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7/30/2019 Introduction Soudage
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Introduction au soudage
Par : A. AINI
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Le soudage procd dassemblage
boulonnage, vissage, rivetage, sertissage, etc =
discontinuit de la matireSoudage = Continuit de la matire
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htrogne
Homogne
Lacier est le mtal le plus facile souder
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Le soudage: cest le premier
moyen dassemblage de lacier le plus utilis et le plus efficace,
notamment dans la construction
mtallique.
Le soudage relve de lamtallurgie : il faut connatre le
matriau pour le souder de faon
efficace. Cette connaissance est
dautant plus cruciale quelouvrage sera fortement sollicit.
Cest pourquoi le soudage est rgi
par des cahiers des charges et des
modes opratoires prcis
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Avantages du soudage(par rapport aux autres techniques dassemblage)
- Il assure une continuit mtalliquede la pice, lui confrant ainsi descaractristiques au niveau delassemblage quivalentes celles du
mtal assembl (mcaniques,thermiques, chimiques, lectriques,dtanchit, de durabilit ).
- Il rpond des sollicitations leves
- Il est durable (insensible aux
variations de temprature, auxconditions climatiques )
- Il garantit ltanchit de la picesoude.
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Histoire du soudage en quelques
tapes cls Lorigine du soudage remonte lge des mtaux :
- lge de bronze on soudait la poche- lge de fer on soudait la forge
Jusquau milieu du 19me sicle, les procds de soudage voluent peu. Vers1850 on commence se servir du gaz pour chauffer les mtaux souder.
Fin 19me : mise en uvre de nouveaux procds :- Le soudage oxyactylnique- Le soudage aluminothermique- Le soudage larc lectrique- Le soudage par rsistanceCes procds connatront leur essor industriel vers 1920.
Dbut du 20me sicle : le soudage se rpand dans tous les secteurs
industriels.Consquence : une modification importante dans la conception et la ralisationdes objets. Exemple : lutilisation pour les ponts de PRS (Poutres reconstituessoudes) de grandes dimensions et fortes paisseurs. Le soudage devientindissociable du dveloppement de nombreux secteurs conomiques
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Histoire du soudage en quelques
tapes cls (suite) Dans les annes trente, le champ dapplication du soudage slargit :
construction navale, automobile, aronautique. Un nouveau mtier est apparu :celui de soudeur. Il devient ncessaire de former les ouvriers et dorganiser descours. Le CAP de soudeur est cr en 1931.
Pendant des annes, le soudage ne cesse dvoluer sur le plan technologique.
- industrialisation de principes physiques : faisceau dlectrons, soudage aulaser et aux ultrasons- dcouvertes involontaires : le soudage par explosion et par diffusion- introduction croissante de la microlectronique dans les quipements desoudage et dveloppement de la robotisation, do une amlioration de laqualit et de la productivit.
Depuis ces dix dernires annes, les innovations portent moins sur les
procds mmes, que sur le matriel de soudage et les matriaux dapport.Ainsi que sur les mthodes et conditions de travail, qui continuent desamliorer, notamment en matire dhygine et de scurit.A lheure actuelle, les procds industriels de soudage peuvent atteindre unepuissance de 100kW/cm2.
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Lacier, champion du soudage
Lacier est le mtal le plus facile souder car on peututiliser avec lui toute la gamme des procds de soudage.Dans lre industrielle, cest lacier qui a le plus bnficidu soudage. Laluminium et le titane ont commenc sesouder plus tard et conviennent moins bien ce procd.Laluminium, par exemple, est moins facilement soudable,car il faut enlever la couche dalumine rfractaire qui seforme naturellement sa surface et prendre les prcautions
ncessaires pour viter sa reformation durant le soudage.Mme chose pour le titane, qui est trs fortement oxydable.Certains alliages sont dailleurs intrinsquement nonsoudables.
