« la capacité des adhésifs et des rubans sensibles à la pression à adhérer aux plastiques dépend grandement de leur énergie de surface”, souligne Kremer. « Les matériaux composites, tels que les plastiques renforcés de fibres rigides, se lient généralement bien dans les assemblages avec des composants métalliques, et sont donc souvent utilisés comme remplacements légers pour les pièces métalliques comme les casques de combat et les véhicules de loisirs. »
l’industrie automobile est depuis longtemps un leader dans les assemblages de matériaux mixtes., Les applications automobiles plastique-métal comprennent les modules frontaux, les boîtes à pédales, les pédales de frein, les boîtiers d’airbag du conducteur, les casseroles de siège, les puits de roue de secours, les couvercles de collecteur et les poutres transversales.
» dépend de l’application et des conditions dans lesquelles le matériau doit fonctionner”, explique Vasant Pednekar, ingénieur principal chez le fabricant de plastiques Lanxess Corp. « par exemple, le nylon est généralement utilisé lorsque des exigences de température plus élevées ou une durabilité plus élevée sont nécessaires., »
alors que les applications plastique-métal sont populaires dans l’industrie automobile, les joints entre les deux matériaux sont également utilisés pour assembler des appareils, des biens de consommation, de l’électronique, des dispositifs médicaux et des éoliennes.
Les fabricants D’électronique rejoignent les composants en plastique et en métal, tels que les boîtiers internes et externes utilisés dans les téléphones intelligents et autres appareils portables. ” Souvent, la structure de support interne est mince en acier inoxydable ou en aluminium, et qui est connecté à un morceau de plastique plus épais », explique Jay McKenna, directeur commercial mondial pour les attaches microPEM chez PennEngineering.,
Les bateaux sont un autre produit avec des assemblages de matériaux mixtes. Les fabricants de navires utilisent des composites pour les coques, les compartiments moteurs, les mâts, les gouvernails et d’autres composants depuis des décennies. De tels assemblages doivent être très solides et doivent souvent tenir dans des environnements d’eau salée.
« Les pièces métalliques sont toujours nécessaires pour supporter des charges ponctuelles pour les pièces composites et fournir un point de fixation mécanique, un point de pivot ou répartir une charge pour la structure composite”, note Andrew Rich, président D’Element 6, une société de conseil spécialisée dans les composites en fibre de carbone pour l’automobile.,
méthodes d’assemblage
Les pièces en plastique ou en composite sont généralement jointes à des plaques métalliques ou à des composants structurels avec des adhésifs ou des fixations.
joindre des plastiques aux métaux implique souvent des attaches mécaniques, telles que des rivets ou des boulons. Cependant, cela nécessite un forage de trou, ce qui peut être coûteux. Les épaisseurs composites et métalliques doivent être augmentées globalement pour tenir compte des concentrations de contraintes aux charges ponctuelles du trou et de la fixation, sacrifiant ainsi l’avantage du poids. Certaines fixations présentent également un risque de rouille et de corrosion.,
Les inserts filetés sont un moyen de joindre des pièces métalliques à des pièces en plastique à l’aide d’attaches filetées. ” L’application la plus courante est le pressage d’inserts en laiton ou en acier dans des composants en plastique, par traitement thermique ou par ultrasons », affirme Marcus D’EWI. « Ceci est réalisé en faisant fondre le polymère dans un moletage sur la partie métallique, qui agit comme un joint mécanique une fois le plastique refroidi. »
Une autre option de fixation filetée pour les assemblages de matériaux mixtes est les fixations auto-encliquetables., En réponse à l’utilisation accrue de plastique attaché au métal, PennEngineering a récemment développé plusieurs nouveaux produits.
« la majorité de nos fixations sont conçues pour s’accrocher au métal et maintiennent généralement deux panneaux ensemble”, souligne McKenna. « Nous avons constaté qu’une attache qui s’étend à travers le panneau métallique mince, puis s’introduit dans le panneau en plastique plus épais, offre les meilleurs résultats.
