Les plastiques sont largement utilisés dans les dispositifs médicaux, les automobiles et les produits quotidiens en raison de leurs nombreux avantages, notamment leur légèreté, leur bonne résistance aux chocs, leur bonne transparence, leur bonne isolation, leur bonne aptitude au moulage, leur bonne colorabilité et leur faible coût de traitement. Depuis que les premiers humains ont essayé d'attacher des lances aux branches, l'assemblage est un domaine crucial de l'activité humaine, et la performance finale des pièces en plastique dépend en grande partie des méthodes de connexion entre elles. Les scientifiques et les ingénieurs associés ont développé de nombreuses méthodes de connexion plastique différentes grâce à des recherches et à des pratiques à long terme.
Cet article fournit une brève introduction à ces technologies de connexion plastique, dans l'espoir d'offrir une référence aux concepteurs dans des domaines connexes lors de la sélection des méthodes de connexion plastique.
1. Collage adhésif
Le collage fait référence à la technique consistant à assembler les surfaces d'objets homogènes ou hétérogènes à l'aide d'adhésifs. Les adhésifs sont des substances naturelles ou synthétiques, organiques ou inorganiques qui peuvent lier deux ou plusieurs pièces ou matériaux ensemble par adhésion et cohésion interfaciales. Ils sont collectivement appelés adhésifs, agents de liaison et sont communément abrégés en colle. En bref, les adhésifs sont des substances qui lient les matériaux entre eux par liaison.
2. Liaison solvant
Il s'agit du processus par lequel un solvant dissout la surface du plastique, provoquant le mélange des matériaux. Lorsque le solvant s’évapore, un joint se forme.
3. Collage des fixations
Le collage de fixations fait référence à l'utilisation de fixations pour relier des pièces en plastique, notamment des fixations à pression-, des vis autotaraudeuses-et des boulons. Les attaches à pression-ajustent généralement les pièces en plastique en créant un ajustement serré entre une saillie sur leur tige et un trou dans le plastique. Les vis autotaraudeuses-utilisent des filetages autotaraudeurs-pour se connecter sans percer de trou.
4. Collage des charnières
Les charnières en plastique peuvent être divisées en trois types : les charnières intégrées en une seule pièce-, les charnières intégrées en deux-pièces et les charnières combinées en plusieurs-pièces. Les charnières intégrées d'une seule pièce-sont formées en moulant deux pièces en une seule unité, sans nécessiter de composants supplémentaires. Les charnières intégrées en deux -pièces sont fabriquées en moulant deux pièces en plastique distinctes, puis en les assemblant ensemble. Les charnières combinées en plusieurs-pièces, en plus de fabriquer deux pièces en plastique individuelles, nécessitent des composants supplémentaires tels que des tiges ou des pièces de charnière métalliques. Ses avantages incluent une ouverture et une fermeture reproductibles, et les charnières intégrées sont généralement conçues à l'intérieur ou à proximité de l'intérieur de la boîte, réduisant ainsi la taille globale des pièces. Les inconvénients comprennent des exigences de haute précision pour le moulage, des moules généralement complexes et la nécessité d'une vaste expérience de développement dans la conception rationnelle de la charnière mobile.
5. Insérer une moulure
Le moulage par insert fait référence à un processus de moulage dans lequel un insert pré--préparé d'un matériau différent est inséré dans un moule à injection, suivi d'une injection de résine. Le matériau fondu se lie à l'insert et se solidifie, créant un produit monobloc-. Les inserts filetés constituent une méthode principale pour créer des filetages dans des pièces en plastique, offrant une meilleure résistance de connexion que les filetages autotaraudeurs-. Les inserts ne se limitent pas au métal ; ils peuvent également être constitués de tissu, de papier, de fil, de plastique, de verre, de bois, de bobines, de composants électriques, etc. Le moulage par insert utilise la combinaison des propriétés isolantes de la résine et des propriétés conductrices du métal pour créer des produits moulés qui répondent aux fonctions de base des produits électriques. La décoration par moule (IMD) est une technologie de décoration de surface populaire au niveau international. Il est largement utilisé dans les panneaux de commande décoratifs et fonctionnels pour les appareils électroménagers, les tableaux de bord automobiles, les panneaux de climatisation, les boîtiers/lentilles de téléphones portables, les machines à laver, les réfrigérateurs, etc. L'IMD consiste à placer une feuille décorative pré-imprimée dans un moule à injection, puis à injecter de la résine au dos de la feuille, permettant à la résine de se lier à la feuille et de durcir.
