Soudage

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Le soudage a pour objet d'assurer la continuité de la matière à assembler. Dans le cas des métaux, cette continuité est réalisée à l'échelle de l'édifice atomique. En dehors du cas idéal où les forces inter atomiques et la diffusion assurent lentement le soudage des pièces métalliques mises entièrement en contact suivant des surfaces parfaitement compatibles et exemptes de toute pollution, il est nécessaire de faire intervenir une énergie d'activation pour réa
Soudage

Le soudage a pour objet d'assurer la continuité de la matière à assembler. Dans le cas des métaux, cette continuité est réalisée à l'échelle de l'édifice atomique. En dehors du cas idéal où les forces inter atomiques et la diffusion assurent lentement le soudage des pièces métalliques mises entièrement en contact suivant des surfaces parfaitement compatibles et exemptes de toute pollution, il est nécessaire de faire intervenir une énergie d'activation pour réaliser rapidement la continuité recherchée. L'opération peut être appliquée aux métaux ainsi qu'aux thermoplastiques (voir Soudage plastique). Le soudage permet d'obtenir une continuité métallique de l'assemblage (continuité de la nature des matériaux assemblés : matériau métallique, matière plastique, etc..). De ce fait, les techniques d'assemblage mécaniques (rivetage, boulonnage, agrafage...) ou par adhésion (collage) ne répondent pas à la définition du soudage.

Procédés de soudage de pièces métalliques

Brasage à la lampe à souder

Lampe à souder : l'acétylène était autrefois fabriqué par l'action de l'eau sur des pierres à carbure de calcium Utilisé avec le plomb : Ce métal ayant un point de fusion assez bas, les apports successifs de métal sont chaque fois refroidis par passage d'un chiffon humide. Cette méthode ancienne exige beaucoup de doigté, la moindre surchauffe provoquant l'effondrement de l'objet à souder.

Soudage oxyacétylénique ou soudage oxy-gaz

L'énergie thermique est générée par la combustion du mélange oxygène-acétylène. Le métal d'apport est en général amené sous forme de baguette. Le chalumeau présenté sur la photo fonctionne à l'essence et non à l'acétylène .J'en possède plusieurs .

Soudage aluminothermique

Utilisé pour la réparation de pièces massives telles que les rails de chemin de fer, est une méthode de soudage chimique : le joint à réaliser est emprisonné dans une forme, que l'on remplit d'un mélange pulvérulent à base d'aluminium et d'oxyde de fer. Les pièces à souder sont chauffées au rouge et le mélange est ensuite enflammé : la réduction de l'oxyde de fer par l'aluminium provoque la fusion et l'alumine produite est expulsée vers le haut par décantation.

Soudage électrique par résistance

(ou par points, ou à la molette, ou PSE, ou PSR) Le soudage est réalisé par la combinaison d'une forte intensité électrique et d'une pression ponctuelle. Ce procédé ne nécessite pas d'apport extérieur. L'intensité électrique chauffe la matière jusqu'à la fusion. La pression maintient le contact entre l'électrode et l'assemblage. Pour souder, une pince plaque l'assemblage avec des embouts, ou des électrodes en cuivre, matière bonne conductrice de l'électricité et de la chaleur, ce qui permet de moins chauffer la zone de contact avec cette pince et d'en éviter la fusion, qui se trouve limitée à la zone de contact entre les deux feuilles à souder . Cette technique est donc dépendante de la résistivité (résistance électrique) des matières, de l'épaisseur totale de l'assemblage et du diamètre des électrodes. Ce procédé est majoritairement utilisé dans l'assemblage de tôle d'acier de faible épaisseur ( 690 MPa, on peut trouver dans certaines parties de la ZAT un phénomène d'adoucissement qui efface les effets du laminage thermomécanique et qui diminue la limite élastique et la limite à la rupture.
- Un alliage d'aluminum de la série 5000 soudé bout à bout présente toujours une baisse de propriétés mécaniques en ZAT.
- Un acier inoxydable austénitique du type 304 L soudé présente souvent une diminution de sa tenue à la corrosion au niveau de la soudure.
- Les alliages de Titane sont très sensibles aux phénomènes d'oxydation pendant l'opération de soudage, qui peut faire chuter de manière drastique les propriétés mécaniques du joint soudé.
- ...

Tenue mécanique d'un joint soudé

Les modifications métallurgiques impactent la tenue mécanique du joint soudé. Aussi faut-il s'assurer d'obtenir une tenue mécanique suffisante et tenir compte des soudures dans le calcul et le dimensionnement des pièces. L'opération de soudage engendre de plus la création de contraintes résiduelles dues au retrait créé par l'opération de soudage sur les pièces. La tenue à la fatigue des assemblages soudés est une problématique fondamentale dans la conception des appareils soudés. Les défauts géométriques des cordons de soudures jouent un grand rôle dans le tenue à la fatigue des assemblages soudés.

