(57)【要約】  本発明は、主として、熱可塑性材料を含み、それぞれの溶着される表面１０，１１を有する少なくとも２つの部品２，３を溶着するための方法に関し、当該方法は、２つの部品２，３の溶着される表面１０，１１の間にインサート４を挿入することと、インサート４を介して熱を発生させることと、を含み、インサート４は、溶着される部品２，３に対して溶着方向に動く。本発明は、また、この方法の実施に適合された装置に関する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性材料を含み、それぞれの溶着される表面（１０、１１）を有する少なくとも２つの剛性部品（２、３）を溶着するための方法であって、
前記２つの部品（２、３）の前記溶着される表面（１０、１１）の間にインサート（４）を挿入することであって、前記インサート（４）は５ｍｍ以下の厚さを有する、ことと、
前記インサート（４）を介して熱を供給することと、
を含み、
前記インサートは、溶着のときに、前記溶着される部品（２、３）に対して溶着方向に動く、溶着方法。
【請求項２】
前記熱は、前記インサートによって供給され、前記インサートは、誘導を介して、抵抗効果を介して、振動を介して、摩擦を介して、超音波を介して、レーザーの使用を介して、高温ガスの流れを介して、又は外部熱源からの伝導を介して加熱される、請求項１に記載の溶着方法。
【請求項３】
前記インサートは、誘導感応性材料を含み、前記インサートの前記熱は、少なくとも１つのインダクタ（５）による磁界の発生によって供給される、請求項１又は２に記載の溶着方法。
【請求項４】
前記溶着方向に対して前記インサート（４）の位置の上流側及び／又は下流側の前記２つの溶着される部品（２、３）のうちの少なくとも１つに圧力を印加することによって、前記２つの部品（２、３）の前記溶着される表面（１０、１１）を接触させることを更に含む、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項５】
前記インサート（４）は、前記２つの部品（２、３）の前記溶着される表面（１０、１１）のそれぞれと接触している、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項６】
前記２つの部品（２、３）のうちの少なくとも１つ、好ましくは両方の部品（２、３）は、熱可塑性材料のマトリクス内に強化繊維を含む複合材料、好ましくは、前記熱可塑性材料のマトリクス内に炭素繊維及び／又はガラス繊維の中から選択された強化繊維を含む複合材料である、請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項７】
前記熱可塑性材料は、ポリアミド、ポリイミドであって特にポリエーテルイミド、ポリアリールエーテルケトンであって特にポリエーテルケトンケトン及びポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタラート、ポリオレフィンであって特にポリプロピレン、フェニレン  ポリスルフィド、ポリスルホン、塩素化ポリマーであって特にポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、アクリル、又はメタクリル酸ポリマーである群から選択され、好ましくは、ポリエーテルケトンケトン又はポリエーテルエーテルケトンのようなポリアリールエーテルケトンである、請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項８】
前記２つの部品（２、３）のうちの少なくとも１つ、好ましくは両方の部品は、多層構造である、請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項９】
前記部品（２、３）は、航空機胴体部品である、請求項１〜８のうちいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項１０】
熱可塑性材料を含み、それぞれの溶着される表面（１０、１１）を有する少なくとも２つの剛性部品（２、３）を溶着するための装置であって、前記装置は、
前記２つの溶着される部品（２、３）を保持する支持体と、
前記２つの部品（２、３）の前記溶着される表面（１０、１１）の間に挿入されるように構成された０．３〜３ｍｍの厚さを有する加熱インサート（４）を端部分に備えるアーム（８）と、
を備えており、
前記インサート（４）は、溶着のときに、前記溶着される部品（２、３）に対して溶着方向に動くように構成されている、装置。
【請求項１１】
誘導を介する、抵抗効果を介する、振動を介する、摩擦を介する、超音波を介する、レーザーを介する、高温ガスの流れを介する、又は外部熱源からの伝導を介する前記インサートの熱発生デバイスを更に備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記熱発生デバイスは、少なくとも１つのインダクタであり、前記インサートは、誘導感応性材料を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
１つ又は複数の成形ローラ（６）及び／又は１つ又は複数の加圧ローラを更に備える、請求項１０〜１２のうちいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記１つ又は複数の成形ローラ（６）は、適合された周波数での振動を受けるように構成されている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
温度制御型チャンバ（１４）を備え、前記温度制御型チャンバは、好ましくは、可撓性スカートを備える、請求項１０〜１４のうちいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記支持体は、加熱されるように構成されている、請求項１０〜１５のうちいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶着方法に関し、具体的には、誘導溶着法及びこの方法を実施するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性ポリマーマトリクス内に分散された炭素繊維及び／又はガラス繊維等の強化繊維を含む複合材料は、多数の可能な用途、特に航空分野の航空機胴体の製造に対する用途を有する。
【０００３】
熱可塑性ポリマーマトリクス内での繊維の分散は、剛性複合部品に特に亀裂抵抗、疲労強度、リサイクル可能性に関する特定の性質を付与する。
【０００４】
複合材料の部品は、典型的には、一緒に重塁され積層されたいくつかのプライ（層）から構成されており、それぞれのプライ内の繊維は、ほとんどの場合、隣接する層の繊維の主方向とは異なる主方向を有する。これらのプライ（又は層）は、また、≪半製品≫と呼ばれ、それは、例えば、連続したほぼ一方向の繊維に樹脂を含浸させることによって取得されてもよい。異なる製造方法が存在し、それによって、樹脂は、溶融されるか、溶媒内に溶解されるか、あるいは粉末形態であるか、流動床内にあるか、又は水性懸濁液内に分散させられてもよい。含浸された繊維は、随意に溶媒又は水を除去され、次いで、保持された樹脂を溶融させて半製品を形成する前に加熱される。強化繊維を、強化繊維を囲む樹脂を形成するように溶融されている熱可塑性繊維と密に混合すること（共混合）によって、熱可塑性樹脂が強化繊維に入るようにさせることが、また、可能である。半製品は、また、ステッチボンド一方向繊維（Ｎｏｎ−Ｃｒｉｍｐ  Ｆａｂｒｉｃｓ−ＮＣＦ）の繊維布又はアセンブリをポリマー粉末によって含浸することによって取得されてもよく、ポリマー粉末は、一旦溶解されると、複合材料のマトリクスを形成することになる。半製品は、強化繊維の周りの樹脂の均質分布（それでマトリクスと呼ぶ）によって特徴付けられる。
【０００５】
いくつかの用途について、例えば、航空機胴体、表面パネル、スチフナ、及びフレームのために、いくつかの複合部品を関連付けることが必要である場合がある。
【０００６】
これらの複合部品は、特に誘導タイプの技術による溶着によってアセンブルされてもよい。このプロセスは、磁界を放出するインダクタを用いる。この磁界は、誘導感応性材料の温度を、熱可塑性ポリマーを溶着させるのに適した温度まで上昇させる。
【０００７】
現在、複合部品の誘導溶着は、アセンブルされる複合材料を直接加熱すること、又は磁界に反応するインサート（又はサセプタ）及びアセンブルされる界面に以前に堆積した侵入物（通常、金属材料の）を加熱することのいずれかを含む。
【０００８】
しかし、アセンブルされる複合部品の炭素繊維の直接加熱に基づく方法は、以下の欠点、すなわち、
−その実装が、炭素繊維が連続しており、そして材料内で電流ループの生成を促進する指向又は混合を有することを必要とすること、
−この方法が、概して界面だけでの熱の局所化を可能にせず、これが、好適な冷却器によって補正されなければ、しばしば複合部品全体を加熱することになり、それは、複合部品の層の層間剥離を生じさせることがある圧縮解除のリスクとして解釈され得ること、
−生成される熱が、また、溶着線に接する区域に影響を及ぼすことがあり、これらの区域が成形圧力を受けないので、それらが前述したものと同じような悪影響を受けることがあること、
−充填材又は導電性若しくは強誘電性構造を含有する熱可塑性薄膜等の誘導感応性材料を溶着界面に付加することが概して必要であり、かかる薄膜の付加が、航空用途のための溶着部品の認証を取得することを非常に困難にすること、
−複合材料の強化繊維が導電性又は強磁性でない（例えば、ガラス繊維、アラミド繊維等である）ときに、誘導溶着技術を用いることが可能でないこと、
−この方法が、溶着される部品のタイプ、構成（すなわちレイアップ）、及び厚さに敏感であること、
−この方法が、炭素複合部品の溶着に適用されると、溶着の開始及び終了区域内での溶着パラメータの保証、したがって、この動的な技術を用いる溶着接合部の均一性を可能にしないこと、を有する。
【０００９】
これらの問題を解決するために、様々な方策が提唱されてきた。
【００１０】
例えば、特許文献１は、誘導溶着法について記載し、この場合、インダクタに面する複合部品の表面が冷却されて溶融しないように冷却装置がインダクタに追従する。
【００１１】
特許文献２は、成形プラスチック部品を少なくとも１つの金属層及び熱可塑性樹脂の層から構成された管状部品の周辺に固定するための誘導溶着デバイスに関し、当該デバイスは、磁力線を導くために広範囲にわたる透磁率を有する要素を備える。
【００１２】
上記のように、頻繁に用いられる別の解決策は、炭素よりもより誘導感応性である材料、例えば、溶着される部品の界面にある金属メッシュから構成されたサセプタを挿入することである。放出磁界の強度を適合させることによって、サセプタにおいて、したがって溶着される部品の界面において加熱を局所化させることが可能である。
【００１３】
例えば、特許文献３は、誘導溶着法について記載しており、それによって、２つの溶着される部品及び部品の界面に設置された磁界吸収体（又はサセプタ）のアセンブリは、特定の入射でのインダクタによる磁界を受ける。
【００１４】
特許文献４は、誘導溶着法について記載しており、この場合、２つの部品は、モールド内に置かれてその中で結合し、部品同士の間の少なくとも１つの接触面が、熱活性化結合手段及び誘導感応性構成要素を備える。
【００１５】
特許文献５は、誘導溶着法について記載しており、この場合、サセプタが、２つの複合部品の間に置かれ、そして、サセプタに平行な磁界が発生させられる。
【００１６】
特許文献６は、熱可塑性溶着方法について記載しており、この場合、サセプタが、２つの溶着される樹脂部品の界面に置かれる。
【００１７】
特許文献７は、溶着される界面に導電性サセプタを備える複合部品を溶着するための熱可塑性溶着装置に関する。
