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FR2742691A1 - Element de raccord thermoplastique pour un assemblage de pieces par soudage selon une surface de jonction ouverte - Google Patents

Element de raccord thermoplastique pour un assemblage de pieces par soudage selon une surface de jonction ouverte Download PDF

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FR2742691A1
FR2742691A1 FR9515394A FR9515394A FR2742691A1 FR 2742691 A1 FR2742691 A1 FR 2742691A1 FR 9515394 A FR9515394 A FR 9515394A FR 9515394 A FR9515394 A FR 9515394A FR 2742691 A1 FR2742691 A1 FR 2742691A1
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connection element
state
heating
elastic
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FR9515394A
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English (en)
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Jean Claude Pollet
Sauce Jacques Le
Pascal Hardy
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Societe Etex de Recherches Techniques SERT
Original Assignee
Societe Etex de Recherches Techniques SERT
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Abstract

Pour permettre l'assemblage par soudage de deux pièces (10,12) en un matériau thermoplastique, selon une surface de jonction (16) ouverte, on équipe l'une (10) des pièces d'au moins un organe chauffant (18) et d'au moins un organe moteur (26) qui déplace l'organe chauffant vers l'autre pièce (12) lors de la fusion locale du matériau produite par chauffage par induction. L'organe moteur (26) prend appui sur une zone d'appui fixe de la pièce (10), pouvant être un organe d'appui (20) ou une zone qui demeure dans un état solide lors de l'opération de soudage. L'organe moteur et l'organe chauffant peuvent aussi être réalisés simultanément sous la forme d'un organe chauffant élastique, ou constituer des parties distinctes d'une même plaque.

Description

ELEMENT DE RACCORD THERMOPLASTIQUE POUR
UN ASSEMBLAGE DE PIECES PAR SOUDAGE SELON
UNE SURFACE DE JONCTION OUVERTE
DESCRIPTION
Domaine technique
L'invention concerne un élément de raccord conçu pour permettre l'assemblage par soudage par induction ou- électrofusion d'au moins deux pièces en matériaux thermoplastiques de même nature ou de natures différentes, selon une surface de jonction non refermée sur elle-même.
L'invention concerne également un élément de raccord conçu pour permettre l'assemblage de matériaux thermoplastiques présentant des couches superficielles disparates, oxydées ou contaminées, sans nécessiter de grattage ou de nettoyage préalable des parties à assembler.
L'invention peut être utilisée dans de nombreuses industries, dès lors que des pièces en matériaux thermoplastiques doivent être assemblées par soudage selon une surface de jonction ouverte. Elle peut notamment être utilisée pour réaliser un piquage ou une dérivation sur une canalisation véhiculant un fluide tel qu'un gaz ou un liquide.
Etat de la technique
On a proposé dans le document DE-A1 291 109 de réaliser le soudage de tubes thermoplastiques à l'aide de pièces métalliques fermées sur elle-même, disposées dans la surface intérieure du raccord, et activées par un courant induit de fréquence convenable de telle façon que, par le chauffage de la pièce métallique, il se produise une fusion de la matière plastique dans la zone d'assemblage.
Cette technique, qui fait appel à des fils ondulés ou des treillis, n'autorise qu'un faible déplacement des pièces métalliques lors de l'opération de soudage, ce qui entraîne un mauvais brassage des couches de matière thermoplastique en présence ainsi que des surchauffes locales pouvant altérer l'étanchéité et la résistance de l'assemblage.
Comme l'enseigne le document EP-A-0 615 091, il est connu de souder sur un tube en un matériau thermoplastique un raccord de dérivation réalisé dans le même matériau et dans lequel est noyé un organe élastique chauffant en un matériau électriquement conducteur. Plus précisément, cet organe élastique est introduit sous contrainte dans le raccord, à proximité immédiate de la surface de jonction hémicylindrique des deux pièces. L'organe élastique est constitué de deux nappes obtenues par tricotage d'un fil électriquement conducteur et formant chacune un cône largement ouvert.
Les cônes des deux nappes sont raccordés par leurs sommets de plus petit diamètre, qui délimitent une ouverture dont le diamètre est suffisant pour permettre le passage de la dérivation.
Lors de son introduction dans le raccord, organe élastique est comprimé par écrasement contre la paroi interne du raccord, et chauffé de façon à pénétrer sous pression dans le raccord par fusion locale du matériau thermoplastique.
Lorsque le raccord est placé sur le tube avec lequel on désire l'assembler, l'organe élastique est relié à une source électrique extérieure, de façon à faire fondre le matériau thermoplastique à son voisinage. L'organe élastique tend alors à reprendre son état naturel, ce qui se traduit par un accroissement de son épaisseur. L'organe élastique traverse alors la surface de jonction entre le raccord et le tube, ce qui assure un échange macromoléculaire de la matière à ce niveau. Cette caractéristique permet d'effectuer un assemblage étanche sans que la couche superficielle de matière, éventuellement oxydée et altérée par le vieillissement, qui peut recouvrir les tubes n'ait à être enlevée par grattage préalablement à l'assemblage des pièces.
