Soudage bout à bout à l'outil chauffant de panneaux PP selon la norme DVS 2207-11
Objet du présent guide
Ce guide décrit la procédure de soudage bout à bout à l'aide d'un outil chauffant pour le polypropylène (PP), conformément à la norme DVS 2207-11 (traduction anglaise de l'édition allemande d'août 2008, décembre 2008). La norme DVS 2207-11 couvre les tubes, les éléments de tuyauterie, les raccords et les panneaux en PP. Ce guide se concentre sur l'application de cette procédure aux panneaux en PP. Elle s'applique au PP-H (homopolymère), au PP-B (copolymère séquencé) et au PP-R (copolymère aléatoire).
Avertissement relatif à l'édition : Cet article est basé sur la traduction anglaise de décembre 2008 de la norme DVS 2207-11. Les utilisateurs doivent vérifier si une édition plus récente ou des exigences spécifiques à leur projet s'appliquent avant de se fier aux valeurs et procédures décrites ici.
Les valeurs quantitatives présentées ici proviennent de DVS 2207-11 Tableaux 1 et 2Les exigences procédurales sont tirées des sections 3 et 4 de la norme. Les temps de chauffe, de changement de série, de montée en pression et de refroidissement sont tirés du tableau 2 ; les tolérances d’écartement sont tirées du tableau 1. Les épaisseurs intermédiaires doivent être interpolées. Le tableau s'applique à une température extérieure d'environ 20 degrés C avec une circulation d'air modérée.
D'après l'édition fournie, la procédure peut généralement être considérée comme adaptée aux matériaux PP présentant un indice de fluidité (MFR) 190/5 compris entre 0,4 et 1,0 g/10 min, ce qui correspond approximativement à un indice de fluidité (MFR) 230/2,16 compris entre 0,2 et 0,6 g/10 min. Les matériaux hors de cette plage nécessitent une vérification de soudabilité distincte.
Le tableau 2 concerne les panneaux d'une épaisseur maximale de 50 mm. Ne pas extrapoler au-delà de 50 mm à partir du tableau 2.
2. Réponse rapide : Flux de soudage selon la norme DVS 2207-11
- 1. Nettoyer les surfaces de joint avant l'usinage si nécessaire, en utilisant un agent nettoyant qui s'évapore complètement et qui est conforme aux exigences applicables.
- 2. Usiner les surfaces à assembler immédiatement avant le soudage. Ne pas toucher les surfaces usinées. Éliminer les copeaux sans contact avec les surfaces.
- 3. Alignez les feuilles. Appliquez une pression d'alignement (0,10 N/mm²) jusqu'à ce que le cordon d'alignement requis soit formé.
- 4. Réduire la pression à une valeur inférieure ou égale à 0,01 N/mm² (pression de préchauffage). Chauffer pendant la durée indiquée dans le tableau 2 du DVS.
- 5. Retirez rapidement la plaque chauffante. Temps de changement selon le tableau 2 du DVS ; à réduire au minimum.
- 6. Augmenter la pression de jonction (0,10 plus ou moins 0,01 N/mm²) dans le temps de montée en pression spécifié dans le tableau 2 de DVS.
- 7. Refroidir sous pression pendant la durée spécifiée dans le tableau 2 de la norme DVS. La mise en charge mécanique n'est autorisée qu'après refroidissement complet. Pour le soudage en atelier de panneaux de 15 mm et plus, le refroidissement sous pression peut être réduit de moitié si la mise en charge lors du démoulage et du stockage est minime. La mise en charge mécanique complète reste interdite jusqu'au refroidissement complet.
- 8. Inspecter la soudure conformément à la norme DVS 2202-1.
Toutes les valeurs quantitatives figurent dans les tableaux de paramètres ci-dessous.
