Coller du m\u00e9tal sur du m\u00e9tal peut, dans certaines applications industrielles, constituer une alternative au soudage ou aux fixations m\u00e9caniques. Mais quelle r\u00e9sistance peut r\u00e9ellement offrir un assemblage coll\u00e9 ? La r\u00e9ponse ne d\u00e9pend pas uniquement de la r\u00e9sistance de l\u2019adh\u00e9sif utilis\u00e9.<\/p>\n\n\n\n
Les performances finales r\u00e9sultent de l\u2019ensemble du syst\u00e8me d\u2019assemblage : le support m\u00e9tallique, la pr\u00e9paration des surfaces<\/a>, l\u2019adh\u00e9sif, la g\u00e9om\u00e9trie de l\u2019assemblage, l\u2019application et les sollicitations en service.<\/p>\n\n\n\n Un produit pr\u00e9sentant une r\u00e9sistance m\u00e9canique \u00e9lev\u00e9e sur sa fiche technique ne garantit donc pas automatiquement un assemblage solide. Une g\u00e9om\u00e9trie d\u00e9favorable ou une pr\u00e9paration de surface insuffisante peut avoir davantage d\u2019influence sur le r\u00e9sultat final que la r\u00e9sistance th\u00e9orique de l\u2019adh\u00e9sif lui-m\u00eame.<\/p>\n\n\n\n Oui. Avec des adh\u00e9sifs structuraux adapt\u00e9s, des pi\u00e8ces m\u00e9talliques peuvent \u00eatre assembl\u00e9es de mani\u00e8re solide et durable. Ces adh\u00e9sifs sont con\u00e7us pour transf\u00e9rer les efforts d\u2019une surface \u00e0 l\u2019autre et peuvent notamment \u00eatre utilis\u00e9s pour le collage de plaques, de supports, de brides ou d\u2019autres composants m\u00e9talliques.<\/p>\n\n\n\n Contrairement au soudage traditionnel, le soudage \u00e0 froid<\/a>, \u00e9galement appel\u00e9 cold bonding<\/em> ou collage \u00e0 froid, ne n\u00e9cessite pas de faire fondre localement le m\u00e9tal pour r\u00e9aliser l\u2019assemblage. Il n\u2019y a donc pas de zone affect\u00e9e thermiquement comme lors d\u2019un soudage et aucun travail \u00e0 chaud n\u2019est n\u00e9cessaire pour cr\u00e9er la liaison.<\/p>\n\n\n\n Les efforts peuvent \u00e9galement \u00eatre r\u00e9partis sur une surface coll\u00e9e relativement importante plut\u00f4t que d\u2019\u00eatre concentr\u00e9s uniquement au niveau d\u2019un cordon de soudure ou de quelques points de fixation m\u00e9canique.<\/p>\n\n\n\n Cela ne signifie toutefois pas que le collage est syst\u00e9matiquement plus performant ou plus adapt\u00e9 que le soudage. La solution appropri\u00e9e d\u00e9pend de la construction, des sollicitations, des conditions de service et de la mani\u00e8re dont l\u2019assemblage peut \u00eatre con\u00e7u.<\/p>\n\n\n\n La r\u00e9sistance d\u2019un assemblage m\u00e9tal sur m\u00e9tal ne d\u00e9pend pas uniquement de la r\u00e9sistance \u00e0 la traction ou au cisaillement de l\u2019adh\u00e9sif. La pr\u00e9paration des surfaces, la g\u00e9om\u00e9trie de l\u2019assemblage, la direction des efforts, la surface de recouvrement, l\u2019\u00e9paisseur du joint de colle, le choix du mat\u00e9riau, le durcissement et les conditions de service influencent \u00e9galement ses performances.<\/p>\n\n\n\n Il ne suffit donc pas de se demander : quelle est la r\u00e9sistance de cette colle pour m\u00e9tal ?<\/em> Une question au moins aussi importante est : comment cette r\u00e9sistance sera-t-elle sollicit\u00e9e dans l\u2019assemblage r\u00e9el ?