Le dispositif décrit dans le document EP-A0 615 091 présente cependant quelques inconvénients notables.
Ainsi, lors de son introduction dans le raccord par pression et chauffage, l'organe élastique pénètre dans ce raccord en reprenant une partie de sa forme initiale. La profondeur de pénétration et l'état de contrainte de l'organe élastique dans le raccord se trouve donc être pré-dépendant du cycle de chauffage et de refroidissement imposé et des variations locales de température et d'élasticité de l'organe élastique.
De plus, du fait que le retour de l'organe élastique vers son état naturel lors de l'opération de soudage se traduit par une poursuite de sa dilatation dans le sens de l'épaisseur, le déplacement de l'organe élastique se contrôle mal et se produit aussi bien vers l'intérieur du raccord que vers le tube. La réalisation de l'assemblage produit donc d'une part une pénétration incertaine et mal contrôlée de la surface du tube et d'autre part un échauffement et une fusion inutiles d'un grand volume de matière vers l'intérieur du raccord. Par conséquent, d'une part la qualité de la soudure est plus ou moins bien assurée sur toute la surface de jonction et d'autre part le temps de refroidissement de la matière est relativement long, ce qui constitue un inconvénient majeur du fait que les cadences d'installation s'en trouvent ralenties.
En raison des tolérances de fabrication des pièces, il peut exister un jeu important, excédant parfois 1 mm pour les tubes de grand diamètre, entre le raccord et le tube. L'existence de ce jeu accroît encore la quantité de matière fondue inutilement vers l'intérieur du raccord, ce qui contribue à ralentir la cadence d'installation.
Par ailleurs, du fait que l'échauffement de l'organe élastique a pour conséquence un déplacement de cet organe aussi bien vers l'intérieur du raccord que vers le tube, son état à la fin de soudage est variable d'une pièce à l'autre, en particulier selon l'état d'oxydation du tube qui s'oppose plus ou moins à sa pénétration par l'élément élastique. Par conséquent, la précision et la reproductibilité des soudages sont mauvaises.
Exposé de l'invention
L'invention a précisément pour objet un élément de raccord prévu pour être incorporé dans un assemblage d'au moins deux pièces en matériau thermoplastique présentant une surface de jonction ouverte, en assurant de façon sûre et reproductible un déplacement de l'élément chauffant entraînant une interpénétration efficace des matières à proximité de la surface de jonction des pièces, afin d'obtenir une bonne quaité de soudure, même sur des surfaces réputées non soudables telles que des surfaces oxydées ou contaminées, sans occasionner de fusion inutile de matière vers l'intérieur du raccord, de façon à réduire au minimum le temps de refroidissement et à accroître les cadences d'installation par rapport aux raccords exis tants, tout en supprimant le grattage ou le nettoyage initial éventuel.
Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un élément de raccord pour assemblage par soudage par induction ou électrofusion, comprenant - une première pièce, apte à être soudée à au moins une
deuxième pièce, selon une surface de jonction non
refermée sur elle-même, lesdites pièces étant réali
sées en matériaux thermoplastiques de même nature ou
de natures- différentes - au moins un organe chauffant occupant normalement un
premier état dans lequel cet organe est noyé dans la
première pièce à proximité de la surface de jonc
tion ; et - des moyens moteurs assurant automatiquement le pas
sage de l'organe chauffant dans un deuxième état,
dans lequel il pénètre au moins partiellement dans la
deuxième pièce, lorsque la température locale autour
dudit organe dépasse une valeur au moins égale à une
température de ramollissement du matériau thermoplas
tique caractérisé par le fait que les moyens moteurs prennent appui sur au moins une zone d'appui de la première pièce, qui demeure dans un état solide ou semi-solide lors de l'opération de soudage, de telle sorte que cette zone d'appui reste fixe lors du passage de l'organe chauffant vers son deuxième état.
Du fait que l'organe chauffant est en appui ou poussé par les moyens moteurs eux mêmes en appui contre au moins une zone d'appui fixe de la première pièce, son déplacement lors de l'assemblage ne s'effectue que vers la deuxième pièce. Toute fusion inutile de matière est donc évitée, de sorte que la durée de l'assemblage, qui dépend principalement du temps de refroi dissement, est réduite à une valeur minimale. Les cadences d'installation sont donc plus élevées qu'avec les raccords de l'art antérieur, ce qui constitue un avantage essentiel du point de vue industriel.
De plus, l'organe chauffant venant se loger entièrement ou substantiellement dans la surface de la deuxième pièce et dans une position bien contrôlée, il permet d'obtenir localement, par exemple dans la couche oxydée d'un tube plastique non gratté, les températures les plus élevées favorisant la bonne cohésion entre les pièces soudées.
Selon une première forme de réalisation de l'invention, l'organe chauffant et les moyens moteurs sont constitués simultanément par un organe chauffant élastique refermé sur lui-même, présentant, dans un premier état contraint, une géométrie sensiblement bi-dimensionnelle et, dans un deuxième état correspondant à un état naturel, une géométrie tridimensionnelle. Cet organe élastique prend appui sur un organe d'appui pouvant être thermiquement isolant, noyé dans la première pièce et formant la zone d'appui fixe.
