Titre : Effecteur de soudage dynamique de pièces en matériau composite Domaine technique

La présente invention concerne le domaine du soudage de deux pièces en matériau composite à matrice polymère thermoplastique, notamment sans apport de matière. En particulier, l’invention propose un effecteur de soudage dynamique d’au moins deux pièces en matériau composite à matrice polymère thermoplastique. L’invention concerne encore un procédé de soudage dynamique de deux pièces en matériau composite à matrice polymère thermoplastique mettant en œuvre un tel effecteur.

Technique antérieure

Pour réaliser la soudure de deux pièces en matériau composite à matrice polymère thermoplastique, il est connu de chauffer les deux pièces en contact l’une avec l’autre pour que le matériau polymère des pièces ramollisse ou fonde, ce qui permet de souder les pièces entre elles à leur interface. Lors de ce chauffage, une déconsolidation de la matrice des pièces se produit avant la fusion et a pour conséquence un gonflement local. Il est ainsi connu d’appliquer, en plus du chauffage, une pression sur la zone chauffée afin d’assurer un bon contact à l’interface entre les deux pièces et de limiter les déformations lors du refroidissement et de la consolidation ultérieurs pour réduire les risques de séparation des pièces après le pressage.

Pour des pièces de petite taille, la soudure peut se faire sous une poche à vide ou une presse ce qui permet de limiter les déformations dues aux gonflements. De telles techniques sont cependant difficilement applicables à des pièces de grande taille.

Pour les pièces de grande taille, il est connu d’utiliser un ensemble mobile 1, comme visible sur la figure 1, combinant un dispositif de chauffage 2, par exemple à induction, et un élément presseur 3. Un tel ensemble mobile 1 permet de réaliser la soudure des pièces P progressivement lors de son déplacement. L’élément presseur 3 est configuré pour exercer une pression sur les pièces P après chauffage par le dispositif de chauffage 2.

Dans l’état de l’art du soudage dynamique, les pièces soudées refroidissent librement après le passage de l’ensemble mobile. Or, on constate expérimentalement que dans ce cas de figure, la vitesse de refroidissement est très rapide, de l’ordre de 200 à 300°C/min. La chaleur apportée à l’interface entre les pièces pour élever la température de la matrice polymère thermoplastique au-dessus de la température de fusion, est très rapidement dissipée par conduction dans les pièces composites, et dans les pièces au contact, comme par exemple l’outillage. Cette vitesse de refroidissement n’est pas compatible avec les cinétiques de cristallisation du polymère de telle sorte que la cristallinité du polymère après soudage est affectée et reste inférieure au taux de cristallinité initial (de l’ordre de 50% par rapport à l’état initial).

JP2005028784 décrit une méthode de soudage au laser par plusieurs faisceaux laser.

P existe encore un besoin d’améliorer la qualité de la soudure entre deux pièces réalisée par un effecteur de soudage dynamique de deux pièces en matériau composite à matrice polymère thermoplastique.

Exposé de l’invention

Effecteur de soudage dynamique

La présente invention y parvient en tout ou partie grâce à, selon l’un de ses aspects, un effecteur de soudage dynamique d’au moins deux pièces en matériau composite comportant une matrice polymère thermoplastique, l’effecteur comportant : au moins un dispositif de soudage, de manière à chauffer au moins une zone d’au moins une des pièces à une température supérieure ou égale à la température de fusion de ladite matrice polymère thermoplastique afin de souder lesdites au moins deux pièces entre elles au niveau de ladite au moins une zone, au moins un dispositif de post-chauffage configuré pour chauffer ladite au moins une zone pour apporter de la chaleur à ladite zone sans que la température de celle-ci n’excède la température de début de cristallisation de ladite matrice polymère thermoplastique.

Par « soudage dynamique », on entend que la soudure est réalisée progressivement lors du déplacement de l’effecteur relativement aux pièces. Le soudage est effectué de préférence sans apport de matière.