Le principal avantage du moulage par insert est la combinaison de la facilité de moulage et de la flexibilité de la résine avec la rigidité, la solidité et la résistance à la chaleur du métal, permettant la création robuste de produits en métal-plastique intégrés complexes et complexes.
6. Moulage en plusieurs-pièces
Le moulage en plusieurs-pièces, également connu sous le nom de moulage par injection bicolore-, fait référence à une méthode de moulage qui injecte deux plastiques de couleurs différentes dans le même moule. Il permet d'utiliser deux couleurs différentes dans la pièce moulée et peut produire des motifs réguliers ou des motifs irréguliers ressemblant à des nuages, améliorant à la fois l'aspect pratique et l'esthétique de la pièce.
Le schéma ci-dessous illustre le principe du moulage par injection bicolore-. Il utilise deux barillets, chacun ayant la même structure et le même fonctionnement qu'un barillet de moulage par injection standard. Chaque baril possède son propre canal de connexion à la buse et une vanne marche/arrêt est installée dans le canal de la buse. Pendant le moulage, une fois le matériau fondu plastifié dans le cylindre, la vanne marche/arrêt contrôle l'ordre dans lequel le matériau fondu entre dans la buse et la proportion de matériau déchargé, avant qu'il ne soit injecté dans la cavité du moule. Il en résulte divers produits en plastique avec différents effets de mélange de couleurs.
7. Connexions filetées moulées
Les connexions filetées moulées font référence au moulage direct de filetages sur des pièces en plastique via la conception du moule d'injection, réalisant ainsi des connexions avec d'autres filetages ayant le même profil de dent, le même diamètre nominal et d'autres paramètres.
Les fils sur les produits en plastique sont divisés en fils externes et fils internes. Les filetages externes sont généralement démoulés à l'aide d'un curseur, tandis que les filetages internes sont démoulés à l'aide d'une méthode de connexion filetée. Les filetages externes ont une structure plus simple, mais après le moulage, des lignes de séparation sont laissées sur le produit en plastique. Si les lignes de séparation sont évidentes, elles affecteront l'apparence du produit et l'ajustement des filetages. Le principe est que le poteau de guidage incliné s'ouvre par coulissement, puis la goupille d'éjection pousse le produit vers l'extérieur. Les moules à filetage interne peuvent être divisés en : 1. Structure de défiletage forcé (non-rotationnel). 2. Défilement non-forcé (rotationnel). Actuellement, les fils moulés sont principalement utilisés dans la fabrication de capsules de bouteilles.
8. Connexion par filetage
La connexion par filetage en plastique fait référence au perçage de trous dans la pièce en plastique, puis au taraudage pour former des filetages, qui sont ensuite utilisés pour se connecter à d'autres pièces. Cette méthode est similaire à celle utilisée pour les pièces métalliques.
Ses avantages sont les suivants : ce procédé n'impose aucune exigence quant à la forme de la pièce en plastique et des trous de positionnement précis peuvent être obtenus à l'aide d'outils mécaniques de précision.
9. Ajustement par pression
L'ajustement par pression, également connu sous le nom d'ajustement forcé, d'ajustement serré et d'ajustement par retrait, implique l'assemblage d'un arbre et d'un trou avec une relation d'ajustement serré sous une certaine pression. Alternativement, le trou peut être agrandi en le chauffant ou la tige peut être réduite en le refroidissant. Après assemblage, les deux pièces reviennent à la même température, ce qui entraîne un ajustement serré. Il utilise la déformation élastique du trou et de l'arbre dans les pièces en plastique connectées pour transmettre un certain couple ou une certaine force axiale après l'assemblage. 10. Snap-fit Connexion
Les connexions à encliquetage-sont des mécanismes utilisés pour le verrouillage ou le verrouillage d'une pièce sur une autre, généralement utilisés pour connecter des pièces en plastique. Le matériau est généralement un plastique flexible. Le plus grand avantage des connexions à clipser-est leur facilité d'installation et de démontage, permettant un retrait-sans outil.