Dans cette première forme de réalisation de l'invention, l'organe élastique peut être constitué par un fil ondulé refermé sur lui-même, dont les ondulations sont orientées sensiblement parallèlement à la surface de jonction dans son état contraint et dont les ondulations sont situées sensiblement sur une surface cylindrique perpendiculaire à la surface de jonction dans son état naturel.
Dans la première forme de réalisation de l'invention, l'organe élastique peut aussi être constitué par un ressort hélicoïdal refermé sur lui-même et à spires inclinées.
Dans une deuxième forme de réalisation de l'invention, les moyens moteurs sont des éléments élas tiques réalisés d'un seul tenant avec l'organe chauffant, ces éléments élastiques présentant des extrémités libres qui prennent appui sur les zones d'appui fixes de la première pièce.
Si la longueur des éléments élastiques est suffisante pour éviter que le matériau thermoplastique ne fonde au contact des extrémités de ces éléments lorsque l'organe chauffant est actionné afin d'assurer le soudage, les extrémités des éléments élastiques peuvent être en contact direct avec le matériau thermoplastique. En effet, celui-ci est alors thermiquement isolé par les éléments élastiques eux-mêmes et reste donc dans un état solide ou semi-solide. De préférence, les extrémités libres des éléments élastiques prennent cependant appui sur des organes d'appui noyés dans la première pièce et formant les zones d'appui fixes.
Dans cette deuxième forme de réalisation de l'invention, l'organe chauffant est avantageusement réalisé dans une plaque en un matériau électriquement conducteur telle qu'une plaque métallique perforée formant un réseau maillé, les éléments élastiques étant découpés et formés dans ladite plaque.
En variante, l'organe chauffant comprend une rondelle en un matériau électriquement conducteur, les éléments élastiques étant des excroissances radiales repliées de la rondelle.
Selon une troisième forme de réalisation de l'invention, les moyens moteurs sont interposés entre l'organe chauffant et les zones d'appui fixes de la première pièce.
Les moyens moteurs peuvent être des ressorts, des éléments en un matériau à mémoire de forme ou des éléments bilames.
Les moyens moteurs prennent avantageusement appui sur des organes d'appui noyés dans la première pièce et formant les zones d'appui fixes de celle-ci.
Dans les deuxième et troisième formes de réalisation, on notera que l'organe chauffant est, de préférence, suffisamment flexible pour que, sous l'action des moyens moteurs, son rayon de courbure s'ajuste au cours de son mouvement de façon à pénétrer uniformément le tube.
On notera également que, dans tous les cas, la température des moyens moteurs résulte aussi bien de leur propre échauffement par induction que de leur échauffement par conduction de chaleur provenant des organes chauffants. Par conséquent, cette température est au moins sensiblement égale ou légèrement supérieure au point de ramollissement de la matière plastique, de façon que la détente des moyens moteurs puisse se produire pendant l'opération de soudage.
Brève description des dessins
On décrira à présent, à titre d'exemples non limitatifs, différentes formes de réalisation de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels
- la figure 1 est une vue en perspective et en coupe représentant un élément de raccord de dérivation réalisé selon une première forme de réalisation de l'invention, avant son soudage sur un tube
- la figure 2 est une vue comparable à la figure 1 illustrant l'état des organes chauffant après le soudage de l'élément de raccord sur le tube
- la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un élément de raccord selon une variante de la première forme de réalisation de l'invention, cet élément de raccord étant représenté sur la partie gauche dans l'état qu'il occupe avant son soudage sur un tube et sur la partie droite dans l'état qu'il occupe après son soudage sur le tube
- la figure 4 est une vue de dessus de l'un des éléments chauffants utilisés dans l'élément de raccord de la figure 3
- la figure 5 est une vue en perspective représentant un organe chauffant selon une deuxième forme de réalisation de l'invention
- la figure 6 est une vue en perspective illustrant une variante de la deuxième forme de réalisation de la figure 5 ; et
- la figure 7 est une vue en coupe transversale d'un élément de raccord selon une troisième forme de réalisation de l'invention, cet élément étant illustré sur la partie droite dans l'état qu'il occupe avant son soudage sur un tube et sur la partie gauche dans l'état qu'il occupe après son soudage sur le tube.
Exposé détaillé de formes de réalisation
Les différentes formes de réalisation qui vont être décrites concernent l'assemblage d'un élément de raccord de dérivation sur un tube ou un tuyau.
L'élément de raccord et le tube sont réalisés en un matériau thermoplastique tel que, par exemple, le polyéthylène, le polypropylène, les polyamides, etc..
On observera cependant que l'invention n'est pas limitée à ce type d'assemblage et peut être utilisée dans tous les cas où au moins deux pièces en matériaux thermoplastiques doivent être assemblées par soudage selon une surface de jonction ouverte ou non refermée sur elle-même.
Dans les différentes formes de réalisation décrites, l'élément de raccord conforme à l'invention est désigné de façon générale par la référence 10. Par ailleurs, le tube sur lequel cet élément de raccord 10 doit être raccordé est désigné de façon générale par la référence 12.