Par « température de début de cristallisation », on entend la température à partir de laquelle une croissance de la structure cristalline du polymère thermoplastique se produit dans ladite matrice polymère thermoplastique lors de son refroidissement depuis l’état fondu. La détermination de cette température pour un matériau donné est réalisée en analysant l’enthalpie de cristallisation par calorimétrie différentielle à balayage anisotherme. Lors de la phase de refroidissement à partir de l’état fondu, la température de début de cristallisation correspond au début du pic de l’enthalpie de cristallisation. Cette température de début de cristallisation est comprise entre la température de fusion Tf et la température de cristallisation Ts, généralement comprise entre 30°C en dessous de la température de fusion Tf et 15°C au-dessus de la température de cristallisation Ts. Cette température de cristallisation Ts est caractérisée par une vitesse de croissance de la structure cristalline du polymère thermoplastique maximale. La température de cristallisation Ts est inférieure à la température de fusion Tf, généralement comprise entre 60°C en dessous de la température de fusion Tf et 20°C en dessous de la température de fusion Tf.

Grâce à l’invention, il est possible d’obtenir un refroidissement maîtrisé de la ou des pièces, indépendamment des caractéristiques desdites pièces, notamment de leur matériau et/ou de leurs dimensions, indépendamment du support sur lequel la soudure est réalisée ou encore indépendamment des conditions ambiantes telles que le taux d’humidité, la température ou la pression de l’air par exemple.

Le chauffage de ladite au moins une zone, avec ledit au moins un dispositif de soudage, à une température supérieure ou égale à la température de fusion de ladite matrice polymère thermoplastique permet à ce dernier de passer dans un état de fusion. Ainsi, une interpénétration des chaînes polymères desdites au moins deux pièces peut se produire, permettant la soudure au niveau de ladite zone.

Ledit au moins un dispositif de post-chauffage peut être configuré pour chauffer ladite au moins une des pièces à une température inférieure à la température de début de cristallisation et supérieure à la température de l’air ambiant qui est par exemple de 25°C, une telle température pouvant être par exemple comprise entre 230°C et 260°C pour une pièce avec une matrice en PEKK.

Ledit au moins un dispositif de post-chauffage est, de préférence, disposé en aval dudit au moins un dispositif de soudage relativement au sens de déplacement de l’effecteur.

Ledit au moins un dispositif de post-chauffage est, de préférence, disposé à une distance comprise entre 3 et 30 mm environ dudit au moins un dispositif de soudage au sein de l’effecteur. La distance est, de préférence, déterminée en fonction de la vitesse de déplacement de l’effecteur, de la matrice polymère thermoplastique desdites au moins deux pièces et de la vitesse de refroidissement à l’air libre desdites pièces. Cette vitesse de refroidissement à l’air libre dépend des conditions d’échanges thermiques aux interfaces entre lesdites pièces.

Ledit au moins un dispositif de post-chauffage est, de préférence, configuré pour ralentir la vitesse de refroidissement de ladite au moins une pièce.

Par « vitesse de refroidissement de ladite au moins une pièce », on entend la variation temporelle de la température de ladite au moins une pièce chauffée avec ledit au moins un dispositif de soudage.

Par « ralentir la vitesse de refroidissement », on entend que la vitesse de refroidissement de ladite au moins une pièce chauffée avec ledit au moins un dispositif de soudage est inférieure à la vitesse de refroidissement à l’air libre. Ce ralentissement peut conduire à une augmentation, ou non, transitoire, de la température de ladite au moins une pièce chauffée avec ledit au moins un dispositif de soudage.

Ledit au moins un dispositif de post-chauffage peut permettre de chauffer ladite au moins une zone à une température T comprise dans une plage de valeurs de températures prédéterminée s’étendant, par exemple entre 90°C environ en dessous de la température de cristallisation et la température de début de cristallisation soit Ts-90°C<T<Tc, mieux entre 75°C environ en dessous de la température de cristallisation et la température de début de cristallisation soit Ts-75°C<T<Tc, encore mieux entre 40°C environ en dessous de la température de cristallisation et la température de début de cristallisation soit Ts- 40°C<T<Tc.