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Comment obtenir un joint soud
(procds)Par pression pure: Soudage la forge
Soudage par ultrasons
Soudage par friction
Par pression et diffusion: Soudage par diffusion
Par fusion: A llectrode enrobe (SAEE)
Au fil lectrode fusible (MIG ou MAG)
Sous flux en poudre (SAFP)
Avec lectrode rfractaire (TIG)
Soudage forte nergie
Par plasma
Par Faisceau d lectrons
Par Faisceau Laser
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Les procds de soudage
pour techniques avancesIl existe une grande varit de procds de soudage.
Cependant, tous ne sont pas utilisables dans tous les cas.
Le choix d un procd de soudage se fait en prenant en
compte un certain nombre de paramtres:1. Taille et paisseur de la pice
2. Problmes de soudabilit mtallurgique
3. Problmes de soudabilit opratoire
4. Problmes d oxydation chaud de la liaison
5. Problmes de vitesse d excution
6. Problmes de contraintes de de dformations
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Les procds de soudage
Source dnergie
interne (ou endogne) soudage lectrique par
rsistance
soudage par friction
soudage par diffusion
soudage par explosion
soudage par ultrasons
Source dnergie
externe Flamme
arc lectrique faisceau dlectrons
faisceau Laser
jet de plasma
Ce second groupe est le plus rpandu dans lindustrie (hormis dans
lautomobile o on soude par rsistance), et plus particulirement le
soudage larc, technique de trs loin la plus utilise pour le soudage
des aciers et des autres mtaux et alliages.
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Le soudage larc
deux types de procds diffrents
(lectrode enrobe ou fil fusible)On choisit lun ou lautre de ces procds
selon que lon veut privilgier avantagesconomiques ou techniques.
Soudage SAW (sous flux
en poudre).
Larc lectrique jaillit sous
le flux en poudre. Quand
le flux fond, le cordon desoudure apparat
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Le soudage larc
Les procds les plus utiliss en construction mtallique : ceux de deuxtypes de procds diffrents
A llectrode enrobe (SMAW)
A fils fusible (GMAW, FCAW,SAW)
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A llectrode enrobe (SMAW*)Procd invent en 1907
Caractristique : moins utilis que les procds recourant des fils fusibles pour des raisons de faible productivit,mais garantit des joints de trs haute qualit grce
particulirement lutilisation denrobage de type basique.
A fils fusible
Ce procd, aujourdhui dutilisation plus rpandue quecelui llectrode enrobe, offre une meilleureproductivit car il permet un soudage semi-automatique ourobotis avec ou sans protection gazeuse. On peut utiliserdes fils pleins (GMAW*), des fils fourrs (FCAW*) oudes fils sous flux en poudre (SAW*).
Le soudage larc
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Garantie de la qualit
Un contexte normatif trs strict
cahiers des charges trs prcis
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Critres de choix dun procd
Lpaisseur du matriau souder
Le cahier des charges
Le lieuLaccs au joint
La position
La probabilit dapparition de dfauts
Le rendement
la possibilit de robotisation
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Quand on choisit un procd de soudage, il est
ncessaire de prendre en compte un certain
nombre de facteurs :Lpaisseur du matriau souder (ou
notion dpaisseur quivalente pour des
assemblages en T).
Critres de choix dun procd
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Critres de choix dun procd
Le cahier des charges prcisant les
caractristiques garantir sur joint soud :
Quel est le niveau de qualit requis(rsilience, duret, compacit).
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Critres de choix dun procd
Le lieu o la soudure doit tre faite : les
procds GMAW* et FCAW* sous gaz,
conviennent mieux un environnementprotg en atelier (temprature ambiante,
absence de courant dair), tandis que le
procd SMAW et autres procds sans gaz
peuvent, plus facilement, tre utiliss sur
chantier.
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Critres de choix dun procd
Laccs au joint : Il est ncessaire de
sassurer que lquipement de soudage, la
torche ou la tte de soudage, peuvent trepositionns correctement.
