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Le soudage en bureau d'études LE MECANO-SOUDAGE La construction des bâtis en mé

Le soudage en bureau d'études LE MECANO-SOUDAGE La construction des bâtis en mécano - soudure apporte de nombreux avantages techniques et économiques. II importe cependant de respecter certains impératifs, notamment une préparation soigneuse avant soudage. SOMMAIRE - Avantages du soudage - Attitude du dessinateur face au problème du soudage - Introduction à la métallurgie. • effets thermiques du soudage • solidification de la zone fondue - Procédés de soudage. • classification des procédés • différents procédés - Représentation des soudures en dessin industriel - Conception des ensembles mécano - soudés • règles de tracé * au niveau du découpage * au niveau de la résistance * au niveau de la réalisation pratique • exemples * pour fluides * en soudage par points * en charpente métallique * d’un bâti - Différentes positions de soudage - Préparation des bords à souder • choix des chanfreins • bords droits • bords en V et Y • bords en 1/2 V • bords en U et tulipe • bords en X et K - Calcul des soudures. • soudures bout à bout • soudures d'angle - relation de base 150 • différentes sollicitations des cordons - résistance, • caractéristiques de métaux d'apport • calcul des cordons en chaudronnerie • caractéristiques des métaux de base - Calcul des soudures à la fatigue. • Principes généraux • Courbes de Wöhler • Limite de fatigue • Résistance des assemblages, AVANTAGES DU PROCEDE Apparu dans la construction électrique vers 1920, le bâti soudé est utilisé : • en travaux publics • pour les socles : certaines pompes, moteurs à combustion interne • pour les carcasses : turbines de ventilateurs, moteurs électriques, gros alternateurs. • pour les presses : à emboutir, à matières plastiques, à vulcaniser • pour les machines à bois. 1°) Economie de matière L'acier doux surclasse la fonte sauf en : - Charge de rupture - Limite élastique de compression. - En prix. Rapport en poids du bâti moulé en fonte bâti soudé en acier doux à résistance égale 4 1 à rigidité égale 2 1 2°) Economie d'usinage - L'acier est exempt de défauts : soufflures, retassures, grains durs ... donc moins de rebuts. - Manutentions plus aisées avec des pièces moins lourdes. 3°) Economie de temps d'exécution - délais de moulage, voir de vieillissement souvent longs - le recuit à 600° n'est requis que pour les très grandes précisions ou sollicitations - possibilité de modifications en cours de fabrication. Choix entre moulage et soudage Poids de la pièce brute en fonte en daN Nombre de pièces 2 < P < 10 10 < P < 50 P > 50 Inférieur à 10 Soudage meilleur marché Supérieur à 10 Fonderie meilleur marché Inférieur à 50 Soudage meilleur marché Supérieur à 50 à étudier Quelconque Soudage généralement meilleur marché ATTITUDE DU DESSINATEUR Les documents qui suivent ont pour objet d'initier le dessinateur à chacun de ces quatre domaines de connaissances. INTRODUCTION A LA METALLURGIE Effets thermiques du soudage 1°) Régime thermique en soudage par cordon courbes de répartition thermique en vue de face et de dessus on observe un échauffement local très brutal : choc thermique (MN) suivi d'un refroidissement beaucoup moins rapide (NP). en vue de côté zone fondue A : l'état liquide a été obtenu en fonction du procédé utilisé, diverses réactions font évoluer la composition chimique du métal. zone de liaison B : les cristaux de solidification assurent, en s'édifiant, la liaison avec la zone non fondue Les alliages y fondent partiellement. zone thermiquement affectée C : le métal y est plus ou moins modifié par la température atteinte = grossissement des grains, précipitations, coalescence... zone non affectée : tout au moins au point de vue des modifications physico-chimiques. 2°) Trempe de l'acier pendant le soudage Avec un refroidissement trop rapide, lors du passage vers 300 / 250°, il peut y avoir apparition de martensite, élément redoutable qui s'accompagne de fissures ou tapures. F = zone fondue T = zones trempées S = zones de surchauffe V = zone vieillies Solution 1° diminuer la vitesse de soudage 2° préchauffer 3° post - chauffer Solidification de la zone fondue 1°) Structure de solidification L'examen macrographique montre dans le cordon que les grains prennent naissance perpendiculairement à la zone de liaison pour s'incliner dans le sens de la progression de la soudure. Soudure exécutée avec une avance rapide. Soudure exécutée avec une avance lente. Les traits fins représentent les isothermes " laissées " dans le cordon. 