Par exemple, pour au moins deux pièces en matériau composite comportant une polyéthercétonecétone (PEKK) avec une température de fusion de 340°C environ, le dispositif de post-chauffage peut permettre de maintenir la surface extérieure d’au moins l’une des pièces dans une plage de valeurs de températures comprise entre 230°C environ et 260°C environ.

Ledit au moins un dispositif de soudage et/ou ledit au moins un dispositif de post-chauffage peuvent être configurés et/ou être commandés, notamment par un système de contrôle de l’effecteur, pour chauffer les deux pièces ou plus s’il y a plus de deux pièces en chauffant chaque zone passant successivement sous le dispositif de soudage et le dispositif de post-chauffage. Ledit au moins un dispositif de soudage et/ou ledit au moins un dispositif de post-chauffage peuvent être configurés et/ou commandés pour permettre de chauffer toutes les pièces à souder. Ledit au moins un dispositif de soudage et ledit au moins un dispositif de post chauffage peuvent chauffer au moins l’interface de soudure de la ou des pièces concernées par ce chauffage, pas nécessairement la ou les pièces tout entières.

De préférence, lesdites au moins deux pièces comportent une matrice polymère thermoplastique semi-cristallin.

Par « matériau thermoplastique semi-cristallin », on entend un polymère thermoplastique possédant des zones cristallines et des zones amorphes. Un tel polymère peut comporter des lamelles constituées de mailles cubiques, orthorhombiques ou hexagonales. Le taux de cristallinité peut varier entre 20% à 30% environ. Les matériaux polymères thermoplastiques semi-cristallins sont des matériaux hautes performances possédant une rigidité importante et une bonne résistance au fluage.

Le matériau thermoplastique desdites au moins deux pièces peut en variante être amorphe.

L’effecteur comporte avantageusement au moins un dispositif presseur. Ce dispositif presseur permet l’application d’une pression sur la zone préalablement chauffée. L’application d’une pression sur la zone préalablement chauffée par le dispositif de soudage permet de limiter les déformations lors du refroidissement et de la consolidation ultérieurs et de réduire les risques de séparation des pièces après le pressage.

Dans ce cas, ledit au moins dispositif presseur est avantageusement disposé entre ledit au moins un dispositif de soudage et ledit au moins un dispositif de post-chauffage. Ledit au moins un dispositif de post-chauffage peut également faire partie d’un tel dispositif presseur, assurant alors les deux fonctions de post-chauffage et de pressage.

Ledit au moins un dispositif presseur peut également être un outillage fixe relativement auxdites au moins deux pièces, comme par exemple dans la demande NL1030304.

De préférence, ledit au moins un dispositif de soudage comporte un système de chauffage par induction, par ultrason, par conduction thermique et/ou par infrarouge, de préférence par induction. On peut, par exemple, utiliser un dispositif de soudage comportant un système de chauffage par induction associé à G utilisation d’un succepteur. Le succepteur est un élément magnétique et conducteur électrique localisé à l’interface entre lesdites au moins deux pièces, permettant d’injecter davantage de puissance dans l’interface. Le dispositif de post-chauffage comporte avantageusement un système de chauffage par induction ou par rayonnement infrarouge.

Le dispositif de post-chauffage peut comporter au moins un capteur de température, notamment un pyromètre, de manière à mesurer la température de la surface extérieure d’au moins l’une des pièces.

Le dispositif de post-chauffage comporte, de préférence, un système d’asservissement pour maintenir la surface extérieure d’au moins l’une des pièces dans une plage de valeurs de températures prédéterminée pendant une durée prédéterminée, par exemple de sensiblement 30 s. Le dispositif de post-chauffage peut ainsi adapter sa puissance de chauffage en fonction des caractéristiques desdites pièces, notamment de leur matériau et/ou de leurs dimensions, du support sur lequel la soudure est réalisée ou encore des conditions ambiantes telles que le taux d’humidité, la température ou la pression de l’air par exemple.

