Brevet FR2012450A1 — publié le 19700320

La présente invention concerné un procédé de soudage de matières synthétiques et permet d'obtenir un Joint de soudure relativement lisse et sans bourrelet aux endroits où une,retouche ne peut pas ou ne doit pas être effectuée. 5 Jusqu'à présent, il n'était pas possible d'obtenir des Joints de soudure lisses et sans bourrelet, sans retouche ultérieure. Il est toutefois nécessaire, en de nombreux cas, de réaliser des Joints de soudure de matières synthétiques, ayant une surface lisse et aussi plane que possible sur l'un des cotés 10 au moins afin d'éviter'la corrosion, des criques de te'nsion transversales, un encrassement excessif et d'àutres inconvénients. Le respect des tolérances admissibles dans les dimensions représente un autre problème du soudage bout à bout, du soudage par rapprochement, etc. Une faible différence du temps 15 d'échauffement, du temps d'ouverture, de la pression, etc., lors de la soudure se traduisait immanquablement de manière nuisible sur les tolérances des dimensions des parties devant être reliées. Les inconvénients mentionnés se manifestent principa-lemnt lors de la fabrication de. boîtiers fermés, de récipients 20 de liquide, etc., mais également lors du soudage de parois par exemple. On a trouvé que l'on peut éviter les inconvénients mentionnés lors de la soudure d'objets en matière synthétique, par soudage bout à bout, par soudage par rapprochement et par 25 soudage avec apport de matière, avec compression des points de soudure qui sont chauffés au moins jusqu'à ce.que la plasticité soit suffisante pour la soudure et que l'on peut obtenir d'autres avantages encore en procédant de la manière suivante : une ou: plusieurs cavités, communiquant directement avec le joint de 30 soudure, sont formées, avant le soudage, dans l'un ou dans les deux objets'en matière synthétique devant êtrè soudés ensemble, pour la réception de la totalité ou d'une partie de la masse plastique refoulée vers l'extérieur par l'application des objets l'un contre l'autre pendant le soudage. 35 Les cavités peuvent être formées par un usinage avec enlèvement de copeaux. Elles peuvent toutefois être formées également lors de la fabrication (par moulage par injection par frittage, etc) des objets devant être soudés ensemble. La grandeur des cavités ou de la cavité dépend de la quantité de ma- êad original] 69 22864 2 2012450 •tière synthétique, rendue plastique ou liquide, que la ou les cavités doivent, recevoir lors de l'application des parties devant être soudés l'une contre l'autre. Une forme préférée de mise en oeuvre du procédé;? 5 selon l'Invention prévoit pour le soudage de deux objets l'un à l'autre la formation d'une partie de la cavité, de préférence la moitié de la cavité,prévue pour la réception de la matière rendue plastique ou liquide lors du soudage, dans chacun des deux objets, aux extrémités devant être soudées l'une à l'autre. 10 En choisissant» correctement la grandeur de la cavité par rapport à la quantité de matière synthétique rendue liquide ou plastique lors du loudage, on peut obtenir que la matière plastique ne soit pas refoulée jusqu'à la surface extérieure d'au moins l'un des côtés du joint de soudure, de sorte qu'il 15 ne se forme pas de bourrelet de soudure et que le joint reste lisse. Le procédé selon l'invention peut-être miseen oeuvre avec des résultats particulièrement satisfaisants et une grande précision des dimensions, lorsqu'au moins l'une des parois de 20 chaque cavité est notablement plus épaisse et au moins suffisamment plus longue que la paroi opposée pour que cette paroi plus épaisse puisse fournir, après un chauffage suffisant, la quantité de matière rendue plastique ou liquide qui est nécessaire pour la formation du joint de soudure et le remplissage de la ou des 25 cavités, la paroi plus mince étant seulement influencée par la chaleur de soudage dans une mesure telle qu'il se forme, dans le cas extrême, une mince pellicule de matière plastique ou liquide sur les