2°) Soufflures vermiculaires. Se produisent pour les soudures faites rapidement, surtout à l'arc sur acier, des bulles gazeuses alimentées par la réaction chimique. Ces bulles, emprisonnées par la solidification, progressent en même temps que l'interface solide - Liquide d'où leur forme. 3°) Fissures Les fissures " à chaud " sont elles aussi influencées par la structure de solidification et peuvent être : * transversales T Elles sont alors interdentritiques et sont provoquées par le maintien d'un film liquide. * Longitudinales L Dans le plan médian des cordons, à l'endroit où les grains de solidification se rejoignent. La fissuration est l'un des risques les plus importants en soudage = elle affecte de nombreux alliages (soufre dans aciers, silicium dans les aciers inoxydables ou les alliages aluminium / magnésium...). Différents procédés de soudage Nature de l'énergie Procédés de soudage Energie thermochimique (1) Soudage aux gaz (combustion gazeuse) Soudage par aluminothermie Arc Électrique entre les pièces à souder Soudage à l'arc des goujons Soudage à l'arc par décharge de condensateurs Soudage à l'arc tournant (par champ magnétique radial) Arc électrique entre electrodes Soudage à l'arc entre électrodes de carbone Soudage à l'arc à l'hydrogène atomique Soudage à l'arc au jet de plasma soufflé (soudage à la flamme plasma) Arc Électrique entre electrode réfractaire et pièces à souder Soudage à l'arc au charbon (avec ou sans atmosphère protectrice) Soudage à l'arc en atmosphère inerte avec électrode à tungstène (T. I. G.) Soudage à l'arc tournant (par champ magnétique axial) (électrode annulaire) Soudage a l'arc tournant (par dispositif mécanique) Soudage à l'arc transféré (avec jet de plasma) Arc électrique entre électrode fusible et pièces à souder Soudage à l'arc avec électrode nue Soudage à l'arc avec électrode enrobée Soudage à l'arc avec électrode enrobée immobile (ou couchée) Arc électrique Arc électrique entre fil-électrode et pièces à souder Soudage à l'arc avec fil-électrode nu (sans protection) Soudage à l'arc avec fil-électrode enrobé (2) Soudage à l'arc avec fil-électrode fourré (2) Soudage à l'arc avec fil-électrode en atmosphère inerte (M. I. G.) Soudage à l'arc avec fil-Électrode en atmosphère active (3) sous gaz carbonique sous vapeur d'eau sous mélanges gazeux (combustibles ou non) Soudage à l'arc avec fil-Électrode enrobé par apport magnétique ou mécanique (2) Soudage à l'arc sous flux électro-conducteur avec fil-électrode Résistance électrique Soudage avec électrodes résistantes (apport de chaleur par effet Joule au sein des électrodes) Soudage en bout par résistance pure Soudage en bout par étincelage Soudage par résistance par points, par bossages, à la molette Energie Electrothermique (1) Divers Soudage par induction (électromagnétique) Soudage (par hystérésis) diélectrique Soudage électrique sous laitier (4) Soudage par bombardement électronique (sous vide) Energie mécanique Soudage à froid Soudage par percussion Soudage par explosion Soudage par friction Soudage par ultra-sons Energie de radiation (maser, laser) Energie thermique non spécifiée (1) Soudage au fer à souder Soudage à la forge Soudage à l'air chaud (matières plastiques) Soudage par éléments chauffants (matières plastiques) (1) Avec apport éventuel d'énergie mécanlque. (2) Le procédé peut comporter l'intervention d'une atmosphère active (par exemple du gaz carbonique). (3) Le procédé peut comporter l'intervention d'un léger apport de flux incorporé au fil-électrode, ou introduit sous toute autre forme. (4) L'apport de chaleur est essentiellement de l'effet Joule. SOUDAGE OXYACETYLENIQUE • oxygène : en bouteilles forgées d'une seule pièce, sous une pression de 150 bars à 15°C • acétylène : en mêmes bouteilles, où il est dissous dans de l'acétone. Les bouteilles sont emplies de matière poreuse inerte pour éviter toute réaction (toujours explosive) avec l'oxygène de l'air. L'acétylène peut être fabriqué sur le chantier à partir de carbure de calcium CaC2 + 2H2O Æ Ca(OH)2 + C2H2 • réaction d'oxydation de l'acétylène le mélange se fait à la sortie du chalumeau, puis se fait la réaction C2H2 + O2 Æ 2CO + H2 réaction qui peut avoir lieu hors de l'atmosphère, sous l'eau par exemple. • flamme du chalumeau - dans le dard : mélange des gaz - dans la zone de combustion primaire : réaction, et à sa pointe : température maxi : 3 000° C environ. - dans la zone réductrice : les produits de la combustion se mélangent à l'air; c'est aussi la zone de soudage. - dans le panache rosé : combustions secondaires 2CO + O2 Æ 2CO2 2H2 + O2 Æ 2H2O zone qui peut servir à préchauffer ou postchauffer la soudure. - l'acétylène peut être remplacé par le méthane ou le propane. • Puissance du chalumeau acier : P = Ae P = en litres/heure e = épaisseur des tôle alu : P = 12e2 + uploads/Finance/ soudage-au-be.pdf