Généralement, un encliquetage-se compose d'un élément de positionnement et d'une attache. L'élément de positionnement guide le bouton-pression-vers sa position d'installation de manière fluide, correcte et rapide. L'attache sécurise le bouton-pression-à la base et l'empêche de tomber pendant l'utilisation. En fonction de l'application et des exigences, les attaches sont divisées en attaches détachables et non-détachables. Les attaches détachables sont généralement conçues de manière à ce que le bouton-pression se désengage sous une certaine force de séparation, séparant les deux parties de connexion. Ces ajustements à pression-sont souvent utilisés pour relier deux pièces qui doivent être fréquemment démontées. Les attaches non-détachables nécessitent une inclinaison manuelle pour séparer les deux parties et sont principalement utilisées pour connecter et sécuriser des pièces qui n'ont pas besoin d'être démontées pendant l'utilisation.
11. Rivetage en plastique
Le rivetage est un procédé particulièrement utilisé pour assembler des pièces constituées de différents matériaux (par exemple, plastique et métal). Une partie comporte un rivet qui s'étend dans un trou dans une autre partie. Le rivet est ensuite déformé par l'écoulement à froid ou la fusion du plastique, formant une tête de rivet qui verrouille mécaniquement les deux pièces ensemble. Diverses conceptions de têtes de rivet peuvent être obtenues en modifiant la conception de la tête de soudage.
Rivetage à froid : Lors du rivetage à froid, le rivet se déforme sous haute pression. Le flux à froid crée des contraintes élevées dans la zone des rivets, il ne convient donc qu'aux plastiques ayant une bonne ductilité.
Rivetage à chaud : Lors du rivetage à chaud, la tête de soudage est chauffée par compression, donc moins de pression est nécessaire pour former la tête de rivet sur le rivet, et moins de contraintes résiduelles sont générées dans la tête de rivet. Il peut être appliqué à une gamme beaucoup plus large de matériaux thermoplastiques que le rivetage à froid, y compris les matériaux chargés de verre-. La qualité du joint dépend du contrôle des paramètres du procédé : température, pression et temps.
Rivetage au gaz chaud : Dans le rivetage au gaz chaud, le rivet est chauffé par un flux d'air surchauffé, la chaleur étant transférée à travers des tuyaux d'air autour du rivet. Ensuite, la tête de soudage à froid indépendante est abaissée pour comprimer le rivet.
Soudage par rivetage par ultrasons : Lors du soudage par rivetage par ultrasons, l'énergie ultrasonique fournie par la tête de soudage fait fondre le rivet. Pendant la pression continue de la tête de soudage, le matériau fondu du rivet s'écoule dans la cavité à l'intérieur de la tête de soudage, formant la conception de tête de rivet souhaitée.
Processus de soudage de pièces en plastique
Le principe du soudage est le même : dans un premier temps, les surfaces de contact des deux pièces en plastique à souder sont chauffées pour fondre ; Ensuite, la pression d'accouplement sur les surfaces de soudage est augmentée et la pression est maintenue pendant un certain temps jusqu'à ce que les surfaces de soudage se solidifient, indiquant un soudage réussi.
12. Soudage par induction
Cela utilise principalement un équipement haute-fréquence avec une rectification haute-tension pour générer un champ électrique de courant d'onde électromagnétique grâce à l'oscillation instantanée d'un tube électronique haute-fréquence. Les molécules internes du PVC, du TPU, de l'EVA, du PET et d'autres matières plastiques traitées génèrent une friction polarisée et de la chaleur dans le champ électrique des ondes électromagnétiques. Combiné à une certaine pression, cela permet d'obtenir l'effet de fusion pour les produits en plastique à souder à chaud-.
13. Soudage rotatif
Les machines rotatives de soudage par friction sont généralement utilisées pour souder deux pièces circulaires en thermoplastique. Pendant le soudage, une pièce est fixée sur un moule de base, tandis que l'autre pièce tourne sur la surface de la pièce fixe. En raison de la pression agissant sur les deux pièces, la chaleur générée par le frottement entre les pièces fait fondre les surfaces de contact, formant ainsi une liaison solide et étanche. Le soudage rotatif de positionnement consiste à tourner pendant un temps défini, puis à s'arrêter momentanément à une position définie, ce qui entraîne une fusion permanente.
