Brevet FR2831229A1 — publié le 20030425

Procédé pour lier deux pièces l'une à l'autre, par complémentarité de formes, et dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une liaison par obstacle entre deux pièces, à l'aide d'un moyen de liaison comprenant un matériau plastique ou plastifiable durcissable. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé selon l'invention. Lorsqu'on relie entre elles deux pièces, par exemple lors de la fixation d'une attache à une baguette décorative d'un véhicule automobile, on doit bien souvent veiller à ce qu'une surface décorative de la baguette, visible une fois le montage terminé, ne soit pas endommagée, ou à ce que son aspect visuel ne soit pas altéré de quelconque manière. Par exemple, aucun trou débouchant en vue d'une liaison vissée ne doit être aménagé dans la pièce. De la même manière, un chauffage trop fort lors de la réalisation de la liaison peut avoir des conséquences très négatives sur l'aspect visuel de la surface décorative et finalement rendre la pièce inutilisable. Il est connu de relier des pièces d'une manière telle qu'une surface décorative d'une pièce ne soit pas dégradée. Habituellement, on recourt à une liaison collée entre les deux pièces Dans un assemblage collé, les surfaces des pièces à coller doivent être préalablement préparées mécaniquement, ce qui peut être réalisé par sablage ou par action de différentes substances chimiques adaptées. La préparation mécanique, d'une part, sert à nettoyer les surfaces en vue du collage, c'est-àdire à éliminer les saletés, la graisse et autres impuretés ; d'autre part, le sablage rend les surfaces de collage rugueuses, ce qui a pour effet d'augmenter leur surface. Bien souvent, les matériaux des pièces ne permettent pas, une application directe de l'adhésif sur les surfaces préparées mécaniquement, car l'ancrage de l'adhésif est insuffisant. Le problème est résolu en appliquant un produit d'accrochage sur les surfaces des pièces. Sur le produit d'accrochage est appliquée ensuite une couche de vernis durcisseur supplémentaire. En général, ce n'est qu'après ces opérations de préparation que l'adhésif peut être appliqué sur les surfaces de collage et que les pièces peuvent être assemblées. Une fois les pièces assemblées et serrées, on laisse durcir l'adhésif. Une liaison collée présente sans aucun doute de nombreux avantages., Elle permet notamment de relier elles des pièces en pratiquement n'importe quel matériau. Avant tout, une liaison collée permet de relier entre elles des pièces non soudables ou encore des pièces très fines. Elle est fréquemment utilisée pour assembler des métaux avec des matériaux autres, tels que du bois, des matières plastiques, du caoutchouc, du verre ou de la porcelaine. Néanmoins, une liaison collée comporte un certain nombre d'inconvénients. Un inconvénient important réside dans le fait qu'une liaison collée, souvent, ne résiste pas à des charges élevées, même avec des surfaces rugueuses. Ceci est d'autant plus vrai dans le cas d'efforts de traction qui ne s'exercent pas parallèlement aux surfaces de collage : dans ce cas aucune liaison par obstacle (microscopique) ne vient renforcer la liaison collée et seules les forces d'adhésion de la liaison collée agissent. D'un autre côté, une liaison collée n'offre pas une tenue suffisante aux intempéries et souvent sa stabilité dépend dans une large mesure des influences extérieures. En outre, comme on l'a vu plus haut, un nombre relativement élevé d'opérations sont nécessaires pour réaliser une liaison collée, ce qui implique un engagement en matériel important et entraîne des coûts en énergie et en matériaux élevés. A remarquer également que les émissions polluantes importantes qui accompagnent le collage ne spnt pas sans poser certains problèmes sur le plan de l'écologie. Des pièces peuvent aussi être reliées autrement que par collage, par exemple par soudage. Un inconvénient important de la liaison par soudage est qu'elle n'est appliquable qu'avec des matériaux soudables et que, même des matériaux soudables, par exemple certains alliages d'aluminium, sont parfois difficilement soudables. Par ailleurs, le soudage conduit à une sollicitation thermique élevée du matériau, qui peut altérer l'aspect visuel d'une surface décorative d'une pièce au point que la pièce ne réponde plus aux exigences et ne soit plus utilisable. Partant de là, le but de la présente invention est de proposer un procédé pour relier entre elles deux pièces, parmi