Comment souder du plastique

Comment souder du plastique

Le mot plastique est dérivé du mot grec plastikos, qui signifie « apte au moulage ». Les plastiques sont constitués de petites unités de molécules liées entre elles en de longues chaînes appelées polymères. Un plus grand tonnage de plastiques est produit chaque année que de tous les métaux non ferreux combinés.

Le plastique en ingénierie a deux types:

1. Plastique thermoplastique

2. Plastique thermodurcissable

Comment souder du plastique

Soudabilité des plastiques

Le choix du bon plastique pour la construction soudée, par exemple, un pipeline dépend de leurs conditions de fonctionnement et des propriétés du matériau telles que la résistance, la résistance chimique et thermique, la sécurité requise et l’économie. Ici, il faut considérer que par un changement ciblé de certaines caractéristiques, c’est-à-dire par modification, les types de plastique les plus variés peuvent être produits.

Les paramètres de soudage importants sont :

  • Température : Les surfaces articulaires sont amenées à l’état thermoplastique par l’énergie thermique (air chaud, éléments chauffants, friction). Les flammes nues ne sont pas autorisées pour le chauffage car les plastiques, en raison de leur conductivité thermique réduite, brûleront à la surface avant que la chaleur n’ait pénétré suffisamment profondément. Le refroidissement forcé à l’eau ou à l’air comprimé est finalement
    dangereux, car il conduit au gel des contraintes (contraintes résiduelles de soudage), qui sollicitent excessivement le composant et le matériau.
  • Pression : L’entrelacement des fils de molécules doit être activé en exerçant une force de pression, car le plastique fondu est semi-liquide.
  • Temps : En raison de la très faible conductivité thermique des plastiques, la durée de l’apport de chaleur et du refroidissement doit être observée avec beaucoup de soin. En cas de maintien trop long de l’application de la température de soudage, il existe un risque d’endommagement thermique ; il faut également tenir compte de l’allongement ou du rétrécissement des plastiques lors du chauffage ou du refroidissement, car ils sont beaucoup plus gros que les métaux.

Différents types de plastique, leur forme complète et leur température de soudage

CodePlastiqueTempérature de soudage
abdosAcrylonitrile butadiène styrène662°F (350°C)
PC/ABSPolycarbonate/Acrylonitrile Butadiène Styrène662°F (350°C)
PennsylvaniePolyamide (Nylon)752°F (400°C)
PBTTéréphtalate de polybutylène662°F (350°C)
ordinateurPolycarbonate662°F (350°C)
PEPolyéthylène572°F (300°C)(dur)
518°F (270°C)(doux)
PPPolypropylène572°F (300°C)
PP/EPIDMPolypropylène modifié par du caoutchouc572°F (300°C)
PURPolyuréthane572°F/662°F (300°C/350°C)
PVCChlorure de polyvinyle572°F (300°C)(dur)
662°F (350°C)(doux)
PRV/SMCPlastiques renforcés de fibre de verreN / A

Remarque : Seuls les thermoplastiques sont soudables. Le plastique thermodurcissable à l’état durci ne peut pas être soudé. Tous les polyuréthanes (PUR) ne sont pas soudables. Les plastiques renforcés de fibres de verre ne sont pas soudables.

Principe de soudage plastique

Le soudage des plastiques est réalisé en trois phases : préparation de la surface, application de chaleur et de pression et refroidissement.

Le processus de soudage des plastiques implique l’assemblage de deux morceaux de thermoplastiques à un état chauffé et sous pression en raison de la réticulation de leurs molécules de polymère. Les pièces en plastique sont fusionnées avec ou sans matériau de remplissage. Le joint de soudure se forme lorsque les pièces fondues sont refroidies en dessous de la température de transition vitreuse (dans le cas des polymères amorphes) ou en dessous de la température de fusion (dans le cas des polymères cristallins). Les thermodurcissables (résines thermodurcissables) à l’état durci ne peuvent pas être soudés, car la réticulation de leurs molécules est déjà terminée.

Procédés de soudage plastique :

  1. Soudage laser ou soudage par faisceau laser (LBW)
  2. Soudage par ultrasons
  3. Soudage au gaz chaud
  4. Soudage par rotation
  5. Soudage par vibration
  6. Soudage à la plaque chauffante
  7. Soudage par friction
  8. Soudage par fréquence.

Procédé de soudage plastique à gaz chaud et ses étapes

Phase I : Pré-nettoyage du plastique

Pour notre première étape, nous définirons les étapes de base afin que vous compreniez comment mettre en place votre soudure et nettoyer votre matière plastique. Nous couvrirons chaque étape plus en détail ci-dessous.

Étape 1 : Créez votre espace de travail

  • Assurez-vous que vous allez souder dans un endroit bien ventilé, avec des gants de sécurité résistants à la chaleur et des lunettes de sécurité transparentes. Vous n’êtes pas obligé de porter des lunettes noires car il n’y a pas d’arc de soudage.