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Critres de choix dun procd
La position de soudage ( plat,
verticale, au plafond) : Le procd SAW
ne convient pas pour du soudage vertical ouen position plafond, contrairement
dautres procds.
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Critres de choix dun procd
Le rendement du procd : dtermine la
quantit de mtal qui peut tre
industriellement dpose en une heure detravail. On favorise bien sr les procds
haut rendement quand cela est possible.
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Critres de choix dun procd
Il est donc ncessaire, avant de souder, de seposer toutes ces questions, et dautres encore :
Y a-t-il des risques darrachement lamellaire ?
Quelles sont les tolrances gomtriques garantir sur la pice finie (valuer ce que serontles retraits engendrs par le soudage, soudersymtriquement, prchauffer)
Sagit-il dun soudage rptitif?Si oui est-il robotisable ?
ETC
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Limportance du contrle et des
rglementations
Qui dit soudage dit contrle. Les directiveseuropennes imposent que linspection et lecontrle du soudage soient confis desorganismes indpendants (Institut de Soudure,Bureau Vritas ). Pas sur les produits de grandedistribution, mais dans le domaine de laconstruction en particulier. Car le soudage estdterminant pour la scurit de lensemble de
louvrage.Cest lune des spcificits du soudage : un
encadrement strict sur le plan rglementaire.
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La qualification des procdures de
soudage Le soudage est gr par des cahiers des charges prcis. Ces cahiers des
charges traitent du choix des procds et des paramtres de soudage,de leur qualification, de la qualification du personnel soudeur, destypes et tendue des contrles, de la qualification du personnel encharge de ces contrles, etc.
En construction mtallique, on nimpose pas tel ou tel procd desoudage, mais des rsultats, compatibles avec un cahier des chargesdonn : la fin, pas les moyens.
Do la ncessit en amont de la fabrication, de vrifier la pertinencedes procds de soudage choisis : cest la phase de qualification.
Le constructeur, partir, des plans du bureau dtudes, du cahier des
charges et des spcifications techniques particulires, dcide des typesde gomtrie de joints et des procdures de soudage les plus adapts.
Il tablit les DMOS (descriptif de mode opratoire de soudage) et doitdmontrer que ce quil a prvu fonctionne, par des essais.
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La qualification du personnel
soudeur
Les dfauts de forme et certains dfauts decompacit dpendent de lhabilit du soudeur ou
des rglages choisis par loprateur. Leur aptitude souder doit donc tre vrifie et reconnue.
Les conditions dans lesquelles laptitude dessoudeurs ou oprateurs est teste, sont dfinies par
lEN 287-1 ou NF A 88 111. Ces essais fontlobjet dun procs verbal de qualification dusoudeur ou de loprateur
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Les dfauts gnriques
couramment rencontrs
Les dfauts plans: qui sont rdhibitoires. Exemple :fissures froid, fissures chaud, collage ou manque defusion.
Les dfauts de forme: Exemple : un bourrelet qui serafatal pour le passage dun fluide, ou encore une souduretrop convexe prjudiciable un bon comportement enfatigue. Ces dfauts peuvent tre tolrs, selon des critresdacceptation qui varient selon le rle et le niveau desollicitation en service de llment soud.
Les dfauts volumiques: peu nocifs, ils bnficient ausside critres dacceptation. Il peut sagir de soufflure (dfautdorigine gazeuse) ou dinclusion de laitier, par exemple.
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Diffrents types de contrle
Les essais destructifs : ces contrles sont pratiqus surdes chantillons des joints souds lors des qualifications.
Il sagit de vrifier les caractristiques mcaniques de
lensemble soud par des essais gnralement, de traction,de rsilience, de duret et de pliage.
Les contrles non destructifs :
Aspect externe et surfacique : dimensionnel, visuel,
ressuage, ou magntoscopie.
Sant interne du joint : radiographies ou ultrasons.