Procédé de liaison de tubes par soudage magnétique .

La présente invention concerne un procédé de liaison de tubes par soudage magnétique, utilisable pour for- mer par exemple un circuit de transport de fluide.

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION

II existe plusieurs techniques pour lier entre eux des tubes en matière plastique. On peut simplement assembler en force les deux tubes en utilisant, par exemple un embout en dents de sapin ou en tétine interposé entre les tubes. Cependant ce type d'assemblage ne garantit pas l ' étanchéité .

On peut aussi coller les extrémités des tubes bout à bout. Cette technique d'assemblage a pour inconvénient de nécessiter l'apport de matière supplémentaire (la colle) avec une quantité qui doit être très précisément dosée. En effet : trop de colle provoquera des coulures à l'extérieur ou à l'intérieur des tubes, coulures qui seront susceptibles de se dégrader au contact du fluide circulant ou au contact de l'extérieur ; pas assez de colle aura pour conséquence une mauvaise adhésion des deux tubes et provoquera ainsi une zone de fragilité de l'assemblage. De plus, il est indispensable d'avoir une répartition parfaitement homogène de la colle afin d'obtenir une adhésion la plus constante possible de la section des deux tubes et obtenir ainsi une bonne étanchéité.

D'autres techniques de liaison de tubes consistent à utiliser les techniques de soudage par rotation ou par friction. Pour pouvoir utiliser ces techniques, il est nécessaire que l'un des tubes à assembler possède un surplus de matériau utilisé lors de la soudure. Ce type de tubes est particulièrement délicat à extruder. De plus, ces deux techniques ont pour inconvénient d'établir un joint de soudure en relief et apparent à l'endroit où les deux tubes sont assemblés.

Le fait que la soudure soit située à l'extérieur rend, en outre, l'assemblage plus fragile vis-à-vis des contraintes mécaniques extérieures. Par exemple, ce type d'assemblage résiste peu à l'arrachement et peut parfois présenter des défauts d' étanchéité .

OBJET DE L'INVENTION

La présente invention concerne notamment une alternative aux techniques de liaison et en particulier de soudage classiquement utilisées pour assembler des élé- ments tubulaires en matière plastique. Elle a pour objectif de faire disparaître le joint de soudure externe et d'obtenir des assemblages présentant une meilleure résistance à l'arrachement et une meilleure étanchéité.

BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de liaison d'un tube ayant au moins une partie de surface en matériau thermoplastique et d'un élément tubulaire comportant un corps électriquement conducteur. Plus précisément, le corps de l'élément tubulaire, utilisé dans le procédé de l'invention, est revêtu d'une couche de surface en matériau thermoplastique soudable sur la partie de surface du tube. En outre, le procédé comprend les étapes suivantes : engager le tube et l ' élément tubulaire l'un dans l'autre de telle sorte que la couche de maté- riau thermoplastique du tube et celle de l'élément tubulaire soient en contact entre elles dans une zone de contact commune puis soumettre la zone de contact commune à un champ magnétique pour échauffer l'élément tubulaire de manière à souder le tube et l'élément tubulaire l'un à l'autre. Le champ magnétique induit la circulation d'un courant dans l'élément tubulaire, qui va provoquer par effet Joule un échauffement de l'élément tubulaire, et par conduction, la fusion des couches en matériau thermoplastique du tube et de l'élément tubulaire qui se sou- dent l'une à l'autre.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description, qui suit, de modes de mise en œuvre particuliers non limitatifs de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

II sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale illustrant la liaison d'un tube à un élé- ment tubulaire conformément à un premier mode de mise en œuvre .

- les figures 2 à 4 sont des vues analogues à la figure 1 illustrant respectivement un deuxième, un troisième et un quatrième modes de mise en œuvre de l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION DE

L ' INVENTION

La figure 1 illustre la jonction de deux tubes 1 par un élément tubulaire généralement désigné en 2. Cha- que tube 1 est constitué d'une seule couche de matériau thermoplastique, ici du polyamide 12. L'élément tubulaire 2 comprend un corps formé d'une douille en aluminium 3 revêtue d'une couche externe 4 de surface en un matériau thermoplastique soudable avec celui des tubes 1. L'élément tubulaire 2 a un diamètre externe légèrement supérieur au diamètre interne des tubes 1 de telle sorte que les extrémités de l'élément tubulaire 2 puissent être emmanchées en force dans une extrémité de chaque tube 1. Le matériau thermoplastique de la couche externe 4 est ici le même que celui des tubes 1, à savoir le polyamide 12.