【００１８】
特許文献８は、サセプタが中に組み込まれた熱可塑性溶着の完全性及び強度を評価するための方法に関する。
【００１９】
特許文献９は、溶着される２つの構成要素の間に置かれたサセプタの加熱を生じさせるため磁界を発生させる２つの構成要素をアセンブルする誘導溶着装置について記載している。
【００２０】
特許文献１０は、誘導方法について記載しており、当該方法は、熱可塑性材料を、繊維強化された加熱硬化型マトリクスを備える複合材料に溶着し、好ましくは、導電性材料が溶着される材料の界面に設置されて、誘導によって加熱される。
【００２１】
特許文献１１は、誘導方法について記載しており、当該方法は、誘電によって加熱されるサセプタがその間に置かれる２つの部品を備えるアセンブリを溶着し、インダクタが加圧ローラ内部に組み込まれている。
【００２２】
特許文献１２は、熱可塑性複合材料の２つの部品を溶着するための熱可塑性溶着方法に関する。金属インサートが、溶着される部品の２つの表面の間に置かれることにより、誘導された発熱電流がこれらのインサート内で発生させられ、溶着されるアセンブリが、部分的真空がその中に適用されているシールされたチャンバ内に封入されている。
【００２３】
しかし、サセプタの使用は、不均一な溶着をもたらすことがあり、それで、溶着アセンブリ内に望ましくない第三体を挿入するという欠点を有する。既に溶着されている部品の界面における第三体の存在が、特に、航空分野での溶着部品の使用を妨げる又は制限することがある。
【００２４】
特許文献１３は、波状になり、しわを形成する可能性がある可撓性シートに対応する熱可塑性材料シートを溶着するための方法に関する。この方法は、溶接される２枚のシートをそれらの隣接する縁が重複するように設置することと、重複する縁の間で熱い楔型を動かすことと、ある量の熱可塑性材料を供給することと、重複縁を押圧してそれらが冷えることを可能にすることと、から特に構成されている。特許文献１３は、剛性部品の溶着については記載していない。
【００２５】
そのため、熱可塑性材料の部品を、特に熱可塑性材料の剛性部品をアセンブルするための良好な性能を有し、上記の欠点を解消する効率的な急速な方法を供給することの必要性が存在する。
【００２６】
また、うまく機能し、効率的であり、急速であり、及び動的である、熱可塑性材料の部品の界面で局所化加熱を用いるアセンブル方法を供給する真の必要性がまた存在する。
【００２７】
加熱による部品のアセンブルを可能にする方法を提供する真の必要性が存在する。具体的には、充填材を伴わずに、変形を伴わずに、層間剥離を伴わずに、そして、溶着される部品の圧縮解除を伴わずに加熱することによって、部品のアセンブルを可能にする効率的な方法を提供することの真の必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１１０２７０号
【特許文献２】欧州特許第１８４９５８１号明細書
【特許文献３】欧州特許第２９０７６５１号明細書
【特許文献４】欧州特許第２０１５０３９３号明細書
【特許文献５】国際公開第２０１２／１５８２９３号
【特許文献６】欧州特許第０７２０９０６号明細書
【特許文献７】米国特許第５，７５３，０５８号明細書
【特許文献８】米国特許第５，９０２，９３５号明細書
【特許文献９】米国特許第６，３２３，４６８号明細書
【特許文献１０】国際公開第２００８／０８７１９４号
【特許文献１１】米国特許第４，９７８，８２５号明細書
【特許文献１２】国際公開第２０１５／１４０２７０号
【特許文献１３】仏国特許発明第２４８８８２８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は、主として少なくとも２つの部品、特に熱可塑性材料を含み、それぞれの溶着される表面を有する２つの剛性部品を溶着するための方法に関し、当該方法は、
−２つの部品の溶着される表面の間にインサートを挿入することであって、インサートは５ｍｍ以下の厚さを有する、ことと、
−インサートによって熱を供給することと、を含み、インサートは、溶着全体にわたって、溶着される部品に対して溶着方向に動く。
【００３０】
いくつかの実施形態では、熱が上記インサートによって提供され、当該インサートは、誘導を介して、抵抗効果を介して、振動を介して、摩擦を介して、超音波を介して、レーザーの使用を介して、高温ガスの流れを介して、又は外部熱源からの伝導を介して加熱される。
【００３１】
いくつかの実施形態では、インサートは、誘導感応性材料を備え、インサートの熱は、少なくとも１つのインダクタによる磁界の発生によって供給される。
【００３２】
いくつかの実施形態では、インサートとインダクタとは、溶着全体にわたって、溶着される部品に対して溶着方向に一緒に動く。
【００３３】
いくつかの実施形態では、インサートは、導電性材料を含み、インサートの熱は抵抗効果を介して提供される。
【００３４】
いくつかの実施形態では、方法は、溶着方向に対してインサートの位置の上流側及び／又は下流側にある２つの部品のうちの少なくとも１つの上に圧力を印加することによって、２つの溶着される部品の溶着表面を接触させることを更に含む。
【００３５】
いくつかの実施形態では、方法は、特に、溶着方向に対してインサートの位置の後方に、もしあれば圧力印加要素の前方にある２つの部品のうちの少なくとも１つの上に温熱調節ブロックを適用することによって、溶着される部品の自由表面を冷却するステップを更に含む。
【００３６】
いくつかの実施形態では、インサートは、２つの部品の溶着される表面のそれぞれと接触している。
【００３７】
いくつかの実施形態では、インサートは、２つの部品の溶着される表面のうちの少なくとも１つと接触していない。
【００３８】
いくつかの実施形態では、方法は、インサートの運動と一緒に、２つの部品の溶着される表面の間のスペーサ要素の運動を更に含み、スペーサ要素は、溶着方向にインサートの前に設置されている。
【００３９】
いくつかの実施形態では、２つの部品のうちの少なくとも１つ、好ましくは、両方の部品が、熱可塑性材料のマトリクス内に強化繊維を含む複合材料である。
【００４０】
いくつかの実施形態では、強化繊維は、炭素繊維及び／又はガラス繊維、あるいは
ポリマーを補強又は官能基化させることができる別のタイプの繊維である。
【００４１】
いくつかの実施形態では、２つの部品のうちの少なくとも１つ、好ましくは、両方の部品が、熱可塑性材料から本質的に構成されているか、又は構成されている。
【００４２】
いくつかの実施形態では、熱可塑性材料が、ポリアミド、ポリイミドであって特にポリエーテルイミド、ポリアリールエーテルケトンであって特にポリエーテルケトンケトン及びポリエーテルエーテルケトン、エチレン  ポリテレフタレート、ポリオレフィンであって特にポリプロピレン、フェニレエン  ポリスルフィド、ポリスルホン、塩素化ポリマーであって特にポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）及びポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）、アクリル、又はメタクリル酸ポリマーの群から選択され、それは、好ましくは、ポリエーテルケトンケトン又はポリエーテルエーテルケトン等のポリアリールエーテルケトンである。
【００４３】
いくつかの実施形態では、２つの部品のうちの少なくとも１つ、好ましくは、両方の部品は、多層構造である。
【００４４】
いくつかの実施形態では、２つの部品のうちの少なくとも１つ、好ましくは、両方の部品の溶着される表面を備える層は、
−部品の別の層の熱可塑性材料の融点よりも低い融点を有する熱可塑性材料を含み、及び／又は
−部品の別の層の熱可塑性材料の粘性よりも小さい粘性を有する熱可塑性材料を含み、及び／又は
−部品の別の層の体積量よりも大きい体積量の熱可塑性材料を含み、及び／又は
−強い交差密度の補強材料、好ましくは炭素繊維織布を備え、及び／又は
−溶着方向に向けられた一方向繊維層を備える。
【００４５】
いくつかの実施形態では、方法は、特に溶着される表面の界面に追加の熱可塑性材料を付加するステップを含まない。
【００４６】
誘導溶着法のいくつかの実施形態では、インサートは、誘導感応性金属材料を含む。インサートは、例えば、防食特性を与える機能性被覆（防食材料）、又は２つの部品の間でインサートを滑らせることを容易にする機能性被覆（２つの部品の間でインサートを滑らせることを容易にする材料）によって、随意に完全に又は部分的に被覆されている。
【００４７】
誘導溶着法のいくつかの実施形態では、インサートは、キュリー温度Ｔｃを有する強磁性材料から構成されており、それは、方法に対する制御を容易にすることがある。
【００４８】
いくつかの実施形態では、方法は、溶着界面の端部に熱可塑性材料のビード（又はメニスカス）を形成することを更に含む。
【００４９】
いくつかの実施形態では、部品は、航空機胴体の部品である。
【００５０】
本発明は、熱可塑性材料を含み、それぞれの溶着される表面を有する、少なくとも２つの部品、特に２つの剛性部品を溶着するための装置に更に関し、当該装置は、
−２つの溶着される部品を保持するための支持体と、
−２つの部品の溶着される表面の間に挿入されるように構成された加熱インサートをアームの端部分に有しているアームと、
を備え、厚さ５ｍｍ以下のインサートは、溶着全体にわたって、溶着される部品に対して溶着方向に動くように構成されている。
【００５１】
いくつかの実施形態では、装置は、また、誘導を介して、抵抗効果を介して、振動を介して、摩擦を介して、超音波を介して、レーザーを介して、高温ガスの流れを介して、又は外部熱源からの伝導を介して上記インサートの熱を発生させるためのデバイスを備える。
【００５２】
誘導溶着装置のいくつかの実施形態では、熱発生デバイスは、少なくとも１つのインダクタであり、上記インサートは、誘導感応性材料を含む。
【００５３】
いくつかの実施形態では、インサートとインダクタとは、溶着全体にわたって、溶着される部品に対して溶着方向に一緒に動くように構成されている。
【００５４】
いくつかの実施形態では、インサートを端部分に担持するアームが、インダクタに取り付けられている。
【００５５】
抵抗効果を介する溶着装置のいくつかの実施形態では、熱発生デバイスは、電流を発生させるデバイスである。
【００５６】
いくつかの実施形態では、装置は、１つ又は複数の成形ローラ、及び／又は１つ又は複数の加圧ローラを更に含む。
【００５７】
いくつかの実施形態では、装置は、また、少なくとも１つの温熱調節ブロックを備える。
【００５８】
誘導溶着装置のいくつかの実施形態では、成形ローラ及び／又は加圧ローラが、インダクタに取り付けられている。
【００５９】
いくつかの実施形態では、１つ又は複数の成形ローラは、適合された周波数で振動するように構成されている。この振動は、高性能溶着を達成するのに必要な相互浸透現象を最適化するように適合される。
【００６０】
いくつかの実施形態では、装置は、好ましくは可撓性スカートを備える温度制御型チャンバを備える。
【００６１】
いくつかの実施形態では、インサートは、厚さ５ｍｍ以下の、好ましくは０．３〜５ｍｍの、より好ましくは０．３〜３ｍｍの、更により好ましくは０．５〜１．５ｍｍの平板である。
【００６２】
誘導溶着装置のいくつかの実施形態では、インサートは、誘導感応性金属材料を含み、そして、例えば、防食特性を与える機能性被覆（防食材料）、又は２つの部品の間でインサートを滑らせることを容易にする機能性被覆（２つの部品の間で滑ることを容易にする材料）によって随意に完全に又は部品的に被覆される。
【００６３】
抵抗効果を介する溶着装置のいくつかの実施形態では、インサートは、導電性材料を含み、随意に完全に又は部分的に絶縁材料によって被覆されている。
【００６４】
いくつかの実施形態では、装置は、随意にインサートに取り付けられたスペーサ要素を端部分に有する第２アームを更に備える。