<\/em><\/p>\n\n\n\n Un adh\u00e9sif ne peut fonctionner correctement que s\u2019il peut effectivement adh\u00e9rer au support. L\u2019huile, les graisses, les produits de corrosion, les salet\u00e9s, les anciens rev\u00eatements et d\u2019autres contaminants peuvent former une barri\u00e8re entre l\u2019adh\u00e9sif et le m\u00e9tal.<\/p>\n\n\n\n La pr\u00e9paration d\u2019une surface m\u00e9tallique comprend donc g\u00e9n\u00e9ralement un nettoyage et un d\u00e9graissage, suivis d\u2019une pr\u00e9paration des surfaces m\u00e9canique appropri\u00e9e. Selon le support et le syst\u00e8me adh\u00e9sif, cela peut notamment impliquer un pon\u00e7age, un meulage ou un d\u00e9capage par projection d\u2019abrasif.<\/p>\n\n\n\n Un profil de surface adapt\u00e9 favorise l\u2019adh\u00e9rence. L\u2019objectif n\u2019est toutefois pas simplement de rendre la surface aussi rugueuse que possible. La pr\u00e9paration doit \u00eatre compatible avec le mat\u00e9riau du support et avec le syst\u00e8me de collage utilis\u00e9.<\/p>\n\n\n\n Apr\u00e8s la pr\u00e9paration, il faut \u00e9galement \u00e9viter autant que possible toute nouvelle contamination de la surface avant l\u2019application de l\u2019adh\u00e9sif.<\/p>\n\n\n\n Lorsqu\u2019un assemblage coll\u00e9 se rompt, l\u2019emplacement de la rupture peut fournir des informations importantes. Si l\u2019adh\u00e9sif se d\u00e9tache directement du m\u00e9tal, on parle de rupture adh\u00e9sive \u00e0 l\u2019interface. Si la rupture se produit dans la masse de l\u2019adh\u00e9sif et qu\u2019une couche de mat\u00e9riau reste pr\u00e9sente sur les deux surfaces, il s\u2019agit d\u2019une rupture coh\u00e9sive.<\/p>\n\n\n\n Cette distinction peut aider \u00e0 identifier l\u2019origine d\u2019une d\u00e9faillance.<\/p>\n\n\n\n La g\u00e9om\u00e9trie de l\u2019assemblage est l\u2019un des facteurs les plus importants dans le collage structural. Un m\u00eame adh\u00e9sif peut se comporter tr\u00e8s diff\u00e9remment dans deux assemblages con\u00e7us de mani\u00e8re diff\u00e9rente.<\/p>\n\n\n\n Les assemblages coll\u00e9s sont g\u00e9n\u00e9ralement plus favorables lorsque les efforts peuvent \u00eatre r\u00e9partis sur une surface aussi grande et aussi r\u00e9guli\u00e8re que possible. Les configurations dans lesquelles les contraintes sont fortement concentr\u00e9es sur un bord sont, au contraire, plus d\u00e9favorables.<\/p>\n\n\n\n En cisaillement, les deux surfaces coll\u00e9es ont tendance \u00e0 glisser l\u2019une par rapport \u00e0 l\u2019autre. Une partie importante de la surface coll\u00e9e peut alors participer au transfert des efforts.<\/p>\n\n\n\n Un assemblage \u00e0 recouvrement peut donc constituer une g\u00e9om\u00e9trie int\u00e9ressante pour le collage structural.<\/p>\n\n\n\n Cela ne signifie toutefois pas que les contraintes sont parfaitement uniformes sur toute la longueur du recouvrement. Des concentrations de contraintes plus \u00e9lev\u00e9es peuvent notamment appara\u00eetre aux extr\u00e9mit\u00e9s de l\u2019assemblage.<\/p>\n\n\n\n Dans le cas d\u2019une traction pure, les deux surfaces sont tir\u00e9es perpendiculairement l\u2019une par rapport \u00e0 l\u2019autre tandis que l\u2019effort est r\u00e9parti sur la surface coll\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n Cette configuration peut \u00e9galement \u00eatre relativement favorable pour un adh\u00e9sif, \u00e0 condition que la conception de l\u2019assemblage \u00e9vite que la sollicitation se transforme localement en pelage ou en clivage.