-
res différents, l’un portant un trou cylindrique et l’autre un téton, par
écrasement à chaud (thermique ou ultrasons) sous pression, de la
partie débordante de ce dernier, après emboîtement de l’un sur
l’autre (figure 20).
L’écrasement par poinçon donne un aspect peu esthétique, son
but restant la fixation simple de deux éléments.
Lors du rivetage par ultrasons (figure 21), la cavité de la sono-
trode est prévue pour absorber le volume de matière fondue,
l’aspect du rivetage étant alors meilleur. On peut également utiliser
plusieurs sonotrodes pour réaliser simultanément différentes sou-
dures sur une même pièce.
Comme applications types, on peut citer la fixation d’emblèmes
de marque, l’assemblage d’éléments en plastiques différents ou de
plastique sur tôle métallique... (figure 22).
Remarques importantes
Le comportement des soudures et des collages dépend des
caractéristiques intrinsèques des polymères (structure morpho-
logique, homo ou copolymères, alliages, nature et quantité de
charges, renforts, colorants ou autres additifs).
La conception des pièces à assembler (forme, dimension,
complexité, plan de joint...) joue également un rôle important
dans la réalisation de l’assemblage ; elle doit donc être prise en
compte au départ. Il en est de même, naturellement, pour les
paramètres du soudage (température, pression...).
L’assemblage de polymères cristallins nécessite des maté-
riaux de même nature. Par contre, avec les polymères amor-
phes, on peut, dans certains cas, réunir des plastiques différents
(ex. : ABS/PMMA).
Les thermodurcissables (non régénérables) ne sont pas sou-
dables et doivent donc être collés.
Le coût de revient d’une soudure sur machine représente seu-
lement quelques centimes par unité.
Figure 18 – Soudage avec apport (autogène)
Figure 19 – Soudage dit « par points »
Figure 20 – Écrasement par poinçon chaud
Figure 21 – Rivetage par ultrasons
Chalumeau
à air chaud
Baguette
d'appoint
Plaques
à souder
Exemples de soudure
Principe
Embout chaud
ou sonotrode
Pièces
assemblées
Embout
chauffé
Pièces à
assembler
Pièces
assemblées
Sonotrode
Pièces
à assembler
Pièces
assemblées
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2.3.3 Rivetage « en aveugle »
Pour lier deux feuilles ou tôles minces avec un accès possible
d’un seul côté (dit « en aveugle »), on utilise des rivets à emmanche-
ment flexible du type « pop », rendus indémontables par déforma-
tion permanente (coin enfoncé).
Le rivet plastique rentre par flexibilité dans un orifice percé sur les
deux feuilles à assembler (généralement tôles métalliques), par
pression sur son téton ; on casse ensuite la retenue et celui-ci est
poussé entre les pattes flexibles qui s’appuient alors sur la face
opposée solidarisant ainsi les deux tôles (figure 23).
Comme polymères, on utilise surtout du POM, mais aussi du PA et
du PET. Cependant, l’élasticité du PA est limitée en ambiance très
sèche.
Ce procédé permet la fixation « en aveugle » de grandes séries de
tôles minces ou d’accessoires sur tôle.
3. Assemblages démontables
3.1 Encliquetage
L’avantage de ce procédé est de disposer d’un système venant
directement de moulage qui ne nécessite aucun élément supplé-
mentaire pour réaliser l’assemblage.
On joue ici sur l’élasticité du plastique (PA ou POM, par exemple)
pour faciliter l’accrochage, par la création de protubérances ou pat-
tes flexibles (figure 24) généralement injectées en contre dépouille.
On distingue trois types d’emboîtements élastiques (figure 25) :
— par languette flexible ;
— cylindrique ;
— à articulation sphérique.
Toutes les fixations rapides et économiques dans les industries de
très grandes séries (automobile, électroménager...) sont des appli-
cations de ce type d’assemblage.
3.2 Bande « Velcro »
Le « Velcro » est aussi un cas particulier de l’accrochage rendu
possible par l’imbrication de crochets en PA ou en PET porté par un
ruban. Le plaquage des deux rubans en opposition assure la fixation
qui demeure néanmoins souple (figure 26).
Figure 22 – Type de fixation par écrasement
Figure 23 – Rivetage en aveugle
Après
Avant
Face
Dos
Grossissement
Figure 24 – Moulage de pattes flexibles (doc. Dupont de Nemours)
Figure 25 – Exemples types d’encliquetage
Figure 26 – Principe du « Velcro »
Détail du moule
Patte flexible
Pièce
moulée
Languette flexible
Encliquetages cylindriques
Articulations sphériques
Coupe
Vue de dessus
Crochets en PA
ou en PET
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Remarque : ce produit est une transposition en matériau de synthèse (PA ou PET) du
fruit de la bardane (brevet de Mestral).
Les applications sont essentiellement pour les vêtements et les
chaussures (substitution des boutons ou des fermetures à glissière).