【００６５】
いくつかの実施形態では、支持体は、加熱されるように構成されている。
【００６６】
本発明によって、先行技術の欠点を克服することが可能であってもよい。より特定すると、それは、熱可塑性材料の部品、特に熱可塑性材料の剛性部品をアセンブルすることをうまく実行し、効率的で急速な方法を提供する。特に、本発明の方法は、溶着されるアセンブリ内に第三体を永久的に挿入することを必要としないが、好ましくは、溶着される部品の界面での局所化された加熱を可能にする。溶接される界面領域内に局所化された加熱は、複合部品の別のプライ内の熱効果を制限することを可能にし、それによって、積層剥離及び／又は圧縮解除によってアセンブルされる部品の品質のなんらかの劣化を防止する。一般に、アセンブル前の基本部品の品質は、既に制御され、検証されており、そのため、本発明によって提供されるような部品の品質を危うくすることがない利用可能な溶着技術を有することが大きな関心事である。
【００６７】
このことは、熱を供給するインサートの使用によって達成され、そして、それは、溶着される部品に対して溶着方向に動く。熱は、いずれかの適合された手段によって、特に、誘導を介して、抵抗効果を介して、振動を介して、摩擦を介して、超音波を介して、レーザーの使用を介して、高温ガスの流れを介して、又は外部熱源からの伝導を介して、特に誘導又は抵抗効果を介して発生させてもよい。例えば、インダクタによって生成された磁界は、インサート内に集中される効果を生じさせ、このインサートに局所化された加熱を誘導する。同様に、電流は、抵抗効果を介してインサート内部に熱を発生させる。インサートは、溶着される部品に対して溶着方向に動き、そのため、最終のアセンブリ内に一体化されない。
【００６８】
それに加えて、本発明は、以下の利点のうちの１つ、好ましくはより多くの利点を有し、当該利点とは、
−本発明の方法が、剛性部品の溶着を可能にすること、
−本発明の方法が、導電性要素（炭素繊維若しくは別の繊維、又は導電性充填材等）を備えない材料を含む全てのタイプの熱可塑性材料の溶着を可能にすること、
−誘導溶着について、方法が、溶着される複合部品に含有された炭素を加熱することに基づく方法と比較して低減された誘導電力の使用を可能にしてもよいこと、
−方法が、溶着温度に対してより良好な制御を可能にしてもよいこと、
−方法が、大きいサイズの部品、及び／又は二重曲げ等の複雑幾何形状の溶着を可能にしてもよいこと、
−方法が、溶着される表面によって留意される相補性に関してなんらかの公差を許容してもよいこと、
−誘導溶着について、方法が、エネルギ及び材料の消費の低減を可能にしてもよく、その理由は、加熱が、溶着される部品の材料よりも誘導感応性がより強い材料によって溶着される表面において局所化されるからであること、
−例えば、溶着される部品の溶着層のうちの１つ（すなわち、溶着界面における層のうちの１つ）に対して最適化された材料の選択に関連して、本発明の方法が、溶着界面の端部でのビード（又はメニスカス）の形成を可能にすることにより、損傷又は初期クラックに関する影響を制限することである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に従う誘導溶着装置についての概略斜視図である。
【図２】本発明に従う誘導溶着装置についての概略断面図である。
【図３】図２における区域Ａについての拡大断面図である。
【図４】図２における区域Ｂについての拡大断面図である。
【図５】本発明の方法の一実施形態に従って溶着された２つの部品についての概略図である。
【図６】本発明の方法の一実施形態に従って溶着された２つの部品についての概略図である。
【図７】本発明の方法の一実施形態に従う第１圧縮状態にある≪ばね効果≫インサートについての断面図である。
【図８】本発明の方法の一実施形態に従う第２圧縮状態にある図７の≪ばね効果≫インサートについての断面図である。
【図９】本発明の方法の一実施形態に従う第１圧縮状態にある≪ばね効果≫インサートについての断面図である。
【図１０】本発明の方法の一実施形態に従う第２圧縮状態にある図９の≪ばね効果≫インサートの断面図である。
【図１１】本発明の方法の一実施形態に従うインサート及び溶着平板についての断面図である。
【図１２】本発明の方法の一実施形態に従う、溶着される部品の両側に設置された２つの成形ローラを備える、本発明の装置の一実施形態についての概略斜視図である。
【図１３】溶着方向に対する２つのインダクタの直線の相対運動についての概略斜視図である。
【図１４】溶着方向に対するインダクタの正弦波形状の相対運動についての概略斜視図である。
【図１５】表面溶着を可能にする、溶着方向に対する４つのインダクタの直線の相対運動についての概略斜視図である。
【図１６】抵抗効果を介する本発明の溶着方法の一実施形態に従う≪Ｕ型≫インサートについての概略斜視図である。
【図１７】抵抗効果を介する本発明の溶着方法の一実施形態に従うインサートについての概略斜視図である。
【図１８】抵抗効果を介する本発明の溶着方法の一実施形態に従うインサートについての概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
本発明についてのより詳細で非限定的な説明がここでなされる。
【００７１】
≪剛性部品≫とは、その自重の下で変形させられないか、又はほとんど変形させられない部品を意味する。部品の剛性は、溶着される部品の試験片の変形を試験することによって特徴付けられてもよい。この試験について、試験片は、試験される部品の一部品からカットされて調製され、最も薄い厚さ（可変厚さのものの場合）を有し、当該試験片は、１２ｃｍの長さ及び１ｃｍの幅を有する。剛性は、試験片を１０ｃｍ間隔の２つの支持体上に設置して、中心に置くことによって評価される。温度及び圧力の標準状態の下で、試験片は、１ｃｍのそれの中央での最大たわみを示し、それは１０％以下の長さに関する相対変形に対応する。
【００７２】
≪溶着される部品≫とは、熱可塑性材料を含む部品を意味する。部品は、単一ブロック構造の部品（単一層部品）又は多層構造の部品（多層部品）であってもよい。
【００７３】
≪複合材料≫とは、熱可塑性材料のマトリクス内に強化繊維を含む材料を意味する。≪非複合材料≫とは、強化繊維を欠いた材料を意味する。
【００７４】
表現≪複合材料≫、≪複合層≫、≪プライ≫、及び≪半製品≫は、交換可能に用いられる。半製品は、樹脂マトリクス内の繊維の網の形式のテープであってもよい。好ましくは、強化繊維の向きは、半製品内で本質的に一方向である。半製品は、また、一方向強化繊維の繊維布又はマットであってもよく、別名、ポリマー含浸されたＮｏｎ−Ｃｒｉｍｐ  Ｆａｂｒｉｃｓ（ＮＣＦ）である。半製品は、また、様々な充填材が処方されているか否かに関わらず、連続強化繊維によって強化されない熱可塑性ポリマーを含む生成物であってもよい。
【００７５】
≪圧縮部品≫とは、一緒に積層され、圧縮された少なくとも２つの重塁層から構成された部品を意味する。
【００７６】
≪堆積部品≫とは、オートクレーブ又はプレスタイプの圧力印加設備による圧縮を伴わない、一緒に積層された少なくとも２つの重塁層から構成された部品を意味する。
【００７７】
≪溶着生成物≫とは、本発明の方法に従って一緒に溶着された、上記のような少なくとも２つの部品を備える生成物を意味する。
【００７８】
特に明記しない限り、指示量に関する全てのパーセントは、体積パーセントである。
【００７９】
本発明は、誘導溶着に限定されないだけでなく、熱供給インサートの挿入を備える溶着方法にも関する。熱は、誘導を介して、抵抗効果を介して、振動を介して、摩擦を介して、超音波を介して、レーザーの使用を介して、高温ガスの流れを介して、又は外部熱源からの伝導を介して、好ましくは誘導を介して、又は抵抗効果を介して、より好ましくは誘導を介して、又は代替として抵抗効果を介して、発生させられてもよい。
【００８０】
図１〜４を参照すると、装置１は、２つの剛性部品２、３を溶着するための誘導方法の実装を目的とし、当該剛性部品は、それぞれ、熱可塑性材料を含み、それぞれの溶着される表面１０、１１と、それぞれの自由表面１７、１８とを有する。しかし、本発明は、２つの部品を溶着することに限定されず、３つ以上の部品の溶着、例えば、１つの部品を、例えば並置された別の第１部品及び別の第２部品と溶着することに適用されてもよい。
【００８１】
特に、部品２、３は、それらが自重の下で変形しないか、又はほとんど変形しないほど剛性であってもよい。それらの剛性は、溶着される部品の試験片の変形を試験することによって特徴付けられてもよい。この変形試験のために、試験片が、試験される試料の一部分からカットされて調製され、最も薄い厚さ（可変厚さの場合）を有し、上記試料は、１２ｃｍの長さ及び１ｃｍの幅を有する。剛性は、試験片を１０ｃｍ間隔の２つの支持体上に設置して、中心を合わせることによって評価される。温度及び圧力の標準状態の下で、試験片は、１０％以下の全長に対する相対変形に対応する、１ｃｍ以下の中央での最大たわみを示す。
【００８２】
より具体的には、部品２、３は、溶着作業の加熱条件下で、すなわち、部品２、３は溶着前、溶着の間、そして溶着後も剛性のままである。
【００８３】
部品２、３は、互いに対して互換性を有する異なる熱可塑性材料、さもなければ、１つの同じ熱可塑性材料を含んでもよい。≪互換性のある熱可塑性材料≫とは、混合可能な熱可塑性材料すなわちポリマーを意味し、それらの混合物は、ポリマーのガラス転移温度同士の間の中間のものを有する。本発明に好適な熱可塑性材料の例としては、ポリアミド、ポリスルホン、フェニレン  ポリスルフィド（ＰＰＳ）、ポリイミドであって特にポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）であって特にポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）及びポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレフタラート、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の  塩素化ポリマー、アクリル、又はメタクリル酸ポリマーが挙げられる。熱可塑性材料は、非晶質、結晶質、又は半結晶質の熱可塑性材料であってもよい。
【００８４】
ポリアミドは、具体的にはポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ＰＡ１１、ＰＡ１２、ＰＡ６、ＰＡ１０１０、ＰＡ６６、ＰＡ４６、又はコポリアミドであってもよい。
【００８５】
それは、また、上記の材料のうちのいくつかの結合であってもよい。
【００８６】
有利には、部品２、３は、熱可塑性材料としてＰＰＳ、ＰＥＩ、又はＰＥＥＫ又はＰＥＫＫ等のＰＡＥＫを含む。
【００８７】
部品２、３は、（強化繊維を含む）充填材及び／又は機能性添加物を含んでもよい。機能性添加物の中で、界面活性剤、紫外線安定剤、熱安定剤、殺生剤、強化剤、及び／又は膨張剤のうちの１つ又は複数に特に言及がなされてもよい。
【００８８】
充填材は、繊維又は非繊維の充填材を含んでもよい。非繊維充填材は、特に、無機質充填材、例えば、アルミナ、シリカ、炭酸カルシウム、二酸化チタン、ガラスビーズ、カーボンブラック、黒鉛、グラフェン、及び炭素ナノチューブである。
【００８９】
繊維充填材は、いわゆる短繊維又は連続強化繊維であってもよい。
【００９０】
特に、部品２、３は、独立して複合材料であってもよく、この複合材料は、熱可塑性材料のマトリクス内に強化繊維を含む。強化繊維は、特に部品の剛性向上を可能にする。
【００９１】