Dans les différentes formes de réalisation illustrées sur les figures, le tube 12 est un tube de section circulaire servant par exemple à véhiculer un gaz ou un liquide. Il est à noter que le diamètre du tube 12 peut- être quelconque et que ce tube pourrait présenter une section non circulaire sans sortir du cadre de l'invention.
L'élément de raccord 10 conforme à l'invention comprend principalement une pièce 14 en un matériau thermoplastique. Cette pièce 14 se compose d'une partie 14a en forme de demi-coquille et d'un tube de dérivation 14b raccordé sur la partie 14a, de telle sorte que le passage 15 délimité par le tube de dérivation 14b se prolonge au travers de la partie 14a.
L'élément de raccord 10 est prévu pour être soudé sur le tube 12 selon une surface de jonction 16 de configuration hémicylindrique dans la forme de réalisation représentée.
La surface de jonction 16 est définie à la fois par la surface intérieure de la partie 14a en forme de demi-coquille et par la surface extérieure du tube 12. Cette surface de jonction 16, qui présente la caractéristique de ne pas être refermée sur elle-même, peut prendre des formes différentes lorsque le tube 12 ne présente pas une section circulaire ou lorsque le développé de la surface de soudure n'est pas circulaire.
Pour permettre de réaliser le soudage de l'élément de raccord 10 sur le tube 12, l'élément de raccord 10 comporte au moins un organe chauffant 18 noyé dans la partie 14a en forme de demi-coquille de la pièce 14, à proximité immédiate de la surface de jonction 16, autour du passage 15 traversant le tube de dérivation 14b et la partie 14a.
Dans la première forme de réalisation de l'invention illustrée sur les figures 1 et 2, la soudure de l'élément de raccord 10 sur le tube 12 est réalisée au moyen de plusieurs organes élastiques 18, disposés coaxialement autour du trou 15 et régulièrement espacés-les uns des autres.
De plus, dans cette première forme de réalisation de l'invention, chacun des organes chauffants 18 est également élastique. Ainsi, chaque organe chauffant élastique incorpore des moyens moteurs permettant de le faire passer automatiquement d'un premier état, illustré sur la figure 1, dans un deuxième état illustré sur la figure 2.
Dans le premier état de chacun des organes chauffants élastiques 18, qui correspond à un état contraint de cet organe, il présente une géométrie sensiblement bi-dimensionnelle parallèlement à la surface de jonction 16. Chacun des organes chauffants élastiques 18 est alors noyé dans la partie 14a en forme de demi-coquille de la pièce 14, à proximité de la surface de jonction 16.
Dans le deuxième état des organes chauffants élastiques 18, illustré sur la figure 2, qui correspond à un état naturel de ces organes, chacun d'entre eux présente une géométrie tridimensionnelle traversant la surface de jonction 16. Chacun des organes 18 pénètre alors partiellement dans le tube 12.
Le passage des organes chauffants élastiques 18 de leur premier état dans leur deuxième état est assuré par une augmentation locale de température autour de ces organes jusqu'à une valeur au moins égale à une température de ramollissement du matériau thermoplastique, libérant ainsi l'organe élastique de son état de contrainte. Cette augmentation de température est assurée par le chauffage par induction des organes 18 au moyen d'un inducteur (non représenté) placé à cet effet à proximité de l'élément de raccord 10.
Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, les moyens moteurs que constituent les organes chauffants élastiques 18 dans cette forme de réalisation de l'invention prennent appui dans la pièce 14, à l'opposé de la surface de jonction 16, sur des zones d'appui fixes de la pièce 14. A cet effet, des organes d'appui 20 sont noyés dans la partie 14a en forme de demi-coquille de la pièce 14, de telle sorte que chacun des organes chauffants 18 soit en appui sur le matériau thermoplastique de la pièce 14 par l'intermédiaire de l'un de ces organes d'appui 20.
Grâce à la présence de ces organes d'appui 20, l'échauffement des organes chauffants 18 ne ramollit pas les régions de la pièce 14 situées en arrière des organes 18. Ces organes d'appui 20 forment ainsi des zones d'appui fixes sur lesquelles prennent appui les organes chauffants élastiques 18 lors de leur passage dans leur état naturel. Par conséquent, ce passage a uniquement pour conséquence un déplacement des organes chauffants 18 vers le tube 16. On réalise ainsi le soudage des deux pièces sans fusion inutile du matériau thermoplastique, ce qui réduit le temps de refroidissement à une valeur minimale. De plus, les caractéristiques de l'assemblage après soudage sont parfaitement maîtrisées et totalement reproductibles.
Afin de permettre leur chauffage par induction, les organes chauffants élastiques 18 sont réalisés en un matériau électriquement conducteur tel qu'un métal (acier, acier inoxydable, nickel, alliage fernickel, etc.) ou un matériau conducteur non métallique (polymère conducteur, carbone etc.) . L'utilisation de métaux ou d'alliages à point de Curie connu permet en outre un auto contrôle de la température de l'élément chauffant au voisinage de ce point de Curie.