faces de jonction, pellicule dont la masse estu si faible qu'il n'en ressort pratiquement aucune partie à la 30 surface du joint lors de la compression. Il.est cependant avantageux de régler le chauffage pendant le processus de soudage « et de choisir la grandeur.de la caylté de même que l'épaisseur et la longueur des parties de paroi- devant être fluidisées, de sorte que là surface de la paroi plus mince ne soit.pas échauffée 35 jusqu'au point de ramollissement ou jusqu'à 1'état liquide, mais reste au contraire à l'état solide.. La paroi mince- de la.ou des cavités agit dans ce cas comme élément d'écartement lorsque les extrémités échauffées sont appliquées l'une contre l'autre. Les BAD ORIGINAL" 69 22664 3 2012450 conditions de soudage mentionnées sont avantageusement choisies de sorte qu'une faible quantité de la matière plastiqué ou liquide se trouve entre les faces de contact desparoisminces lorsque les extrémités sont appliquées 11une .contré 1'autre . 5 Même lorsqu'on n'obtient pas une telle4soudure, des faces de contact des parois minces, 1 ' entaille mince et_peu profonde ainsi formée est si petite qu'une^ formation de points' d'encrassement, de corrosion, etc., n'est généralement pas à craindre. Lorsque le joint de soudure doit être lisse des deux 10 cotés, sans que des retouches soient nécessaires après le soudage, on prévoij; une cavité de chaque, côté de chaque extrémité et qu'une paroi prolongée épaisse qui est commune aux deux cavités. Cette paroi épaisse fournit la matière plastique; nécessaire pour le soudage lors de 1'ébhauffement et de l'application 15 des deux extrémités l'une contre l'autre1. Le procédé selon l'invention peut également être mis en oeuvre comme procédé de soudage avec apport de matière. La masse du prolongement de la paroi devant être chauffée, prolongement par rapport à la paroi plus mince, est dans ce cas choi-20 sie de manière qu'elle ne corresponde pas à la totalité de la matière plastique nécessaire pour le soudage. Le complément de matière plastique nécessaire pour le soudage est ajouté sous forme d'un fil de matière synthétique qui est chauffée à la température de plastification ou de fluidifieation nécessaire, 25 en même temps que la paroi devant être chauffé®. Il est avantageux, en de nombreux cas, de renforcer les parties à souder, avant le soudage, par un épaississement des extrémités devant être reliées. Ces épaississements peuvent facilement êfcre conformés de sorte que les inconvénients, décrits 30 ci-dessus, de l'état de la technique, provoqués par les bourrelets par exemple, ne se produisent pas. Il est avantageux de réaliser la paroi la plus épaisse de la cavité ou des cavités avec une épaisseur qui est au moins égale à celle des parties non renforcées de la paroi ou des objets 35 en matière synthétique devant être soudés ensemble. Le risque d'affaiblissement de la résistance mécanique par le joint, de sou-. .. _ dure est ainsi évité avec sûreté.- • > - - - -• /• . Le procédé selon l'invention, ainsi que i;e joint de soudure obtenu par ce procédé, peuvent être appliqués; suri.feôùs SAP ORIGINAL 1 m .i ii » 1 ■ ■ ■ 69 22864 * '2012450 les objets et aussi bien sur des parois planes que sur des parois courbes. L'avantage essentiel qù'apporte l'invention réside dans le fait que des joints de soudure lisses, ne présentant pas 5 de bourrelet, peuvent être formés sur les parois intérieures de boîtiers fermés, ainsi que sur les endroits inaccessibles pour des retouches d'objets quelconques en matière synthétique. Un autre avantage important provient du fait que les dimensions des objets peuvent être respectées avec une grande précision. 