Un tel système d’asservissement peut, par exemple, adapter sa puissance de chauffage en fonction de la différence entre au moins une température de la plage de valeurs de températures prédéterminée et au moins une température mesurée par ledit au moins un capteur de température et/ou une moyenne de températures mesurées par ledit au moins un capteur de température.

Le dispositif de post-chauffage peut fonctionner entre une puissance de chauffage minimale, voire nulle, et une puissance de chauffage maximale. Le dispositif de post-chauffage peut encore fonctionner à au moins une puissance de chauffage intermédiaire comprise entre la puissance de chauffage minimale et la puissance de chauffage maximale.

L’effecteur est de préférence mobile tandis que les pièces à souder sont fixes. En variante, les pièces sont déplacées sous l’effecteur, lequel reste fixe ou est également mobile.

Procédé de soudage dynamique

L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, en combinaison avec ce qui précède, un procédé de soudage dynamique d’au moins deux pièces en matériau composite comportant une matrice polymère thermoplastique, à l’aide d’un effecteur de soudage dynamique tel que décrit plus haut, comportant les étapes suivantes : i) superposer au moins partiellement lesdites au moins deux pièces à souder entre elles, ii) positionner l’effecteur du côté d’au moins une surface extérieure d’au moins l’une desdites pièces, iii) mettre en mouvement l’effecteur relativement aux pièces, dans un sens de déplacement, tel que ledit au moins un dispositif de post-chauffage soit disposé en aval dudit au moins un dispositif de soudage, iv) chauffer avec le dispositif de soudage au moins une zone d’au moins une des deux pièces passant sous le dispositif de soudage, v) réaliser un chauffage de ladite au moins une zone avec le dispositif de post-chauffage lorsque celle-ci passe sous le dispositif de post-chauffage, pour apporter de la chaleur à ladite zone sans que la température de celle-ci n’excède la température de début de cristallisation Te de ladite matrice polymère thermoplastique desdites pièces P.

Grâce à ce procédé, le refroidissement de ladite zone préalablement chauffée par le dispositif de soudage et passant sous le dispositif de post-chauffage peut être maîtrisé, indépendamment des caractéristiques desdites pièces, notamment de leur matériau et/ou de leurs dimensions, du support sur lequel la soudure est réalisée ou encore des conditions ambiantes telles que le taux d’humidité, la température ou la pression de l’air par exemple.

La maîtrise de la vitesse de refroidissement peut permettre d’obtenir des propriétés souhaitées à la soudure, par exemple en favorisant la cristallisation de la matrice polymère thermoplastique le cas échéant, et ainsi améliorer la qualité de la soudure.

Le post-chauffage d’au moins une zone de ladite au moins une pièce lors du déplacement de l’effecteur est, de préférence, réalisé après le chauffage de ladite au moins une zone après un temps compris entre 5 et 10 secondes environ.

Le post-chauffage d’au moins une zone de ladite au moins une pièce lors du déplacement de l’effecteur a une durée de préférence comprise entre 20 et 30 secondes environ.

Le chauffage desdites pièces peut avoir pour conséquence une déconsolidation locale desdites pièces, ce qui produit un gonflement local. De préférence, le procédé comporte une étape consistant à amener au moins un dispositif presseur de l’effecteur en contact avec ladite surface extérieure d’au moins l’une des pièces dans la zone passant sous le dispositif presseur. Cela permet de contraindre la matière constitutive des pièces après le chauffage pour améliorer la consolidation lors du refroidissement et limiter les déformations induites par le gonflement local.

Dans ce cas, entre les étapes iv) et v), simultanément à l’étape v) ou après l’étape v), de préférence entre les étapes iv) et v), le procédé peut comporter une étape consistant à exercer une pression sur la surface extérieure de ladite zone avec ledit au moins un dispositif presseur. Le dispositif presseur peut favoriser l’adhésion entre les pièces en assurant le contact entre elles et en permettant l’interpénétration des chaînes de polymère. Le risque de séparation des pièces après le passage de l’effecteur est ainsi limité.

