Brevet FR2609424A1 — publié le 19880715

L'invention concerne des joints soudés de pièces en matière plastique, tel qu'on en connaît, en général, dans l'industrie du façonnage des matières plastiques pour des articles en matières thermo- plastiques. Il est souvent nécessaire de vérifier la résistance de joints soudés fortement chargés. Or, les procédés mécaniques de contrôle de joints soudés opèrent par contrôle destructif, ce qui entraîne la destruction de nombreuses pièces pouvant conduire à une dépense éle- vée pour un prélèvement d'échantillons approximativement uniforme dans la moyenne statistique. L'invention a pour objet de réaliser un joint soudé de pièces en matière plastique, qui se prête à un contrôle non desttructif fiable de l'exécution sans défaut de la soudure. Ce problème est résolu, d'après l'invention, grâce à un joint soudé caractérisé en ce que l'une au moins des pièces à souder comporte, dans la partie de sa surface se trouvant en contact à l'endroit du joint avec la pièce en regard, un revêtement constitué par un agent de contraste au rayons X qui peut être englobé dans la soudure, dont le contour du pourtour est nette- ment tranché,et dont le profil du contour est déterminé. Grâce à la mise en place d'un agent de contraste aux rayons présentant des contours déterminés dans le joint, avant la jonction des pièces à souder, on peut vérifier après l'exécution du joint si le profil de contour de l'agent de contraste aux rayons X s'est répandu à l'in- térieur de la soudure, ce qui indique une bonne qualité du soudage, ou au contraire si le contour du bord du revêtement réalisé avec l'agent de contraste aux rayons X présente toujours un profil plus ou moins marqué, 2 - auquel cas ceci témoigne d'un mauvais passage de la matière à l'intérieur du joint et, par suite, d'une mauvaise qua- lité du soudage effectué. De préférence, le revêtement est appliqué directement sur l'une des pièces à souder. Selon une caractéristique particulière, le revêtement est contenu sur une feuille auxiliaire, mise en place dans le joint à souder et susceptible d'être englobée dans la soudure. En particulier, le revêtement est appliqué sur la feuille auxiliaire, ou est constitué par la feuille auxiliaire imprégnée de l'agent de contraste aux rayons X dont les bords sont nettement tranchés; dans ce cas, la feuille auxiliaire est de préférence réalisée sous forme d'une bande qui suit le profil du joint à souder, ladite bande pouvant présenter un contour de bordure de forme déterminée et/ou un modèle avec trous de forme déterminée, ou encore, la feuille auxiliaire est réalisée sous forme au moins d'une découpe ou d'une portion de bande de dimension inférieure à la largeur de soudure. Avantageusement, le joint soudé présente en outre l'une au moins des caractéristiques suivantes: - l'agent de contraste aux rayons X contient des pigments colorants à base de métaux lourds; - l'agent de contraste aux rayons X contient de la roche pulvérisée, de la poudre de verre ou de céra- mique; - l'agent de contraste aux rayons X contient de la poudre métallique, en particulier de la poudre de fer; - les pièces de matière plastique à souder sont constituées par du polypropylène renforcé de fibres de verre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de -3- la description qui va suivre, concernant un mode de réali- sation particulier, en référence aux figures, o: la Figure 1 est une vue d'un joint pour l'assemblage de deux pièces en matière plastique; 5. La Figure 2 est une section du joint soudé d'après la Figure 1, suivant la ligne de section II-II de cette figure; La Figure-3 est un détail en radiographie agrandie du joint soudé selon la Figure 1, correspondant à la zone III de cette figure, o diverses variantes de réalisation sont représentées sur la moitié de dessus et la moitié de dessous, mais de toute manière dans un état antérieur à l'exécution du soudage; La Figure 4 est un autre exemple d'exécu- tion concernant le détail précédent, dans lequel le revêtement de l'agent de contraste aux rayons X est mis en place sous forme d'un petit rectangle, avec la moitié de dessus de la figure pour la bonne qualité du soudage, et la moitié de dessous de la figure pour la mauvaise qualité du soudage. Les Figures 1 et 2 montrent des parties d'une première pièce en matière plastique 1 et d'une deuxième pièce en matière plastique 2 qui sont soudées ensemble au moyen d'un cordon de soudure linéaire. Les deux pièces 1, 2 se trouvent en contact mutuel par leurs surfaces en regard 4 et 4', et constituent après soudage un joint soudé 5. Les pièces 1 et 2 à souder peuvent être en polypropylène renforcé de fibres, notamment en polypropylène renforcé de fibres de verre, avec une proportion de fibres de verre de 40 %, par exemple. Le cordon de soudure 3 entre les deux pièces en matière plastique 1 et 2 est réalisé en chauffant le plastique dans la zone du cordon de soudure au moyen de procédés -4- appropriés, et en comprimant les deux pièces jusqu'à la température de fusion de la matière plastique ou au-dessus de celle-ci. On connaît à ce sujet différents procédés d'apport de chaleur qu'il n'est pas besoin d'examiner ici en détail. On se contentera de signaler, entre autres, à