Dans la première forme de réalisation illustrée sur les figures 1 et 2, chacun des organes chauffants élastiques 18 comprend un fil 18a refermé sur lui-même et ondulé en zigzag. Lorsqu'il occupe son état contraint noyé dans la pièce 14 en matériau thermoplastique, comme l'illustre la figure 1, le fil ondulé 18a est déformé de telle sorte que les ondulations sont orientées sensiblement parallèlement à la surface de jonction 16. Le fil ondulé 18a présente alors une faible épaisseur égale au diamètre du fil ou à peine supérieure à ce diamètre, selon une direction perpendiculaire à la surface de jonction 16, donc une géométrie essentiellement bi-dimensionnelle.
Au contraire, dans l'état naturel illustré sur la figure 2, qu'il tend à reprendre lorsque son chauffage conduit à la fusion locale du matériau thermoplastique à son voisinage, les ondulations du fil 18a sont orientées selon une direction sensiblement perpendiculaire à la surface de jonction 16. En d'autres termes, les ondulations du fil 18a sont alors situées approximativement dans une surface sensiblement cylindrique perpendiculaire à la surface de jonction.
Le passage du fil ondulé 18a de son état contraint illustré sur la figure 1 dans son état naturel illustré sur la figure 2 s'effectue par un basculement d'ensemble du fil autour d'une ligne approximativement circulaire passant par les sommets des ondulations tournées vers l'intérieur dans l'état contraint de la figure 1. Etant donné que ces sommets des ondulations du fil 18a sont en appui contre le matériau thermoplastique de la pièce 14 par l'intermédiaire de l'organe d'appui 20, les régions de la pièce 14 sur lesquelles prennent appui les fils ondulés 18a forment des zones d'appui fixes. Ainsi, la ligne de basculement du fil ondulé définie précédemment ne se déplace pratiquement pas dans la pièce 14.
Le passage des fils ondulés 18a dans leur état naturel de la figure 2 se traduit donc en totalité par un basculement de ces fils vers le tube 12. Par conséquent, lorsque les fils ont repris leur état naturel, chacune de leurs ondulations traverse la surface de jonction 16 pour être située en partie dans la pièce 14 et en partie dans le tube 12. Une interpénétration efficace des matières est ainsi obtenue, ce qui garantit la résistance et l'étanchéité du soudage. De plus, le fil ondulé 18a remplit une fonction de renfort en se comportant comme une couture traversant régulièrement la surface de jonction entre les deux pièces.
En outre, et comme on l'a déjà mentionné, l'appui du fil ondulé 18a sur l'organe d'appui 20 permet d'éviter tout déplacement du fil vers l'intérieur de l'élément de raccord 10, ce qui assure à la fois une bonne reproductibilité du soudage d'un élément de raccord à un autre et réduit le temps de refroidissement à une valeur minimale.
Le fil ondulé 18a, obtenu par ondulation ou pliage, est refermé sur lui-même par soudage, après une mise en forme sur une surface cylindrique. Lors de la fabrication de l'élément de raccord 10, chacun des fils ondulés 18a est maintenu dans son état contraint, dans lequel il est figé avec son organe d'appui 20, par surmoulage de la pièce 14 en matériau thermoplastique.
On peut également, après avoir ondulé le fil 18a, l'écraser de façon à l'aplatir et à lui donner une section oblongue. Ceci a pour effet de renforcer la différence de rigidité du fil ondulé selon qu'on le courbe dans le plan des ondulations ou dans le plan perpendiculaire à celui des ondulations, et donc d'augmenter la force tendant à faire basculer l'organe chauffant élastique, de façon à ce qutil reprenne sa forme d'équilibre.
Au lieu d'utiliser un fil ondulé, on peut aussi découper un organe chauffant élastique à méandre dans une tôle, puis le mettre en forme.
Afin que les fils ondulés 18a soient maintenus en retrait de la surface de jonction 16, le surmoulage peut être effectué après avoir interposé un film de matériau thermoplastique entre chacun des fils et cette surface. Après le surmoulage, ce film fait partie intégrante de l'élément de raccord 10.
Le maintien des fils ondulés 18a dans leur état contraint lors du surmoulage peut être effectué de différentes manières.
Ainsi, chacun des fils 18a peut être maintenu contraint par surmoulage d'une matière thermoplastique, afin de former des inserts destinés à la fabrication du raccord fini.
Le maintien des fils à l'état contraint peut aussi être assuré par des tiges ou tout autre élément rétractable du moule de surmoulage. Ces tiges ou ces éléments laissent ensuite des trous qui peuvent servir de témoins de fusion.
Enfin, on peut aussi assurer le maintien des fils lors du surmoulage à l'aide d'un électroaimant.
Sur les figures 3 et 4, on a représenté une variante de la première forme de réalisation de l'invention. Cette variante s'apparente à la première forme de réalisation de l'invention décrite précédemment en se référant à la figure 1, par le fait que chaque organe chauffant 18 ainsi que les moyens moteurs permettant de le faire passer de son état contraint dans son état naturel sont constitués simultanément par un organe chauffant élastique et que le passage d'un état à l'autre se fait par basculement.