L’étape v) est avantageusement mise en œuvre de manière à ce que ledit au moins un dispositif de post-chauffage maintienne dans ladite zone une température comprise dans une plage de valeurs de températures prédéterminée, par exemple entre 90°C en dessous de la température de cristallisation et la température de début de cristallisation, mieux entre 75°C en dessous de la température de cristallisation et la température de début de cristallisation, encore mieux entre 40°C en dessous de la température de cristallisation et la température de début de cristallisation.

Cette température de post-chauffage peut permettre de favoriser la cinétique de transformation de la matrice polymère thermoplastique desdites pièces. En particulier, pour des matériaux polymères thermoplastiques semi-cristallins, maintenir une température de 80°C environ en dessous de la température de fusion peut permettre une formation rapide des zones cristallines.

Par exemple, pour la soudure entre elles d’au moins deux pièces en matériau composite comportant une polyéthercétonecétone (PEKK) avec une température de fusion de sensiblement 340°C, l’étape v) de post-chauffage permet avantageusement de maintenir une température de 250°C environ dans ladite zone.

L’étape v) de post-chauffage permet avantageusement d’obtenir une vitesse de refroidissement dans ladite zone qui soit inférieure à 50°C/min. Une telle vitesse de refroidissement plus lente que la vitesse de refroidissement à l’air libre, peut contribuer à favoriser la cinétique de transformation de la matrice polymère thermoplastique desdites pièces.

Avantageusement, au cours des étapes iv) et v), l’effecteur se déplace à une vitesse comprise entre 3 et 30 mm/s environ de préférence égale à 5 mm/s environ. Lorsque lesdites au moins deux pièces en matériau composite comportent une matrice polymère thermoplastique semi-cristallin, l’étape v) est de préférence mise en œuvre de manière à ce que le taux de cristallinité dans ladite zone, après le passage dudit au moins un dispositif de post-chauffage, soit sensiblement le même que le taux de cristallinité dans ladite zone, avant le passage dudit au moins un dispositif de soudage, notamment en adaptant la plage de températures de post-chauffage et le temps de post-chauffage.

Ainsi, les caractéristiques mécaniques de ladite au moins une pièce après refroidissement sont sensiblement homogènes dans toute ladite au moins une pièce. De cette façon, la soudure au niveau de l’interface de soudure ne constitue pas une zone de faiblesse de la pièce finale.

De préférence, la soudure a lieu sans ajout d’un matériau additionnel à l’interface entre l’effecteur et au moins l’une desdites pièces ni entre les pièces, ni entre ledit au moins un dispositif presseur et au moins l’une desdites pièces le cas échéant. Ledit au moins un dispositif de soudage permet en effet avantageusement de chauffer chaque zone d’au moins une desdites au moins deux pièces qui passe sous le dispositif de soudage à une température supérieure ou égale à la température de fusion desdites pièces, ce qui permet ensuite une interpénétration entre les pièces à leur interface, créant ainsi la soudure entre elles.

L’effecteur est de préférence mobile tandis que les pièces à souder sont fixes. En variante, les pièces sont déplacées sous l’effecteur, lequel reste fixe ou est également mobile.

Lesdites au moins deux pièces comportent avantageusement un renfort fibreux constitué de fibres de carbone.

Lesdites au moins deux pièces comportent une matrice polymère thermoplastique choisie dans le groupe constitué par les polyaryléthercétones (PAEK), notamment le polyétheréthercétone (PEEK) ou le polyéthercétonecétone (PEKK).

Les matrices polymères thermoplastiques desdites au moins deux pièces peuvent comporter la même matrice polymère thermoplastique ou des matrices polymères thermoplastiques différentes.

Dispositif de post-soudage

L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, en combinaison avec ce qui précède, un dispositif de post-chauffage destiné à équiper un effecteur de soudage dynamique d’au moins deux pièces en matériau composite comportant une matrice polymère thermoplastique, notamment un effecteur tel que défini plus haut, configuré pour, après chauffage d’au moins une zone de l’interface de soudure desdites au moins deux pièces à une température supérieure à la température de fusion, apporter de la chaleur à ladite zone sans que la température de celle-ci n’excède la température de début de cristallisation de ladite matrice polymère thermoplastique.

