Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

TECHNIQUES ET METALLURGIE DE SOUDAGE ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DES MINES DE RA

TECHNIQUES ET METALLURGIE DE SOUDAGE ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DES MINES DE RABAT Présentation préparée par: Bennaceur OUAKI, Professeur (ENSMR) Vissage Rivetage Serrage Collage…etc Le soudage = Procédé d’assemblage dans lequel les métaux des pièces assemblées participent directement à la formation du joint Assemblages soudés Définitions: Autres procédés limités: Exemples: Risque de corrosion galvanique Discontinuité de chargement Assemblages soudés Assemblage mécanique Assemblage par soudage Assemblage par diffusion Assemblage par brasage Assemblages soudés Positions de soudage: Positions à plat ( ou horizontale): Bout à bout En angle intérieur En angle extérieur En gouttière Assemblages soudés Positions verticales: Verticale montante ou descendante Position au plafond: Position en corniche On distingue également Demi-montante Corniche inclinée …etc Positions de soudage: Assemblages soudés Symboles de soudage de base: Classification générale des procédés de soudage Les différents procédés d’assemblage par soudage peuvent être classés en fonction de l’énergie mise en œuvre Énergie thermo-chimique Énergie électro-thermique Énergie mécanique Énergie focalisée Classification générale des procédés de soudage Énergie thermo-chimique: Soudage aux gaz Soudage aluminothermique Énergie électro-thermique: A- Soudage par résistance: o Par points o A la molette o Sur bossage o En bout par résistance pure o Par étincelage o Vertical sous laitier o Par induction Classification générale des procédés de soudage Énergie électro-thermique: B- Soudage A l’arc électrique: o Manuel avec électrodes enrobées o Sous protection gazeuse ( TIG, MIG et MAG) o A l’arc sous flux o Autres: Au plasma d’arc A H2 atomique En moule sous gaz A l’arc tournant Énergie mécanique: o Par friction o Par explosion o Aux ultra-sons o A froid Énergie focalisée: Par bombardement électronique Description des phénomènes d’arc électrique Exemple de génération d’un arc électrique: Description des phénomènes d’arc électrique Principe L’arc électrique dépend : Différence de potentiel entre deux électrodes L’émissivité du matériau La forme de la cathode Le potentiel ionisant des gaz Dans l’atmosphère de l’arc on distingue: Des électrons libres Des atomes Des ions positifs et négatifs Des molécules L'arc électrique est la matérialisation du passage du courant dans les gaz   Description des phénomènes d’arc électrique Description des phénomènes d’arc électrique Description des phénomènes d’arc électrique Entre les extrémités de deux électrodes, un arc électrique peut être amorcé et persister Observation de l’arc: Tâche brillante au niveau de la cathode Tâche d’un plus grand éclat au niveau de l’anode Colonne gazeuse à haute température dans la colonne d’arc Anode Cathode M - + Évolution de la tension à l’arc en fonction de la longueur d’arc: Arc électrique: L Paramètres: L, I et U U= f(L) L U I1 I2 I3 + Description des phénomènes d’arc électrique Évolution de la tension à l’arc en fonction de l’intensité de courant: Cas des densités de courant faibles ( 10-20A/mm2) Cas des densités de courant élevées ( 50-200A/mm2) Description des phénomènes d’arc électrique On envisage en général deux cas: I U L1 L2 L3 + L1 U I L2 L3 + Générateurs de courant Deux types de caractéristiques sont en général utilisées: Caractéristique plongeante Caractéristique horizontale U I Arc Us U I Arc Us Courant: Continu ou alternatif Générateurs de courant En soudage automatique ou semi-automatique: Choix de la caractéristique pour l’autorégulation Exemple: l l+l I U M’’ M’ M I I’ 1 2 Procédé semi-automatique MIG et MAG Procédé TIG Les gaz de protection Gaz pour TIG: Ar pur: Pureté: 99.995% pour le soudage de qualité supérieure de l’AL et ses alliages Pureté: 99.99% pour le soudage des aciers inox, du Cu et des alliages légers Ar+He: Contribue à une meilleure stabilité de l’arc Améliore la pénétration pour le soudage des aciers inox Permet une grande vitesse en soudage automatique Ar+He+H2: Le mélange augmente la tension de l’arc Permet une grande vitesse de soudage Les gaz de protection Gaz pour MIG et MAG L’Argon pur ou mélangé avec l’He est souvent utilisé Pour le soudage de l’Aluminium, du cuivre et alliages. Les mélanges les plus souvent utilisés sont: Ar+O2 à 1 à 2% Ar+CO2 à 25% Ar+O2 +CO2 ( Ar+5%O2+15%CO2) Transfert du métal dans l’arc électrique Dans la plupart des procédés de soudage à l’arc Le métal d’apport est fourni par une électrode fusible Les gouttes du métal transitent de l’électrode vers le bain en fusion Les gouttes sont soumises à plusieurs forces dues à: Tension superficielle Pesanteur Pincement électromagnétique Jet de plasma Eruption gazeuses Les différents modes de transfert: On distingue: Transfert par pulvérisation