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Procédé de soudage laser de polymères haute performance : établissement des relations entre les paramètres du procédé, la structure et la morphologie du polymère et les propriétés mécaniques de l'assemblage

Villar montoya, Miguel angel. Procédé de soudage laser de polymères haute performance : établissement des relations entre les paramètres du procédé, la structure et la morphologie du polymère et les propriétés mécaniques de l'assemblage. PhD, Science et Génie des Matériaux, Institut National Polytechnique de Toulouse, 2018

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Abstract

Le procédé de soudage laser par transmission est utilisée pour assembler des grades de polyaryléthercétones -PAEK- polymères thermoplastiques de haute performance. Le soudage laser par transmission profite du phénomène d’interdiffusion des chaines polymères décrit par De Gennes pour assembler une interface polymère. Cette interface doit être composée par deux substrats à compatibilité chimique, thermique et optique, l’un laissant passer le flux laser, l’autre l’adsorbant. Notre choix s’est alors porté sur le grade PEKK 6002 d’Arkema, l’assemblage à souder comportant un substrat totalement amorphe/transparent et un substrat semicristallin/opaque. Une étude thermique par DSC et par rhéométrie du PAEK 6002 a permis de définir la compatibilité thermique et la fenêtre d’opération pour la mise en forme. La spectrophotométrie permet d’accéder aux paramètres d’absorbances et de transmittances en fonction du taux de cristallinité, de l’épaisseur et de la rugosité de surface des plaques réalisées par thermocompression. Ceci apporte la compatibilité optique des états amorphe et semicristallin. La maitrise de la mise en forme des matériaux à assembler est clé pour obtenir des états de surface contrôlés. D’ailleurs, les substrats sont obtenus par thermocompression et éventuellement une amorphisation postérieure est mise en œuvre afin d’obtenir des substrats amorphes et donc transparents. Les essais laser par transmission sont réalisés pour différentes paramètres de la source laser, donnant lieu à six points d’opération laser groupés sur trois niveaux d’énergie. Les assemblages réalisés sont constitués de points de soudure espacés. Ces essais sont surveillés grâce à la thermographie infrarouge pour observer la distribution du champ thermique dans l’interface et son évolution lors du soudage laser, connaître les profils des gradients thermiques et les vitesses de chauffe et refroidissement tout en garantissant l’absence de dégradation. Les enregistrements par thermographie infrarouge renseignent les dimensions des zones fondues et par conséquent des surfaces d’adhésion. Elles servent aussi à repérer une potentielle recristallisation lors du refroidissement. L’adhérence des substrats soudés est caractérisée par clivage en coin « quasi-statique ». La procédure de test consiste à insérer un coin, à faible vitesse contrôlée, dans l’interface soudée pour rompre les points de soudure par flexion des substrats. Le module de rupture ou taux d’énergie de séparation interfaciale est calculé à partir des déformés des substrats à l’instant précédent la rupture du point de soudure. Les contours des substrats déformés sont collectés à l’aide d’un code de détection Matlab. L’outil mathématique connu sous le nom d’Analyse en Composants Principales (APC) est mise en œuvre sous le logiciel d’analyse statistique R afin de repérer les sources de variabilité inhérentes tant à la technique de soudage laser qu’au test d’adhérence par clivage en coin quasi statique.

Item Type:PhD Thesis
Uncontrolled Keywords:
Institution:Université de Toulouse > Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Laboratory name:
Research Director:
Nassiet, Valérie
Statistics:download
Deposited On:03 Nov 2021 15:57

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