lesquelles l'une au moins présente une face décorative dont l'aspect visuel ne doit pas être altéré par la liaison, qui permette d'éviter les inconvénients des procédés connus de l'état de la technique. La demande publiée du brevet allemand DE 199 29 480 Al décrit un procédé de collage, dans lequel des évidements, des trous ou des contredépouilles sont aménagés dans des objets plans à assembler, lesquels évidements, trous ou contre-dépouilles sont ensuite remplis d'adhésif au moment du collage. Le brevet US n 2, 255,184 présente un procédé d'assemblage de pièces, dans lequel les pièces, à des fins de liaison, sont pourvues chacune d'une cavité en contre-dépouille ouverte d'un côté. Le brevet US n 3, 309123 présente un procédé d'assemblage de pièces, dans lequel le moyen de liaison pour l'assemblage des pièces comporte des crochets. Le modèle d'utilité allemand DE 1 956 803 U présente un procédé d'assemblage de pièces, dans lequel les pièces présentent des cavités inclinées par rapport à la surface des pièces. La demande publiée du brevet allemand DE 1 752343 présente un procédé d'assemblage de pièces, dans lequel, dans une liaison collée, on ajoute un moyen de liaison supplémentaire, sous la forme d'une tige creuse. Cependant aucun des documents mentionnés ne propose un procédé tel que celui de l'invention. L'invention propose un procédé pour relier entre elles une première pièce et une deuxième pièce à l'aide d'un matériau plastique ou plastifiable durcissable, dans lequel la première pièce est pourvue d'au moins deux cavités inclinées par rapport à la surface de la pièce, en particulier obtenues par rotation de 1800 autour d'un axe normal à la surface de la pièce, qui communiquent entre elles et débouchent dans la même face de la pièce, dans lequel la deuxième pièce est pourvue d'au moins deux trous débouchants, qui sont alignés avec les cavités dans la première pièce, et dans lequel la première pièce est reliée à la deuxième pièce en coulant ou en moulant le matériau plastique ou plastifiable dans les trous débouchants et dans les cavités. Pour relier les deux pièces, on coule ou on moule le matériau plastique ou plastifiable dans les cavités des première et deuxième pièces. Des ouvertures supplémentaires qui débouchent dans les cavités peuvent être prévues à cet effet. Du fait de l'inclinaison des cavités, le matériau durcissable présent dans celles-ci est fermement ancré dans la pièce concernée. Le matériau durcissable, à l'extrémité des trous traversants éloignée de la face d'assemblage de la pièce, forme un collet qui retient la deuxième pièce. Une configuration de ce type permet un remplissage très simple à l'aide du matériau durcissable, remplissage qui s'effectue soit via le trou débouchant dans la deuxième pièce, soit via la cavité inclinée qui débouche dans la surface de la première pièce. L'invention propose encore un procédé pour relier entre elles une première pièce et une deuxième pièce à l'aide d'un matériau plastique ou plastifiable durcissable, dans lequel la première pièce est pourvue d'au moins une cavité en contre-dépouille, ouverte d'un côté, dans laquelle le matériau plastique ou plastifiable est coulé ou moulé, dans lequel lem atériau plastifiable comporte des crochets pour la liaison avec la deuxième pièce, les crochets du matériau plastique ou plastifiable étant reliés à la deuxième pièce. De manière avantageuse, le trou non débouchant présente une section transversale circulaire ou rectangulaire. Le trou non débouchant circulaire, de préférence, a un diamètre en section transversale compris dans une plage allant de 0, 1 à 5 mm, de préférence dans une plage allant de 0, 1 à 2 mm. Conformément à un mode de réalisation avantageux de l'invention, la cavité en contre-dépouille ouverte d'un côté est une rainure. Conformément à la présente invention, le matériau plastique ou plastifiable peut être coulé ou injecté dans les cavités ou les trous débouchants concernés par application d'une surpression ou d'une dépression. En ce qui concerne le matériau durcissable, il s'agit de préférence d'un matériau thermoplastique (plastomère), d'un matériau thermodurcissable (duromère) ou d'un élastomère. Comme matériaux thermoplastiques, on peut utiliser notamment toutes les matières plastiques, par exemple des polyoléfines, des polymères vinyliques, des polyamides, des polyesters, des polyacétates, des polycarbonates, des polyuréthanes et des ionomères. Comme matériaux thermodurcissables, conviennent notamment