Soutenance mémoire
PROCEDE DE SOUDAGE PAR POINTS
Mécanisme de formation de la soudure
La chaleur servant à faire fondre l’acier au niveau du contact tôle-tôle est créé par effet Joule durant le passage du courant dans les conducteurs. La quantité de chaleur dégagée pendant la durée t en fonction de l’intensité du courant et de la résistance électrique traversée est donnée par la relation : Q= ʃ R I² dt.Le dégagement de chaleur est donc maximal à l’endroit où la résistance est la plus élevée. Dans la pratique, les résistances de contact sont, au début d’un cycle de soudage, plus grandes que les résistances ohmiques des tôles et des électrodes. Dans le cas de produits revêtus, il est possible d’utiliser le même modèle que celui de la figure 2-6. (les résistances des revêtements étant alors incluses dans les résistances de contact), ou de compléter le modèle en ajoutant quatre résistances ohmiques du revêtement. Ces diverses résistances, qui ont une influence directe sur les dégagements de chaleur, donc sur la constitution du noyau fondu, ne sont pas constantes au cours d’un cycle de soudage.
Elles dépendent en effet fortement de la température :
les résistances ohmiques augmentent en fonction de la température, les résistances de contact diminuent lorsque la température augmente. En effet, les contacts étant initialement « ponctuels » plutôt que surfaciques, ces résistances dépendent directement, à pression donnée, des caractéristiques mécaniques des matériaux en contact et de leur état de surface : la dureté des matériaux diminuant avec l’échauffement, les surfaces de contact augmentent. Il y a donc une diminution des résistances de contact avec la température.
En début de soudage, les dégagements de chaleur les plus importants sont situés au niveau des différentes discontinuités de l’assemblage :
à l’interface tôle-tôle, cette chaleur sert à faire fondre le revêtement et l’acier afin de former le noyau fondu, aux interfaces électrode – tôle, cette chaleur – qui ne contribue pas à la formation de la soudure – est en partie évacuée par les électrodes, qui, outre une bonne conductivité électrique, doit par conséquent avoir une conductivité thermique élevée.
L’analyse des évolutions de ces résistances permet de mieux comprendre la cinétique de formation du point : l’échauffement est réalisé en premier lieu au niveau des interfaces, et l’électrode évacue les calories créées à l’interface tôle-électrode. Le noyau fondu s’initie à l’interface tôle-tôle et ne progresse que grâce aux résistances ohmiques des tôles.
Point Soudé
Géométrie
La figure 2-7 présente la géométrie d’un point soudé : discontinuité de l’assemblage, présence d’une entaille concentrant les contraintes en cas de sollicitations mécaniques, indentation, par pénétration de l’électrode, des faces externes de l’assemblage.Globalement, trois zones principales peuvent être distinguées. La première est le noyau fondu, zone ou l’acier est passé à l’état liquide puis s’est refroidi très rapidement jusqu’à la température ambiante. La deuxième est la zone dite affectée thermiquement (ZAT), c.à.d. la zone ou la microstructure du métal de base a été modifié par le cycle thermique imposé par le procédé de soudage, on considère en général que cette zone est celle ou l’acier a vu des température allant jusqu’à 600 C0 Enfin la dernière zone est celle du métal de base (MB) proprement dit ou la microstructure est inchangée.
Microstructures
L’opération de soudage par point se caractérise par un cycle thermique très modifie profondément la microstructure du métal de base au voisinage du point soudé .le métal subit un chauffage à des vitesses de l’ordre du millier de degrés Celsius par seconde jusqu’à une température pouvant aller au-delà de la température de fusion .il s’en suit immédiatement un refroidissement très rapide dont la vitesse dépend des paramètres de soudage .un cycle de soudage par point complet est typiquement effectué en moins d’une seconde. Au niveau microstructural, on distingue plusieurs zones, illustré schématiquement à la figur2.8
– La zone associée au métal de base MB : la température atteint dans cette zone est resté en dessous de 600 0 C environ si bien qu’on ne détecte pas de modification structurale visible.