14. Soudage à plaque chauffante
Le soudage à la plaque chauffante consiste à placer les bords de deux pièces en plastique à assembler sur une plaque chauffante contrôlée par thermostat-et à les chauffer jusqu'à ce que les surfaces fondent. Ensuite, une petite quantité de pression est utilisée pour presser les surfaces ramollies ensemble pour réaliser la connexion (voir figure). Un autre procédé de thermoscellage couramment utilisé consiste à empiler les deux parties à assembler, à utiliser des éléments chauffants pour chauffer la plaque de thermoscellage, à l'abaisser jusqu'à la partie supérieure des deux parties et à appliquer une pression sur la plaque de thermoscellage. La plaque de thermoscellage fait fondre la zone de contact des deux pièces puis se solidifie pour les réunir. Ce procédé est principalement utilisé pour sceller et assembler des films de résine polymère et des pièces en plastique.
15. Soudage au gaz chaud
Il existe trois méthodes de soudage aux gaz chauds : le soudage par points, le soudage permanent aux gaz chauds et le soudage par extrusion. Leur principe de base est le même : l'air généré par le moteur évacue la chaleur générée par le fil chauffant, créant un flux d'air chaud qui chauffe les deux pièces en plastique à souder à l'état fondu avec la baguette de soudage, les liant ainsi ensemble et atteignant l'objectif de soudage. Le soudage par points est utilisé pour fixer les pièces ensemble avant le soudage permanent.
Le soudage par points est un procédé de soudage temporaire qui ne nécessite pas de baguettes de soudage mais nécessite une buse de soudage par points.
Le soudage permanent utilise des baguettes de soudage du même matériau que les pièces à souder. La buse de soudage se déplace rapidement d'avant en arrière en forme d'éventail sur la zone de soudage jusqu'à ce que la rainure en V-et la baguette de soudage ramollissent suffisamment pour souder. Généralement, un rouleau chaud est utilisé pour les presser ensemble. Le soudage par extrusion fait référence au processus par lequel la résine de remplissage, soit alimentée à partir d'un entonnoir sous forme granulaire, soit sous forme de baguettes de soudage sur un cylindre, est extrudée à partir d'une extrudeuse à vis unique- entraînée par un moteur électrique. Le chauffage est réalisé à l'aide de serpentins chauffants ou de gaz chaud, et les surfaces de liaison sont préchauffées avec du gaz chaud connecté à l'extrudeuse. Enfin, la résine de remplissage et les pièces fondent ensemble, formant une seule liaison.
16. Soudage par ultrasons
Le soudage par ultrasons utilise un générateur d'ultrasons pour convertir un courant de 50/60 Hz en énergie électrique de 15, 20, 30 ou 40 kHz. Cette énergie électrique à haute -fréquence est ensuite reconvertie en mouvement mécanique de la même fréquence par un transducteur. Ce mouvement mécanique est ensuite transmis à la tête de soudage via un convertisseur d'amplitude. La tête de soudage transmet l'énergie vibratoire reçue au joint des pièces à souder. Dans cette zone, l’énergie vibratoire est convertie en énergie thermique par friction, provoquant une fusion rapide des surfaces de contact des deux plastiques. Sous la pression, ils fusionnent. Après l'arrêt des ondes ultrasonores, la pression est maintenue pendant quelques secondes pour se solidifier et former une chaîne moléculaire solide, permettant ainsi d'atteindre l'objectif de soudage. La résistance de la soudure peut s’approcher de la résistance du matériau d’origine. Les ondes ultrasoniques peuvent être utilisées non seulement pour souder des thermoplastiques durs, mais également pour traiter des tissus et des films.
Les principaux composants d'un système de soudage par ultrasons comprennent un générateur d'ultrasons, un ensemble transducteur/amplificateur/tête de soudage, un moule et un cadre.
La qualité du soudage plastique par ultrasons dépend de trois facteurs : l’amplitude du transducteur/tête de soudage, la pression appliquée et le temps de soudage. Le temps de soudage et la pression de la tête de soudage sont réglables, tandis que l'amplitude est déterminée par le transducteur et le transformateur d'amplitude.