強化繊維は、特に、ガラス繊維、石英繊維、炭素繊維、グラファイト繊維、バサルト繊維、シリカ繊維、鋼繊維等の金属繊維、アルミニウム繊維若しくはボロン繊維、炭化ケイ素若しくは炭化ホウ素ファイバ等のセラミック繊維、天然植物繊維、ＰＢＯとしてより知られたアラミド繊維若しくはポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール）の繊維等の合成有機繊維、又はＰＡＲＫ繊維、あるいはかかる繊維の混合物であってもよい。好ましくは、それらは、炭素繊維又はガラス繊維、より具体的には炭素繊維である。
【００９２】
複合材料の例としては、ＰＥＫＫマトリクス内の炭素繊維、ＰＥＫＫマトリクス内のガラス繊維、ＰＡ１１、ＰＡ１２、ＰＡ６若しくはＰＡ１０１０等のポリアミドマトリクス内の炭素繊維、ＰＡ１１、Ｐ１２、ＰＡ６、若しくはＰＡ１０１０等のポリアミドマトリクス内のガラス繊維、ポリプロピレンマトリクス内の炭素繊維、ポリプロピレンマトリクス内のガラス繊維、ポリエチレンテレフタラートマトリクス内の炭素繊維、ポリエチレンテレフタラートマトリクス内のガラス繊維、ＰＥＥＫマトリクス内の炭素繊維、ＰＥＥＫマトリクス内のガラス繊維、ＰＥＩマトリクス内の炭素繊維、ＰＥＩマトリクス内のガラス繊維、ＰＰＳマトリクス内の炭素繊維、ＰＰＳマトリクス内のガラス繊維が挙げられる。
【００９３】
部品２、３は、独立して、部品の総容積に対して２５〜８０体積％の、好ましくは４５〜７０体積％の炭素繊維及び／又はガラス繊維等の強化繊維を含んでもよい。特に、部品２、３は、部品の全体体積に対して、２５〜３０体積％、３０〜３５体積％、３５〜４０体積％、４０〜４５体積％、４５〜５０体積％、５０〜５５体積％、５５〜６０体積％、６０〜６５体積％、６５〜７０体積％、７０〜７５体積％、又は７５〜８０体積％の量で強化繊維を独立して含んでもよい。十分な体積パーセントの強化繊維の分散が、溶着される部品の、又はそれの構成層の剛性向上を可能にする。
【００９４】
部品２、３は、部品の全体体積に対して２０〜７５体積％、好ましくは３０〜５５体積％の範囲に及ぶ、熱可塑性材料内のマトリクスの量を含んでもよい。いくつかの実施形態では、部品２、３は、部品の全体体積に対して、２０〜２５体積％、２５〜３０体積％、３０〜３５体積％、３５〜４０体積％、４０〜４５体積％、４５〜５０体積％、５０〜５５体積％、５５〜６０体積％、６０〜６５体積％、６５〜７０体積％、又は７０〜７５体積％の熱可塑性材料内のマトリクスの量を含む。
【００９５】
いくつかの実施形態では、部品２、３は、独立して、本質的に熱可塑性材料から、又は熱可塑性材料から構成されてもよい。部品２、３は、いずれかの強化要素、例えば、強化繊維（特に炭素繊維及びガラス繊維）を欠いた材料から独立して構成されてもよい。
【００９６】
≪熱可塑性材料から本質的に構成されている≫とは、部品が、熱可塑性材料だけと、随意に１つ又は複数の機能性添加物と、を含有すること、具体的には、部品が、少なくとも９０体積％、好ましくは少なくとも９５体積％、少なくとも９８体積％、又は少なくとも９９体積％、例えば約１００体積％の熱可塑性材料を含んでもよいことを意味する。
【００９７】
部品２、３は、独立して、いずれかの導電性材料を欠いてもよい。
【００９８】
部品２、３は、また独立して、０〜３０体積％の充填材、及び／又は上記のような機能性添加物を含んでもよい。
【００９９】
部品２、３は、独立して、単一ブロック構造、又は代替として多層構造であってもよい。
【０１００】
部品２、３のうちの少なくとも１つが多層構造であるとき、層は、同じであっても、又は互いに異なってもよい。
【０１０１】
部品と関連した上記の特性は、個々に層に当てはまる。
【０１０２】
好ましくは、部品２、３は、上記のようないくつかの複合層（又は「半製品」）を含む（又はそれから構成される）。部品２、３は、圧縮部品又は堆積部品であってもよい。
【０１０３】
部品２、３内の複合層の数は、そのため、２〜１５０、好ましくは４〜４０、より好ましくは６〜３０、理想的には７〜２５で変化してもよい。
【０１０４】
部品２、３以外に、別のいかなる熱可塑性材料も、溶着法中に付加されない。具体的には、別のいかなる熱可塑性材料も、インサート４の上流側か又は下流側かに関係なく、溶着される表面１０、１１の界面に付加されない。２つの溶着された部品２、３の間を接合する溶着は、そのため、部品の熱可塑性材料のマトリクス自体によって、特に相互浸透を介して形成される。
【０１０５】
溶着生成物は、アセンブリにおいて満足のいく機械的性能を示す。アセンブリにおけるこの機械的性能は、例えば、極限せん断応力を測定することによって評価されてもよい。極限せん断応力は、溶着界面における材料破壊を生じさせる、溶着生成物の表面に平行に印加される機械的応力である。例えば、標準ｐｒＥＮ６０６０又はＩＳＯ４５８７に従う１つの公知技術においては、溶着方向に垂直なグルーブが、溶着生成物の２つの表面のそれぞれの上に作成されることにより、このように溶着界面に発生させられたせん断力を局所化する。せん断強度は、せん断抵抗領域によって分割された溶着生成物を破断するのに必要な力に対応する。
【０１０６】
好ましくは、強化繊維の向きは、それぞれの複合層内で本質的に一方向である。より好ましくは、強化繊維の一方向の向きは、層毎に異なる。更に好ましくは、２つの隣接層は、強化繊維の一方向の向きを有し、当該２つの隣接層は、本質的に互いに約９０°の角度を有するか、又は実質的に互いに約４５°の角度を有する。その代替として、複合層のうちの少なくとも１つの内の、特に複合層のそれぞれの内の強化繊維は、いくつかの方向を有してもよい。
【０１０７】
熱可塑性材料は、多層部品２、３と同じであっても、それらの層毎に異なってもよい。好ましくは、熱可塑性材料は、部品２、３の全ての層で同じタイプのもの（例えば、ＰＥＫＫ、ＰＥＥＫ、又はＰＰＳ）である。それは、随意に、層毎に異なる等級、例えば、異なる粘性、異なる分子量、又は異なる融点を含んでもよい。その代替として、熱可塑性材料の等級は、全ての層で同じものである。
【０１０８】
いくつかの実施形態では、部品２、３のうちの少なくとも１つが多層構造であるとき、溶着される表面１０、１１を含む層（本説明では「第１層」とも呼ばれる）は、部品２、３の別の層の１つ又は複数の熱可塑性材料の融点よりも低い融点を有する熱可塑性材料を含む。第１層の熱可塑性材料の融点は、部品２、３の別の層の１つ又は複数の熱可塑性材料の融点よりも１０〜１００℃だけ、好ましくは２０〜６０℃だけ、より好ましくは３５〜５０℃だけより低くてもよい。
【０１０９】
溶着される表面１０、１１を含む層は、また、部品２、３の別の層の１つ又は複数の熱可塑性材料の粘性よりも小さい粘性を有する熱可塑性材料を含んでもよい。
【０１１０】
一例として、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）の中から選択された熱可塑性材料について、第１層の熱可塑性材料の粘性は、部品２、３の別の層の１つ又は複数の熱可塑性材料の粘性よりも３〜３０ｃｍ３／１０ｍｎだけより低くてもよく、好ましくは５〜２０ｃｍ３／１０ｍｎだけより低くてもよく、より好ましくは７〜１５ｃｍ３／１０ｍｎだけより低くてもよい。示される粘性は、標準ＩＳＯ／ＦＤＩＳ／１１３３＿１及びＩＳＯ／ＦＤＩＳ／１１３３＿２に従って測定されたＭｅｌｔ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｉｎｄｅｘ値（ＭＶＩ）又はＭｅｌｔ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｒａｔｅ値（ＭＶＲ）である。測定は、１ｋｇの重量下で３８０℃において実行される。生成物は、ＭＶＩ測定の前に乾燥させられる。
【０１１１】
溶着される表面１０、１１を含む層は、また、部品２、３の別の層よりもより大きい体積の熱可塑性材料、又は部品２、３の別の層よりもより小さい体積の強化繊維を備えてもよい。第１層内の熱可塑性材料の体積は、部品２、３の上記層の全体体積に対して３０〜１００％、好ましくは４５〜８０％、より好ましくは５５〜７０％で変化してもよい。部品２、３の別の層と比較して、樹脂で強化された、溶着される表面を含む層は、好ましくは、溶着方向に対して０°に向けられる。
【０１１２】
例えば、それらの外側部分内の部品２、３は、良好な溶着に必要な熱可塑性材料の量を溶着される表面に維持しながら、強固なファイバ強化材を有してもよい。
【０１１３】
より小さい粘性及び／又はより大きい体積量の熱可塑性材料を有する溶着される表面１０、１１を含む層の存在は、容易にされた溶着及び／又はそのより良好な性能を提供し、そして、具体的には、溶着界面における熱可塑性プラスチックのビード（又はメニスカス）の形成を可能にしてもよい。
【０１１４】
溶着される表面１０、１１を含む層は、また、炭素繊維織布等の大きい交差密度を有する強化材料を含んでもよい。
【０１１５】
熱可塑性材料のような溶着される表面１０、１１を含む層は、また、２つ以上の熱可塑性種の混合物（例えば、ポリエーテルイミドとＰＡＥＫとの混合物）を含んでもよく、熱可塑性材料のような部品２、３の別の層は、単一の熱可塑性種だけを備える。
【０１１６】
部品２、３は、独立して一定の厚さのものであってもよく、又は、例えば溶着方向Ｄに変化する可変厚さのものであってもよい。
【０１１７】
本発明の誘導溶着法の１つの長所は、それが、インダクタと部品２、３の溶着される表面１０、１１との間の距離に比較的ほとんど敏感でないことである。
【０１１８】
装置１は、溶着される部品２、３を保持するための支持体を備える（図１に示さず）。支持体は、また、例えばクランプ固定によって、溶着作業中に部品２、３を保持してもよい。この支持体は、好ましくは、部品２、３を保持することを目的とする平坦面を含むが、それは、また、いずれかの可能な形状のものであってもよい。
【０１１９】
有利には、特に炭素強化複合材等の熱伝導材料の場合、いずれかの好適な手段を用いて、溶着される構造の全ての構成材料の融点よりも常に低いままでなければならないある温度まで、溶着される領域を予熱することが有用であってもよい。支持体を加熱することも、また、可能である。例えば、特にＰＡＥＫについては、温度は、融点よりも４０〜１５０℃だけ低く、好ましくは５０〜１２０℃だけ低く、より好ましくは７０〜９０℃だけ低くてもよい。予熱することは、部品２、３の溶着される界面と残部との間の温度差を制限することを可能にして、界面から部品２、３に向かう熱の流れを制限する。加熱は、特に溶着領域内において、材料の結晶化に対してより良好な制御を提供する。加熱は、溶着される領域の又はそれに垂直な付近において局所的であってもよい。
【０１２０】
有利には、特に、炭素強化複合材等の熱伝導材料の場合、いずれかの好適な手段、例えば、赤外線ランプ又は熱気の流れを用いて、全ての溶着される構造の構成材料の融点よりも低いままでなければならない温度に溶着される領域を加熱することが、また有用であってもよい。維持された加熱は、また、溶着される界面の温度に対するより良好な制御を可能にする。加熱は、また、特に溶着される領域内の材料の結晶化に対するより良好な制御を提供する。加熱は、溶着される領域の又はそれに垂直な付近において局所的であってもよい。
【０１２１】
装置１は、インサート４を備える。インサート４は、それが熱を提供することができる点で加熱インサートである。熱は、いずれかの好適な手段によって、具体的には、誘導を介して、抵抗効果を介して、振動を介して、摩擦を介して、超音波を介して、レーザーの使用を介して、高温ガスの流れを介して、又は外部熱源からの伝導を介して提供されてもよい。
【０１２２】
誘導溶着のために、インサートは、誘導感応性材料を含む材料を含み、そして、インサートの熱が、少なくとも１つのインダクタ５による磁界の発生によって発生させられる。
【０１２３】
≪誘導感応性材料≫とは、少なくとも特定条件下で磁界を受けるときに、加熱されることが可能である材料を意味する。具体的には、それは、サセプタ材料又は磁界吸収体であってもよい。好ましくは、インサート４は、部品２、３の構成材料（特に適用可能であるとき、炭素繊維）よりもより誘導感応である材料を含む。
