Performances des assemblages par tourillons soudés

par César Segovia-Brandt

Thèse de doctorat en Sciences des bois et des fibres

Sous la direction de André Merlin.

Soutenue le 15-09-2010

à Nancy 1 , dans le cadre de RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement , en partenariat avec LERMAB (laboratoire) .

Le jury était composé de André Merlin, Frédéric Pichelin, Patrick Martin, Jean-Michel Leban, Antonio Pizzi, Maurice Brünner.

Les rapporteurs étaient Frédéric Pichelin, Patrick Martin.


  • Résumé

    Le soudage du bois par rotation d’un tourillon à grande vitesse sans utilisation de colle conduit à des assemblages en bois présentant une résistance très importante. Un assemblage bois massif est un procédé permettant d’assurer le maintien de deux pièces de bois tout en répondant aux exigences du consommateur (esthétisme, résistance mécanique, durée de vie) et à la « politique » des industries du bois. Ce travail s’inscrit dans le cadre du soudage structural du bois massif par friction mécanique pour son utilisation en menuiserie, ébénisterie ou structure. Nous allons montrer la faisabilité de la conception des assemblages par soudage, obtenu par friction rotative à l’aide d’une perceuse à colonne classique et d’une machine de soudage automatisée, qui permet d’envisager des applications pour l’industrie de l’ameublement.Ce procédé, qui n’est étudié que depuis peu de temps (2001), a été découvert lors d’une étude d’apport de polymères dans l’adhésion du bois massif. Il peut s’effectuer soit par frictions alternatives linéaires soit par rotation d’une pièce cylindrique appelée tourillon dans un perçage de diamètre inférieur. Dans les deux cas, la hausse de température engendrée par les frottements provoque la fusion puis le mélange de la matière ligneuse, ce qui aboutit au soudage des deux pièces sans aucun apport de matière mais uniquement par enchevêtrement des fibres. L’objectif de ce travail concerne les assemblages parallèles et perpendiculaires à la fibre, le plus utilisé dans la conception de l’ameublement, à travers trois types d’assemblage : le biseau, le mi-bois et le tenon-mortaise. Concernant les assemblages parallèles à la fibre, on effectuera la comparaison entre ceux soudés, cloués et collés. Dans le cas des assemblages perpendiculaires de type T, la comparaison sera seulement effectuée entre les performances du soudage et celles du collage. Pour les assemblages perpendiculaires de type L, l’étude a été menée selon la procédure CTBA L-161 (2000) de la Norme française NF P 20-501. Enfin, pour la partie sur les panneaux, nous allons montrer les performances des assemblages lamellés-soudés sans colle

  • Titre traduit

    Performance of the dowel welded wood furniture joints


  • Résumé

    Wood welding with dowel high speed rotation without any adhesives in wood furniture joints has a very important resistance. A wood joint is a method which makes it possible to maintain together two parts according to the consumer’s requirements (esthetic, mechanic resistance, life cycle) and the wood industry politic. This work is framed in the structural solid wood welding by mechanic friction to use in joineries, cabinet makings or constructions. We will show the feasibility of the welding joint design obtained with rotary friction using a traditional drill press and an automatic welding machine, which allows us to find furnishing’s industry applications.This process, which has been studied only for some years (2001), has been discovered in a polymer contribution study in the adhesion of solid wood. It can be carried out by linear alternative frictions or by rotation of a cylindrical part (called dowel) in a drilling of smaller diameter. In both case, the rise of temperature generated by frictions produces the fusion and the mixture of the lignocellulosic matter, which makes it possible for the two pieces to be welded without any matter contribution but only with the fibers’ tangle.The objective of this work is the parallel and perpendicular fibers joints, the most used in the furnishing design, through three kinds of assembly: bevel, half-lap and the groove and tongue joint. About the parallel fibers joints, we made the comparison between the ones welded, the ones nailed and the last ones gluing. For the type T perpendicular joints, comparison has only been made between the welding and those of gluing ones. For the type L perpendicular welding, the study was carried out according to the procedure CTBA L-161 (2000) of French Standard NF P 20-501. Finally, about the panels, we showed the laminated-welded without adhesive joints performance


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