Classification des procédés de soudage

Classification des procédés de soudage

Classification des procédés de soudage

Il existe de nombreux procédés de soudage dont les principes et la mise en œuvre sont très différents. Bien qu’ils soient nombreux, la classification des différents procédés de soudage peut s’effectuer selon le mode d’apport de l’énergie nécessaire pour réaliser la jonction entre parties assemblées. Pour les uns, l’assemblage est obtenu par fusion locale des éléments à assembler sans action mécanique volontaire utilisant une source de chaleur telle que la flamme, l’arc électrique, plasma etc., pour d’autres, la continuité métallique est obtenue sans fusion mais par une action mécanique (frottement, pression).La classification des différents procédés de soudage présenté dans la Figure 1.1

Soudage par fusion

Il consiste à fondre partiellement les bords des pièces à assembler, sans application de pression volontaire, à l’aide d’une source d’énergie tel que la flamme oxyacétylénique, l’effet Joule, ou de l’arc électrique. Le métal fondu devient après solidification une soudure. Quel que soit le procédé de soudage par fusion, la structure typique d’une soudure s’est composée de six zones principales
– La zone fondue (ZF) La région chauffée au-dessus de la température du liquidus (l’état liquide a été atteint).Sa composition chimique après solidification, dépend principalement de celles du métal de base et du métal d’apport et du cycle thermique subit. On peut distinguer au sein de cette zone des gradients de concentration (ségrégation) de la partie la plus chaude vers celle la moins. – La zone de liaison (ZL) ou zone de fusion partielle (ZFP) Cette zone directement adjacente à l’interface de soudure, située à la frontière entre la zone fondue et la zone affectée thermiquement, correspond à la surface de début de la solidification du métal fondu. – La zone affectée thermiquement (ZAT) Cette zone se trouve en bordure de la zone fondue, de largeur variable, ayant été soumise à l’élévation de température sans être portée à la fusion. Le chauffage, la composition chimique et la vitesse de refroidissement de cette zone génèrent des modifications plus ou moins importantes de la structure métallurgique.
C’est la surface formant clairement la frontière entre le métal de base non fusionné et le métal de la soudure solidifiée délimité le bain de fusion. – Le métal de base Au delà de la zone affectée thermiquement, l’élévation de température est insuffisante pour engendrer une quelconque transformation structurale. Cette zone est aussi dite non affectée. – La zone non mélangée C’est la zone étroite à l’extrémité du bain de fusion dans laquelle la composition chimique est identique à celle du métal de base. Même si cette zone est présente dans toutes les soudures, elle n’est facilement visible que dans les soudures utilisant un métal d’apport de composition chimique différente de celle du métal de base.

Soudage par pression

Le soudage par pression regroupe tous les procédés de soudage dans lesquels on obtient une soudure en général sans métal d’apport, par l’application d’une pression ou d’une friction suivie d’une force suffisante provoquant une déformation plus ou moins plastique à froid ou à chaud assurant la continuité atomique entre les bords de la soudure [7].

Soudage à l’arc

Tous les procédés de soudage ont besoin de la chaleur pour produire la jonction entre les parties soudées par la formation d’une liaison au niveau atomique. Le soudage à l’arc est un terme délimite l’ensemble des procédés de soudage utilisent un arc électrique comme source de chaleur pour fondre et joindre les métaux sans actions extérieurs. La chaleur générée est généralement localisée en un point où la liaison est désirée. D’après le schéma de classification des procédés de soudage on constate qu’un grand nombre de procédés utilisent l’arc électrique comme source de chaleur en raison de sa concentration et facilité de contrôle. Il est important de rappeler que ce n’est pas toute la chaleur générée par le générateur est transférée au métal pour produire la soudure, mais il y a une perte due aux projections, dissipations par convection, radiations et conduction aux surfaces adjacentes. 5.1. L’arc électrique Un arc électrique se compose d’une décharge à forte intensité soutenue par une colonne gazeuse thermiquement ionisée appelée le plasma entre l’électrode et les pièces à assembler. Ces pôles sont portés à un potentiel différent convenable, à l’aide d’une source de courant,engendrant un flux d’électrons entre l’anode et la cathode .Le phénomène peut s’expliquer par le fait que les électrodes incandescentes émettent des électrons cathodiques attirés par l’anode positive. Ces électrons rencontrent et basculent les atomes du gaz environnant. Pour une énergie suffisante, la petite bille-électron excite la grosse sphère-atome qu’elle rencontre. Alors, un ou plusieurs électrons périphériques de cet atome changent de niveau. En retournant à son niveau initial, l’énergie de l’électron déplacé se dissipant sous forme lumière (émission d’un photon) accompagnée par une augmentation de la température à un niveau, allant jusqu’à 2000°C, permettant la fusion de métal. Si l’énergie est plus intense, l’électron de l’atome est arraché complètement et au lieu d’un atome neutre il apparait un électron négatif et un ion positif, autrement dit, l’arc ionise le gaz qu’il traverse le rendant ain.si conducteur [8]. Puisque le bombardement électronique se fait sur l’anode celui est plus chaud que la cathode. L’arc est composé de trois zones distinctes : – La zone cathodique : reçoit les ions positifs et elle est émettrice d’électrons. Il en résulte une brusque variation de potentiel à proximité de la cathode ; – La zone anodique : qui est soumise au bombardement électronique. La variation de potentiel est là aussi très brusque ; – La colonne d’arc : dite aussi colonne de plasma, qui relie les deux tâches en formant un conducteur gazeux. Dans cette partie de l’arc, la chute de tension est faible et linéaire.