toutes les matières plastiques fabriquées à partir de résines durcissables, par exemple les résines diallyphtalates, les résines époxydes, les résines uréeformaldéhydes, les résines mélamine-formaldéhydes, les résines phénolformaldéhydes et les résines polyester insaturées. Comme matériaux élastomères, tous les polymères obtenus par vulcanisation de caoutchoucs naturels ou synthétiques peuvent être utilisés. Le matériau durcissable peut être à plusieurs composants, par exemple ce peut être un matériau à deux composants. Pour augmenter la résistance de la liaison, on peut encore utiliser. des matériaux renforcés par fibres. Le matériau plastique ou plastifiable peut de la même manière être un adhésif Outre la liaison par obstacle selon l'invention, les forces adhésives de la liaison collée permettent d'obtenir une liaison par adhérence et ainsi d'augmenter encore la résistance de l'assemblage. A la différence d'une liaison collée traditionnelle, dans laquelle on a essentiellement une liaison par adhérence, il est possible d'obtenir avec le procédé selon l'invention une liaison combinée par adhérence et par complémentarité de formes. La résistance de la liaison entre les pièces peut être augmentée, lorsque les surfaces d'assemblage des deux pièces sont pourvues au moins partiellement d'adhésif. Comme solution alternative, le matériau durcissable peut être métallique. Le métal, pour sa coulée ou son moulage dans les cavités ou les trous débouchants selon l'invention, ouvertes d'un côté, dans la première et le cas échéant dans la deuxième pièce, doit seulement être chauffé à une température supérieure à la température de solidus. Dans la présente invention, la première pièce et éventuellement la deuxième pièce peut comporter une surface décorative qui ne subit aucune altération optiquement pénalisante due à la liaison entre la première et la deuxième pièce. La deuxième pièce, cependant, est de préférence un élément de fixation, en particulier sous la forme d'une agrafe, d'un clips ou similaire, pour la fixation indirecte de la première pièce à un dispositif ou à un élément de montage. De manière particulièrement avantageuse, la liaison entre la première et la deuxième pièce peut être démontée par plastification du matériau durci. En particulier, un élément de fixation (c'est-à-dire la deuxième pièce) pour la fixation indirecte de la première pièce peut être retirée. Ainsi par exemple il est possible de placer sur la première pièce, pour un usinage supplémentaire de celle-ci, un élément de fixation qui, de manière avantageuse, sera facilement éliminé à la fin de l'usinage de la première pièce. L'invention est décrite de manière détaillée dans ce qui suit en faisant référence aux dessins. Ceux-ci montrent : figure la à Id, quatre modes de réalisation différents de pièces assemblées ; figure 2a à 2d, quatre modes de réalisation différents de cavités en contre-dépouille, ouvertes d'un côté ; figures 3a, 3b un mode de réalisation du moyen de liaison ; figure 4, une application de deux pièces assemblées, et figure 5, un dispositif pour le moulage du matériau plastifiable. Examinons tout d'abord les figures la à Id. Les figures la à Id montrent à titre d'exemple quatre modes de réalisation différents de pièces assemblées ; sur les figures la et 1 b, une première pièce 1 présente un trou non débouchant et une deuxième pièce 2 présente un trou débouchant, tandis que sur les figures 1 c et Id, une première pièce et une deuxième pièce présentent chacune un trou non débouchant. Le trou non débouchant et le trou débouchant dans les pièces peuvent être réalisés par perçage au laser ou par fraisage. Généralement, au-dessous d'un diamètre d'environ 2 mm, l'usinage des trous, ne peut être fait que par laser. Un avantage de l'usinage par laser est la faible puissance nécessaire qui permet traitement économique. Pour relier les deux pièces 1,2, on a introduit dans les trous non débouchants et les trous débouchants un matériau plastique ou plastifié, qui a ensuite durci. Dans les modes de réalisation la et 1 b, le matériau durci 3, à l'extrémité des trous débouchants 3 éloignée de la surface d'assemblage des deux pièces 1, 2, forme un collet qui retient la deuxième pièce 2. Avec l'accrochage du collet combiné à la contre-dépouille du trou non débouchant on obtient une liaison par complémentarité de formes entre les deux pièces 1, 2. Dans le mode de réalisation de la figure 1 b, à la différence du mode de réalisation de la figure la, une