Équipement requis
Équipement principal
| Équipement | Exigences DVS 2207-11 |
|---|---|
| Outil chauffant machine à souder bout à bout | Doit prévoir des étapes de pression contrôlée (alignement, chauffage, assemblage). Température de surface de l'outil chauffé requise : 210 °C ± 10 °C |
| Outil chauffant | Température de surface : 210 °C ± 10 °C. L’outil doit présenter un revêtement antiadhésif intact. Sa surface doit être propre avant chaque soudure. |
| Système de serrage | Pinces supérieures et inférieures ; capables de maintenir les panneaux dans les tolérances d'écartement (tableau 1 de DVS) |
| Raboteuse de chant / outil de dressage | Pour l'usinage des faces de jonction immédiatement avant le soudage |
Qualification du personnel et des processus
- Le soudage doit être effectué par un personnel formé et qualifié. La qualification en soudage bout à bout à l'aide d'outils chauffants pour panneaux est conforme à la norme DVS 2212-1.
- Les machines et les gabarits doivent répondre aux exigences applicables de la norme DVS 2208-1.
- Des essais de soudure doivent être réalisés et testés dans les conditions réelles de travail avant et, le cas échéant, pendant le soudage de production.
- Les données du processus de soudage doivent être enregistrées pour chaque soudure de production.
Tableau DVS 1 : Écart maximal autorisé (panneaux)
| Largeur du panneau (mm) | Écart maximal autorisé (mm) |
|---|---|
| Inférieur ou égal à 1500 | 1.0 |
| 1500 à 2000 | 1.3 |
| 2000 à 2300 | 1.5 |
| 2300 à 3000 | 2.0 |
Désalignement maximal autorisé
Le défaut d'alignement entre les faces à assembler ne doit pas excéder 0,1 fois l'épaisseur du panneau. Un défaut d'alignement plus important peut réduire la capacité portante de la soudure. Cette exigence s'ajoute aux tolérances d'écartement indiquées dans le tableau 1.
Outils de soutien
- Agent de nettoyage : doit s’évaporer complètement et être conforme aux exigences applicables. Utiliser du papier non pelucheux et non teint.
- Sonde de température de surface : pour vérifier la température de surface de l'outil chauffé
- Jauge d'épaisseur : pour vérifier les tolérances d'écartement selon le tableau 1 de DVS
- Chronomètre : pour vérifier les temps de chauffe, de changement de configuration, de montée en pression et de refroidissement
- Jauge d'épaisseur : pour la vérification de l'épaisseur des panneaux
Préparation et nettoyage conformément à la norme DVS 2207-11
Conditions de la pièce
- •La zone de soudage doit être protégée du vent et de l'humidité.
- •Les pièces doivent être à la même température. Évitez un chauffage inégal dû à l'exposition directe au soleil.
Nettoyage et usinage
- •Avant l'usinage, nettoyez les surfaces de jointure si nécessaire, à l'aide d'un produit nettoyant à évaporation complète conforme aux exigences applicables. Utilisez du papier non pelucheux et non teint.
- •Usiner les faces de jonction immédiatement avant le soudage. Ne pas usiner les faces puis attendre.
- •Retirer les éclats sans toucher les faces.
- •Ne nettoyez pas systématiquement les faces fraîchement usinées. Elles doivent être propres après soudage. Ne les nettoyez à nouveau que si elles ont été contaminées ultérieurement.
- •Ne pas toucher les surfaces usinées à la main.
Note concernant les produits de nettoyage : La norme DVS 2207-11 exige un agent de nettoyage à évaporation complète et donne comme exemple un mélange de 99 parts d'éthanol de haute pureté (99,8 %) et d'une part de MEK. Les agents de nettoyage testés selon la norme DVGW VP 603 satisfont également à cette exigence. Utiliser du papier non pelucheux et non teint.