Étape 2 : nettoyer le plastique

  • Nettoyez le plastique avec du savon et de l’eau tiède. Frottez tous les débris que vous pouvez avec une éponge. Si cela ne suffit pas, vous pouvez également laver le plastique avec du savon à vaisselle. Débarrassez-vous de toute saleté, graisse ou autres particules qui pourraient affaiblir la soudure lorsque vous nettoyez votre plastique. Une fois que votre plastique est propre, procurez-vous un chiffon non pelucheux et séchez le matériau pour vous assurer qu’il n’y a pas d’humidité.

Étape 3: Sélectionnez une baguette de soudage assortie

  • Découvrez le type de plastique que vous soudez. Certains plastiques portent des lettres qui aident à identifier ce qu’ils sont, comme le PE pour le polyéthylène ou le PVC pour le polychlorure de vinyle. Sélectionnez une baguette de soudage qui correspond au plastique que vous allez souder.

Étape 4: Enlevez la peinture/tout revêtement avec du papier de verre/papier émeri

  • En utilisant du papier de verre grain 80, enlevez la peinture que vous trouvez sur le plastique. Si vous voyez que la zone de plastique que vous souhaitez souder a encore de la couleur, enlevez la couleur à l’aide de papier de verre.

Étape 5 : serrez les pièces en plastique ensemble

  • Serrez les pièces en plastique à assembler à l’aide d’une pince ou d’un ruban pour maintenir les pièces en place. Les pièces lourdes peuvent être vues manuellement pour les mettre en place avant de les assembler. Assurez-vous du bon ajustement avant de virer.

Phase 2 : combiner vos pièces en plastique ensemble

Après avoir nettoyé et préparé l’espace de travail, procédez à l’assemblage des pièces en plastique. Suivez ces étapes:

Étape 1 : Préchauffer votre pistolet de soudage

  • Pendant le préchauffage du pistolet de soudage, nous devons le laisser allumé pendant au moins deux minutes pour atteindre une température chaude dans toute la buse. Cependant, selon le type de plastique que vous soudez, vous devrez régler votre température de manière appropriée. La plupart des plastiques fondent à des températures comprises entre 392 °F et 572 °F. Si vous n’êtes pas sûr de la température à laquelle régler votre pistolet de soudage, reportez-vous ci-dessus dans cet article pour connaître la température de soudage pour différentes qualités de plastique.
  • N’oubliez pas de ne pas vous attarder trop longtemps à un endroit particulier, sinon vous appliquerez trop de chaleur et vous brûlerez peut-être une partie du plastique.

Étape 6 : Simuler une soudure pendulaire

  • Vous devrez maintenant déplacer votre pistolet de soudage d’un côté à l’autre, un peu comme vous le feriez si vous effectuiez une soudure pendulaire. Lorsque vous faites cela, maintenez la buse à environ un pouce au-dessus de la zone de fissure que vous soudez. Pendant que vous faites cela, inclinez votre pistolet de soudage en utilisant un angle de 45 degrés du côté opposé. En maintenant la tige en place, déplacez maintenant la buse plusieurs fois dessus pour la faire fondre. Ensuite, descendez le reste de la zone pour terminer la soudure plastique. Si vous ne possédez pas de pistolet en plastique doté d’une buse rapide, le soudage pendulaire peut vous aider. C’est parce que le soudage pendulaire peut être effectué simplement à l’aide d’un chalumeau au propane. Vous pouvez également utiliser le soudage pendulaire chaque fois que vous souhaitez remplir un joint problématique que votre buse rapide ne semble pas pouvoir gérer ou atteindre.

Phase 3 : Finition de la soudure

  • Lorsque vous serez prêt à finir votre moule, vous voudrez commencer par laisser refroidir d’abord le plastique avec lequel vous avez travaillé. Vous devez attendre cinq minutes, peut-être plus, pour que cela se produise.

Étape 1 : Réparez le plastique si nécessaire, puis refroidissez le plastique

  • Attendez que le plastique revienne à température ambiante avant de terminer votre soudure. Vous remarquerez tout de suite que le plastique soudé se refroidit beaucoup plus rapidement que le métal soudé. Pourtant, vous pouvez attendre aussi longtemps que vous le jugez nécessaire. Assurez-vous de vérifier que le plastique est devenu solide. De plus, passez vos mains autour pour vous assurer qu’il n’y a plus de chaleur qui s’échappe du plastique avant de commencer. De plus, si vous devez réparer une partie de votre soudure, vous voudrez le faire avant que le plastique ne refroidisse.
  • Assurez-vous que vos soudures sont belles et lisses. Vous devrez ajouter plus de baguette de soudage ou utiliser votre pistolet pour lisser le plastique avant de le laisser refroidir.
  • À ce stade, vous êtes prêt à ranger votre pistolet de soudage. Assurez-vous de le ranger dans un endroit sûr jusqu’à ce qu’il ait refroidi.