Nature de courant Selon le type de métal à souder et la nature de courant peut être continu ou alternatif.

 Courant continu Le courant continu permet un amorçage et maintient de l’arc faciles mais il nécessite un redressement du courant de distribution presque toujours alternatif. L’autre difficulté de ce type de courant est le soufflage magnétique dont l’arc se comporte comme un conducteur mobile est dévié par le champ magnétique induit par le courant de soudage.

 Courant altératif

Le courant alternatif présente l’avantage d’éviter le besoin de redresser le courant de distribution étant lui aussi alternatif. Il suffit de le faire passer dans un transformateur pour abaisser sa tension. Les alternances induisent dans la pièce métallique des courants Foucault dont son champ est antagoniste du champ induit par le courant de soudage ce qui empêche le soufflage magnétique. L’inconvénient principal est que l’arc en alternatif est moins stable car il se refroidit à chaque alternance lorsque le courant s’annule. Pour y remédier une augmentation de fréquence de courant de distribution est exigée.

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Table des matières

Remerciement Dédicaces Résumé ﻣﻠﺨﺺ Abstract Sommaire Liste des figures Liste des tableaux Liste des abréviations Introduction générale
Chapitre 1 : Soudage à l’arc
1. Introduction
2. Bref historique de soudage
3. Définition de soudage
3.1. Soudage (défini précédemment)
3.2. Brasage (au-dessus de 450°C) ou le brasage tendre (au dessous de 450°C)
3.3. Soudo-brasage
4. Classification des procédés de soudage
4.1. Soudage par fusion
4.2. Soudage par pression
5. Soudage à l’arc
5.1 L’arc électrique
5.2 Nature de courant
5.2.1. Courant continu
5.2.2 Courant altératif
5.3. Procédés de soudage à l’arc
5.3.1. Soudage à l’électrode enrobée
5.3.1.1. Définition
5.3.1.2. Domaines d’application et avantages
5.3.2. Soudage à l’arc submergé sous flux en poudre (Submerged Arc Welding, SAW)
5.3.2.1. Définition
5.3.2.2.Domaines d’application et avantages
5.3.3. Soudage à électrode de tungstène non fusible ou avec électrode réfractaire (Tungstun Inert Gas, TIG)
5.3.3.1. Définition
5.3.3.2. Domaines d’application et avantages
5.3.4. Le soudage avec électrode fusible (GasMetal Arc Welding, GMAW )
5.3.4.1. Définition
5.3.4.2. Domaines d’application et avantages
6. Le procédé de soudage MIG/ MAG
6.1. Les principaux modes transfert du métal en MIG/MAG
6.1.1. Transfert par court-circuit (short arc)
6.1.2. Transfert par pulvérisation axiale (projected spray)
6.1.3. Transfert globulaire (globulartransfer)
6.2. Paramètre de soudage en MIG/MAG
7. conclusion
Chapitre 2 : les aciers inoxydables
1. Introduction
2. Généralités
3. Historique
4. Propriétés et applications
5. Classification des aciers inoxydables
5.1. Aciers inoxydables ferritiques
5.2. Aciers inoxydables martensitiques
5.3. Aciers inoxydables Austénitiques
5.4. Aciers inoxydables austéno-ferritiques
5.5. Aciers inoxydables à durcissement
6. Soudage des aciers inoxydables
6.1. Soudage des Aciers Inoxydables Standards Austénitique
6.2. Soudage des Aciers Inoxydables Ferritiques-Austenitiques
6.3. Soudage des Aciers Inoxydables Ferritiques
6.4. Soudage des Aciers Inoxydables Martensitiques
7. Traitements thermiques des aciers inoxydables
8. Conclusion
Chapitre 3 : Etude expérimentale 1. Introduction
2. Matériaux utilisés
2.1. Matériau d’étude 304L
2. 2. Le métal d’apport
3. Géométrie des éprouvettes et caractérisations mécaniques
4. Choix du paramètre de soudage MAG pour l’acier inoxydable 304L
5. Conclusion
Chapitre 4 : Résultats et Discussions
1. Introduction
2. Mécanisme de rupture
3. Effets des paramètres de soudage sur la résistance mécanique
4. Conclusion
Conclusion et perspectives
Références bibliographiques

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