<\/p>\n\n\n\n Lors d\u2019une sollicitation en pelage ou en clivage, l\u2019effort se concentre davantage sur un bord de l\u2019assemblage.<\/p>\n\n\n\n Au lieu que l\u2019ensemble de la surface coll\u00e9e reprenne simultan\u00e9ment la charge, la rupture peut commencer localement sur le bord du joint. Les contraintes locales peuvent alors \u00eatre nettement plus \u00e9lev\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n C\u2019est pourquoi, lorsque cela est possible, les assemblages coll\u00e9s sont con\u00e7us afin de favoriser le cisaillement, la compression ou une traction bien r\u00e9partie, tout en limitant autant que possible les sollicitations de pelage et de clivage.<\/p>\n\n\n\n Prenons l\u2019exemple d\u2019un support m\u00e9tallique. Si sa g\u00e9om\u00e9trie fait en sorte que la charge tente de d\u00e9coller le support \u00e0 partir d\u2019un seul c\u00f4t\u00e9, l\u2019adh\u00e9sif est soumis \u00e0 une sollicitation d\u00e9favorable. Une autre orientation, une bride suppl\u00e9mentaire ou un recouvrement mieux dimensionn\u00e9 peut permettre de transf\u00e9rer une plus grande partie de l\u2019effort en cisaillement sur la surface coll\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n Une surface de collage plus importante peut offrir davantage de surface pour transf\u00e9rer les efforts. Il serait toutefois trop simple d\u2019en conclure que doubler la surface coll\u00e9e permet automatiquement de doubler la r\u00e9sistance de l\u2019assemblage.<\/p>\n\n\n\n Les contraintes ne sont en effet pas toujours r\u00e9parties uniform\u00e9ment dans un joint coll\u00e9.<\/p>\n\n\n\n Dans un assemblage \u00e0 recouvrement, des concentrations de contraintes peuvent par exemple appara\u00eetre aux extr\u00e9mit\u00e9s. Leur importance d\u00e9pend notamment de la g\u00e9om\u00e9trie, de la rigidit\u00e9 et de l\u2019\u00e9paisseur des composants ainsi que des propri\u00e9t\u00e9s de l\u2019adh\u00e9sif.<\/p>\n\n\n\n Lors de la conception, il faut donc consid\u00e9rer non seulement le nombre de centim\u00e8tres carr\u00e9s disponibles, mais surtout la mani\u00e8re dont les efforts traversent r\u00e9ellement l\u2019assemblage.<\/p>\n\n\n\n L\u2019\u00e9paisseur de la couche d\u2019adh\u00e9sif, ou bond line thickness<\/em>, fait elle aussi partie de la conception de l\u2019assemblage.<\/p>\n\n\n\n Appliquer davantage d\u2019adh\u00e9sif entre deux pi\u00e8ces m\u00e9talliques ne signifie pas automatiquement cr\u00e9er une liaison plus r\u00e9sistante. Les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques et la r\u00e9partition des contraintes peuvent \u00e9voluer lorsque le joint devient plus \u00e9pais ou plus mince.<\/p>\n\n\n\n Inversement, la couche la plus fine possible n\u2019est pas syst\u00e9matiquement la meilleure solution.<\/p>\n\n\n\n L\u2019\u00e9paisseur appropri\u00e9e d\u00e9pend notamment du type d\u2019adh\u00e9sif, des surfaces, de la g\u00e9om\u00e9trie et de l\u2019application. Pour les assemblages structuraux, les sp\u00e9cifications et donn\u00e9es de conception du syst\u00e8me adh\u00e9sif concern\u00e9 doivent donc \u00eatre prises en compte.<\/p>\n\n\n\n Lors du choix d\u2019une colle industrielle pour m\u00e9tal, il peut \u00eatre tentant de s\u00e9lectionner simplement le produit pr\u00e9sentant la valeur de r\u00e9sistance la plus \u00e9lev\u00e9e sur sa fiche technique.