Procédure de soudage étape par étape
1. Alignement
Serrer les panneaux. Vérifier que l'écart entre les faces à assembler est conforme aux tolérances du tableau 1 de la norme DVS. Contrôler le défaut d'alignement : inférieur ou égal à 0,1 fois l'épaisseur du panneau. Appliquer une pression d'alignement de 0,10 N/mm². Former le cordon d'alignement requis. Respecter les dimensions du cordon d'alignement selon le tableau 2 de la norme DVS. Le cordon d'alignement assure un contact uniforme entre les faces à assembler.
2. Chauffage
Insérer l'outil chauffé (température : 210 °C ± 10 °C) entre les faces à assembler. L'outil chauffé ne doit être utilisé qu'au moins dix minutes après avoir atteint la température nominale afin de permettre l'établissement de l'équilibre thermique. Réduire la pression à 0,01 N/mm² (pression de préchauffage). Maintenir la pression pendant la durée de préchauffage indiquée dans le tableau 2 de la norme DVS.
3. Changement
Retirez rapidement la plaque chauffante. Le temps de changement de format doit respecter le tableau 2 de la norme DVS et être aussi court que possible.
4. Adhésion
Pression de montée en pression : 0,10 ± 0,01 N/mm² pendant la durée spécifiée dans le tableau 2 du DVS. Un double cordon uniforme doit se former de chaque côté. Une légère asymétrie peut apparaître en raison du comportement différent des bords des panneaux. La dimension minimale du cordon K doit rester supérieure à zéro.
5. Refroidissement
Maintenir la pression d'assemblage pendant toute la durée de refroidissement spécifiée dans le tableau 2 de la norme DVS. La mise en charge mécanique n'est autorisée qu'après refroidissement complet. Tolérance conditionnelle : pour le soudage en atelier de panneaux d'une épaisseur de paroi de 15 mm ou plus, le temps de refroidissement sous pression peut être réduit de moitié, à condition que la mise en charge lors du démoulage et du stockage soit minime. La mise en charge mécanique complète reste interdite jusqu'au refroidissement complet.
Valeurs générales du processus
| Paramètre | Valeur |
|---|---|
| Température de surface de l'outil chauffé | 210 plus ou moins 10 degrés Celsius |
| Pression d'alignement | 0,10 N/mm² |
| Pression de chauffage | Inférieur ou égal à 0,01 N/mm² |
| Pression d'assemblage | 0,10 plus ou moins 0,01 N/mm² |
Ces valeurs de processus proviennent de la norme DVS 2207-11. L'outil chauffé ne doit être utilisé qu'au moins dix minutes après avoir atteint la température nominale afin que l'équilibre thermique puisse se produire.
DVS 2207-11 Tableau 2 Valeurs indicatives pour les panneaux PP
Les valeurs de référence groupées ci-dessous s'appliquent à une température extérieure d'environ 20 °C et à une ventilation modérée. Les hauteurs de cordon d'alignement et les temps de refroidissement sont des valeurs minimales. Les temps de changement de série sont des valeurs maximales. Il s'agit de valeurs de référence DVS. Les épaisseurs intermédiaires doivent être interpolées et tout écart doit être validé par la procédure de qualification de soudage applicable. Le tableau 2 concerne les panneaux jusqu'à 50 mm. Ne pas extrapoler au-delà de 50 mm à partir de ce tableau.