【０１２４】
好ましくは、誘導感応性材料は、金属の誘導感応性材料である。金属材料は、例えば、鉄、鋼（例えばステンレス鋼）、アルミニウム、ニッケル−クロム、チタン、又はその結合によって形成される群から選択されてもよい。
【０１２５】
誘導感応性材料のようなインサート４は、キュリー温度Ｔｃを有する強磁性材料を含むか、又はそれから構成されてもよい。これは、溶着方法を実装するときに、加熱されるインサート４の温度に対してより良好な制御を可能にする。強磁性材料の温度がＴｃよりも低い場合、この材料は、強磁性挙動を有し、誘導に敏感である。材料の温度がキュリー温度Ｔｃに到達すると、材料は常磁性になり、それでそれの誘導感応性は修正され、上記材料の温度は、温度Ｔｃに維持されてもよい。
【０１２６】
インサート４は、特に、それが誘導感応性材料のような強磁性材料を含む場合、防食特性を提供する機能性被覆、例えば（防食材料）、又は２つの部品の間にインサートを滑り込ませることを容易にする機能性被覆（部品２、３の間にインサート４を滑り込ませることを容易にする材料）によって、完全に又は部品的に被覆されてもよい。
【０１２７】
抵抗効果を用いる溶着のために、インサート４は、導電性材料を含み、インサートの熱は、抵抗効果（又はジュール効果）を介して発生させられる。抵抗効果は、電流を印加することによって発生させられる。インサートは、随意に、絶縁材料によって完全に又は部品的に被覆されてもよい。
【０１２８】
インサート４の形状は、抵抗効果を介する加熱に適合されてもよい。２つのアーム８１及び８２の端部分に設置された「Ｕ型」インサート４７が、図１６に示されている。２つのアーム８３及び８４の端部分に設置されたインサート４８が、図１７に示されている。
【０１２９】
好ましくは、抵抗性導電性材料は、ニッケル合金、鉛合金、チタン合金、マンガン合金、ニッケルクロム合金、鉄クロムアルミニウム合金、及びニッケル銅合金の中から選択されてもよい。
【０１３０】
インサート４は、異なる材料を含む異なる区域を備えることにより、溶着される表面に加熱区域を局所化してもよい。これらの材料は、例えば、ろう付けを介してアセンブルされてもよい。同様に、図１８に示すように、インサートは、例えば、インサートに沿って温度を均一にするために並列に装着された一連の抵抗区域４９を含んでもよい。
【０１３１】
レーザーを用いる溶着のために、インサート４は、少なくとも１つのレーザーによって直接加熱されてもよい。その代替として、インサート４は、光ファイバのネットワークを含んでもよく、当該ネットワークは、レーザー加熱のエネルギが溶着される表面に向かって導かれることを可能にする。
【０１３２】
高温ガスの流れを用いる溶着のために、インサート４は、例えば接触を介して、高温ガスの流れによって直接加熱されてもよい。その代替として、インサート４は、少なくとも１つのダクトを含んでもよく、当該ダクトは、インサート内部での高温ガスの流れの循環を可能にする。
【０１３３】
伝導を用いる溶着のために、インサート４は、いずれかの好適な外部熱源によって加熱されてもよい。
【０１３４】
インサート４は、有利には、平板である。インサート４は、５ｍｍ以下の、好ましくは０．３〜５ｍｍの、より好ましくは０．３〜３ｍｍの、更に好ましくは０．５〜１．５ｍｍの、なお更に好ましくは０．５〜１ｍｍの厚さを有する。いくつかの実施形態では、インサート４は、０．１ｍｍ以下の、０．１〜０．２ｍｍの、０．２〜０．３ｍｍの、０．３〜０．５ｍｍの、０．５〜１ｍｍの、１〜１．５ｍｍの、１．５〜２ｍｍの、２〜２．５ｍｍの、２．５〜３ｍｍの、３〜３．５ｍｍの、３．５〜４ｍｍの、４〜４．５ｍｍの、又は４．５〜５ｍｍの厚さを有する。≪厚さ≫とは、溶着される表面と接触しているインサート４の表面同士の間の寸法を意味する。インサート４の表面が平面ではない、及び互いに平行でない場合、厚さは、これらの２つの表面の間での最大寸法に対応する。かかる厚さは、インサート４を挿入するときに、インサートの剛性、剛性部品２、３の良好な熱伝達及びわずかな機械的変形を保証し、そして、剛性部品の溶着を可能にする。溶着される２つの部品の間の有効な溶着のために、圧力が、１つ又は複数の成形ローラ６によって溶着される領域に印加されるとき、溶着界面を形成する溶着される表面の温度は、熱可塑性ポリマーの融点よりも高くなければならない。図１１に示すように、インサート４の端部と部品２、３の溶着される表面の接触点との間の距離≪ｄ≫を制限することが好ましい。このことは、インサート４の厚さを制限することにより、溶着される部品２、３、又はそのうちの１つにそれらの弾性限界を超えて応力を加えることを防止することを意味する。そのため、インサート４の厚さは、溶着される部品２、３の剛性を考慮に入れて、それに応じて小型化され、適合させられ、及び最適化されなければならず、そして、典型的には、５ｍｍ以下の厚さを有しなければならない。
【０１３５】
インサート４は、溶着される部品及び溶着方法（例えば速度率）に適合させられた、寸法（例えば長さ、幅、厚さ）、形状、及び／又は特性（例えばばね効果）を有してもよい。
【０１３６】
インサート４は、溶着される部品２、３の重複領域の幅に少なくとも等しい（溶着方向に垂直である）幅を有してもよい。
【０１３７】
それの代替として、インサート４は、溶着される部品２、３の重複領域の幅よりも小さい幅を有することにより、重複領域の幅の部分上にだけ溶着を形成する。インサート４は、平面形状のものであってもよく、すなわち、それの２つの表面のそれぞれは平面である。平面表面は、互いに平行（零角）であってもよい。インサート４と接触している溶着される表面の加熱を最適化するために、インサート４の表面は、零でない角度のベベル形状、例えば、平面ベベルを有するインサート又は非平面ベベルを有するインサートを形成してもよい。インサートの表面は、溶着される部品２、３のプロファイルに適合させられた特定の幾何形状を有してもよい。インサートは、図１１に示すように、基板との接触を介する熱伝達を促進するように最適化された形状のものでもよい。例えば、サセプタの幾何形状は、それが基板同士の間の可変距離に適合することができるように設計されてもよい。
【０１３８】
別の実施形態では、インサート４は、いずれかの別の適合させられた形状、具体的には非平面形状を有してもよい。かかる特定幾何形状のインサートの使用は、非平面の溶着される表面１０、１１を有する部品の溶着を可能にする。一例が、図６に示されている。インサート４は、アーム８の端部分に設置され、好ましくは、アーム８に取り付けられている。
【０１３９】
≪ばね効果を有する≫インサート４１が、２つの異なる圧縮状態で図７及び８に示されている。別の≪ばね効果を有する≫インサート４２が、２つの異なる圧縮状態で図９及び１０に示されている。溶着される表面が、部品２、３の製造公差のために、溶着前に可変間隔を有することがあってもよい。
【０１４０】
本発明の誘導溶着法は、２つの部品２、３の溶着される表面１０、１１の間でのインサート４の挿入を含む。溶着のとき、インサート４は、溶着される部品２、３に対して溶着方向Ｄに動く。
【０１４１】
この相対運動は、インサート４が支持体に対して固定されたまま、溶着される部品２、３を動かすことによって達成されてもよい。その代替として、好ましくは、それは、溶着される部品２、３が支持体に対して固定されたまま、支持体に対してインサート４を動かすことによって達成されてもよい。
【０１４２】
例えば、インサート４は、５０〜１０００ｍｍ／分、好ましくは１００〜５００ｍｍ／分の速度で、溶着される部品２、３に対して溶着方向Ｄに動いてもよい。
【０１４３】
インサート４が溶着される部品２、３に対して溶着方向Ｄに相対運動するとき、インサート（及び溶着される部品）の移動経路は、直線構成であってもよい。その代替として、特に、インサートの幅が溶着される部品２、３の重複領域の幅よりも小さいとき、インサートの移動経路は、直線構成でなくてもよい。例えば、インサートは、また、横断方向に、正弦曲線的に、若しくは漸増的に、又は別の態様で動いてもよい。
【０１４４】
誘導溶着のために、装置１は、また、少なくとも１つのインダクタ５を含む。本発明の誘導溶着法を実装するとき、インダクタ５は、磁界を発生させる。インダクタは、印加される磁界に対して最適化された幾何形状を有し、それは、巻線から構成されてもよく、又は構成されなくてもよい。その幾何形状が巻線を含む場合、それは、単一の巻線又はいくつかの巻線を有するインダクタであってもよく、これらの巻線は、溶着される材料に応じて、中心を外れている及び／又は指向させられることがある。
【０１４５】
一実施形態では、図１、２、３、１３、及び１５に示すように、装置は、単一のインダクタ５、５３から構成されてもよい。別の一実施形態では、図１３に示すように、装置は、少なくとも２つのインダクタ５１及び５２を備えてもよく、それらは、別個の溶着領域を形成する。別の一実施形態では、図１５に示すように、装置は、一連の少なくとも２つのインダクタ、例えば、一連の４つのインダクタ５４を備えてもよく、それらは、２つの溶着される部品２、３の表面溶着を可能にする。
【０１４６】
インダクタ５は、部品２、３に対して固定されてもよい。インダクタ５は、そのため、インサート４が動くときにそれの加熱を可能にするような大きなサイズのものであってもよく、プロビジョンが、溶着方向Ｄに沿った複数の固定型誘導器５に対して作成されてもよい。しかし、好ましくは、インダクタは部品２、３に対して可動である。
【０１４７】
溶着される部品２、３に対して溶着方向Ｄのインサート４の相対運動中、インダクタの移動経路は、直線構成であってもよく、又は非直線構成であってもよい。図１３に示すように、インダクタ５１及び５２は、直線構成である移動経路を有してもよい。図１５に示すように、一連のインダクタ５４は、また、直線構成である移動経路を有してもよい。図１４に示すように、インダクタ５３は、正弦波形状の移動経路を有してもよい。
【０１４８】
有利には、本発明の溶着方法を実装するとき、インサート４とインダクタ５とは、溶着方向Ｄでの溶着のときに、溶着される部品２、３に対して、一緒に動く。
【０１４９】
表現≪一緒に動く≫とは、それらが、同時に、同じ方向（この場合、溶着方向Ｄ）に、同じ速度で動くことを意味する。
【０１５０】
好ましくは、それ自体の端部分にインサート４を有するアーム８は、インダクタ５に取り付けられる。
【０１５１】
本発明の溶着方法は、溶着方向Ｄに対してインサート４の位置の上流側（すなわちその前方）及び／又は下流側（すなわちその後方）の２つの部品２、３のうちの少なくとも１つの上に圧力を印加することによって、２つの溶着される部品２、３の溶着される表面１０、１１と接触させるステップを含んでもよい。
【０１５２】
そのため、装置１は、また、１つ又は複数の圧力印加要素を備えてもよい。これらの圧力印加要素は、溶着方向Ｄに対してインサートの後方に及び／又は前方に設置されてもよい。圧力印加要素は、部品２、３上での圧力の印加を可能にすることにより、それらは他方に当接して一方に押圧させられる。好ましくは、装置１がいくつかの圧力印加要素を備えるとき、これらの圧力印加要素のそれぞれによって印加される圧力は、互いに独立している。
【０１５３】