<\/p>\n\n\n\n Pour concevoir un assemblage fiable, davantage de param\u00e8tres doivent \u00eatre pris en compte.<\/p>\n\n\n\n Il faut notamment consid\u00e9rer :<\/p>\n\n\n\n Une r\u00e9sistance \u00e9lev\u00e9e au cisaillement mesur\u00e9e en laboratoire ne signifie par exemple pas automatiquement que le m\u00eame adh\u00e9sif constitue le meilleur choix pour un assemblage principalement soumis au pelage, \u00e0 des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es ou \u00e0 des sollicitations cycliques.<\/p>\n\n\n\n Une valeur indiqu\u00e9e sur une fiche technique d\u00e9crit une propri\u00e9t\u00e9 du mat\u00e9riau dans des conditions d\u2019essai d\u00e9termin\u00e9es. Elle ne correspond pas directement \u00e0 la charge admissible de n\u2019importe quel assemblage.<\/p>\n\n\n\n M\u00eame un assemblage correctement con\u00e7u utilisant un adh\u00e9sif appropri\u00e9 peut pr\u00e9senter de moins bonnes performances lorsque l\u2019application n\u2019est pas r\u00e9alis\u00e9e correctement.<\/p>\n\n\n\n Pour les syst\u00e8mes bicomposants, le respect du rapport de m\u00e9lange et une homog\u00e9n\u00e9isation compl\u00e8te des composants sont notamment importants. L\u2019adh\u00e9sif doit \u00e9galement assurer un bon contact avec les deux surfaces pr\u00e9par\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n Pendant l\u2019assemblage, les composants doivent rester dans la position pr\u00e9vue.<\/p>\n\n\n\n Une pression excessive peut, dans certains cas, expulser une quantit\u00e9 trop importante d\u2019adh\u00e9sif hors du joint. \u00c0 l\u2019inverse, un contact insuffisant peut entra\u00eener des vides ou une \u00e9paisseur de colle irr\u00e9guli\u00e8re.<\/p>\n\n\n\n Le durcissement fait lui aussi partie int\u00e9grante du processus. L\u2019assemblage doit atteindre un degr\u00e9 de durcissement suffisant avant d\u2019\u00eatre soumis aux sollicitations pr\u00e9vues. La dur\u00e9e n\u00e9cessaire d\u00e9pend du produit utilis\u00e9 et notamment de la temp\u00e9rature ambiante.<\/p>\n\n\n\n Un assemblage ne doit pas seulement \u00eatre suffisamment r\u00e9sistant au moment de sa r\u00e9alisation. Il doit continuer \u00e0 remplir sa fonction dans les conditions auxquelles il sera expos\u00e9 pendant son utilisation.<\/p>\n\n\n\n Un assemblage peut par exemple subir quotidiennement des variations de temp\u00e9rature. Lorsque deux mat\u00e9riaux pr\u00e9sentent des coefficients de dilatation diff\u00e9rents, ils peuvent se dilater et se contracter diff\u00e9remment, ce qui introduit des contraintes suppl\u00e9mentaires dans le joint.<\/p>\n\n\n\n L\u2019humidit\u00e9, les produits chimiques, les vibrations, les impacts et les sollicitations m\u00e9caniques variables peuvent \u00e9galement jouer un r\u00f4le.<\/p>\n\n\n\n Sur des \u00e9quipements dynamiques, la fatigue constitue un autre facteur important. Une charge qu\u2019un assemblage supporte sans probl\u00e8me une seule fois peut produire un effet diff\u00e9rent lorsqu\u2019elle est r\u00e9p\u00e9t\u00e9e des milliers ou des millions de fois.<\/p>\n\n\n\n Les conditions de fonctionnement doivent donc id\u00e9alement \u00eatre prises en compte d\u00e8s la conception de l\u2019assemblage et le choix du mat\u00e9riau, et non uniquement apr\u00e8s la s\u00e9lection de l\u2019adh\u00e9sif.