| Épaisseur du panneau (mm) | Hauteur minimale du cordon d'alignement au niveau de l'outil chauffé (mm) | Temps de préchauffage (s) | Changement de format max. (s) | Accumulation de pression (s) | Refroidissement min. (min) |
|---|---|---|---|---|---|
| jusqu'à 4,5 | 0,5 | jusqu'à 135 | 5 | 6 | 6 |
| supérieur à 4,5 à 7 | 0,5 | 135 à 175 | 5 à 6 | 6 à 7 | 6 à 12 |
| de 7 à 12 ans | 1.0 | 175 à 245 | 6 à 7 | 7 à 11 | 12 à 20 |
| de 12 à 19 ans | 1.0 | 245 à 330 | 7 à 9 | 11 à 17 ans | 20 à 30 |
| de 19 à 26 ans | 1.5 | 330 à 400 | 9 à 11 | 17 à 22 ans | 30 à 40 |
| de 26 à 37 ans | 2.0 | 400 à 485 | 11 à 14 ans | 22 à 32 ans | 40 à 55 ans |
| de 37 à 50 ans | 2.5 | 485 à 560 | 14 à 17 ans | 32 à 43 | 55 à 70 ans |
Source : DVS 2207-11, tableau 2 (édition anglaise de décembre 2008). Les hauteurs de cordon d’alignement et les temps de refroidissement sont des valeurs minimales, tandis que les temps de changement de série sont des valeurs maximales. Il s’agit de valeurs indicatives DVS. Les épaisseurs intermédiaires doivent être interpolées et tout écart doit être validé par la procédure de qualification de soudage applicable. Ces valeurs indicatives supposent une température ambiante d’environ 20 °C et une ventilation modérée.
Guide pratique d'inspection après soudage
La liste de contrôle d'inspection suivante constitue un guide pratique. La réception formelle doit être conforme à l'édition applicable de la norme DVS 2202-1. L'inspection visuelle doit vérifier :
- Double perle uniforme visible des deux côtés. Une légère asymétrie peut apparaître en raison de différences de comportement d'écoulement. K doit rester supérieur à zéro.
- Alignement correct. Aucune différence de hauteur ou de décalage le long de la ligne de soudure.
- Aucune contamination. Aucune particule étrangère incrustée.
- Aucune fissure. Aucune fissure visible dans le cordon ou la zone affectée thermiquement.
- Aucun vide. Aucune bulle ni cavité.
- Aucune décoloration. La couleur de la zone de soudure doit correspondre à celle du matériau de base.
Dépannage (Guide pratique d'ingénierie)
| Observation | Cause probable | Vérification suggérée |
|---|---|---|
| Absence de double perle (fusion incomplète) | Le temps de commutation a dépassé la valeur maximale du tableau 2 ; le temps de préchauffage était insuffisant. | Vérifier le changement de température avec un chronomètre ; confirmer que le temps de chauffe est dans les limites de la plage de fonctionnement. |
| Asymétrie des perles avec K égal à 0 d'un côté | Répartition inégale de la pression ; panneaux non parallèles | Revérifiez l'alignement des brides ; vérifiez l'écart du tableau 1 de DVS |
| Expulsion excessive de matière fondue | La pression de chauffage a dépassé 0,01 N/mm² | Vérifier le réglage de la pression de chauffage |
| Vides ou bulles | Humidité dans le matériau ; contamination | Vérifier les conditions de nettoyage et de stockage |
| Décoloration (jaunissement ou brunissement) | La température de l'outil a dépassé 220 degrés C | Vérifier la sonde de surface ; maintenir une température de 210 °C ± 10 °C. |
Meilleures pratiques pour le soudage conforme à la norme DVS
- Usiner les faces à assembler immédiatement avant le soudage. Ne pas usiner puis reporter le soudage.
- Ne jamais toucher les surfaces usinées à la main.
- Ne pas nettoyer systématiquement les faces fraîchement usinées. Les souder à sec. Ne les nettoyer à nouveau qu'en cas de contamination ultérieure.
- Protéger la zone de soudage du vent, de l'humidité et de la lumière directe du soleil.
- Nettoyez la surface de l'outil chauffé avant chaque soudure. Utilisez du papier non pelucheux et non teint.
- L'outil de chauffage doit être muni d'un revêtement antiadhésif intact. Vérifiez-le avant chaque soudure.
- Exprimez la pression de soudage en N/mm² (pression spécifique), et non en bar. La valeur en bar dépend de la section du cylindre. Effectuez la conversion à l'aide des données du fabricant de votre machine.
- Consignez tous les paramètres par soudure à des fins de traçabilité : épaisseur du panneau, temps de chauffe, temps de changement d’outil, pression d’assemblage, temps de refroidissement, température de l’outil.