例えば、それらは、溶着方向Ｄに対してインサートの後方に設置された、１つ又は複数の成形ローラ６であってもよい。１つ又は複数の成形ローラ６は、インサート４の温度によって軟化させられた材料の相互浸透を促進する。それらは、また、特定時間の成形圧力の維持を確実にするための、トレッド１６の無限軌道によって随意に囲まれたいくつかの成形ローラ６であってもよい。これらの実施形態では、成形ローラ６のそれぞれが、圧力を印加してもよく、及び／又はローラ同士の間に結合されている、若しくは互いに独立している運動力学を有してもよい。圧力印加要素は、冷却手段を備えてもよい。それらは、また、適合させられた周波数、例えば超音波の振動を独立して受けることにより、インサート４の温度によって軟化された材料の相互浸透及び高分子拡散を増進することによって溶着を促進してもよい。振動が、バイブレータ１２によって誘発されてもよい。デバイスが少なくとも２つの成形ローラを備える場合、これらは、同じか又は異なる直径を有してもよい。これらのローラは、また、無限軌道を備えてもよい。図１２に示すように（インダクタは図示されず）、２つの固定型成形ローラ６１及び６２は、可動部品２、３の両側に、互いに対向して設置されてもよい。
【０１５４】
圧力印加要素は、また、溶着方向Ｄに対してインサートの前方に設置された１つ又は複数の加圧ローラから構成されてもよい。この又はこれらのローラは、部品２、３を十分に押し固めることを確実にする。インサートの前方に圧力印加要素を設置することは、部品２、３の間でのインサートの運動が２つの部品を互いに引き離すので、特に有用であり、そして、インサートによって接触面を低減して溶着効力を低減してもよい。
【０１５５】
好ましくは、圧力印加要素、例えば、１つ又は複数の成形ローラ６、無限軌道１６によって囲まれた成形ローラ、及び／又は１つ又は複数の加圧ローラは、独立して、溶着される部品２、３に対して、溶着のときに、溶着方向Ｄに、インサート４の移動と一緒に動いてもよい。誘導溶着では、それらは、独立してインダクタ５に取り付けられてもよい。それらは、独立して、インサート４を備えるアーム８に取り付けられてもよい。
【０１５６】
本発明の溶着方法は、溶着方向Ｄに対してインサート４の位置の後方にある、又はもしあれば圧力印加要素の前方にある、２つの部品２、３のうちの少なくとも１つの上に温熱調節ブロック（図示せず）を適用することによって溶着される部品を冷却するステップを含んでもよい。
【０１５７】
温熱調節ブロックは、溶着される表面、すなわち溶着界面を熱可塑性ポリマーの融点よりも高い温度に保持しながら、溶着温度に対して溶着される部品の自由表面の温度を低下させる。
【０１５８】
この冷却ステップは、溶着部品内部の温度勾配に対する制御を提供し、そして、圧縮解除を制限し、防止しさえする。
【０１５９】
温熱調節ブロックは、好適な熱伝導率を有する材料から構成され、そして、例えば、流体の循環を介して温度調節されてもよい。インサートが誘導によって加熱される場合、温熱調節ブロックの構成材料は、有利には、熱伝導性で、電気絶縁性であってもよい。
【０１６０】
装置１は、また、温度制御型チャンバ１４を備えてもよい。このチャンバ１４は、好ましくは、溶着方向Ｄに対してインサートの後方に設置される。チャンバは、また又は代替として、溶着方向Ｄに対してインサートの前方に設置されてもよい。有利には、溶着のときに、それは、溶着される部品２、３に対して溶着方向Ｄにインサート４の移動と一緒に動いてもよい。いくつかの実施形態では、チャンバ１４は、インサート４を備えるアーム８に取り付けられる。誘導溶着では、チャンバ１４は、また又は代替として、インダクタ５を備えるアーム８に取り付けられる。この温度制御型チャンバ１４は、部品２、３の１つの区域が特定温度に保持されること、例えば、加熱によって−例えば、誘導によって−軟化された部品２、３の１つの区域を再結晶温度に保持することを可能にして、最適条件下での再結晶を可能にし、溶着後の部品の後硬化を防止する。それは、また、溶着領域の外側（そして、具体的にはチャンバの外側）の部品の外部冷却を可能にしてもよい。それに加えて、溶着される表面１０、１１の加熱が対流を介して実行されるときに、上記チャンバ１４の存在が、対流の摂動を制限してもよい。
【０１６１】
温度制御型チャンバ１４は、少なくとも１つのブローチューブ１５によって、チャンバ１４内部に流体、好ましくは熱気をブローすることにより所望の温度にされてもよい。
【０１６２】
温度制御型チャンバ１４の外側にある領域は、別の温度にされてもよくて、そして、例えば、具体的には、少なくとも１つのブローチューブによって流体、好ましくは冷気をブローすることにより、冷却されてもよい。
【０１６３】
温度制御型チャンバ１４は、例えばエラストマー材料の可撓性スカートによって範囲を決められてもよい。可撓性スカートは、例えば、上側平板の周辺部に固定されてもよい。この構成によって、部品２、３に対する上側平板の高さのなんらかの変動にもかかわらず、本質的に閉じたチャンバを保持することが可能であってもよく、具体的には、それは、いかなる形状の部品２、３に適合してもよい。
【０１６４】
装置１は、また第２アーム９を備えてもよく、第２アームの端部分に、随意にインサート４に取り付けられたスペーサ要素７を有する。スペーサ要素７は、部品２、３の溶着される表面１０、１１の間に挿入される。具体的には、それは、インサート４と部品２、３との間の摩擦の制限を提供する。
【０１６５】
スペーサ要素７は、好ましくは、溶着方向Ｄに対してインサート４の前方に設置される。溶着のときに、それは、溶着方向Ｄに、溶着される表面１０、１１の間で溶着される部品２、３に対して、インサート４の移動と一緒に有利に動いてもよい。スペーサ要素７を備えるアーム９は、インサート４を備えるアーム８に取り付けられてもよい。誘導溶着では、スペーサ要素７を備えるアーム９は、また又は代替として、インダクタ５を備えるアーム８に取り付けられてもよい。
【０１６６】
スペーサ要素は、それの表面のそれぞれが凸形であるので、二重の凸形状のもの（図３に視認できる）であってもよい。
【０１６７】
スペーサ要素は、また、１つの表面が凸形であり、別のものが平面であるような混合形状のものであってもよい。
【０１６８】
本発明の溶着方法が実装されるとき、インサート４は、２つの部品２、３の溶着される表面１０、１１のそれぞれと接触していてもよい。その代替として、インサートが、２つの部品２、３の溶着される表面１０、１１のうちの少なくとも１つと接触していなくてもよいこと、特に、それが、２つの部品２、３の溶着される表面１０、１１のうちのいずれとも接触していなくてもよいことがあり得る。
【０１６９】
溶着される表面１０、１１の加熱は、そのため、インサート４からの伝導を介して、及び／又は対流を介して、及び／又は放射を介して達成されてもよい。
【０１７０】
装置１は、また、少なくとも１つのパイロメータ（図示せず）を備えてもよい。本発明の溶着方法を実施するとき、パイロメータは、連続して又はある時点で、溶着領域内の溶着される部品の温度を測定する。パイロメータは、好ましくは、溶着方向Ｄに関してインサート４に設置される。
【０１７１】
パイロメータは、好ましくは、溶着される部品２、３の縁のうちの１つに設置されるか、その代替として、特に、インサートの幅が溶着される部品２、３の重複領域の幅に少なくとも等しいときに、パイロメータは、溶着される部品２、３の縁のそれぞれに設置される。本発明の方法は、溶着領域内の溶着される部品２、３の制御された均一なウォームアップを可能にする。縁のうちの１つ、又は両方の縁での温度の測定は、十分なものであり、そして溶着領域全体にわたって温度を外挿することを可能にする。
【０１７２】
その代替として又は追加として、特に、インサートの幅が、溶着される部品２、３の重複領域の幅の一部分だけを表す場合、パイロメータは、溶着領域のいずれかの点において、２つの部品のうちの１つの自由表面に設置されてもよい。
【０１７３】
パイロメータは、また、溶着される部品の縁でのインサート４の温度を測定してもよい。
【０１７４】
好ましくは、インサート４とパイロメータとは、溶着のときに、溶着される部品２、３に対して溶着方向Ｄに一緒に動く。それは、インサート４を備えるアーム８に取り付けられてもよい。
【０１７５】
装置は、多重溶着デバイスを備えてもよい。
【０１７６】
一実施形態では、多重溶着デバイスは、少なくとも３つの溶着される部品の同時溶着を可能にしてもよい。上記デバイスは、具体的には、同じレベルに又は溶着の方向から中心を外れて設置された少なくとも２つのインサートを備えてもよい。これらの多重インサートは、それぞれ、第１部品と第２部品との溶着、第２部品と第３部品との溶着等、及びそれの並列を可能にする。別の一実施形態では、多重溶着デバイスは、重複領域の２つの別個の点での２つの部品の溶着を可能にしてもよい。上記デバイスは、特に、溶着方向に対して同じレベルに、特定間隔をその間に伴って設置された少なくとも２つのインサートを備えてもよい。それぞれのインサートは、第１部品の１つの部分と第２部品の１つの部分との溶着を可能にする。溶着の後には、２つの部品の重複領域のいくつかの部分だけが一緒に溶着されており、別の部分は溶着されていないことになる。誘導溶着では、同じ結果が、溶着される部品の表面全体にわたって広いインサートを設置することによって達成されてもよく、また、局所化された加熱を提供し、溶着される部品上を移動するいくつかのインダクタを介して熱を適用することによって達成されてもよい。
【０１７７】
本発明の溶着方法は、溶着界面の端部に熱可塑性材料のビード（メニスカス）１３の形成を含んでもよい（図５に視認できる）。本発明の方法が溶着される表面１０、１１の加熱を可能にし、それでこれらの溶着される表面１０、１１の端部分まで部品２、３の熱可塑性材料の軟化を可能にするので、このビード（メニスカス）の形成が可能にされる（具体的には、溶着される表面１０、１１にインサート４の寸法を適合させることによって、インサート４は、そのため、溶着される表面１０、１１の１つ又は複数の端部まで、さらに溶着される表面１０、１１の１つ又は複数の端部を越えてさえ延在することができる）。溶着界面の端部におけるビード（メニスカス）１３の存在は、初期のクラック形成のリスクを制限することを可能にする。溶着される複合部品の炭素繊維を加熱することに基づく誘導溶着法では、溶着界面の端部分に近接して電流ループを形成することは可能ではなく、結果として、概してこれらの地点により小さい機械的強度の溶着をもたらす。
【０１７８】
いくつかの実施形態では、インダクタ５から最も遠い部品３が、外層として、又は外層の一部分として（すなわち、溶着される表面１１から最も遠い層として）導電性要素を有する多層構造である。導電性要素は、具体的には、例えば銅又は青銅の金属メッシュであってもよい。この導電性要素の存在は、特に、航空部門の胴体の製造にとって有利であり、この要素は、航空機に避雷を提供する。本発明の方法は、２つの溶着される部品の間の界面に局所化された加熱を用いることができるという有利さを有する。例えば、誘導を介する加熱のために、この要素の主要加熱を誘導するのに十分である導電性要素に到達する磁界によらずに部品２、３を溶着して、この導電性要素の過熱による部品の局所劣化を防止することが可能である。それに加えて、本発明の方法は、導電性要素が磁界の効果の大部分を捕捉することを防止し、さもなければ、結果として、溶着される表面の不十分な加熱をもたらすことになる。
【０１７９】
インサート４の、及び／又は（誘導溶着のための）インダクタ５の、及び／又は圧力印加要素の、及び／又は温度制御型チャンバ１４の、及び／又はスペーサ要素７の運動は、１つ又は複数のロボットを介する自動化方式で、又はオペレータによる手動で達成されてもよい。特に、誘導溶着のために、インサート４とインダクタ５とが、同じロボットによって一緒に動かされてもよい。
【０１８０】
溶着温度は、インサート４の温度の関数である。
【０１８１】
誘導について、インサート４の温度は、それ自体、インダクタ５によって供給される磁界のパワー及び周波数に、インサート４の（例えば、インダクタ５と一緒での）移動速度に、及びインダクタ５とインサート４との間の距離に依存する。
【０１８２】
いくつかの実施形態では、インダクタ５は、１０Ｈｚ〜２ＭＨｚ、好ましくは８０Ｈｚ〜３００ｋＨｚ、より好ましくは１００Ｈｚ〜２００ｋＨｚの周波数を有する磁界を発生させる。
【０１８３】