Étape 2 : Poncez votre joint soudé

  • Commencez à poncer votre joint soudé avec du papier de verre grain 120. Avec le papier de verre, lissez toutes les zones rugueuses de la soudure afin que tout ait un aspect lisse et cohérent. Vous devrez exercer une légère pression pendant que vous faites cela et frotter le papier de verre de haut en bas sur la pièce en plastique. Faites de votre mieux pour que la soudure ait l’air aussi plane que les autres parties du plastique qui l’entourent. Cependant, veillez à ne pas rayer le plastique pendant que vous faites cela. Vous pouvez également utiliser une roue de ponçage sur un rotatif si vous en avez un.

Étape 3 : Terminer le produit

  • Maintenant, vous aurez également besoin de papier de verre à grain 180 et 320. Commencez à utiliser les options de papier de verre plus fines pour rendre la soudure aussi lisse que possible.

Soudage à élément chauffant

Habituellement, un élément chauffant chauffé électriquement sert de caloporteur, qui est muni d’une couche anti-adhésive en PTFE, afin d’éviter l’adhérence du matériau thermoplastique.
Avec le soudage à chaud par contact direct, l’élément chauffant se trouve entre les surfaces de joint, tandis qu’avec le soudage à chaud indirect, la chaleur est transférée à travers une pièce de jonction à la surface de joint. En raison de la mauvaise conductivité thermique des plastiques, la méthode de soudage à chaud indirecte ne convient que pour le soudage de feuilles minces.

Soudage bout à bout avec outil chauffant

Le soudage bout à bout avec des outils chauffants peut être effectué manuellement et à la machine, les tuyaux sous pression ne pouvant être soudés que par machine. Les points cruciaux ici sont que les zones de contact de soudure préalablement nettoyées et rabotées des deux pièces à souder sont pressées contre un outil chaud chauffé électriquement pour le réglage.
Ainsi, les parties inégales et les rayures éventuellement existantes sont fondues. Ensuite, les surfaces de joint sont, avec une pression réduite, placées contre l’élément chauffant et chauffées pendant un intervalle de temps exactement défini.
Ensuite, l’élément chauffant est rapidement retiré des surfaces de soudure et les extrémités des tuyaux sont rapidement jointes sous une pression de 0,15 N/mm2 de surface de soudure. Les pièces soudées doivent rester sous pression dans cette retenue de joint, jusqu’à refroidissement complet.

Soudage au gaz chaud

Alors que le soudage par élément chauffant est exécuté sans matériau d’apport, le soudage par gaz chaud utilise une baguette de soudage plastifiée (pour les thermoplastiques durs) ou un cordon de soudage (pour les thermoplastiques mous) constitués du même matériau de base et est pressé dans le cordon de soudure. Cela se fait, à quelques exceptions près, à la main.

Test des joints de soudure en plastique

Pour le contrôle des soudures plastiques, il est spécialement fait référence aux fiches DVS 2203 « Contrôle des joints soudés des matériaux thermoplastiques » et DVS 2206 « Contrôle des composants et constructions en matériaux thermoplastiques ». Ces brochures contiennent des résumés détaillés des normes et réglementations respectives.
Ces méthodes d’essais non destructifs ne permettent cependant que des déclarations de comparaison quantitatives (bon/mauvais), mais aucune déclaration de qualité pour le comportement à long terme d’une soudure. Les plastiques peuvent cependant se détériorer avec le temps. Par des tests à long terme définis, il est par exemple possible de tester la durée de vie minimale des plastiques dans certaines conditions de fonctionnement pendant au moins 50 ans, bien que la période de test réelle soit beaucoup plus courte. Pour les joints soudés par feuille, des méthodes d’essai spéciales sont applicables, par exemple un essai de clivage en poids, un essai de clivage par ressort, un essai de changement de flexion, un essai manuel de résistance au pelage, etc.


Les méthodes d’essais destructifs mentionnées précédemment nécessitent un échantillon du composant. Ceci peut être réalisé en pratique en prolongeant la soudure au-delà de la dimension requise. La pièce en excès sert alors d’éprouvette. Cependant, il arrive souvent qu’aucun échantillon d’essai ne puisse être prélevé sur des joints de tuyaux. Pour une estimation approximative, il existe plusieurs possibilités de test qui renseignent sur la qualité de la soudure par une expérience appropriée du testeur. Des repères adaptés résultent d’abord du protocole de soudage qui doit être complété par le plasturgiste qui est soumis à un contrôle régulier.
Des informations supplémentaires concernant la qualité du joint soudé résultent des essais de compression et des contrôles visuels.

Causes des défauts dans le soudage plastique

Le soudage plastique est également sujet à des défauts de soudage similaires aux procédés de soudage par fusion habituels. Dans les joints de soudure en plastique, les facteurs suivants peuvent être à l’origine des défauts de soudure :

  • Inhomogénéités : Matériau, composants moulés (pores, cavités)
  • Préparation du joint : Alignement de l’axe du tube (désalignement de la surface de joint)
    Parallélisme des surfaces de joint
    Oxyde
    Unité enfichable de tube
    Outils de serrage
    Déformation
  • Matière étrangère : Huile, graisse
    Humidité
    Poussière, sable
  • Paramètres de soudage : Température
    Pression
    Temps
  • Conditions d’assemblage : Contraintes mécaniques pendant le processus de soudage