couche 4 de matériau durci est disposée en plus entre les deux pièces 1,2. Cette couche peut servir de couche d'adhésif supplémentaire, dans les cas où le matériau plastique ou plastifiable durcissable est un adhésif. De même, ceci permet de maintenir un certain espace entre les deux pièces assemblées, par exemple afin d'empêcher un contact électro-conducteur. Le remplissage du trou débouchant et du trou non débouchant des pièces 1, 2 assemblées avec le matériau 3 plastique ou plastifiable durcissable a lieu de préférence par injection ou par moulage du matériau à travers le trou débouchant dans la deuxième pièce. Dans les modes de réalisation selon les figure 1c et Id, aussi bien la première pièce 1 que la deuxième pièce 2 ne comportent que des trous débouchants. Une liaison par complémentarité de formes est réalisée par le matériau 3 durci introduit dans les trous non débouchants en contre-dépouille. Dans le mode de réalisation de la figure Id, comme dans celui de la figure lb, une couche 4 de matériau durci est placée entre les deux pièces 1,2. Le remplissage des trous non débouchants à l'aide du matériau plastique ou plastifiable peut être réalisé par moulage dudit matériau lors de l'assemblage des pièces. Une injection du matériau avec les pièces déjà assemblées exige la présence d'au moins une ouverture supplémentaire débouchant dans les trous non débouchants. Les figures 2a à 2d montrent à titre d'exemple quatre modes de réalisation différents de cavités en contre-dépouille ouvertes d'un côté. Dans les modes de réalisation 2a et 2b, la cavité est conformée en trou non débouchant unique à section transversale conique 5 ou rectangulaire 6. Dans les modes de réalisation des figures 2c et 2d, les deux cavités 7 sont inclinées par rapport à la surface de la pièce et sont disposées de manière symétrique, tournées de 180 , par rapport à une normale 11 à la surface de la pièce. Du fait de l'inclinaison des cavités 7 par rapport à la surface de la pièce, un matériau durcissable placé dans celles-ci est fermement ancré dans la pièce. Dans le mode de réalisation de la figure 2d, les deux cavités 8 sont disposées sur la même face de la pièce 1 et débouchent dans la surface. Une deuxième pièce 2 assemblée avec la première pièce 1 présente deux trous débouchants 10 complémentaires. Pour relier les deux pièces 1, 2, on coule ou on moule un matériau durcissable dans les trous débouchants et dans les cavités. Le matériau durci présente au niveau des extrémités des trous débouchants 10 éloignées de la surface d'assemblage des collets 12 qui retiennent la pièce 2. Des collets 9 similaires qui s'accrochent sur la pièce 1 sont formés au niveau des ouvertures des cavités 8. Ceux-ci renforcent la liaison par complémentarité de formes entre les deux pièces 1 et 2. Les figures 3a et 3b montrent un exemple de réalisation du moyen de liaison utilisable selon l'invention. Dans le mode de réalisation de la figure 3a, le moyen de liaison est formé du matériau 3 durcissable qui est moulé dans un trou non débouchant conique de la pièce 1. Le matériau 3 est muni de crochets 13 pour la liaison avec la deuxième pièce. Ceci signifie que le matériau 3, au moins aux endroits où sont prévus les crochets, est indéformable et que la plastification n'a lieu qu'à l'extrémité destinée à être moulée dans le trou non débouchant. Dans le mode de réalisation de la figure 3b, un élément de liaison sous la forme d'une tige 14 a été mis en place dans le trou non débouchant conique de la première pièce 1 avant la coulée du matériau 3 durcissable. Cette tige 14, à son extrémité insérée dans le trou non débouchant, comporte un élargissement 15 qui s'ancre dans la pièce 1. Par coulée ou par moulage du matériau durcissant 3, la tige 14 est fixée dans le trou non débouchant et, notamment, est bloquée en rotation autour de l'axe de la tige et par conséquent ne peut pas se désolidariser de la liaison par complémentarité de formes. La tige 14 peut servir de moyen de fixation pour la fixation indirecte de la pièce 1, en particulier pour un usinage complémentaire de la pièce 1. La figure 4 montre à titre d'exemple, l'utilisation de deux pièces 1, 16 liées conformément à l'invention, la première pièce 1 étant une pièce en aluminium ou en alliage d'aluminium à anodiser et la deuxième pièce étant un support 16 du bain d'anodisation avec des moyens de contact 17 pour la pièce 1. Une liaison entre la pièce 1 et le support 16 est réalisée à l'aide d'un matériau 3 plastifiable