Dans cette variante des figures 3 et 4, chaque organe chauffant élastique 18 est constitué par un ressort hélicoïdal 18b refermé sur lui-même et dont les spires sont inclinées. De façon plus précise et comme l'illustre en particulier la figure 4, l'inclinaison des spires de chacun des ressorts 18b est telle que le plan de chacune des spires peut pivoter autour d'un axe orienté radialement par rapport à l'axe de la couronne formée par le ressort refermé sur lui-même.
Cette configuration permet d'amener le ressort dans un état contraint, de faible épaisseur, illustré sur la partie gauche de la figure 3, par un basculement des spires dans un sens tendant à les aligner dans une direction parallèle à la surface de jonction 16. Le ressort 18b est alors noyé dans le matériau thermoplastique de la pièce 14, à proximité immédiate de la surface de jonction 16, dont il épouse la courbure.
Dans l'état naturel, illustré sur la droite de la figure 3, chaque spire du ressort 18b prend au contraire une direction initiale perpendiculaire à la surface de jonction, de telle sorte que chacune de ces spires traverse la surface de jonction 16 pour être située en partie dans la pièce 14 et en partie dans le tube 12.
Conformément à l'invention et comme on l'a illustré sur la figure 3, chacun des ressorts 18b prend appui sur une zone d'appui fixe de la pièce 14, grâce à la présence d'un organe d'appui 20 en forme de ron delle.
Cette variante de réalisation présentée sur les figures 3 et 4 procure des avantages comparables à ceux procurés par la forme de réalisation décrite précédemment en se référant aux figures 1 et 2.
Sur la figure 5, on a représenté en perspective un organe chauffant 18 susceptible d'être utilisé à la place de l'ensemble des fils ondulés 18a ou des ressorts hélicoïdaux 18b décrits précédemment, conformément à une deuxième forme de réalisation de l'invention.
Cette deuxième forme de réalisation se distingue de la première par le fait qu'au lieu d'être réalisés simultanément sous la forme d'un organe chauffant élastique, l'organe chauffant et les moyens moteurs qui en commandent le déplacement sont réalisés d'un seul tenant dans une même plaque 18c, mais constitués par des parties distinctes de celle-ci.
De façon plus précise, la plaque 18c est une plaque réalisée en un matériau électriquement conducteur tel qu'un métal. Cette plaque 18c est découpée et formée de façon à présenter la forme d'un disque comportant en son centre une ouverture de dimension supérieure à celle du trou 15. Des fentes ou ouvertures 22, concentriques et en arc de cercle, sont découpées dans la plaque 18c de façon à lui donner la forme d'un réseau maillé ou d'une grille semi-rigide. La plaque 18c forme ainsi l'organe chauffant 18.
Comme l'illustre la figure 5, les parties de la plaque 18c découpées pour former les extrémités des fentes 22 restent attachées aux branches radiales séparant les ouvertures successives et sont toutes repliées en oblique de façon à faire saillie sur la face de la plaque prévue pour être tournée vers l'intérieur de l'élément de raccord 10. Ces parties repliées de la plaque 18c constituent des éléments élastiques 24 en forme de languettes. Lorsque la plaque 18c est noyée dans le matériau thermoplastique de la pièce 14, les extrémités de ces éléments élastiques 24 prennent appui sur des zones d'appui fixes de cette pièce 14. Ils constituent les moyens moteurs permettant de déplacer cette plaque 18c afin de lui faire traverser la surface de jonction 16 lorsque la plaque est chauffée par induction.
La forme, le nombre et la disposition des ouvertures et des parties repliées en saillies ne sont donnés qu'à -titre d'exemple non limitatif. On pourra ainsi prévoir des parties repliées en saillie de toutes formes ou courbes, et une disposition en quinconce plutôt que purement radiale de ces éléments.
Si les éléments élastiques 24 sont suffisamment longs et étroits pour que le chauffage par induction ne puisse entraîner la fusion du matériau thermoplastique en contact avec leurs extrémités, un appui fixe des extrémités de ces éléments élastiques peut être obtenu directement. Dans la plupart des cas, on préférera cependant interposer entre le matériau thermoplastique de la pièce 14 et les extrémités des éléments élastiques 24 un organe dans les éléments élastiques 24. En prenant appui sur les organes d'appui fixes, les éléments élastiques repoussent la plaque 18c au travers de la surface de jonction 16, et la font pénétrer dans le tube 12 d'une façon contrôlée et reproductible et sans fusion inutile de matière.
Dans une variante de la deuxième forme de réalisation, on peut utiliser un ou plusieurs organes chauffants concentriques tels que l'organe 18 sur la figure 6. Cet organe chauffant 18 comprend une rondelle 18c', plane ou conique, dont le bord périphérique extérieur et/ou intérieur porte des excroissances radiales repliées vers l'intérieur et/ou l'extérieur pour former des éléments élastiques 24'. La rondelle 18c' et les éléments élastiques 24' présentent une section approximativement en forme de U. Les éléments élastiques 24' constituent les moyens moteurs qui commandent le déplacement de l'organe chauffant 18.
Sur la figure 7, on a illustré une troisième forme de réalisation de l'invention qui se distingue des précédentes par le fait que l'organe chauffant et les moyens moteurs commandant le déplacement de cet organe sont constitués par des pièces séparées.