10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre et des dessins annexés sur lesquels s - les figures 1 à 5 sont des coupes transversales de deux extrémités d'un objet en matière synthétique, pendant les 15 différentes phases du soudage j - la figure 6 est la coupe transversale d'une extrémité non renforcée d'un corps en matière synthétique j - la figure 7 est une coupe transversale des extrémités d'un corps en matière synthétique qui doivent être reliées 20 pu* une soudure avec apport de matière ; - la figure 8 est la coupe transversale d'une extrémité d'un corps én matière plastique, conformée de sorte que le joint de soudure soit lisse des deux côtésefcasnécessite pas de retouche; 25 - la figure 9 est une coupe transversale d'une partie courbe non renforcée d'un corps en matière synthétique, dont l'extrémité est confàraée en vue de l'obtention d'un joint de soudure qui est seulement lisse et sans bourrelet à l'intérieur ; - la figure 10 est une coupe transversale d'une partie 30 courbe renforcée d'un corps en matière synthétique dont l'extrémité est conformée en vue de l'obtention d'un joint de soudure lisse sans retouche sur les deux côtés. Les parties à souder d'un corps en matière synthétique sont désignées par 2. La référence 4 désigne les cavités prévues 35 selon l'invention est destinées à la réception de la partie de la matière synthétique qui est rendue plastique pendant le soudage et la compression des extrémités échauffées. 5 désigne les parois épaisses prolongées des cavités 4 et 6 désigne les parois BAt> ORIGINAL^ 69 22864 5 2012450 minces qui ne sont pas portées à l'état liquide. 8 désigne les épaississements servant au renfort des extrémités devant être soudées ensemble et, éventuellement, à la disposition des cavités 4. 9 désigne les parties non renforcées adjacentes aux 5 épaississements 8 du corps en matière synthétique. 1 désigne les parties de la paroi plus épaisse et plus longue des cavités 4, qui sont prévues pour la plastification ou la fluidification nécessaire à la soudure et au remplissage des cavités ou espaces 4, 3 prévus conformément à l'invention. Les parties 1 sont 10 chauffées par un appareil de chauffage 11 représenté à la figure 2. Après l'enlèvement de cet appareil de chauffage ou après l'enlèvement des parties 2 en matière synthétique de cet appareil, les deux extrémités sont appliquées l'une contre l'autre jusqu'à ce que les faces de contact 10 des parois minces des cavités 4 se 15 rejoignent. Ces parois minces empêchent la poursuite de la compression et assurent par conséquent des dimensions précises du corps en matière synthétique devant être fabriqué ou soudé. Les parties rendues plastiques des parois épaisses 5 des deux extrémités s'écoulent en partie dans les cavités prévues, tandis 20 qu'une autre partie sort à la surface du Joint, sur le côté ne présentant pas de cavité, pour y former un bourrelet dont la masse correspond approximativement à celle qui pénètre dans les cavités formées au préalable sur le côté opposé. Le bourrelet peut être enlevé par une retouche lorsque cela est nécessaire, 25 de sorte qu'on obtient la jonction illustrée à la figure 5. Les ' expériences ont démontré que l'irrégularité au point de jonction sur le côté non retouché est négligeable, même lorsque la matière synthétique rendue plastique ne s'est pas écoulée entre les faces de contact 10 des parois minces. 30 L'invention est expliquée plus en détail à l'aide des exemples suivants s Exemple 1 i Deux demi-coquilles complémentaires, fabriquées en polyéthylène basse pression d'après le procédé de moulage par 35 injection, sont placées dans les dispositifs de réception d'une machine à souder et sont maintenues en place par des ventouses. Une cavité 4 suivant1* figure 1 est ménagée tout d'abord dans chacune des faces devant être soudées. Une plaque chauffante 11 bad original] 69 22864 6 2012450 ayant une température de 195 °C est introduite entre les faces devant être soudées des demi-coquilles qui sont maintenues à distance l'une de l'autre» Les faces devant être soudées (faces transversales des parois 5) sont ensuite appliquées sous une 5 pression de 1 kg/cm (de la surface en contact avec la plaque chauffante 11) contre la plaque et sont ensuite chauffées pendant 40 secondes, de sorte que la matière se trouvant en surface devient plastique. Les demi-coquilles sont ensuite écartées