La liaison de l'élément tubulaire 2 à un tube 1 est réalisée en emmanchant en force une extrémité de l'élément tubulaire 2 dans une extrémité d'un des tubes 1 de telle sorte que la surface interne de ce tube 1 soit

en contact avec la couche externe 4 de l'élément tubu- laire 2 dans une zone de contact commune 5.

Des boucles d'induction symbolisées en 6 sont placées autour de la zone de contact 5 et alimentées pour produire un champ magnétique à haute fréquence induisant un courant dans l'élément tubulaire 2. L'aluminium de l'élément tubulaire 2 va s'échauffer par induction et provoquer par conduction la fusion locale du matériau de la couche externe 4 de l ' élément tubulaire 2 et du maté- riau du tube 1. La pression est assurée par la contrainte résiduelle de l'assemblage serré qui est exercée par les matériaux non fondus, ce qui assure la cohésion optimale de la soudure. La soudure ainsi obtenue a une forme annulaire et s'étend à l'intérieur du tube 1 assurant une co- hésion et une étanchéité entre le tube 1 et l'élément tubulaire 2.

Les soudages de l ' élément tubulaire 2 à chaque tube 1 peuvent être réalisés successivement ou simultanément.

Selon l'invention d'autres matériaux thermoplasti- ques peuvent constituer le tube 1 comme des polyamides

(PA), tels qu'un polyamide 6 ou un polyamide 6-12 ou un matériau thermoplastique oléfine (TPO) . A titre d'exemple, le tube 1 peut être constitué de polypropy- lène, d'éthylène-propylène-diène-monomère ou de tout au- tre matériau polyoléfine connu par lui-même de l'homme du métier. Il est également possible que le tube 1 soit constitué en élastomère thermoplastique (TPE) . Le matériau utilisé peut aussi être constitué par un alliage des matériaux précités. Il est possible également d'utiliser l'un des matériaux cités ou un alliage de ceux-ci chargés de fibres de renfort. Les tubes 1 peuvent être monocouches ou multicouches .

La couche en aluminium de l'élément tubulaire 2 peut être constituée de tout matériau, et plus particu- lièrement du métal, présentant des propriétés de conduction électrique et thermique comme le cuivre par exemple.

La couche de surface de l ' élément tubulaire 2 peut être en un matériau différent mais soudable avec le matériau du tube 1 avec laquelle elle est en contact. La compatibilité des matériaux thermoplastiques est parfaite- ment connue de l'homme du métier, qui sera à même de choisir l'élément tubulaire adapté au tube.

Un autre exemple de mise en œuvre de l'invention pour la liaison d'un premier tube 10 recevant une extrémité d'un deuxième tube 11 est représenté sur la figure 2.

Le tube 11 est ici un tube multicouche comportant une couche interne en polypropylène et une couche externe en alliage d'élastomère thermoplastique (TPE) et de polyamide 12 chargé de fibres de renfort dispersées. Le tube 10 est un tube en un matériau thermoplastique tel qu'un thermoplastique oléfine (TPO) ou en élasto- mère thermoplastique (TPE) . Le matériau utilisé est par exemple à base de polypropylène (PP) et d'éthylène- propylène-diène-monomère (EPDM) , ou un alliage de TPO ou de TPE avec un polyamide 12 chargé de fibres de renfort.

L'élément tubulaire 2 comprend un ruban 12 en aluminium enroulé autour de l'extrémité du tube 11 en formant un tour autour de celle-ci . Le ruban 12 a une face revêtue d'une couche interne 13 dans le même matériau que la couche externe du tube 11 et une face opposée revêtue d'une couche externe 14 dans un matériau soudable avec celui de la couche interne du tube 10 comme le polyamide 12. L'extrémité du tube 11 ainsi pourvue de l'élément tubulaire 2 présente un diamètre externe légèrement supé- rieur ou égal au diamètre interne du tube 10 de telle sorte que le tube 11 est emmanché en force dans le tube 10.