– La zone subcritique SCZAT : zone ou la température maximale atteinte est comprise entre environ 600 0 C ET 720 0 C (Ac1), on n’observera globalement aucun effet sur la taille des grains mais certaines modifications métallurgique peuvent déjà avoir lieu selon l’état initial au chauffage, une partie du carbone peut être remis en solution. Au refroidissement, on peut observer de la précipitation-coalescence en présence d’élément dispersoides, des phénomènes de revenu (de la martensite du métal de base en fonction de la vitesse de refroidissement.
– La zone intercritique ICZAT : zone ou la température est arrivé entre AC1 et AC3 l’austénitisation partielle (coexistence de la ferrite ɑ et de l’austénite γ conduit à des modifications importantes de la microstructure. – La zone à grain fins CFZAT : zone de température entre 906 0 C (AC3) et 1100 0 C environ d’après le diagramme d’équilibre Fe-C, l’austénitisation est totale dans cette zone. Dans le cas du soudage, AC3 peut être décalé par la rapidité du cycle thermique .au chauffage. La nouvelle structure austénitique, non homogène et globalement fine, remplace la microstructure initiale, suite au refroidissement rapide, on observera généralement une structure bainitomartensitique fine avec éventuellement quelques hétérogénéités.
– La zone à grande grains GGZAT : zone entre 1100
C environ et la température de fusion, on assiste à une forte croissance du grain austénitique qui confère à cette zone une forte trempabilité. La microstructure obtenue après refroidissement rapide est en général martensitique et homogène.
– Zone fondu ZF : outre une fine zone de liaison (difficilement observable) constitué par la zone semi-solide. La dernière zone est la zone fondue, ou la température a dépassé la température de liquidus, la microstructure observée après refroidissement rapide sera dendritique, grossière au centre du point et plus fine en bordure de noyau. On peut observer de la ségrégation inter dendritique.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
Chapitre1 : GENERALITES SUR LE SOUDAGE
1) Soudage
1.1 Généralité
1.2 Principedesoudage
1.3 Zones de la soudure
1.4 Choix du procédé de soudage
1.5 Classification des procédés de soudage
1.6 Dénominations et références
1.7 Avantages du soudage, par rapport aux autres techniques d’assemblage
2) Soudage par résistance
2.1 Définition du procédé
2.2 Procédé de soudage par résistance
2.3 Paramètre de soudage par résistance
2.4 Les Contrôles de soudage par résistance
2.5 Les avantages et les Inconvénients
3) Domaine d’application
4) Conclusion
Chapitre 2 : PROCEDE DE SOUDAGE PAR POINTS
Introduction
1) Soudage par points
1.1. Définition
1.2. Principe du Procédé .
1.3. Constitution d’une machine soudée par points
2) Paramètres du Procédé
3) Mécanisme de formation de la soudure
4) Point Soudé
5) Soudabilité des métaux
6) Soudage des aciers inoxydables
7) Conclusion
Chapitre 3 : ETUDE EXPERIMENTAL
Introduction
1) Matériau d’étude 304L
1.1 Historique des inox
1.2 Fabrication
1.3 Principales Familles
1.4 Caractéristiques chimiques et physiques
1.5 Caractérisation mécanique
2) Choix du paramètre de soudage par point pour 304L
3) Différents types des assemblages réalisés
3.1 Caractéristique de soudeuse par point TECNA CE 800XN
3.2 Description de la machine
4) Essais de traction en cisaillement
5) Conclusion
Chapitre 4 : RESULTATS ET DISCUSSION
Introduction
1) Effets des paramètres de soudage sur la géométrie des points de soudures
2) Mécanismes de rupture
3) Facteurs principale qui influent sur mécanisme de la rupture
4) Répartition de la charge de la traction dans chaque type d’arrangement
5) Classification des types des arrangements sur le plan résistance a la rupture
Conclusion & perspectives
Bibliographie
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