brusquement de la plaque chauffante, de sorte que celle-ci puisse 10 être .retiré^ Les demi-coquilles, dont les .faces à souder sont rendues plastiques, sont ensuite appliquées l'une contre l'autre pendant 20 "secondes sous une pression de 3 kg/cm^. Les demi-coquilles sont de ce fait réunies et forment un récipient fermé dont l'espace interne est absolument lisse et ne présente aucun 15 bourrelet saillantî Les faces de contact 10 sont appliquées intimement l'une contre l'autre et elles séparent la cavité 3 de l'espace intérieur du récipient la cavité 3 est remplie par la matière rendue plastique pendant la soudure. Exemple 2 s 20 Deux demi-coquilles devant former un récipient ont une épaisseur de paroi moyenne de 2 mm. On prévoit une épaisseur de paroi de 2,2 mm dans la zone du joint de soudure pour tenir compte de là soudure et d'un facteur de sûreté. Le supplément de longueur pour la soudure est de 1,5 mm, autrement dit, la paroi 5 25 est 0,2 mm plus épaisse que la paroi adjacente9 en dehors de la zone du joint de soudure et elle est en outre 1,5 mm plus longue que la paroi mince 6. Le supplément de soudure, d'une longueur de 1,5 mm et d'une largeur de 2,8 mm, est refoulé pour la moitié dans la cavifcé 3> d'une largeur de 1,2 mm et d'une profondeur de 30 1,5 ram, tandis que l'autre moitié est refoulée vers l'extérieur pendant la soudure suivant l'exemple 1 (figure 4). Il ressort du dessin que la moitié du supplément de soudure dèvaiit être refoulé est légèrement plus petite que la quantité nécessaire pour le remplissage complet de la cavité 3« Les faces transversales 10 33 des parois minces sont appliquées l'une contre l'autre lorsque la soudure est terminée, de sorte qu'elles recouvrent la matière refoulée dans la cavité 3. Exemple 3 s Les points à souder de deux pièces de polyéthylène en forme de plaques sont munis d'une cavité et d'un BAD ORIGINAL 69 22864 7 2012450 chanfrein suivant la figure 7. Chaque cavité a une profondeur de 2 mm et une largeur de 1,5 mm. L'épaisseur de la paroi "mince est de 1 mm et sa longueur est inférieure dé 2 mm à'celle de la paroi épaisse. Les angles extérieurs présentent un chanfrein 5 de 4 mm sous un angle de 45°. Les pièces de polyéthyiène ainsi pré parées sont soudées ensemble selon l'exemple 1. Le supplément de soudure est essentiellement refoulé vers l'un des côtés, en direction de la cavité 3 en raison du chanfreinage des angles. La cavité est de nouveau recouverte entièrement par la paroi 10 mince lorsque la soudure est terminée, tandis que le joint de soudure sur le côté opposé est complété de manière connue par l'addition d'une matière à souder sous forme d'un fil. La précision des dimensions des pièces de polyéthyiène en forme de plaques soudées selon ce procédé est de 15 ± 0,1 mm. La face interne du joint de soudure est entièrement lisse et ne nécessite pas de retouche. Exemple_4 Un récipient fabriqué selon l'exemple 1 ou 2, présente une paroi interne entièrement lisse et une paroi extérieure dont 20 le bourrelet de soudage a été enlevé ultérieurement. Afin que cet enlèvement du bourrelet extérieur puisse être effectué sans précautions particulières et afin de renforcer le joint de soudure davantage, on prévoit les dimensions suivantes pour les demi-coquilles dans la zone du joint de soudure. L'épaisseur 25 de la paroi dans la zone du joint de soudure est de 2,2 mm. La cavité 4 présente une largeur de 1,2 mm et la paroi mince a une épaisseur de 0,8 mm. On obtient donc une épaisseur totale de 4,2 mm dans la zone du joint de soudure. Contrairement aux exemples 1 et 2^l'épaisslssement n'est^ dans ce cas, pas prévu sur 30 le côté intérieur, mais sur le côté extérieur du récipient, de sorte qu'on obtient la paroi intérieure entièrement lisse désirée. 