Développement et caractérisation du soudage par induction en continu utilisant un suscepteur électromagnétique mobile

Résumé

Le soudage utilise l’habilité des matériaux thermoplastiques à fondre, ou se ramollir, lorsque leur température est élevée au-dessus de la température de fusion (pour les matériaux semicristallins) ou au-dessus de la température de transition vitreuse (pour les matériaux amorphes). Dans ce procédé, l’interface entre deux pièces à assembler est chauffée. Lorsque le contact intime est achevé, les molécules peuvent diffuser à travers l’interface de soudure jusqu'à ce que le joint soit cicatrisé. Enfin, le joint est refroidi sous l’application de pression. La chaleur peut être apportée à l’interface de différentes façons. Ce travail présente le développement d’un nouveau procédé de soudage par induction en continu, appliqué à un composite fibres de verre/poly-ether-imide (GF/PEI). Les laminés à souder sont fins (0,24mm) et flexibles. Ce procédé de soudage utilise une plaque en acier inoxydable appelé « suscepteur », placée à l’interface entre les échantillons, qui glisse le long de la zone à souder avec l’inducteur électromagnétique. Un rouleau est utilisé pour appliquer la pression et assurer une bonne consolidation. L’avantage principal de cette technique est qu’aucun corps étranger ne reste à l’interface de soudure puisque le suscepteur transfère la chaleur par contact avec les échantillons, mais ne reste pas à l’interface lors de la consolidation avec le rouleau. La performance des joints soudés par recouvrement est évaluée grâce à des essais de traction, pour obtenir la force à la rupture des éprouvettes. Ces essais conduisent à l’obtention d’abaques permettant de connaître la résistance mécanique des éprouvettes en fonction de la vitesse de soudage, de l’intensité du courant dans l’inducteur et de la force de consolidation du rouleau. Les zones de rupture observées sur les éprouvettes testées ne permettent pas de conclure sur la performance mécanique des joints soudés. En effet, des concentrations de contraintes induites aux bords de la soudure mènent à une rupture dans le laminé de composite, plutôt que dans la soudure. La force à la rupture minimale, lorsque la rupture est dans le laminé, avec des concentrations de contraintes, équivaut à 60 % de la force maximale à la rupture du matériau sans soudure. La force à la rupture maximale atteinte correspond quant à elle à 92 % de la force maximale à la rupture du matériau sans soudure. De plus, des essais d’étanchéité à l’air ont été menés, et les soudures respectent le critère de fuite maximale autorisé par l’entreprise partenaire du projet. Une simulation numérique de ce procédé de soudage a été réalisée sur ANSYS® pour prédire la température dans les soudures. Une étude de sensibilité a été réalisée sur certaines propriétés des matériaux, pour lesquelles une grande incertitude existait. Les courbes de température simulées et expérimentales coïncident pour une vitesse de soudage comprise entre 6 mm/s et 13 mm/s, et une intensité comprise entre 500 A et 600 A.

Date	28 nov. 2020
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Martine Dubé (Directeur(-trice)) & Simon Joncas (Codirecteur(-trice))