<\/p>\n\n\n\n Coller du m\u00e9tal sans soudage peut \u00eatre int\u00e9ressant lorsqu\u2019il est possible de concevoir un assemblage adapt\u00e9 et lorsque les travaux \u00e0 chaud sont ind\u00e9sirables, difficiles ou soumis \u00e0 des restrictions.<\/p>\n\n\n\n Cela peut notamment \u00eatre le cas lorsque :<\/p>\n\n\n\n Lors d\u2019un soudage traditionnel, les mat\u00e9riaux sont localement affect\u00e9s par la chaleur. Avec un adh\u00e9sif polym\u00e9risable \u00e0 froid, cet apport thermique n\u2019est pas n\u00e9cessaire pour cr\u00e9er l\u2019assemblage.<\/p>\n\n\n\n Un assemblage coll\u00e9 r\u00e9pond toutefois \u00e0 d\u2019autres principes de conception qu\u2019un assemblage soud\u00e9. Remplacer directement une soudure existante par un adh\u00e9sif sans r\u00e9\u00e9valuer la g\u00e9om\u00e9trie et les efforts appliqu\u00e9s n\u2019est donc pas une bonne approche de conception.<\/p>\n\n\n\n Belzona propose diff\u00e9rents composites polym\u00e9risables \u00e0 froid<\/a> destin\u00e9s \u00e0 la r\u00e9paration et \u00e0 l\u2019assemblage de composants m\u00e9talliques. Cette approche est \u00e9galement appel\u00e9e cold bonding, collage \u00e0 froid ou soudage \u00e0 froid : les pi\u00e8ces m\u00e9talliques sont assembl\u00e9es au moyen d\u2019un adh\u00e9sif sans apport de chaleur n\u00e9cessaire \u00e0 la cr\u00e9ation de la liaison.<\/p>\n\n\n\n Le collage \u00e0 froid peut notamment \u00eatre utilis\u00e9 pour fixer des plaques m\u00e9talliques, des supports et d\u2019autres composants. Dans le domaine de la maintenance industrielle, il peut \u00e9galement faire partie d\u2019une r\u00e9paration lors de laquelle du m\u00e9tal existant est reconstruit, r\u00e9par\u00e9 ou associ\u00e9 \u00e0 un nouveau composant m\u00e9tallique.<\/p>\n\n\n\n Le collage n\u2019est donc pas uniquement une m\u00e9thode d\u2019assemblage destin\u00e9e aux constructions neuves. Il peut \u00e9galement s\u2019int\u00e9grer dans une r\u00e9paration de composants m\u00e9talliques<\/a> sur des \u00e9quipements existants.<\/p>\n\n\n\n La m\u00e9thode appropri\u00e9e d\u00e9pend fortement de l\u2019application. La reconstruction d\u2019un m\u00e9tal corrod\u00e9 ou endommag\u00e9 n\u2019impose pas les m\u00eames exigences au mat\u00e9riau qu\u2019un assemblage coll\u00e9 con\u00e7u pour transmettre en permanence des efforts m\u00e9caniques.<\/p>\n\n\n\n Il est donc important de d\u00e9terminer d\u2019abord la fonction de la r\u00e9paration ou de l\u2019assemblage, puis de choisir le syst\u00e8me en fonction de cette fonction.<\/p>\n\n\n\nPeut-on coller solidement du m\u00e9tal sur du m\u00e9tal ?<\/h2>\n\n\n\n
De quoi d\u00e9pend la r\u00e9sistance d\u2019un assemblage coll\u00e9 ?<\/h2>\n\n\n\n
1. La pr\u00e9paration des surfaces : la base d\u2019une bonne adh\u00e9rence<\/h2>\n\n\n\n
2. La conception de l\u2019assemblage<\/h2>\n\n\n\n
Sollicitation en cisaillement<\/h3>\n\n\n\n
Sollicitation en traction<\/h3>\n\n\n\n
Sollicitations en pelage et en clivage<\/h3>\n\n\n\n
3. La surface coll\u00e9e et la longueur de recouvrement<\/h2>\n\n\n\n
4. L\u2019\u00e9paisseur du joint de colle<\/h2>\n\n\n\n
5. Choisir le bon adh\u00e9sif pour l\u2019application<\/h2>\n\n\n\n
\n
6. L\u2019application et le durcissement<\/h2>\n\n\n\n
7. Temp\u00e9rature, produits chimiques et autres conditions de service<\/h2>\n\n\n\n
Quand le collage du m\u00e9tal peut-il remplacer le soudage ?<\/h2>\n\n\n\n
\n
Collage m\u00e9tal sur m\u00e9tal avec Belzona<\/h2>\n\n\n\n