Caractéristiques chimiques et anatomiques de la ligne de soudure du bois

Chemical and anatomical characterization of the welded line of wood

• Auteur / Autrice : María Inés Placencia Peña
• Direction : Antonio Pizzi, Frédéric Pichelin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du bois et des fibres
• Date : Soutenance le 15/12/2014
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LERMAB - Laboratoire d'Études et de Recherche sur le MAtériau Bois (Vandoeuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Peter Niemz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Parviz Navi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Peter Niemz, Urs Bühlmann

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mouillage (chimie des surfaces)

Bois

Soudures

Assemblages (technologie)

Bois

Mots clés libres

Soudure du bois

Caractéristiques chimiques

Caractéristiques anatomiques

Résistance à l'eau

Résumé

Ce travail présente une série d’études concernant différents aspects de la technologie de soudage du bois. Les objectifs de la thèse sont les suivants. Déterminer la composition chimique et le comportement du matériau soudé par rapport à l’eau. Déterminer des relations possibles entre la composition chimique de la matière soudée et les propriétés mécaniques. Étudier des méthodes capables d’améliorer la performance mécanique et la résistance à l’eau du joint soudé. Déterminer l’influence des paramètres de soudage dans l’anatomie, la composition chimique et les propriétés mécaniques du joint soudé. Le premier chapitre présente une introduction. Le deuxième présente l’état de l’art dans le domaine du bois et du soudage par friction. Le troisième chapitre décrit des résultats. Ce chapitre est composé de deux parties, une première concernant la compréhension des aspects chimiques, anatomiques et son lien avec les propriétés mécaniques du bois soudé et une deuxième partie concernant les améliorations de la résistance mécanique et de la résistance à l’eau du bois soudé. Dans le premier groupe de résultats trois études sont présentées. Une première étude pour comprendre la composition chimique et la solubilité dans l’eau de la matière soudée pour le hêtre et l’épicéa, ceci pour des temps de soudage progressifs. Dans cette étude les composants du matériau soudé ainsi que les composants de dégradation solubles dans l’eau sont identifiés et quantifiés. Une deuxième étude montre les caractéristiques topo-chimiques des sections transversales du bois soudé. Ici, la modification de la lignine dans la zone soudée et dans les fibres environnantes est établie. La troisième étude établit des corrélations obtenues entre la composition chimique du bois soudé et les propriétés mécaniques. Dans le deuxième groupe de résultats trois études sont exposées. Une première montre le changement de la résistance au cisaillement du joint soudé par la densification du bois avant le soudage. Les deuxième et troisième études comprennent l’utilisation d’additifs pour l’amélioration de la résistance à l’eau des joints soudés. Le deuxième concerne le soudage linéaire et le troisième le soudage rotatif par tourillons. Pour finir, les conclusions et perspectives sont présentées dans le chapitre quatre de ce travail

This work presents a series of studies on various aspects of the welding technology of wood. The objectives of this thesis are as follows. To determine the chemical composition and the behavior of the welded joint into water. To determine possible relationships between the chemical composition and mechanical properties of the welded material. To study methods capable of improving the mechanical strength and the water resistance of the welded joints. To determine the influence of welding parameters in the anatomy, chemical composition and mechanical properties of the welded joints. The first chapter presents an introduction. The second chapter shows the state of the art in the field of wood and friction welding. The third chapter describes the results and is divided in two parts. The first one is related to the comprehension of the chemical and anatomical aspects and its relation with the mechanical properties of the welded joint and the second part covers the improvements in the mechanical resistance and in the water resistance of the welded joints. In the first group of results three studies are included; the first one presents the chemical composition and solubility in water of the welded beech and spruce material at progressive welding time. In this study the components of the welded material and the degradation products of welded wood soluble in water are determined and quantified. The second work shows a topo-chemical study of cross sections of welded wood. Here, the modification of the lignin in the welding zone and the surrounding fibers is established. The third study establishes correlations between the chemical composition and mechanical properties of the welded joint. The second part of the results includes three studies; the first one describes the changes in the shear strength of the welded wood joints by wood densification before welding. In the second and third studies the use of additives in order to improve the water resistance of the welded joints is described. The second study deals with linear friction welding and the third one with rotational wood dowel friction welding. Finally, conclusions and perspectives are presented in the fourth chapter