partiellement moulé dans un trou non débouchant de la première pièce, qui est en outre pourvu de crochets 13 à des fins de fixation au support 16. En ce qui concerne la face de la pièce 1 opposée à la face connectée électriquement, il peut s'agir d'une surface décorative à anodiser, dont l'aspect ne doit pas être altéré par la liaison entre la pièce 1 et le support 16. Ceci est obtenu grâce au procédé selon l'invention. La figure 5 montre à titre d'exemple un dispositif pour le moulage d'un matériau 3 plastifiable durcissable dans un trou non débouchant 18 de la première pièce 1. Le dispositif comprend un tube de guidage 18, disposé à l'extrémité proximale dans le cas présent, pour guider le matériau 3 plastifiable, un tube de chauffage 19, disposé à l'extrémité distale dans le cas présent, pour plastifier par voie thermique le matériau 3 plastifiable, ainsi qu'un piston 20 pour refouler l'extrémité plastifiée du matériau 3 plastifiable dans le trou non débouchant 18. Le matériau 3 plastifiable est chauffé à l'aide du tube de chauffage 19, au moins juqu'à sa température de plastification, à la suite de quoi il est refoulé dans le trou non débouchant 18 par une pression axiale exercée sur le piston 20, c'est-à-dire dans la direction indiquée par la flèche. La pression axiale nécessaire est fonction du degré de plastification du matériau et elle peut être appliquée manuellement ou par des moyens mécaniques, en particulier sous la forme d'un vérin pneumatique. Le chauffage du tube de chauffage 19 peut être obtenu par un chauffage à résistances ou par un chauffage à induction. En résumé, on notera que le procédé selon l'invention pour relier entre elles deux pièces, parmi lesquelles l'une au moins peut comporter une surface décorative qui ne doit pas être altérée, présente des avantages essentiels par rapport aux procédés traditionnels. Notamment par rapport à une liaison collée, le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre avec un nombre d'étapes plus faible et un engagement en appareils beaucoup plus réduit, ce qui permet une fabrication économique. De plus les émissions de substances polluantes sont plus faibles, ce qui constitue un avantage sur le plan écologique. Le procédé selon l'invention permet de relier par complémentarité de formes et le cas échéant également par adhérence pratiquement tous les matériaux. Une telle liaison, selon le matériau utilisé comme matériau durcissable, est stable aux intempéries et résiste à des charges élevées. Lorsqu'on utilise un adhésif, la résistance de fatigue peut être calculée de manière simple sur la base de la configuration et des paramètres du matériau, la résistance d'adhérence pouvant être calculée à partir des caractéristiques des adhésifs habituels et des couples de matériaux. Enfin, une liaison par complémentarité de formes entre deux pièces peut, si nécessaire, être démontée de manière simple par plastification d'un matériau non adhésif durcissable. REVENDICATIONS 1. Procédé pour relier une première pièce (1) à une deuxième pièce (2) à l'aide d'un matériau (3) plastique ou plastifiable durcissable, caractérisé en ce que la première pièce (1) comporte au moins deux cavités inclinées par rapport à la surface de la pièce, en particulier obtenues par rotation autour d'un axe normal à la surface de la pièce, qui communiquent entre elles et débouchent dans la même face de la pièce, en ce que la deuxième pièce est pourvue d'au moins deux trous débouchants, qui sont alignés avec les cavités dans la première pièce, et en ce que la première pièce est reliée à la deuxième pièce en coulant ou en moulant le matériau (3) plastique ou plastifiable dans les trous débouchants et dans les cavités. 2. Procédé pour relier une première pièce (1) à une deuxième pièce (2) à l'aide d'un matériau (3) plastique ou plastifiable durcissable, caractérisé en ce que la première pièce (1) comporte au moins une cavité en contre-dépouille ouverte d'une côté, dans laquelle le matériau plastique ou plastifiable est coulé ou moulé, en ce que le matériau plastique ou plastifiable comporte des crochets pour la liaison avec la deuxième pièce (2), et en ce que les crochets du matériau plastique ou plastifiable sont reliés à la deuxième pièce. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est appliqué pour relier une première pièce (1) en aluminium ou en alliage d'aluminium à une pièce (16) servant de support et assurant la connexion électrique pour une anodisation de la première pièce.