3.3 Vissage
On peut prévoir de réaliser directement un filetage sur une pièce
moulée, ce qui exige un dévissage de l’empreinte du moule (en con-
tre dépouille) d’où un allongement du cycle de fabrication. Il est éga-
lement possible de ne prévoir qu’un trou cylindrique ou
parallélépipédique dans la pièce, le filetage étant réalisé au mon-
tage par une vis métallique (par autotaraudage) (figure 27).
3.4 Insertion
■ Insert : pour faciliter une fonction spécifique, il est d’un usage
courant d’emprisonner de petits éléments métalliques dits
« inserts » ou prisonniers dans une pièce injectée, de façon à obtenir
localement une résistance mécanique améliorée (pivots, filetages...)
ou créer une conduction électrique (prise, connecteur...) (figure 28).
Cette opération peut se faire lors du moulage mais, pour éviter de
complexifier l’outillage ou/et d’accroître le cycle opérationnel sur
presse (onéreux dans les deux cas), on préfère parfois opérer en
reprise par ultrasons (le poste de travail étant alors moins onéreux).
La pratique consiste à poser l’insert sur un orifice moulé correspon-
dant (de diamètre légèrement inférieur à celui de l’insert) ; on trans-
Figure 27 – Fixation par vissage (doc. Dupont de Nemours)
Figure 28 – Inserts
Les forces résultantes
provoquent un évasement
Utilisation d'une vis
à tête fraisée
à tête cylindrique
à tête cylindrique
Mauvais
Optimal
Bon
Insert
métallique
Filetage préexistant Autotaraudage
Vis métallique
∅d1
d2 < d1
∅d 2
Plastique
Insert posé au moulage
Poinçon
Insert
D +0,4
D –1,1
D
0,8
–1,5
Inseré par US
Cotes en millimètres
Insert métallique
Injection
plastique
Moletage
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met alors les vibrations ultrasonores à travers celui-ci pour fondre
une partie de la pièce moulée tout en pressant l’insert dans son
logement. La matière fondue remplit l’espace insert-pièce et les soli-
darise au refroidissement.
Il est possible, également, de pratiquer un emmanchement métal-
lique (arbre, ou douille) par pression mécanique à force sur un élé-
ment plastique plus volumineux pouvant résister à l’éclatement. Il y
a lieu toutefois de tenir compte du fait que la force d’arrachement
décroît avec le temps en raison des relaxations de contraintes.
Comme insert, on peut placer un axe, un pivot, une douille ou un
filetage métallique sur une pièce plastique injectée.
■ « Outset » : dans le cas de la pose d’un insert, le volume du métal
reste très inférieur à celui du plastique dans la pièce moulée. On pra-
tique également le procédé inverse qui consiste à injecter un poly-
mère sur une plaque métallique support, d’un volume nettement
supérieur à celui de la matière injectée, surmoulant ainsi les excrois-
sances ou outsets (figure 29).
On réalise ainsi, par une seule opération, des châssis pour appa-
reillage mécanique ou électrique qui portent tous les supports des
commandes ; le métal assure la rigidité et le plastique remplace les
entretoises, bossages... et autres éléments qui auraient dû être vis-
sés ou rivetés dans un montage classique, d’où des gains de pro-
ductivité importants lors du montage.
C’est le cas pour des rampes de commande de fours ménagers
classiques et micro-ondes, de lave linge et lave vaisselle, de machi-
nes à coudre...
3.5 Charnière flexible
On note encore que l’on peut réaliser une jonction mobile de piè-
ces (figure 30) en jouant sur la propriété charnière (flexibilité) de
certains polymères (spécifiquement du PP). Cette jonction est direc-
tement injectée ou rapportée sur la pièce à assembler.
Les applications sont importantes dans l’électroménager.
Figure 29 – Outsets
Injection
plastique
Plaque
métal
Figure 30 – Utilisation de charnières en PP
0,25
à
0,35
mm
Charnière
fermée
Charnière
ouverte
Détail de forme
de la charnière
Aspirateur
Charnière
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des plastiques
par Maurice REYNE
Ingénieur de l’École nationale supérieure d’ingénieur de Strasbourg (ENSIAS)
Ingénieur-conseil
Expert au ministère de l’Industrie et à l’Agence nationale pour la valorisation
de la recherche (ANVAR)
Références bibliographiques
REYNE (M.). – Technologie des plastiques. Hermès (1998).
Documentation Branson.
Documentation Dupont de Nemours.
Documentation Rinco.
À lire également dans nos bases
BRETTON (C.) et VILLOUTREIX (G.). – Famille d’adhésifs et caractérisation
d’un collage structural. [N 1 650] Traité Matériaux fonctionnels (2005).
CAZES (R.). – Procédés de soudage – Principes généraux et critères de choix.
[B 7 700] Traité Travail des matériaux – Assemblage (1995).
COGNARD (P.). – Collage des matériaux – Mécanismes. Classification des
colles. [BM 7 615] Traité Travail des matériaux – Assemblage (2002).
