Une approche multi-physique du soudage en continu des composites à matrice thermoplastique : vers une modélisation multi-échelle

Abstract

Le nouveau procédé de drapage de consolidation en continu de thermoplastiques permet de fabriquer des pièces composites par soudage de plis pré-imprégnés les uns sur les autres. L'adhésion des bandes de matériau entre elles, qui conditionnent les propriétés mécaniques de la pièce résulte principalement de la compétition de trois phénomènes physiques couplés : i) l'inter-diffusion des macromolécules à l'interface lorsque le polymère est fondu, ii) la cristallisation du polymère dont l'aspect cinétique peut conduire à des cristallisations partielles au niveau de l'interface, iii) la dégradation du polymère à haute température engendrant des réticulations dans le matériau. La prise en compte de ces phénomènes physiques couplés a demandé le développement d'un modèle thermique explicite 2D en différences finies permettant de prédire les évolutions locales de température au niveau de interface à souder à partir de l'identification par méthode inverse des échanges de chaleur entre le composite et l'air ambiant, l'azote chaud pulsé par les torches, les contacts avec l'outillage. La fenêtre de conditions de procédé a pu être déterminée.