誘導溶着についてのいくつかの実施形態では、インダクタ５とインサート４との間の距離は、溶着全体にわたって一定のままである。別の実施形態では、特に、溶着される部品２、３のうちの少なくとも１つが可変厚さのものである場合、この距離は変化してもよい。
【０１８４】
いくつかの実施形態では、本発明の方法は、インサート４の温度を（熱電対又はいずれか別の好適な温度センサによって）制御するためのステップと、特にインサート４の移動速度、及び／又はインダクタ５によって供給される磁界のパワー、あるいは、抵抗加熱の場合の電力、及び／又は例えば従来のフィードバックループを介するいずれか別の関連パラメータを調整することによるこの温度の即時調節のためのステップと、を含む。
【０１８５】
インサートの熱調節は、溶着される表面が溶着によるアセンブルに適合された必要温度にされることを可能にするという利点を有する。いくつかの調節方式が、適用されてもよい。
【０１８６】
例えば、１つの調節方式は、レーザーパイロメータタイプのデバイスによってインサート４の温度を測定することにより熱調節を達成してもよい。溶着中にアクセス可能な制御領域（部品２、３近傍のインサート４の縁）と、溶着される表面（溶着段階中にアクセス不可能な）と接触しているインサート４の表面との間の温度差を前もって定量化した後に、磁界を介する加熱のための誘導発電機、又は抵抗加熱のための電流発生器のような加熱デバイスのパワーが、従来の溶着段階中にアクセス可能であるインサート４の温度によってサーボ制御されてもよい。
【０１８７】
誘導溶着法のための別の調節方式は、インサート４を製造するためのキュリー温度を有する材料の使用であってもよい。材料のキュリー点は、磁界に対する、及び誘導現象に対するその感度を有意に修正する。この方式において、２つの構成が特に用いられてもよい。１つの構成は、この特定点（誘導電流及び磁気双極子の現象の停止）を超える誘導によって加熱されるべきでない材料の容量である。この場合、キュリー点を横切るとすぐに、インサートの熱調節が物理的に保証される。しかし、誘導による加熱がこの点（例えば、持続性誘導電流）を超えて生じる場合、キュリー点での材料の磁界（例えば透磁率）に対する感度の有意な変化は、溶着デバイスの環境内に置かれた適合されたセンサによって検出されてもよく、このセンサは、キュリー点が到達されて、発生器パワーのサーボ制御を保証する加熱の電子式調節が開始されることを可能にするという表示を提供する。溶着デバイスの環境内で検出されるパラメータは、インサート４の材料の特性の急変によって磁性現象に影響を受ける周囲の磁界の強度（例えばホール効果センサ）であってもよい。環境についてのパラメータの検出は、また、インダクタに結合されたインサート４のインピーダンスにおける変動を必然的に伴ってもよい。
【０１８８】
上記実施形態は、溶着温度に対する制御が航空プロセスの品質保証に必要とされるので、航空部門における胴体部品のアセンブリに特に有益である。
【０１８９】
抵抗効果を介する溶着方法についての別の調節方式は、インサートの抵抗率の測定を含んでもよい。温度に依存する抵抗率の測定は、インサート４を通る電流の値に対するサーボ制御を可能にするであろう。
【０１９０】
本発明の方法は、また、インサート４の温度値、及び／又はインサート４の移動速度、及び／又はインダクタ５によって供給される磁性電力、及び／又は溶着される部品２、３に印加される圧力、及び／又はいずれかの別のパラメータを記録するステップを含んでもよい。このことは、これらのデータの記録が航空プロセスの品質保証に必要とされる航空部門における胴体の製造に特に有益である。
【０１９１】
本発明の溶着部品２、３は、特に航空機胴体部品、例えば胴体の表面部品、フレーム又はストリンガであってもよい。
【０１９２】
あるいは、これらの部品は、航空宇宙若しくは自動車の部品、又はスポーツ設備のための部品であってもよい。
【０１９３】
本発明の方法は、また、特に土木工学及びウォータースポーツの（防水シート、ボートの帆を固定する）分野において、構造的であるか否かに関わらずに防水シートの溶着に適用されてもよい。
【実施例】
【０１９４】
以下の実施例は、本発明を例示しているが、非限定的なものである。
【０１９５】
実施例１〜４において、ＡＴＬ技術（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｔａｐｅ  Ｌａｙ−ｕｐ）を用いて溶着される部品のうちの少なくとも１つを製造するとき、第１堆積層は、ＵＤ−Ｔａｐｅ層であり、それの組成は、複合部品の別の構成層のものとは異なる。
【実施例１】
【０１９６】
第１層の組成は、５０重量％のＰＥＫＫ  Ｋｅｐｓｔａｎ（登録商標）７００２及び５０重量％の炭素繊維である。別の層の組成は、３４重量％のＰＥＫＫ  Ｋｅｐｓｔａｎ（登録商標）７００２（Ａｒｋｅｍａによって市販）及び６６重量％の炭素繊維である。
【０１９７】
この実施例では、第１層の熱可塑性材料のより高い割合が、部品を製造する方法を変えずに溶着を容易にし、メニスカスが溶着界面の端部分に達成されることを可能にする成形圧力下でクリープをこの第１層を付与する。更に、上記第１層は、溶着される表面内のなんらかの欠陥を補償してもよい。
【実施例２】
【０１９８】
第１層の組成は、３４重量％のＰＥＫＫ  Ｋｅｐｓｔａｎ（登録商標）６００２（３０３℃の融点を有する）及び６６重量％の炭素繊維である。別の層の組成は、３４重量％のＰＥＫＫ  Ｋｅｐｓｔａｎ（登録商標）７００２（Ａｒｋｅｍａによって市販）（３３３℃の融点を有する）及び６６重量％の炭素繊維である。
【０１９９】
方法のパラメータは、インサートの温度が、第１層の熱可塑性材料の溶融を、別の層の溶融を伴わずに可能にするように適合させられてもよい。
【０２００】
その代替として、インサートの構成材料は、インサートの（及びその方法におけるそれの環境の）≪天井≫温度が第１層の溶融だけを保証するようなキュリー点を有する強磁性材料を含む。
【実施例３】
【０２０１】
部品の第１層の組成が、５０重量％のポリアミド、及び５０重量％のガラス繊維である。別の層の組成が、３４重量％のポリアミド、及び６６重量％のガラス繊維である。
【実施例４】
【０２０２】
第１層の組成が、３４重量％の特定融点を有する第１ポリアミド、及び６６重量％のガラス繊維である。別の層の組成が、３４重量％の、第１ポリアミドよりも高い融点を有する第２ポリアミド、及び６６重量％のガラス繊維である。
【実施例５】
【０２０３】
これらの第１実現可能性確認試験では、厚さ０．８ｍｍの箔をインサートとして用いた。溶着される基板は、炭素繊維織布を含むＰＰＳマトリクスから構成され、基板厚さは、１．５ｍｍであった。ＰＰＳマトリクス内のガラス繊維織物のプライを溶着界面に置くことにより、界面に非導電性物質を提供した。
【０２０４】
溶着は、本発明の方法に従って実行した。溶着が有効であり、達成されたアセンブリが結合力のあることを観測した。
【０２０５】
この実施例は、本発明の溶着がインサートを加熱することによって実際に達成され、単に溶着される部品内の導電性ファイバの存在のためだけではないことの検証を与えた。
【０２０６】
溶着界面は、完全に相互浸透され、そして、溶着接合部の分析後に熱可塑性マトリクスの結合破断を観測した。
【実施例６】
【０２０７】
−非導電性基板の誘導を介する溶着性
溶着される部品は、ポリプロピレン一方向熱可塑性テープに対応する、商品名Ｐｏｌｙｓｔｒａｎｄ（登録商標）  ＩＥ  ７０３４ＢでＰｏｌｙＯｎｅによって市販されている半製品であった。これらの半製品は、７０重量％のガラス繊維を含み、０．２５ｍｍ／半仕上げ生成物の厚さ、及び３５４ｇ／ｍ２のグラム重を有する。溶着される部品の厚さは、３ｍｍであった。
【０２０８】
２つの部品は、Ｋｕｋａによって市販される工業用ロボット、及びＣＥＩＡによって市販されるインダクタ用の定電流源を用いて溶着した。
【０２０９】
適用された溶着パラメータは、以下のように、
周波数が２００ｋＨｚであり、
インサート４の材料が鋼であり、
Ｐｍａｘが１２．５ｋＷで２０％に制限され、
インダクタと基板との間の距離が５ｍｍであり、
溶着温度が約２００℃であり、
溶着される部品に対するインサートの移動速度が３．３ｍｍ毎秒であった。
【０２１０】
溶着生成物のせん断応力（τ）が１１．８ＭＰａ、すなわち、標準ｐｒＥＮ６０６０に従う基準せん断応力（溶着のない部品）の９７％であったが、基準（１００％）は、５つの試験片において同一の標準に従って実行される。
【実施例７】
【０２１１】
−ＰＥＫＫ及び炭素繊維基板の誘導による溶着性
溶着される部品は、３３３℃の融点を有するＰＥＫＫを含む半製品、及び炭素繊維であった。これらの材料は、オートクレーブ及びレイアップでの硬化ステップを受け、その内容は、
向きシーケンス（それぞれのファイバ層における向き）が＋４５°、０°、−４５°、９０°であり、第３反復で対称面につき６回反復し、
溶着される基板内のファイバの体積パーセント（ＶＰＦ）が６０％±２％であり、
付加される界面材料内のファイバの体積パーセント（ＶＰＦ）が３５％、１５０μｍであった。
【０２１２】
付加された界面材料は、ファイバが溶着方向に対して０°に向けられるように溶着される表面上に設置された一方向網であった。溶着される部品の厚さは、４．４ｍｍであった。
【０２１３】
２つの部品は、Ｋｕｋａによって市販される工業用ロボット、及びＣＥＩＡによって市販されるインダクタ用の定電流源を用いて溶着した。
【０２１４】
適用された溶着パラメータは、以下のように、
周波数が２００ｋＨｚであり、
インサート４の材料が鋼であり、
Ｐｍａｘが１２．５ｋＷで３０％に制限され、
インダクタと基板との間の距離が５ｍｍであり、
溶着温度が４６５℃であり、
溶着される部品に関するインサートの移動速度が３．３ｍｍ毎秒であった。
【０２１５】
溶着生成物のせん断応力（τ）は、部品２、３の材料のせん断応力に近いせん断応力に対応する、３５ＭＰａであった。
【実施例８】
【０２１６】
−測定及び調節を介する溶着領域での温度誘導（又は熱調節方式）（インサート４のキュリー点材料について想定されたものと異なる）
溶着領域での温度をＣＥＩＡによる基準ＳＨ１５／ＳＬＥのパイロメータを用いて試験した。
【０２１７】
第１試験において、直線構成のグルーブを溶着方向に２つの溶着される部品のうちの１つの自由表面の中央に作成した。第１パイロメータをこのグルーブ内に置き、第２側面パイロメータをインサートに続いて溶着される部品の縁に置いた。パイロメータをインサートと一緒に動かした。この試験は、グルーブ内に置かれた第１パイロメータ及び第２パイロメータによってそれぞれ測定された溶着温度が、整合的（一定の差）であることを示した。
【０２１８】
第２試験において、パイロメータをインサートに続いて溶着される部品の縁に単独で置いた。パイロメータをインサートと一緒に動かした。
【０２１９】
これらの試験は、溶着される部品の縁及びインサートに置かれた単一のパイロメータの使用が、溶着領域の温度を制御して誘導するのに十分であることを示す。それらは、また、動的で、独立し、適合される静的サセプタ（作業中のロボットを設定する前）の熱調節方式に対する必要性を示した。
【実施例９】
【０２２０】
−インサートの温度の測定
材料及び条件は、例７の場合と同じであった。
【０２２１】
グルーブ試験において、インサートの縁での温度を、４６５℃のグルーブの中央での温度に対して、４９０℃であると観測した。
【０２２２】
溶着作業を、次いで４９０℃のインサート４の縁での温度で（グルーブを伴わず）実行した。
【実施例１０】
【０２２３】
−基板とインダクタとの間の通常距離
溶着される部品は、一方向ポリプロピレンベース熱可塑性テープに対応する、商品名Ｐｏｌｙｓｔｒａｎｄ（登録商標）ＩＥ７０３４ＢでＰｏｌｙＯｎｅによって市販されている半製品であった。これらの半製品は、７０重量％のガラス繊維を備え、０．２５ｍｍ／半仕上げ生成物の厚さ及び３５４ｇ／ｍ２のグラム重を有する。溶着される部品の厚さは、２ｍｍであった。