Grâce à ce dispositif de post-chauffage, il est possible de maîtriser le refroidissement desdites au moins deux pièces lors du soudage, indépendamment de l’effecteur utilisé et des caractéristiques desdites pièces, notamment de leur matériau et/ou de leurs dimensions, du support sur lequel la soudure est réalisée ou encore des conditions ambiantes telles que le taux d’humidité, la température ou la pression de l’air par exemple. Le dispositif de post-chauffage peut être tel que défini plus haut.

Brève description des dessins

L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel

[Fig 1] la figure 1 représente, de manière schématique, en vue de côté, un effecteur de soudage dynamique selon l’art antérieur comportant un élément presseur,

[Fig 2] la figure 2 représente, de manière schématique, en vue de côté, un effecteur de soudage dynamique selon l’invention,

[Fig 3] la figure 3 représente, sous la forme d’un schéma bloc, les étapes d’un exemple de procédé de soudage dynamique selon l’invention,

[Fig 4] la figure 4 illustre, à l’aide d’un graphe schématique l’évolution de la température en fonction du temps au cours du déplacement de l’effecteur de la figure 3,

[Fig 5] la figure 5 illustre à l’aide d’un graphe schématique l’évolution de la température en fonction du temps au cours du déplacement de l’effecteur de la figure 1, et [Fig 6] la figure 6 représente isolément, de manière schématique, en vue de côté, un dispositif de post-chauffage selon l’invention.

Description détaillée

Dans la suite de la description, les éléments identiques ou de fonctions identiques portent le même signe de référence. A des fins de concision de la présente description, ils ne sont pas décrits en regard de chacune des figures, seules les différences entre les modes de réalisation étant décrites. Sur les figures, les proportions réelles n’ont pas été respectées, dans un souci de clarté.

On a illustré sur la figure 2 un effecteur 10 de soudage dynamique selon l’invention. L’effecteur 10 est prévu pour réaliser la soudure, dans cet exemple de deux pièces P, superposées au moins partiellement entre elles, sans ajout de matière. Les pièces P, numérotées PI et P2, sont en matériau composite comportant une matrice polymère thermoplastique semi-cristallin, dans cet exemple du PEKK, et un renfort fibreux, dans cet exemple des fibres de carbone. L’effecteur 10 est apte à se déplacer relativement aux pièces selon un sens de déplacement illustré par la flèche 13 afin de former une pièce finale Pf, formée par la soudure des pièces PI et P2.

L’effecteur 10 est positionné du côté d’une surface extérieure S d’au moins une des pièces P, dans cet exemple la surface extérieure de la pièce Pl.

Comme visible, l’effecteur 10 comporte un dispositif de soudage 11, dans cet exemple comporte un système de chauffage par induction. Le dispositif de soudage 11 permet, dans cet exemple, de chauffer les pièces P, ou au moins l’une d’entre elles, notamment la pièce Pl, dans une zone 12 passant sous le dispositif de soudage 11 à une température supérieure ou égale à la température de fusion Tf de ladite matrice polymère thermoplastique et ainsi réaliser le soudage entre les deux pièces Pl et P2 à l’interface entre elles sans ajout de matière.

L’effecteur 10 comporte également un dispositif de post-chauffage 15 configuré pour chauffer ladite zone 12 des pièces P, lorsqu’elle passe sous le dispositif de post chauffage 15, pour apporter de la chaleur à la zone 12 sans que la température T de celle-ci n’excède la température de début de cristallisation Te de ladite matrice polymère thermoplastique. Le fait de chauffer à nouveau la zone 12 après chauffage et soudage permet de ralentir la vitesse de refroidissement des pièces P par rapport à la vitesse de refroidissement à l’air libre, plus rapide.