ce sujet un échauffement aux ultra-sons, ou un échauffe- ment dans un champ électrostatique alternatif, ou encore un échauffement par conduction normale de chaleur. Comme l'échauffement doit être effectué à grande vitesse, la température de soudage nécessaire peut ne pas être atteinte dans tous les cas, parce qu'on n'a pas disposé pour cela d'un temps suffisant, ou bien parce que des perturbations ont affectué les dispositifs de soudage et/ou la matière à souder. On souhaite alors contrôler la qualité des soudages importants, sans avoir à les détruire. Pour permettre un tel contrôle, un revê- tement d'un agent de contraste aux rayons X est, confor- mément à l'invention, introduit dans le joint et le revêtement présente un contour nettement tranché dont le profil est déterminé. Pour l'exemple d'exécution présenté sur les Figures 1 à 3, le revêtement avec l'agent de contraste aux rayons X est contenu sur une feuille auxiliaire présentant la forme d'une bande 6, également soudable et introduite dans le joint à souder. L'agent de contraste aux rayons X pourrait aussi être, en variante, directement appliqué sur une des pièces en matière plastique à souder, en tant que ligne corres- pondante ou que modèle linéaire correspondant. Lors de la mise en place de l'agent de contraste aux rayons X sous forme d'une feuille auxiliaire, celui-ci peut être appliqué sur la feuille auxiliaire; mais on utilisera, en général, pour des raisons de simplicité, une bande de feuille auxiliaire pourvue dans sa masse d'un agent de - contraste aux rayons X. La bande de feuille ou - en cas d'empreinte de la pièce ou de la bande avec l'agent de contraste aux rayons X - le modèle appliqué, présente à l'état non soudé un contour nettement tranché avec un profil déterminé. La Figure 3 en illustre différents exemple d'exécution: à l'état non soudé, le bord du revêtement peut être, par exemple, délimité par une ligne droite - délimitation de bordure 7; on peut réaliser ou concevoir, au lieu de cela, une délimitation de bordure dentelée 8, et/ou un modèle avec trous 9 cons- titué par des trous ronds, ou de formes différentes, par exemple carrés ou en forme d'étoile. Dans tous les cas, il convient de s'assurer que la largeur (b) du modèle de l'agent de contraste aux rayons X est, avant son enga- gement dans le joint à souder, plus faible que la largeur (B) du joint 3. La largeur du modèle peut, par exemple, correspondre à la distance des deux bordures de délimitation en regard, ou à l'intervalle entre deux séries de trous parallèles ménagés sur la bande. Il existe plusieurs possibilités pour l'agent de contraste aux rayons X. On peut dire en principe que les particules qui présentent une densité supérieure à celle de la matière de base, présentent un contraste par rapport à la matière de base constituée par des matières thermoplastiques, lors de l'irradiation avec des rayons X non durs. Le contraste est d'autant plus marqué que la densité des particules de l'agent de contraste aux rayons X est plus élevée. A titre d'exemple, on peut utiliser comme agent de contraste aux rayons X des pigments colo- rant essentiellement à base de métaux lourds présentant déjà une certaine épaisseur spécifique. Il est également possible d'utiliser une bande étroite pigmentée dans sa masse, avec pour cela des pigments colorants essentielle- ment à base de métaux lourds. Ces couleurs sont très largement répandues, et d'un prix avantageux. Elles sont aussi utilisées pour la coloration de matières plastiques. Un autre possibilité pour l'agent de contraste aux rayons X réside dans l'emploi de roche pulvérisée, de poudre de verre ou de céramique. Cette possibilité peut, bien entendu, être aussi mise en oeuvre en plus de l'emploi de pigments colorants à base de métaux lourds. Une autre possibilité pour l'agent de contraste aux rayons X, uti- lisable en alternative ou à titre de complément, consiste à utiliser une fine poudre métallique, notamment de la poudre de fer. On a uniquement représenté sur la Figure 3, ainsi que cela a déjà été dit plus haut, des, exemples d'exécution de contours du revêtement à l'état non encore soudé; il a été dans ce cas essentiellement mis en place un revêtement d'agent de contraste aux rayons X en forme de bande, qui correspond à un joint de soudure de forme linéaire. On a représenté sur la Figure 4, d'après l'exemple d'un point de soudure et d'une petite découpe rectangulaire 10 pratiquée dans une feuille contenant l'agent de contraste aux rayons X et mise en place à cet effet, sur la moitié de dessus de la Figure 4, l'aspect du contour de l'agent de contraste après laréalisation d'une soudure irréprochable, et, sur la moitié de dessous de la Figure 4, l'aspect marqué du contour de bordure de l'agent de contraste après une mauvaise soudure. Il y a lieu de signaler à nouveau ici que la dimension (d) de la découpe est inférieure à la largeur (B)du joint de soudure. Bien entendu, il est possible, avec un joint de soudure linéaire continu, de répartir, sur le joint des découpes en forme de confettis qui se succèdent à faible dis- tance. - 7 - Comme le montre la moitié de dessus de la Figure 4, le contour de l'agent de contraste aux rayons X est très considérablement et