Dans l'exemple illustré sur la figure 7, l'organe chauffant 18 est constitué par une plaque 18d traversée régulièrement par des fentes ou des ouvertures, de façon à présenter la forme d'une grille ou d'un réseau maillé. Cette plaque 18d présente une forme semblable à celle de la surface de jonction 16, de façon à pouvoir être noyée dans la pièce 14 à proximité de cette surface 16, dans un état initial illustré sur la partie droite de la figure 7.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur cette figure, les organes moteurs sont constitués par des ressorts hélicoïdaux 26 dont les axes sont orientés perpendiculairement à la surface de jonction 16. Une extrémité de chacun des ressorts 26 prend appui sur la face de la plaque 18d tournée vers l'intérieur de la pièce 14. L'extrémité opposée de chacun des ressorts 26 prend appui sur une rondelle d'appui 20 également noyée dans la pièce 14.
Conformément à l'invention, les ressorts 26 prennent appui sur des zones d'appui de la pièce 14 qui demeurent dans un état solide ou semi-solide lors de l'opération de soudage. Ce résultat peut être obtenu soit en utilisant des rondelles d'appui 20 en un matériau thermiquement isolant ou en un matériau bon conducteur et non magnétique, tel que le cuivre, soit du simple fait que l'échauffement des ressorts 26 lors du chauffage par induction est insuffisant pour entrainer la fusion du matériau thermoplastique sur lequel prennent appui ces ressorts 26.
Les ressorts 26 ainsi que les rondelles 20 sur lesquelles ces ressorts peuvent prendre appui sont régulièrement répartis sur toute la surface de la plaque 18d afin de pouvoir commander un déplacement uniforme de cette plaque lors du soudage.
Dans l'état initial de l'élément de raccord 10 avant soudage, les ressorts 26 occupent un état contraint illustré sur la partie droite de la figure 7.
Cet état contraint peut être obtenu lors de la fabrication de la pièce 14 par surmoulage, de la même manière qu'on l'a décrit précédemment en se référant aux figures 1 et 2 dans le cas de la première forme de réalisation de l'invention.
Dans le cas où chaque ressort 26 est noyé à l'état contraint dans un bloc 28, tel qu'illustré sur la figure 7, ce bloc est accroché sur la plaque 18d avant la réalisation du surmoulage. Les blocs 28 peuvent notamment être réalisés dans la même matière que celle constituant la pièce 14, mais sont dimensionnés de sorte que la matière à proximité des ressorts reste à une température inférieure à celle du ramolissement lors de l'opération de surmoulage de la pièce 14 sur la plaque 18d et les blocs 28. On peut également maintenir le ressort 26 contraint par un matériau métallique (soudure ou brasure) ou organique (colle ou polymère autre que le matériau de la pièce 14) et qui doit résister aux températures de moulage mais pas à celles atteintes lors du soudage.
P-ar ailleurs, si l'on désire maintenir les ressorts 26 à l'état comprimé à l'aide de tiges ou d'autres éléments du moule de surmoulage, les ressorts sont auparavant accrochés sur la plaque 18d par soudage, collage, clipsage ou toute autre technique équivalente.
Comme on l'a illustré sur la partie gauche de la figure 7, lorsque la plaque 18d est chauffée par induction, le matériau thermoplastique fond au voisinage de cette plaque ainsi qu'à proximité des ressorts 26 de telle sorte que ces derniers reprennent leur état naturel et déplacent la plaque au travers de la surface de jonction 16. Comme dans les autres formes de réalisation décrites, on obtient ainsi une interpénétration des matières, qui assure l'efficacité du soudage et la qualité de l'étanchéité. Afin d'améliorer l'interpénétration des matières, l'organe chauffant est de préférence positionné légèrement en retrait de la surface de jonction 16. Pour atteindre ce résultat, on pourra par exemple surmouler sur la face de l'organe chauffant opposée au moyens moteurs, une couche de matière thermoplastique dont l'épaisseur sera en général inférieur à 2 mm et de préférence égale ou inférieure à 1 mm.
L'appui des ressorts 26 sur des zones d'ancrage fixes de la pièce 14 garantit en outre, conformément à l'in vention, un déplacement parfaitement maîtrisé et reproductible de la plaque 18d, en un temps dont la durée est minimale.
Dans les formes de réalisation des figures 5, 6 et 7, le pourcentage de vide de l'élément chauffant 18 est au moins égal à 50% et les dimensions des trous formés dans les plaques 18c et 18d sont comprises entre 1 mm et 5 mm. Par ailleurs, l'épaisseur des plaques 18c et 18d est comprise entre 0,1 mm et 1,5 mm. Il est à noter que la plaque perforée qui a été décrite peut être remplacée par une grille réalisée au moyen d'un fil soudé, dont le diamètre est également compris entre 0,1 mm et 1,5 mm.