69 22864 8 2012450 REVENDICATIONS 1 - Procédé de soudage, par exemple, procédé de soudage bout à bout, par rapprochement, avec apport de matière, de corps en matière synthétiques avec compression simultanée des points de soudure qui ont été échauffés au moins jusqu'à ce que la 5 plasticité nécessaire pour la soudure soit obtenue, caractérisé en ce qu'une ou plusieurs cavités, communiquant directement avec le joint de soudure, sont formées, avant le soudage, dans l'un ou dans les deux objets en matière synthétique devant être soudés ensemble, pour la réception de la totalité ou d'une partie de la 10 masse plastique refoulée vers l'extérieur par l'application des objets l'un contre l'autre pendant le soudage. ' 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité est formée par une cavité ménagée dans chacun des corps en matière synthétique devant être soudés. 15 3 - Procédé selon l'une ou les deux revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu.au moins l'une des parois de chaque cavité est notablement plus épaisse et au moins suffisamment plus longue que la paroi opposée pour que cette paroi plus épaisse puisse fournir, après un chauffage suffisant, la quantité de ma-20 tière rendue plastique ou liquide qui est nécessaire pour la formation du joint de soudure ét le remplissage de la ou des cavités, la paroi plus mince étant seulement influencée par la chaleur de soudage dans une mesure telle qu'il se forme, dans le cas extrême, une mince pellicule de matière plastique ou 25 liquide sur les faces de jonction, pellicule dont la masse est si faible qu'il n'en ressort pratiquement aucune partie à la surface du joint lors de la compression. 4 - Procédé selon l'une ou plusieurs des revendications 1, à 3» caractérisé en ce que des cavités sont formées, 3P avant le soudage, à proximité des deux parois opposées, cavités formant une paroi centrale plus épaisse et plus longue entre elles. 5 - Procédé selon l'une ou plusieurs* i?«*widications 1 à 4, caractérisé en ce que la masse du prolongement de la paroi 35 plus épaisse et plus longue, par rapport à la paroi mince, présente un volume de matière synthétique qui est inférieur au volume nécessaire pour le remplissage des cavités ainsi que pour BAD ORIGINAL* 69 22864 9 2012450 la soudure auxpoints en question et en ce que la masse de matière synthétique manquante est ajoutée sous forme d'un fil de matière synthétique suivant le procédé de soudage avec apport de matière. 5 6 - Procédé selon l'toe ou plusieurs des revendi cations 1 à 5, caractérisé en ce que les parties devant être soudées sont renforcées avant le soudage, par des épaissis-sements prévus à proximité du joint de soudure devant être formé„ 10 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les parois plus épaisses des cavités sont au moins aussi épaisses que les parties de paroi non renforcées du ou des corps en matière synthétique devant être soudés» 8 - Joint de soudure en matière synthétique, notam-15 ment sur des boîtiers fermés, des récipients de liquide, des parois, etc., formé par la soudure de deux ou $è plusieurs parties, caractérisé en ce qu'au moins l'un des côtés du joint est rendu lisse par le fait que les masses de matière synthétique, refoulées vers l'extérieur lors de la soudure par 20 l'application des extrémités l'une contre l'autre, sont reçues i par une ou plusieurs cav it é s ^communiquant directement avec le joint de soudure et formées, avant le soudage, dans les parties à souder étt,corps. 9 - Joint de soudure selon la revendication 8, carac-25 térisé en ce que les parties des parois entourant le joint de soudure présentent des épaississements à l'intérieur desquels sont prévues des cavités recevant la masse de matière synthétique refoulée vers l'extérieur lors du soudage. 10 - Joint de soudure selon la revendication 9» carac-30 térisé en ce que les parties de paroi disposées à côté ou entre les épaississements sont au moins aussi épaisses que les parties de paroi non épaissies du ou des corps. 11 - Joint de soudure selon l'une ou plusieurs des revendications 8 à 10, caractérisé erj. ce qu'il est rendu lisse, 35 sans bourrelet, sur les deux côtés,au moyen de cavités conformées sur les deux côtés. 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