Le dispositif de post-chauffage 15 est, dans cet exemple, disposé à une distance di de 15 mm environ dudit au moins un dispositif de soudage au sein de l’effecteur.

Dans cet exemple, l’effecteur 10 comporte également deux dispositifs presseurs 20 placés en amont (dispositif presseur 20a) et en aval (dispositif presseur 20b) du dispositif de soudage 11 relativement au sens de déplacement 13, permettant l’application d’une pression sur la zone 12 chauffée. La zone 12 est la zone des pièces P qui passe sous les différents composants de l’effecteur 10 à un moment donné, lors du déplacement de l’effecteur. La zone 12 comporte au moins une partie de l’interface de soudure entre les pièces, laquelle correspond à la zone de contact entre les pièces qui est à souder. Elle passe d’abord sous le dispositif de soudage 11, puis, dans cet exemple, sous le dispositif presseur 20b, puis sous le dispositif de post chauffage 15. L’ensemble des zones à souder des pièces P défile ainsi sous l’effecteur 10.

Pour utiliser un effecteur 10 comme décrit précédemment, on peut mettre en œuvre les étapes illustrées sur la figure 3.

Dans une première étape 30, on superpose les pièces PI et P2 en matériau composite au moins partiellement.

Dans une deuxième étape 31, l’effecteur 10 est positionné du côté de la surface extérieure S de la pièce Pl.

Dans une troisième étape 32, l’effecteur 10 est mis en mouvement dans un sens de déplacement 13, de telle sorte que le dispositif de post-chauffage 15 soit en aval du dispositif de soudage 11.

Dans une étape 33, l’effecteur 10 étant toujours en mouvement, le dispositif de soudage 11 chauffe, par un phénomène d’induction, la zone 12 des pièces P passant sous le dispositif de soudage 11.

Dans une étape 34, le dispositif de post-chauffage 15 permet de chauffer, par exemple par induction, la zone 12 des pièces P qui passe sous le dispositif de post-chauffage 15, pour apporter de la chaleur à la zone 12 sans que la température de celle-ci n’excède la température de début de cristallisation Te de ladite matrice polymère thermoplastique des pièces P.

Dans cet exemple, le dispositif presseur 20a est amené en contact avec la surface extérieure S de la pièce Pl de manière à contraindre la matière constitutive des pièces P avant passage sous le dispositif de soudage 11.

Dans cet exemple, le procédé comporte également une étape, non illustrée, consistant à exercer une pression sur la surface extérieure S de ladite zone 12, mise en œuvre entre les étapes 33 et 34 à l’aide du dispositif presseur 20b.

Dans cet exemple, au cours des étapes 32 à 34, l’effecteur 10 se déplace à une vitesse de Tordre de 5 mm/s. On a représenté sur la figure 4 l’évolution de la température de la zone 12 en fonction du temps, lors de la mise en œuvre du procédé selon l’invention avec l’effecteur 10 illustré sur la figure 2, pour des pièces PI et P2 comportant du PEKK et des fibres de carbone.

Comme visible sur cette figure, dans une première phase A, la température de la zone 12 augmente, lorsqu’elle se trouve sous le dispositif de soudage 11, jusqu’à une température Tl, dans cet exemple égale à 350°C, supérieure à la température de fusion Tf de la matrice polymère thermoplastique des pièces P, dans cette exemple égale à 330°C.

Dans une deuxième phase B, la zone 12 refroidit librement à une vitesse de refroidissement à l’air libre de 250°C/min.

Dans une troisième phase C, la zone 12 est chauffée à nouveau par le dispositif de post-chauffage 15. Cela permet de maintenir une température T comprise entre 40°C environ en dessous de la température de cristallisation Ts, Ts étant dans cet exemple égale à 235°C environ, et la température de début de cristallisation Te, Te étant dans cet exemple égale à 250°C environ, et de réduire la vitesse de refroidissement à une vitesse de refroidissement égale à 50°C/min.

De cette manière, le taux de cristallinité dans la zone 12, après le passage du dispositif de post-chauffage 15, est le même que le taux de cristallinité dans la zone 12 avant le passage du dispositif de soudage 11, à savoir compris entre 25% et 30% environ.

