Soudage et réparation de composites thermoplastiques par chauffe par induction

Résumé

Cette étude vise à prouver l’applicabilité et même l’avantage des procédés de réparation et de soudure de composites thermoplastiques par induction au niveau industriel afin d’encourager un fonctionnement plus vert et durable. La chauffe est fournie par un procédé d’induction où une pièce conductrice, nommée suscepteur, est chauffée par des courants de Foucault. Par la suite, le suscepteur transmet sa chaleur au composite thermoplastique par conduction et une pression est appliquée pour consolider le joint ou la réparation. La position, le type et le nombre du ou des suscepteurs ainsi que le mode d’application de la pression sont adaptés s’il s’agit d’un procédé de réparation ou de soudure. La résine utilisée est une résine acrylique Elium 188. Elle a l’avantage de pouvoir être infusée à température ambiante, tout comme l’époxy, et présente des propriétés mécaniques similaires aux résines époxy concurrentes retrouvées dans l’industrie. Pour la première partie du projet, soit la réparation, des échantillons d’essai de compression après impact sont produits, puis impactés avec une tour à impact à 80 J. Par la suite, une méthode de réparation par induction est développée avec pour objectif de récupérer le plus possible les propriétés mécaniques détériorées. Les échantillons réparés sont compressés jusqu’à leur rupture, puis comparés aux échantillons vierges de référence et aux échantillons impactés et non réparés pour évaluer le pourcentage de recouvrement des propriétés mécaniques en compression. Les échantillons impactés présentent une performance mécanique dégradée de 21,5 % par rapport aux propriétés de référence puis, une fois réparés, parviennent à récupérer 13,8 % des propriétés perdues. Ces valeurs sont comparables à celles obtenues par les partenaires du CDCQ avec une méthode de réparation par lumière infrarouge. En revanche, le temps de cycle de la réparation par induction est plus court de 4 minutes 30 secondes pour un cycle total de 10 minutes. La deuxième partie du projet, la soudure en continu, développe une méthode pour obtenir un joint fort en un court temps de cycle. Le temps de cycle visé est évalué par rapport au temps de cycle d’une colle et estimé à une vitesse équivalente de soudure de 8,33 mm/sec. Cet objectif est atteint avec une vitesse de soudure en continu de 9 mm/sec. Pour les performances mécaniques en cisaillement à recouvrement simple, les joints soudés atteignent 9,21 MPa, une performance supérieure à celle des colles (7,82 MPa). Les valeurs se rapprochent même des performances d’un joint moulé (10,09 MPa). Un enduit gélifié est appliqué sur la surface du dessus et permet de confirmer que le procédé n’influence pas l’esthétisme de la pièce. Ces résultats sont encourageants pour la réparation et la soudure par induction des composites thermoplastiques au niveau industriel ainsi que pour leur utilisation.

Date	19 juin 2021
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Martine Dubé (Directeur(-trice)) & Yves Mathieu (Codirecteur(-trice))