COGNARD (P.). – Collage des matériaux – Caractéristiques, mise en œuvre
des colles. [BM 7 616] Traité Travail des matériaux – Assemblage (2002).
COGNARD (P.). – Collage des matériaux – Applications. [BM 7 617] Traité
Travail des matériaux – Assemblage (2003).
COGNARD (P.). – Assemblage des composites – Les points forts du collage.
[BM 7 624] Traité Travail des matériaux – Assemblage (2003).
COGNARD (P.). – Collage des composites – Généralités. [BM 7 625] Traité
COGNARD (P.). – Collage des composites – Secteur aéronautique. [BM 7 626]
Traité Travail des matériaux – Assemblage (2003).
COGNARD (P.). – Collage des composites – Secteurs routier et ferroviaire.
COGNARD (P.). – Collage des composites – Secteur de la construction.
COGNARD (P.). – Collage des composites – Bâtiment, sport, génie chimique,
mécanique. [BM 7 629] Traité Travail des matériaux – Assemblage (2003).
JOLY (G.). – Soudage des thermoplastiques. [BM 7 775] Traité Travail des
matériaux – Assemblage (2005).
PETIT (J.-A.), BAZIARD (Y.), NASSIET (V.) et HASSOUNE-RHABBOUR (B.). –
Durabilité des assemblages collés – Étude. [BM 7 666] Traité Travail des
matériaux – Assemblage (2005).
PETIT (J.-A.), BAZIARD (Y.), NASSIET (V.) et HASSOUNE-RHABBOUR (B.). –
Durabilité des assemblages collés – Approche prédictive. [BM 7 667] Traité
Annuaire
Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs
(liste non exhaustive)
ATIA
http://www.atia.fr
Bellanger-Sopromat
37 Rue des Minimes 92400 COURBEVOIE (tél : 01 41 16 05 59, fax : 01 47 88
37 27)
Branson Ultrasons
http://www.branson.fr
Dorey
http://www.dorey.fr
Mecasonic
http://www.mecasonic.com
Rinco
http://www.rinco-france.com
Telsonic
http://www.telsonic.com
Organismes – Fédérations – Associations
AFICEP (Association française des ingénieurs et cadres du caoutchouc et
des polymères)
http://www.aficep.com
AFNOR (Association Française de Normalisation)
www.afnor.fr
ASTM International
http://www.astm.org
BNPP (Bureau de normalisation plastiques et de la plasturgie)
alain.genty@bn-plast.com
BSI (British Standards Institution)
http://www.bsi-global.com
CEN (Comité européen de normalisation)
http://www.cen.eu
DIN (Deutsches Institut für Normung)
http://www.din.de
EuPC (Syndicat européen des transformateurs de matières plastiques)
http://www.plasticsconverters.eu
Euromap (Syndicat européen des constructeurs de machines pour les
plastiques et le caoutchouc)
http://www.euromap.org
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Doc. AM 3 755 – 2
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Fédération de la plasturgie
http://www.laplasturgie.fr
GPIC (Groupement de la Plasturgie Industrielle et des Composites)
http://www.gpic.fr
Organisation internationale de normalisation
http://www.iso.org
PlasticsEurope (Syndicat européen des producteurs de matières plas-
tiques)
http://www.plasticseurope.org
SFIP (Société française des ingénieurs des plastiques)
http://www.sfip-plastic.org
SNCP (Syndicat national du caoutchouc et des polymères)
http://www.lecaoutchouc.com
SPMP (Syndicat des producteurs de matières plastiques)
http://www.spmp.org
Symacap (Syndicat français des constructeurs de machines pour les plas-
tiques et le caoutchouc)
http://www.symacap.org
Ucaplast (Union des syndicats des PME du caoutchouc et de la plasturgie)
http://www.ucaplast.fr
Documentation – Formation – Séminaires
Formations CNAM
http://www.cnam.fr/cacemi/
Formations ITECH
http://www.itech.fr/itechentreprises
Formations LPCP
http://web.univ-pau.fr/LPCP
Formations PEP
http://www.poleplasturgie.net
Formations RESCOLL
http://www.rescoll.fr/formation.htm
Plastiques et Caoutchoucs Magazine
http://www.e-plasturgy.com
Plastiques flash
http://www.plastiques-flash.com
RFP Rubber Fibres Plastics international
http://www.rfp-international.com
Service de veille technologique en plasturgie
http://www.plasturgienet.com
The Rubber International
http://www.rubbmag.com
Laboratoires – Bureau d’études – Écoles –
Centres de recherche (liste non exhaustive)
Certech
http://www.certech.be
CRITT Polymères Picardie
http://www.critt-polymeres.com
LRCCP (Laboratoire de recherches et de contrôle du caoutchouc et des
plastiques)
http://www.lrccp.com
Plastipolis (Pôle de compétitivité plasturgie)
http://www.plastipolis.fr
PEP (Pôle européen plasturgie)
http://www.poleplasturgie.net
PolymerExpert
http://www.polymerexpert.fr
Rescoll
http://www.rescoll.fr
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