Transfert par pulvérisation axiale Transfert globulaire Transfert par court-circuit Ou gouttelettes fines Transfert du métal dans l’arc électrique Soufflage magnétique Phénomène dû au passage du courant dans l’électrode, l’arc, la pièce et la masse. Sa présence : Gène le soudeur, Compromet la régularité du cordon Nuit à la qualité. Exemples: Avance Masse - + Courant de sens contraire : l’arc est repoussé Avance Masse - + Courant de même sens : l’arc est attiré Energie de soudage Énergie nominale : C’est l’énergie fournie au niveau du bain de fusion donnée par: U: Tension de soudage (V) I: Intensité de soudage (A) V: La vitesse d’avance (cm/mn) En = 60 . U . I 1000 . v En (K J/cm) Énergie Equivalente : C’est l’énergie réellement absorbée par la pièce Elle est obtenue par correction de En en fonction de : Du procédé de soudage : facteur  De la forme et du type de joint : facteur k Où: Eq = En . . k Coefficients de correction du chanfreinage Influence des paramètres de soudage Énergie: E - Paramètres: U, I et vs Influent sur les propriétés mécaniques ( ductilité, résilience, …etc) E ne doit pas être trop élevée ni trop faible Pour les aciers: 20E35KJ/cm Tension à l’arc: Influence sur la largeur du dépôt ( Si Ulargeur ) Influence sur le régime de transfert du métal pour un gaz de protection donné Influence des paramètres de soudage Intensité du courant: La pénétration est proportionnelle au courant de soudage et est liée à la vitesse de fusion du fil-éléctrode L’intensité présente peu d’influence sur la largeur du cordon Fil électrode: Influence sur la pénétration en soudage automatique ou semi-automatique Pour U, I et vs constants: Si diminue pénétration augmente Soudage à l’arc avec électrodes enrobées Principe: Soudage à l’arc avec électrodes enrobées L’électrode enrobée est constituée de: ►Âme métallique ►Enrobage Âme métallique: Sert de conducteur électrique et constitue principalement le métal d’apport Sa nature est fonction des matériaux à souder Enrobage: Protège le bain de fusion et est composé de: ●Produits de support: Rutile, carbonates de chaux, …etc ●Produits actifs: Ferro-alliages ●Liants: Silicates en général Electrodes enrobées Rôles de l’enrobage: 3 rôles: électrique, métallurgique et mécanique Rôle électrique: La présence des silicates facilite l’amorçage ( action ionisante) Chaque type d’électrode possède un potentiel d’ionisation donné Sous faibles tensions à vide, l’enrobage permet d’assurer la continuité de l’arc Electrodes enrobées Rôle métallurgique: Protection du bain de fusion par la formation d’un laitier ( Protection contre l’oxydation et la nitruration) Isolation thermique du métal fondu: ●Le laitier évite le joint de se refroidir rapidement ●Le laitier permet aux gaz emprisonnés de se libérer sans créer de soufflures Compensation des pertes d’éléments Rôle mécanique: Comme Tf de l’âme est Tf de l’enrobage création d’un cratère Stabilité mécanique de l’arc Enrobages enrobées On distingue différents types d’enrobages: Enrobage rutile: Produit de support: TiO2 avec faible proportion de cellulose Electrode d’emploi général (CC ou CA) Enrobage volatil ou cellulosique: Il est de type rutile mais fortement chargé en cellulose La présence de cellulose Atmosphère réductrice par combustion dans l’arc Enrobages des électrodes Enrobage acide et oxydant: Formé à base de silicates de K (A) et de l’oxyde de fer (O) Augmentation de la stabilité de l’arc Enrobage basique: A base de carbonate de chaux et de fluorure de calcium La laitier calcaire excellent désulfurant Meilleures caractéristiques mécaniques (Résilience) Enrobages spéciaux: Ils sont souvent du type basique Chaque type correspond à une nuance particulière Désignation des électrodes Influence des éléments Carbone: Accroît la résistance à la rupture et à la dureté mais favorise la trempe de l’acier dans la zone de la soudure Manganèse: Donne à l’acier une forte résistance à l’usure et aux chocs Chrome: Élément trempant très actif. Augmente la résistance à la rupture. A des teneurs supérieures à 1% et associé au carbone, le soudage devient très délicat par formation des carbures de chrome au niveau des joints Nickel: Améliore les propriétés de l’acier, il est utilisé dans les aciers Travaillant à basse température et dans les aciers inoxydables Molybdène: Diminue la fragilité, accroît la résistance à chaud, améliore la résistance à la corrosion dans les aciers inoxydables Cuivre: Améliore la résistance à la corrosion surtout dans le milieu marin, on le trouve dans certains aciers inoxydables ou des aciers à haute limite élastique Cycles thermiques de soudage Définition: Loi selon laquelle la température varie en un point de la pièce en fonction du temps Lorsque la source de chaleur se déplace le long des bords à souder Le matériau environnant s’échauffe, atteint une température maximale puis se refroidit T °C Temps Maintien à TT1 T1 Tmax uploads/Industriel/ presentation-soudage.pdf