Liste de contrôle de conformité DVS 2207-11
Pré-soudage
| Vérifier | Article |
|---|---|
| Zone de soudage protégée du vent et de l'humidité | |
| Pièces à température identique ; pas de lumière directe du soleil sur les faces de jonction | |
| Nettoyage effectué avant usinage lorsque nécessaire, avec un agent approuvé à évaporation complète | |
| faces d'assemblage usinées juste avant le soudage | |
| Puces retirées sans toucher le visage | |
| Surfaces fraîchement usinées non nettoyées systématiquement (uniquement en cas de contamination ultérieure) | |
| Surfaces usinées non touchées par la main | |
| Température de surface de l'outil chauffé vérifiée : 210 °C ± 10 °C | |
| Revêtement antiadhésif de l'outil chauffé intact ; surface nettoyée avant cette soudure | |
| L'écart entre les panneaux fixés est conforme aux tolérances du tableau 1 de DVS. | |
| Vérification du défaut d'alignement des panneaux : inférieur ou égal à 0,1 fois l'épaisseur du panneau |
Pendant le soudage
| Vérifier | Article |
|---|---|
| Pression d'alignement : 0,10 N/mm². Le bourrelet d'alignement est formé selon les dimensions du tableau 2. | |
| Pression de chauffage réduite à une valeur inférieure ou égale à 0,01 N/mm² | |
| Temps de chauffe dans la plage du tableau 2 pour ce groupe d'épaisseur | |
| Temps de changement de format inférieur ou égal à la valeur maximale du tableau 2. À réduire au minimum. | |
| Montée en pression de jonction dans le temps du tableau 2 | |
| Pression d'assemblage : 0,10 ± 0,01 N/mm² | |
| Temps de refroidissement supérieur ou égal au minimum du tableau 2. Les pinces ne sont pas desserrées prématurément. |
Inspection après soudage
| Vérifier | Article |
|---|---|
| Double perle uniforme visible des deux côtés. K supérieur à 0 | |
| Alignement correct. Aucun décalage ni défaut d'alignement. | |
| Aucune contamination, fissure, cavité ni décoloration | |
| Rapport de soudage généré avec tous les paramètres enregistrés |
FAQ
Pourquoi la pression de chauffage est-elle presque nulle (inférieure ou égale à 0,01 N/mm²) ?
Un léger contact suffit pour le transfert de chaleur. Une pression plus élevée lors du chauffage chasserait la couche fondue, réduisant ainsi le volume de métal en fusion disponible pour l'assemblage.
Pourquoi la transition doit-elle être effectuée si rapidement ?
La surface du PP fondu commence à refroidir immédiatement après sa sortie de l'outil chauffé, ce qui peut nuire à la qualité de la soudure. Si la durée de la transition dépasse la valeur maximale indiquée dans le tableau 2 de la norme DVS, la température de surface peut chuter en dessous du point de fusion, entraînant une soudure froide.
Pourquoi les surfaces usinées ne doivent-elles jamais être touchées à la main ?
Les huiles cutanées contaminent la surface de fusion et empêchent la liaison moléculaire au niveau de la contamination, créant ainsi un point faible local.
Pourquoi la pression de soudage est-elle exprimée en N/mm² au lieu de bar ?
La pression relative (en bars) varie selon la configuration du vérin. La pression spécifique (en N/mm²) est le paramètre de procédé approprié car elle tient compte de la force réelle par unité de surface de soudure. Consultez le fabricant de votre machine pour connaître la conversion entre les valeurs en bars et en N/mm².
Pourquoi faut-il protéger les panneaux de la lumière du soleil avant le soudage ?
Un chauffage inégal dû à la lumière directe du soleil ou à des sources de chaleur locales provoque une dilatation thermique différentielle, ce qui modifie l'écart entre les panneaux et rend l'alignement impossible à maintenir.
