Soudage par résistance des composites à matrice thermoplastique

Image d’un homme faisant du soudage par résistance

Soudage par résistance

Le CNRC possède des capacités spécialisées et des installations permettant d'étudier les technologies d'assemblage de composites à matrice thermoplastique. Les composites à matrice thermoplastique, qui peuvent être utilisés pour fabriquer des structures aérospatiales primaires ou secondaires, offrent de nombreux avantages.

Ils possèdent une très bonne tolérance aux dommages, une excellente résistance à la corrosion et aux solvants, une ténacité et une résistance aux chocs élevées et une bonne résistance à la fatigue; les produits fabriqués à partir de ces composites se caractérisent par de faibles coûts de stockage et une durée de conservation illimitée.

Les rapports résistance/masse et rigidité/masse des composites à matrice thermoplastique sont très élevés et ils peuvent facilement être remis en forme, réparés, recyclés et soudés.

Il existe toutefois certains désavantages liés à leur mise en forme, soit les hautes températures et pressions requises, ainsi que le coût élevé des matériaux et du matériel.

Les travaux exécutés dans les installations du CNRC visent donc à mettre au point de nouvelles techniques d'assemblage de composites à matrice thermoplastique, qui sont à la fois rapides, fiables et économiques, permettant ainsi de réduire les coûts généraux de fabrication. Des techniques de ce type devraient éventuellement remplacer les méthodes d'assemblage classiques, y compris celles d'assemblage par collage, d'assemblage mécanique et de collage de co-consolidation.

Les travaux de recherche en cours portent surtout sur la mise au point d'une méthode de soudage par résistance, une nouvelle technique qui permet d'assembler de grandes pièces de manière continue ou progressive. Le procédé consiste à placer une couche de matériau conducteur, par exemple une toile métallique ou une bande composée de carbone, entre deux surfaces, puis d'appliquer un courant électrique pour accroître la température de l'élément chauffant, ce qui entraîne la fusion du polymère thermoplastique à l'interface de soudage. L'application simultanée d'une pression provoque la consolidation des chaînes de polymère dans l'ensemble de l'interface.

Voici une liste des matériaux utilisés pour exécuter ces travaux de recherche :

  • Stratifiés à couches unidirectionnelles APC-2/AS4;
  • Plaques de verre polypropylène (PP);
  • Éléments chauffants en acier inoxydable; et
  • Éléments chauffants APC-2/AS4.

L'automatisation de la technique est possible. L'alimentation électrique requise est faible et la répartition de la température à la surface de l'interface peut être facilement régulée, ce qui permet de réduire au minimum les effets thermiques sur les bords de la soudure. On a réussi à obtenir des soudures dont la résistance peut atteindre 60 % de celle du matériau de base.

On a déposé une demande de brevet sur la technologie de soudage par résistance, en continu, pour l'assemblage des composites à matrice thermoplastique. Le CNRC recherche activement des titulaires de licence ayant un intérêt pour l'exploitation de cette technologie.

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