irrégulièrement déformé par rapport au contour de la découpe initiale, qui est indi- quée en traits mixtes, ce qui signifie que la matière de base s'est considérablement répandue, et que ses parties ont fondu l'une dans l'autre. Cela correspond à une com- binaison intime de la matière au sein de la soudure et, par suite à une bonne jonction de la matière, c'est-à- dire à un bon ensemble soudé. Il en est tout autrement quant à l'aspect du contour du bord, tel qu'il est repré- senté sur la moitié de dessous de la Figure 4. Le contour d'origine de la découpe 10 est conservé dans une large mesure sur le détail en radiographie représenté; le contour de l'agent de contraste aux rayons X est seule- ment légèrement déformé en deux petits endroits du pour- tour, ce qui signale qu'il n'existe que de très petits points non susceptibles de charge dans la combinaison de matières. On peut présumer une mauvaise qualité de la soudure pour les soudures qui présentent une telle image ou une image du même type. On ne peut passer sous silence à cet endroit qu'il existe aussi depuis peu des procédés d'échauffement électromagnétique de la matière plastique à souder, d'après lesquels une bande de plastique conte- nant de la poudre de fer est mise en place tout le long du trajet du joint avant soudage. Les particules de fer sont échauffées par induction, au moyen de bobines d'in- duction qui suivent le trajet du joint, et échauffent ainsi non seulement la bande de matière plastique mise en place, mais aussi la matière de base avoisinante. Les particules sont comprimées ensemble, en même temps ou à la suite, et sont ainsi reliées ensemble. Ce procédé - 8 - d'échauffement impose sans doute une condition inhérente au procédé de soudage de la matière plastique, à savoir la mise en place dans le joint avant le soudage d'un produit adéquat comme produit de soudage du plastique, soit de la poudre de fer. La présente invention repré- sente en outre, également en ce qui concerne un tel procédé de soudage, une théorie technique ingénieuse pour le contrôle non destructif d'un joint de soudure, grâce à l'application sur le revêtement de poudre de fer à mettre en place, d'un modèle déterminé ou d'un contour de bord déterminé, qui est placé à l'intérieur de la largeur (B) afin qu'on puisse contrôler dans cha- que cas sur la radiographie si un écoulement interne du revêtement introduit a ou non eu lieu'. Bien entendu, l'invention est utilisable indépendamment de l'échauf- fement électromagnétique du joint de soudure, et la mise en place adéquate d'un aaent de contraste aux rayons X avec d'autres modes d'échauffement aux fins d'exécution d'un soudage de pièces en matière plastique pourra s'avé- rer judicieux pour opérer un contrôle non destructif. -9- REVENDICATIONS 1.- Joint soudé de pièces en matière plastique caractérisé en ce que l'une au moins des pièces à souder (1, 2) comporte, dans la partie de sa surface (4, 4') se trouvant en contact à l'endroit du joint (3) avec la pièce en regard (2, 1), un revêtement constitué par un agent de contraste aux rayons X qui peut être englobé dans la sou- dure, dont le contour du pourtour (7, 8, 9) est nettement tranché et dont le profil du contour est déterminé. 2.- Joint soudé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement est appliqué directe- ment sur l'une des pièces en matière plastique à souder (1, 2). 3.- Joint soudé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le revêtement est contenu sur une feuille auxiliaire (6, 10), mise en place dans le joint à souder (5) et susceptible d'être englobée dans la soudure. 4.- Joint soudé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le revêtement est appliqué sur la feuille auxiliaire. 5.- Joint soudé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le revêtement est constitué par la feuille auxiliaire (6, 10) imprégnée de l'agent de con- traste aux rayons X dont les bords (7, 8, 9) sont nette- ment tranchés. 6.- Joint soudé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la feuille auxiliaire est réalisée sous forme d'une bande (6) qui suit le profil du joint à souder. - 10 - 7.- Joint soudé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la bande (6) présente un contour de bordure (7, 8) de forme déterminée et/ou un modèle avec trous (9) de forme déterminée. 8.- Joint soudé selon la revendication 4 ou , caractérisé en ce que la feuille auxiliaire est réali- sée sous forme au moins d'une découpe (10) ou d'une por- tion de bande de dimension (d) inférieure à la largeur de soudure (B). 9.- Joint soudé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'agent de contraste aux rayons X contient des pigments colorants à base de métaux lourds. 10.- Joint soudé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'agent de contraste aux rayons X contient de la roche pulvérisée, de la poudre de verre ou de céramique. 11.- Joint soudé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'agent de contraste aux rayons X contient de la poudre métallique, en particulier de la poudre de fer. 12.- Joint soudé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les pièces de matière plasti- que à souder (1, 2) sont constituées par du polypropylène renforcé de fibres de verre.