【０２２４】
２つの部品が溶着された（実施例６のデバイスを参照）。
【０２２５】
適用される溶着及び制御パラメータは、以下のように、
周波数が２００ｋＨｚであり、
インサート４の材料が鋼であり、
Ｐｍａｘが１２．５ｋＷで２５％に制限され、
インダクタと基板との間の距離が５ｍｍ、１０ｍｍ、及び１５ｍｍであり、
溶着温度が約１８０℃であった。
【０２２６】
これらの試験は、インダクタ／基板距離に関わらず、サセプタの一定の調節温度を維持することが可能であることを示す。発生器の有効電力は、考慮中に距離と適合し、それによって増加する。
【０２２７】
これらの試験は、試験された材料について、外面（自由上面）の温度が、安定条件下で１１０〜１２０℃であり、それゆえに、インダクタと基板との間の距離に関わらず、ポリプロピレンマトリクスの融点よりも十分低いことを更に示す。
【０２２８】
これらの試験は、厚さ１．８ｍｍの炭素織布／ＰＰＳ複合材料（Ｔｅｎｃａｔｅによる基準ＣＥＴＥＸ  ＴＣ１１００）において繰り返され、結論は、１０、１２、及び１５ｍｍのインダクタ／基板距離のものと同じであった。調節温度は３００℃であり、表面温度は２４５℃で安定していた。
【符号の説明】
【０２２９】
２，３  剛性部品
４  インサート
５  インダクタ
６  成形ローラ
１０，１１  部品の表面
１４  温度制御型チャンバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年3月15日(2021.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性材料を含み、それぞれの溶着される表面（１０、１１）を有する少なくとも２つの剛性部品（２、３）を溶着するための方法であって、
前記２つの部品（２、３）の前記溶着される表面（１０、１１）の間にインサート（４）を挿入することであって、前記インサート（４）は５ｍｍ以下の厚さを有する、ことと、
前記インサート（４）を介して熱を供給することと、
を含み、
前記インサートは、溶着のときに、前記溶着される部品（２、３）に対して溶着方向に動く、溶着方法。
【請求項２】
前記熱は、前記インサートによって供給され、前記インサートは、誘導を介して、抵抗効果を介して、振動を介して、摩擦を介して、超音波を介して、レーザーの使用を介して、高温ガスの流れを介して、又は外部熱源からの伝導を介して加熱される、請求項１に記載の溶着方法。
【請求項３】
前記インサートは、誘導感応性材料を含み、前記インサートの前記熱は、少なくとも１つのインダクタ（５）による磁界の発生によって供給される、請求項１又は２に記載の溶着方法。
【請求項４】
前記溶着方向に対して前記インサート（４）の位置の上流側及び／又は下流側の前記２つの溶着される部品（２、３）のうちの少なくとも１つに圧力を印加することによって、前記２つの部品（２、３）の前記溶着される表面（１０、１１）を接触させることを更に含む、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項５】
前記インサート（４）は、前記２つの部品（２、３）の前記溶着される表面（１０、１１）のそれぞれと接触している、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項６】
前記２つの部品（２、３）のうちの少なくとも１つ、好ましくは両方の部品（２、３）は、熱可塑性材料のマトリクス内に強化繊維を含む複合材料、好ましくは、前記熱可塑性材料のマトリクス内に炭素繊維及び／又はガラス繊維の中から選択された強化繊維を含む複合材料である、請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項７】
前記熱可塑性材料は、ポリアミド、ポリイミドであって特にポリエーテルイミド、ポリアリールエーテルケトンであって特にポリエーテルケトンケトン及びポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタラート、ポリオレフィンであって特にポリプロピレン、フェニレン  ポリスルフィド、ポリスルホン、塩素化ポリマーであって特にポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、アクリル、又はメタクリル酸ポリマーである群から選択され、好ましくは、ポリエーテルケトンケトン又はポリエーテルエーテルケトンのようなポリアリールエーテルケトンである、請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項８】
前記２つの部品（２、３）のうちの少なくとも１つ、好ましくは両方の部品は、多層構造である、請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項９】
前記部品（２、３）は、航空機胴体部品である、請求項１〜８のうちいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項１０】
熱可塑性材料を含み、それぞれの溶着される表面（１０、１１）を有する少なくとも２つの剛性部品（２、３）を溶着するための装置であって、前記装置は、
前記２つの溶着される部品（２、３）を保持する支持体と、
前記２つの部品（２、３）の前記溶着される表面（１０、１１）の間に挿入されるように構成された５ｍｍ以下の厚さを有する加熱インサート（４）を端部分に備えるアーム（８）と、
を備えており、
前記インサート（４）は、溶着のときに、前記溶着される部品（２、３）に対して溶着方向に動くように構成されている、装置。
【請求項１１】
誘導を介する、抵抗効果を介する、振動を介する、摩擦を介する、超音波を介する、レーザーを介する、高温ガスの流れを介する、又は外部熱源からの伝導を介する前記インサートの熱発生デバイスを更に備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記熱発生デバイスは、少なくとも１つのインダクタであり、前記インサートは、誘導感応性材料を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
１つ又は複数の成形ローラ（６）及び／又は１つ又は複数の加圧ローラを更に備える、請求項１０〜１２のうちいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記１つ又は複数の成形ローラ（６）は、適合された周波数での振動を受けるように構成されている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
温度制御型チャンバ（１４）を備え、前記温度制御型チャンバは、好ましくは、可撓性スカートを備える、請求項１０〜１４のうちいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記支持体は、加熱されるように構成されている、請求項１０〜１５のうちいずれか１項に記載の装置。
【手続補正書】
【提出日】令和3年5月27日(2021.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性材料を含み、それぞれの溶着される表面（１０、１１）を有する少なくとも２つの剛性部品（２、３）を溶着するための方法であって、
前記２つの部品（２、３）の前記溶着される表面（１０、１１）の間にインサート（４）を挿入することであって、前記インサート（４）は５ｍｍ以下の厚さを有する、ことと、
前記インサート（４）を介して熱を供給することと、
を含み、
前記インサートは、溶着のときに、前記溶着される部品（２、３）に対して溶着方向に動き、誘導感応性材料を含み、前記インサートの前記熱は、少なくとも１つのインダクタ（５）による磁界の発生によって供給される、溶着方法。
【請求項２】
前記溶着方向に対して前記インサート（４）の位置の上流側及び／又は下流側の前記２つの溶着される部品（２、３）のうちの少なくとも１つに圧力を印加することによって、前記２つの部品（２、３）の前記溶着される表面（１０、１１）を接触させることを更に含む、請求項１に記載の溶着方法。
【請求項３】
前記インサート（４）は、前記２つの部品（２、３）の前記溶着される表面（１０、１１）のそれぞれと接触している、請求項１又は２に記載の溶着方法。
【請求項４】
前記２つの部品（２、３）のうちの少なくとも１つ、好ましくは両方の部品（２、３）は、熱可塑性材料のマトリクス内に強化繊維を含む複合材料、好ましくは、前記熱可塑性材料のマトリクス内に炭素繊維及び／又はガラス繊維の中から選択された強化繊維を含む複合材料である、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項５】
前記熱可塑性材料は、ポリアミド、ポリイミドであって特にポリエーテルイミド、ポリアリールエーテルケトンであって特にポリエーテルケトンケトン及びポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタラート、ポリオレフィンであって特にポリプロピレン、フェニレン  ポリスルフィド、ポリスルホン、塩素化ポリマーであって特にポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、アクリル、又はメタクリル酸ポリマーである群から選択され、好ましくは、ポリエーテルケトンケトン又はポリエーテルエーテルケトンのようなポリアリールエーテルケトンである、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項６】
前記２つの部品（２、３）のうちの少なくとも１つ、好ましくは両方の部品は、多層構造である、請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項７】
前記部品（２、３）は、航空機胴体部品である、請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項８】
熱可塑性材料を含み、それぞれの溶着される表面（１０、１１）を有する少なくとも２つの剛性部品（２、３）を溶着するための装置であって、前記装置は、
前記２つの溶着される部品（２、３）を保持する支持体と、
前記２つの部品（２、３）の前記溶着される表面（１０、１１）の間に挿入されるように構成された５ｍｍ以下の厚さを有する加熱インサート（４）を端部分に備えるアーム（８）と、
誘導を介する、抵抗効果を介する、振動を介する、摩擦を介する、超音波を介する、レーザーを介する、高温ガスの流れを介する、又は外部熱源からの伝導を介する前記インサートの熱発生デバイスと、
を備えており、
前記インサート（４）は、溶着のときに、前記溶着される部品（２、３）に対して溶着方向に動くように構成されており、誘導感応性材料を含み、
前記熱発生デバイスは、少なくとも１つのインダクタである、装置。
【請求項９】
１つ又は複数の成形ローラ（６）及び／又は１つ又は複数の加圧ローラを更に備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記１つ又は複数の成形ローラ（６）は、適合された周波数での振動を受けるように構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
温度制御型チャンバ（１４）を備え、前記温度制御型チャンバは、好ましくは、可撓性スカートを備える、請求項８〜１０のうちいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記支持体は、加熱されるように構成されている、請求項８〜１１のうちいずれか１項に記載の装置。
【国際調査報告】
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