Les zones de contact communes entre respectivement la couche externe 14 et le tube 10, et la couche interne 13 et la couche externe du tube 11 sont disposées dans

des boucles d'induction pour opérer la soudure comme précédemment décrit.

On notera que les tubes 10, 11 sont montés serrés de telle manière qu'ils sont fermement appliqués contre le ruban 12 lors du chauffage du ruban et lors du refroidissement de celui-ci. Ainsi, lorsque la température dans les zones de contact communes à l ' interface des tubes et du ruban a atteint, voire dépassé, la température de fusion des matériaux constituant la couche externe 14 et la couche interne 13 du ruban 12, les tubes 10, 11 se soudent sur le ruban 12. Lors de cette phase, la pression de soudage résulte de la contrainte d'assemblage résiduelle du matériau non fondu des tubes qui maintient la couche interne du tube 10 et la couche externe du tube 11 ferme- ment appliqués contre le ruban 12.

Un autre exemple de mise en œuvre de l'invention est décrit en référence à la figure 3 pour la liaison de tubes 20 et 21 par un élément tubulaire 2.

Le tube 20 est un tube multicouche comportant une couche de surface externe en polyester.

Le tube 21 est un tube multicouche ayant une couche de surface interne en polyamide 12.

L'élément tubulaire 2 comporte un corps 22 en aluminium revêtu d'une couche interne 23 en polyester et d'une couche externe 24 en polyamide PA-12. L'élément tubulaire 2 a une extrémité recevant à force une extrémité du tube 20 et une extrémité opposée engagée en force dans une extrémité du tube 21.

De manière préférentielle, le champ magnétique est appliqué de manière séquentielle afin de respecter le point de fusion des deux matériaux différents. La puissance du champ magnétique est adaptée en fonction de la température de fusion du ou des matériaux concernés. Ainsi, bien que constitués de matériaux différents, les tu- bes 20 et 21 sont assemblés via l'élément tubulaire 2 avec une parfaite étanchéité.

Les matériaux constitutifs des couches des tubes 20 et 21 sont choisis notamment parmi les matériaux précédemment cités. Les tubes 20 et 21 peuvent être mono ou multicouches, constitués de matériaux identiques ou dif- férents. L'élément tubulaire 2 qui permet de lier le tube 20 et le tube 21 doit, d'une part, avoir une couche de surface interne en matériau compatible avec le matériau constituant la couche de surface externe du tube 20 et, d'autre part, avoir une couche de surface externe en ma- tériau compatible avec le matériau constituant la couche de surface interne du tube 21.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.

En particulier, l'élément tubulaire peut avoir une longueur variable. Il peut notamment être complètement à l'interface des deux tubes à assembler formant ainsi un manchon . En outre, l'élément tubulaire peut présenter des formes variées. Notamment, l'élément tubulaire peut être multivoies comme sur la figure 4 où il a une forme en T, permettant ainsi l'assemblage de plusieurs tubes. En variante, les tubes peuvent être constitués de matériaux différents comme illustré par la figure 3.

L'élément tubulaire peut présenter une forme de tube ou se présenter sous forme de ruban. Un élément tubulaire en ruban sera plus particulièrement intéressant lorsqu'il s'agira d'assembler des tubes de diamètres très différents.

Un tube multicouche peut comporter au moins deux couches successives des matériaux précédemment cités. Il peut également comporter, en plus des couches de surface en matériau thermoplastique, une couche interne en métal par exemple en aluminium.

Selon les diamètres respectifs du tube et de l'élément tubulaire, le tube sera préférentiellement emmanché dans l'élément tubulaire ou l'élément tubulaire emmanché dans le tube. L'ensemble doit, de préférence, être formé de telle sorte que le tube et l'élément tubulaire soient emmanchés en force et de telle sorte que la couche de surface du tube et la couche de surface de l'élément tubulaire en contact soit en matériau compatible. Il est possible de prévoir un serrage extérieur pour appliquer le tube sur l'élément tubulaire lorsqu'il existe un jeu entre ceux-ci.