Défauts de soudure

Fragilité induite par la ségrégation

Le soudage consistant à chauffer localement le métal, il s'agit d'un traitement thermique local. Il y a donc une modification locale de la microstructure et de l’état métallurgique de la zone du métal affectée par le chauffage (ZAT : zone affectée thermiquement). En effet, le cycle de température inhérent au soudage détruit le durcissement structural et abaisse la résistance mécanique au pourtour du joint de soudure. Le chauffage active un certain nombre de mécanismes, dont notamment la diffusion des atomes. Il se produit donc un phénomène appelé « ségrégation » : le métal n'étant pas pur, les atomes étrangers (impuretés, éléments d'alliage) migrent vers les joints de grain. Ceci peut entraîner une fragilisation des joints de grain, et donc faciliter la rupture fragile intergranulaire. Pour éviter ce problème, on effectue parfois un recuit de la pièce (chauffage de toute la pièce afin d'homogénéiser l'ensemble).

Corrosion au cordon de soudure

La soudure est la juxtaposition de deux métaux différents. On peut donc avoir un phénomène de corrosion galvanique. Ce défaut peut se présenter dans le cas du soudage hétérogène d'un assemblage mal conçu, sous réserve de la présence d'un électrolyte. De plus, on peut également voir apparaître un phénomène de corrosion interfaciale comme cela peut être rencontré lors de la ségrégation du aux joints de grains dans les bases Nickel ou lors de la ségrégation du Carbone aux joints de grains dans les aciers inoxydables.

Porosités

Il s'agit de défauts sphériques creux qui peuvent être ou non débouchants. Elles sont causée par les courants d'air, le manque de gaz, l'obstruction de la buse, un mauvais angle de soudage, de l'eau ou des impuretées dans le joint à souder...

Soufflures

Ce terme désigne un groupe de porosités débouchantes ou non débouchantes. Quand elles sont alignées, on parle de soufflures vermiculaires. Si elles sont débouchantes, on parle alors de piqûres.

Inclusions

Elles désignent un composé étranger à la soudure et peuvent contenir du Tungstène (Cas du Soudage TIG) ou du laitier (Soudage à l'électrode enrobée ou baguette ) ou encore des oxydes.

Retassures

Suite à un retrait du métal lors de son refroidissement, l'espace vide formé apparaît visuellement à la surface du cordon.

Criques de solidification

Même défaut que les retassures sauf que le défaut est non apparent.

Excès de pénétration

Métal débordant du côté envers du cordon.

Collage ou manque de pénétration

Le métal de base est non fondu, ce qui diminue la section efficace de la soudure. On distingue le collage noir où l'interface entre le métal de base et la soudure est vide (par un contrôle aux rayons X apparaît une tache sombre) et le collage blanc, où l'interface est cette fois-ci comblée par des oxydes fondus ( cette variété est indécelable aux rayons X).

Fissures

On distingue :
- La fissuration à froid causée par des contraintes mécaniques résiduelles importantes, une présence d'hydrogène dissout et une phase fragile,
- La fissuration à chaud (ou plus exactement liquation) créée par la ségrégation dans le joint d'un eutectique par exemple et,
- En ce qui concerne les aciers au chrome ou des aciers inoxydables la formation de carbures de chrome cr23c6 qui précipite au niveau des joints de grains et provoque la corrosion de joint soudés par fissuration intergranulaire (le chrome est pompé par le carbone et n'assure donc plus son rôle de résistance à la corrosion au voisinage du carbure).

Morsures

Défaut où le métal de base est creusé sur une partie du cordon.

Caniveaux

Un caniveaux est une morsure de grande taille proportionnellement à la grandeur du métal de base due à une trop grande chaleur du métal d 'apport par rapport à l'épaisseur ou la densité du métal qui recoit.(voir mauvais paramètre de la machine à souder)

Pollution ferreuse

La pollution ferreuse est une corrosion des aciers inoxydables causée par la destruction de la couche de passivation et activée par la présence de fer. Elle résulte généralement de l'utilisation d'outils métalliques (brosse, cisaille, etc.), après usinage, mise en forme ou est la conséquence des projections de métal fondu lors d'opérations de soudage.

Défauts géométriques

Ces défauts peuvent être des défauts d'alignement entre les pièces, un cordon trop bombé...

Techniques connexes au soudage

- Brasage
- Soudobrasage
- Oxycoupage

Voir aussi

- Fer à souder
- Composant monté en surface
- Soudage plastique
- Soudage à l'arc électrique
- Soudage TIG
- Soudage ATIG
- Soudure MIG
- Soudage MIG-MAG ==
Sujets connexes
Acétylène   Adhésif   Agrafe   Alliage   Argon   Atome   Boulon   Brasage   Carbone   Combustion   Composant monté en surface   Corrosion   Corrosion aqueuse   Diffusion   Diffusion de la matière   Diode électroluminescente   Détonation   Fer à souder   Hydrogène   Hélium   Joint de grain   Laser   Metal Inert Gas   Nickel   Oxycoupage   Oxygène   Plomb   Plomberie   Recuit   Rivetage   Rupture   Soudage ATIG   Soudage MIG-MAG   Soudage TIG   Soudage à l'arc électrique   Soudobrasage   Traitement thermique   Tungstène   YAG  
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