Par ailleurs, dans la forme de réalisation de la figure 7, les ressorts 26 sont choisis de façon à produire un déplacement de l'élément chauffant 18 tel que la face de cet élément tournée initialement vers la surface de jonction 16 soit au moins enfoncée de 0,3 mm dans le tube 12 après le soudage. De préférence, cet enfoncement est égal ou supérieur à 0,6 mm. Toutefois, il ne doit pas dépasser 2 mm.
Le ressort hélicoïdal 26 de forme cylindrique qui a été décrit peut aussi être remplacé par un ressort de forme tronconique présentant un encombrement réduit dans son état contraint, par un ressort en forme de rondelle ondulée et/ou fendue,par un ressort à méandres, par un ressort à lame, à basculement d'ondes ou de spires, etc.
En outre, dans les différentes formes de réalisation de l'invention, les moyens moteurs commandant le déplacement de l'organe chauffant 18 peuvent ne pas être constitués par des ressorts mais par des éléments bilames ou par des éléments en alliage à mémoire de forme.
Dans tous les cas, il est essentiel que ces moyens moteurs prennent appui sur des zones d'appui de la pièce 14 non sujettes au ramollissement lors du déplacement de l'organe chauffant 18, afin que ces régions constituent des zones d'appui fixes jusqu'à la fin du mouvement de l'organe chauffant vers l'état qu'il occupe après le soudage.
Enfin, comme on l'a déjà observé, les matériaux thermoplastiques des pièces 12 et 14 peuvent être des matériaux identiques ou différents et ces pièces peuvent être indifféremment des pièces fraîchement produites, ou des pièces âgées dont la surface est alors oxydée ou contaminée.

Claims (13)

REVENDICATIONS
1. Elément de raccord (10), pour assemblage par soudage par induction ou électrofusion comprenant - une première pièce (14), apte à être soudée à au
moins une deuxième pièce (12), selon une surface de
jonction (16) non refermée sur elle-même, lesdites
pièces étant réalisées en matériaux thermoplastiques
de même nature ou de natures différentes - au moins un organe chauffant (18) occupant normale
ment un premier état dans lequel cet organe est noyé
dans la première pièce (14) à proximité de la surface
de jonction (16) ; et - des moyens moteurs (18a, 18b, 24, 26) assurant auto
matiquement le passage de l'organe chauffant (18)
dans un deuxième état, dans lequel il pénètre au
moins partiellement dans la deuxième pièce (12),
lorsque la température locale autour dudit organe
dépasse une valeur au moins égale à une température
de ramollissement du matériau thermoplastique ; caractérisé par le fait que les moyens moteurs (18a, 18b, 24, 26) prennent appui sur au moins une zone d'appui de la première pièce (14), qui demeure dans un état solide ou demi-solide lors de l'opération de soudage, de telle sorte que cette zone d'appui reste fixe lors du passage de l'organe chauffant (18) vers son deuxième état.
2. Elément de raccord selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe chauffant et les moyens moteurs sont constitués simultanément par un organe chauffant élastique (18) refermé sur luimême, présentant dans un premier état contraint, une géométrie sensiblement bidirectionnelle et, dans un deuxième état correspondant à un état naturel, une géométrie tridimensionnelle, cet organe élastique pre nant appui sur un organe d'appui (20) noyé dans la première pièce (14) et formant ladite zone d'appui fixe.
3. Elément de raccord selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'organe élastique est un fil ondulé (18a) refermé sur lui-même ou une tôle découpée en méandres et mise en forme, dont les ondulations sont orientées sensiblement parallèlement à la surface de jonction (16) dans son état contraint, et dont les ondulations sont situées sensiblement sur une surface cylindrique dans son état naturel.
4. Elément de raccord selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'organe élastique est un ressort hélicoïdal (18b) refermé sur lui-même, à spires inclinées.
5. Elément de raccord selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens moteurs sont des éléments élastiques (24,24') réalisés d'un seul tenant avec l'organe chauffant (18), ces éléments élastiques présentant des extrémités libres qui prennent appui sur lesdites zones d'appui fixes de la première pièce (14).
6. Elément de raccord selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les extrémités libres des éléments élastiques (24,24') prennent appui sur des organes d'appui (20) noyés dans la première pièce (14) et formant lesdites zones d'appui fixes.
7. Elément de raccord selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que l'organe chauffant (18) est réalisé dans une plaque (18c) en un matériau électriquement conducteur, formant un réseau maillé, les éléments élastiques (24) étant découpés et formés dans ladite plaque.
8. Elément de raccord selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que l'organe chauffant (18) comprend une rondelle (18c') en un matériau électriquement conducteur, les éléments élastiques (24') étant des excroissances radiales repliées de la rondelle (18c').
9. Elément de raccord selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens moteurs sont des organes moteurs (26) interposés entre l'organe chauffant (18) et les zones d'appui fixes de la première pièce.
10. Elément de raccord selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens moteurs sont des ressorts (26).
11. Elément de raccord selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens moteurs sont réalisés dans un matériau à mémoire de forme.
12. Elément de raccord selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens moteurs sont des éléments bilames.
13. Elément de raccord selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens moteurs (26) prennent appui sur des organes (20) noyés dans la première pièce (14) et formant lesdites zones d'appui fixes.
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