17. Soudage par vibration
Le soudage par vibration implique six paramètres de processus : le temps de soudage, le temps de maintien, la pression de soudage, l'amplitude, la fréquence et la tension.
Le soudage par vibration est divisé en : soudage par vibration linéaire, soudage par vibration sur piste et soudage par vibration angulaire.
Le soudage par friction par vibration linéaire utilise la chaleur de friction générée sur les surfaces de contact de deux pièces pour faire fondre le plastique. L'énergie thermique est générée par le mouvement alternatif d'une pièce sur une autre surface avec un certain déplacement ou amplitude sous pression. Une fois le degré de soudage souhaité atteint, la vibration s'arrête, mais la pression reste appliquée aux deux pièces pour refroidir et solidifier la partie soudée, formant ainsi une liaison étroite.
Le soudage par friction par vibration orbitale est une méthode qui utilise l’énergie thermique par friction. Dans le soudage par friction par vibration orbitale, la pièce supérieure se déplace le long d'une orbite à une vitesse fixe-circulairement dans toutes les directions. Ce mouvement génère de l’énergie thermique, amenant les parties soudées des deux pièces en plastique à atteindre leur point de fusion. Une fois que le plastique commence à fondre, le mouvement s’arrête et les parties soudées des deux pièces se solidifient et sont fermement reliées. De petites forces de serrage entraînent une déformation minimale des pièces, et des pièces d'un diamètre allant jusqu'à 10 pouces peuvent être soudées par soudage par friction par vibration orbitale.
Le soudage par vibration angulaire implique une pièce tournant autour d’un point d’appui ; Les machines de soudage par vibration angulaire disponibles dans le commerce sont actuellement rares.
18. Soudage laser
Le soudage au laser est une technologie qui utilise la chaleur générée par un faisceau laser pour faire fondre les surfaces de contact des plastiques, liant ainsi des feuilles, des films ou des pièces moulées thermoplastiques.
Il est apparu pour la première fois dans les années 1970, mais en raison de son coût élevé, il ne pouvait pas rivaliser avec les technologies de collage plastique antérieures, telles que le soudage par vibration et le soudage par plaque chauffante. Cependant, à partir du milieu des années 1990, à mesure que le coût de l’équipement nécessaire au soudage au laser diminuait, cette technologie a progressivement gagné en popularité.
Le soudage laser est particulièrement utile lorsque les pièces en plastique à coller sont des matériaux très précis (comme les composants électroniques) ou nécessitent un environnement stérile (comme les dispositifs médicaux et les emballages alimentaires). Le soudage au laser est rapide, ce qui le rend particulièrement adapté au traitement sur chaîne d’assemblage de pièces en plastique automobiles. De plus, le soudage laser peut être envisagé pour des géométries complexes difficiles à coller avec d’autres méthodes de soudage.
Les avantages du soudage au laser comprennent principalement : l'équipement de soudage n'a pas besoin d'entrer en contact avec les pièces en plastique à coller ; c'est rapide; l'équipement présente un degré élevé d'automatisation, ce qui le rend pratique pour le traitement de pièces en plastique complexes ; il ne produit pas de bavures ; la soudure est solide ; il peut produire des soudures de haute-précision ; c'est une technologie sans vibration- ; il peut produire des structures hermétiques ou scellées sous vide ; il minimise les dommages thermiques et la déformation thermique ; et il peut lier ensemble des résines de différentes compositions ou couleurs.
19. Soudage au fil chaud
Le soudage au fil chaud, également appelé soudage par résistance, utilise un fil métallique pour relier deux pièces en plastique.
La chaleur est transférée entre les pièces en plastique, faisant fondre leurs surfaces, et une pression est appliquée pour les assembler.
Un fil métallique est placé sur une surface des pièces à assembler. Lorsque le courant traverse le fil, sa résistance génère de la chaleur, qui est ensuite transférée aux pièces en plastique. Après le soudage, le fil reste à l'intérieur du produit en plastique et la partie dépassant du joint est coupée. Des rainures ou d'autres structures de positionnement sont généralement conçues dans les pièces pour garantir que le fil est dans la bonne position.