Dans cet exemple, la soudure a lieu sans ajout d’un matériau additionnel à l’interface entre l’effecteur 10 et la pièce PI ni entre les pièces PI et P2.

Dans une quatrième phase D, la zone 12 refroidit librement à l’air à une vitesse de refroidissement rapide de 250°C/min.

L’évolution de la température en fonction du temps lors de la soudure de deux pièces avec l’effecteur de soudage de l’art antérieur illustré sur la figure 1 sans dispositif de post-chauffage est visible sur la figure 5. Comme visible, la zone 5 chauffée se refroidit librement au contact de l’air ambiant et par conduction dans les pièces P. La chaleur apportée lors de l’étape de chauffage 6, pour obtenir une température dans les pièces P supérieure à la température de fusion Tf de la matrice polymère thermoplastique des pièces P, est très rapidement dissipée lors du refroidissement 7, par exemple avec une vitesse de refroidissement de 250°C/min environ.

Ce refroidissement rapide de la zone soudée altère la qualité de la pièce finale au niveau de la soudure. On a représenté isolément sur la figure 6, le dispositif de post-chauffage 15 pouvant équiper l’effecteur 10 de la figure 2. Le dispositif de post chauffage 15 comporte un système 39 de chauffage par induction.

Dans cet exemple, le dispositif de post-chauffage 15 comporte deux pyromètres 40 permettant de mesurer la température de la surface extérieure S d’au moins l’une des pièces P en amont et en aval du dispositif de post-chauffage 15 relativement au sens de déplacement 13. Les pyro mètres 40 mesurent, dans cet exemple, la température de la surface extérieure S d’au moins l’une des pièces P en continu.

La puissance de chauffage du système de chauffage 39 du dispositif de post chauffage 15 est asservi pour maintenir la surface extérieure S d’au moins l’une des pièces P passant sous le dispositif de post-chauffage 15 dans une plage de valeurs de température prédéterminées, dans cet exemple entre 230°C et 260°C, et pendant une durée prédéterminée, dans cet exemple de 30 s.

Dans cet exemple, l’asservissement est réalisé en comparant une température cible prédéterminée, dans cet exemple de 250°C, et les températures mesurées par les pyromètres.

Dans cet exemple, le dispositif de post-chauffage 15 peut fonctionner entre une puissance de chauffage minimale, voire nulle, une puissance de chauffage maximale et au moins une puissance de chauffage intermédiaire comprise entre la puissance minimale et maximale.

Le fonctionnement du dispositif de post-chauffage peut être adapté en fonction du matériau composite des pièces PI et P2, notamment en adaptant la puissance de chauffage du système 39 de chauffage et/ou en modifiant les paramètres de l’asservissement, notamment la température cible.

L’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits.

Le dispositif de post-chauffage 15 peut équiper d’autres types d’effecteur de soudage dynamique d’au moins deux pièces P en matériau composite comportant une matrice polymère thermoplastique sans sortir du cadre de l’invention.

Les pièces peuvent être déplacées si l’effecteur est fixe ou mobile relativement à celles-ci.

Le dispositif de post-chauffage 15 peut comporter un autre type de système de chauffage, notamment un système de chauffage par infrarouge. Les pyromètres 40 peuvent ne pas mesurer la température de la surface extérieure S d’au moins l’une des pièces P en continue. Par exemple les pyromètres 40 peuvent mesurer la température de la surface extérieure S d’au moins l’une des pièces P à une fréquence prédéterminée, par exemple une fréquence de 10 Hz ou de 100 Hz. Le dispositif de post-chauffage 15 peut comporter un autre capteur, notamment un autre capteur de température.

Le dispositif de post-chauffage 15 peut fonctionner en tout ou rien.

Le dispositif de post-chauffage peut être disposé avant le dispositif presseur aval, ou faire partie d’un tel dispositif presseur, assurant alors les deux fonctions de post-chauffage et de pressage.