« L’action de brochage se fraie un chemin dans le plastique non ductile et maintient les deux feuilles ensemble”, explique McKenna., « Cela peut souvent être une solution qui affleure sur les surfaces supérieure et inférieure de l’assemblage. »
la liaison adhésive résout de nombreux problèmes liés à l’utilisation de fixations filetées pour assembler des assemblages de matériaux mixtes. Toute la surface de contact collée participe à la gestion de la charge. De plus, la combinaison d’adhésif et d’apprêt isole une surface d’une autre, ce qui réduit les problèmes d’interaction galvanique.
le collage permet une gestion plus efficace de la charge, de sorte que l’épaisseur et le poids des deux matériaux peuvent être réduits. Et, il n’y a pas de trous à percer, aligner ou sceller.,
cependant, les adhésifs ne sont pas instantanés comme les attaches mécaniques. Selon la technologie, les adhésifs prennent des secondes, des minutes et parfois des heures pour être fixés et finalement durcis. Les fabricants doivent attendre que le montage soit terminé avant de déplacer les pièces.
le contrôle est également un facteur. La quantité d’adhésif distribuée, l’emplacement précis de l’adhésif et la force de serrage appliquée à l’ensemble doivent être soigneusement contrôlés ou la liaison sera compromise.
Alors que les adhésifs pour coller pratiquement tout plastique, le métal, certains matériaux fonctionnent mieux que d’autres., ” Le Nylon et L’ABS sont généralement les plastiques les plus faciles à joindre aux métaux », explique Henkel’s Small. « La force de liaison au plastique n’est pas toujours idéale lorsque vous travaillez avec des matériaux plastiques extrêmement lisses comme le polypropylène ou avec des plastiques difficiles à coller comme le polyéthylène. Mais, les amorces peuvent augmenter considérablement la force de liaison aux plastiques.
« presque toutes les technologies adhésives peuvent être utilisées pour lier les plastiques aux métaux”, ajoute Small.
« Les Cyanoacrylates, les acryliques, les époxydes, les uréthanes, les élastomères et les silicones lient tous de manière fiable les plastiques aux métaux., »
Une nouvelle technologie appelée Hybrid structural instant adhesive (introduite cet automne par Henkel) améliorera les applications de collage plastique-métal. Il combine des adhésifs cyanoacrylates à durcissement rapide avec des technologies structurelles traditionnelles, telles que l’époxy ou le méthacrylate de méthyle.
« Ce sont des adhésifs en deux parties durcissant à température ambiante appliqués à l’aide d’un distributeur à double cartouche”, explique Small. « Ils offrent les vitesses de montage rapides des cyanoacrylates avec la durabilité de la technologie structurelle.,
« Les adhésifs instantanés structuraux hybrides peuvent lier la plupart des formulations plastiques, y compris les plastiques difficiles à coller, aux substrats métalliques”, affirme Small. « La clé est qu’ils le font plus rapidement. Fixture speed différencie l’hybride de la technologie structurelle pure. Hybride montage en moins de trois minutes. »
bien qu’il soit actuellement impossible de souder du plastique sur du métal, plusieurs nouveaux projets R&D ont du potentiel.,
Avraham Benatar, professeur agrégé d’ingénierie des sciences des matériaux à L’Université D’État de L’Ohio, a développé une méthode pour joindre des thermoplastiques au métal à l’aide d’un outil chauffé. Le substrat métallique est texturé avec un motif de moletage fin et chauffé pendant un temps prédéfini en le pressant contre un outil chaud maintenu à haute température. Ensuite, la plaque chauffante est rétractée et la feuille thermoplastique froide est pressée contre la surface métallique chaude pendant un temps prédéfini.
Le métal chaud fond la surface thermoplastique, ce qui entraîne un écoulement et un mouillage., Le plastique fondu s’écoule dans les molettes, créant un joint de verrouillage mécanique lorsque le plastique se refroidit et se solidifie. L’augmentation du temps de chauffage augmente généralement la résistance du joint jusqu’à ce qu’un optimum soit atteint.
selon Benatar, les joints polyéthylène haute densité (PEHD)-acier qu’il a créés avec la technique sont légèrement plus solides et plus cohérents que les joints PEHD-aluminium. Pour un temps de chauffage fixe, les joints polycarbonate et PEHD – acier sont plus résistants que les joints polypropylène et acrylique – acier.,
Les ingénieurs de L’Institut de recherche sur L’assemblage et le soudage d’Osaka, au Japon, ont mis au point un nouveau procédé appelé soudage par recouvrement par friction. Ils ont récemment effectué un test qui a permis de joindre avec succès des pièces en aluminium et en nylon. Des joints à recouvrement avec une résistance au cisaillement élevée ont été obtenus sur une large gamme de paramètres de soudage.
Leave a Reply