Pourquoi les valeurs du tableau 2 du DVS sont-elles décrites comme des valeurs indicatives ?
Le tableau 2 du DVS fournit des valeurs indicatives pour une température ambiante d'environ 20 °C et une ventilation modérée. Toutefois, les hauteurs de cordon d'alignement et les temps de refroidissement indiqués sont des valeurs minimales, tandis que les temps de changement d'outillage sont des valeurs maximales. Des essais de soudage doivent être réalisés lorsque les conditions de travail réelles diffèrent sensiblement des conditions de référence spécifiées.
Quelle est la différence entre la norme DVS 2207-11 et la norme DIN EN ISO 15013 ?
La norme DVS 2207-11 concerne les procédures de soudage bout à bout à outil chauffant et les valeurs guides pour le polypropylène (PP). La norme DIN EN ISO 15013 concerne les panneaux en PP extrudé, leurs exigences et les procédures d'essai. Ces deux normes traitent de sujets différents : l'une est une norme de procédure de soudage, l'autre une norme de matériau ou de produit. Elles ne sont pas interchangeables.
Peut-on raccourcir le temps de refroidissement sous pression ?
La norme DVS 2207-11 prévoit une tolérance conditionnelle. Pour le soudage en atelier de panneaux d'une épaisseur de paroi supérieure ou égale à 15 mm, le temps de refroidissement sous pression peut être réduit de moitié, à condition que la mise en charge lors du démoulage et du stockage soit minime. Toute mise en charge mécanique complète reste interdite jusqu'au refroidissement complet. Dans tous les autres cas, respecter les temps de refroidissement indiqués dans le tableau 2.
Points clés à retenir
Le soudage bout à bout à outil chauffant PP selon la norme DVS 2207-11 définit une procédure comportant trois étapes de pression distinctes et des valeurs de référence groupées pour le temps de chauffe, le temps de changement d'outil, le temps de montée en pression et le temps de refroidissement. Les paramètres clés sont :
- •Outil chauffant : 210 ± 10 °C ; revêtement antiadhésif intact
- •Pression d'alignement : 0,10 N/mm² jusqu'à l'obtention de la perle souhaitée.
- •Pression de chauffage : Inférieur ou égal à 0,01 N/mm²
- •Pression d'assemblage : 0,10 ± 0,01 N/mm², accumulé dans le temps indiqué dans le tableau 2
- •Refroidissement: Conformément au tableau 2, une réduction conditionnelle de 50 % est autorisée pour les soudures d'atelier de 15 mm et plus, sous faible charge uniquement.
Ce guide porte sur les applications de panneaux. Pour consulter la norme complète, reportez-vous aux références ci-dessous.
Lectures complémentaires
Si vous prévoyez de mettre en œuvre DVS 2207-11 en production, ces ressources pourraient également vous être utiles :
- •Comment choisir la meilleure machine à souder les feuilles de plastique pour votre projet
- •Comparatif des soudeuses bout à bout pour plaques de plastique : Analyse technique des principaux fabricants
- •Guide ultime des machines de soudage bout à bout de feuilles de plastique (PEHD, PP et PVDF)
- •DVS 2207-11 : Soudage des thermoplastiques. Soudage à l’outil chauffant des tubes, éléments de tuyauterie, raccords et panneaux en polypropylène (PP). Traduction anglaise de l’édition allemande d’août 2008, décembre 2008.
- •DVS 2202-1 : Imperfections dans les joints soudés thermoplastiques : classification, description, évaluation.
- •DVS 2212-1 : Essais de qualification des soudeurs de matières plastiques — Groupes d’essais de qualification I et II
- •DVS 2208-1 : Machines et dispositifs de soudage des thermoplastiques pour le soudage à l'outil chauffant des tuyaux, des pièces de tuyauterie et des panneaux.
- •DIN EN ISO 15013 : Panneaux extrudés en polypropylène (PP) - Exigences et procédures de test.
