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EnglishRÉSUMÉ
Le succès d’un procédé soudage implique la notion fondamentale de continuité métallique des éléments à assembler. La mise en jeu de forces de liaison interatomiques de type métallique, hors présence de corps étranger, est donc fondamentale. Outre cet aspect, l’article traite des procédés permettant de créer cette liaison, des phénomènes intervenant dans ce mécanisme et des essais disponibles pour évaluer au final la soudabilité métallurgique.
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Guy MURRY : Ingénieur diplômé de l’École Nationale Supérieure d’Électrochimie et d’Électrométallurgie de Grenoble - Docteur-Ingénieur - Ancien Directeur de l’Office Technique pour l’Utilisation de l’Acier (OTUA) - Enseignant à l’École Supérieure du Soudage et de ses Applications (ESSA)
INTRODUCTION
A titre d’introduction, et pour éviter tout malentendu, il est utile de rappeler les définitions des termes qui apparaissent dans le titre de ce texte. Pour ce faire, on peut se référer au document intitulé « Termes et définitions utilisés en soudage et techniques connexes » édité par les Publications de la Soudure Autogène et le Conseil International de la Langue Française [1].
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Soudage : opération consistant à réunir deux ou plusieurs parties constitutives d’un assemblage, de manière à assurer la continuité entre les parties à assembler (continuité de la nature des matériaux assemblés : matériau métallique, matière plastique, etc.), soit par chauffage, soit par intervention de pression, soit par l’un et l’autre, avec ou sans emploi d’un produit d’apport dont la température de fusion est du même ordre de grandeur que celle du matériau de base.
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Soudabilité : on considère qu’un matériau métallique est soudable à un degré donné par un procédé et pour un type d’application donnés, lorsqu’il se prête, moyennant les précautions correspondant à ce degré, à la réalisation d’une construction entre les éléments de laquelle il est possible d’assurer la continuité métallique par la constitution de joints soudés qui, par leurs caractéristiques locales et les conséquences globales de leur présence, satisfont aux propriétés requises et choisies comme base de jugement.
On voit apparaître la notion fondamentale de « continuité de la nature des matériaux assemblés » et plus particulièrement de « continuité métallique». Cette exigence implique la mise en jeu, entre les éléments à assembler, de forces de liaison interatomiques de type métallique (pour les métaux). L’intervention de ces dernières exige l’absence de tout corps étranger susceptible de constituer une barrière à leur action.
Ces considérations permettent déjà de noter que :
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l’identité chimique des métaux assemblés n’est pas fondamentalement nécessaire ;
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les techniques d’assemblage mécaniques (rivetage, boulonnage, agrafage…) ou par adhésion (collage) ne répondent pas à la définition du soudage.
Dans le cadre de ce texte nous nous intéresserons successivement :
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aux conditions d’installation de la liaison métallique ;
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aux procédés qui permettent de réaliser cette liaison ;
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aux phénomènes métallurgiques mis en jeu et à leurs conséquences ;
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aux définitions de la soudabilité ;
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aux essais permettant d’apprécier la soudabilité métallurgique ;
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aux possibilités d’actions postérieures au soudage permettant d’améliorer les performances de l’assemblage,
pour finir par des considérations sur la soudabilité métallurgique des différents métaux.
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3. Phénomènes métallurgiques et leurs conséquences
Le bref rappel des principes des différents procédés de soudage montre qu’un certain nombre de phénomènes métallurgiques pourront être mis en jeu ; leur liste, tous procédés confondus, s’établit comme suit :
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phénomènes dus aux variations de température :
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fusion et élaboration du bain liquide,
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solidification,
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transformations allotropiques,
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dilatation ;
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phénomènes dus à l’environnement :
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action de l’atmosphère,
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actions des polluants ;
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phénomènes dus aux inclusions.
Dans cette partie nous allons revenir en détail sur ces différents phénomènes.
3.1 Phénomènes dus à l’élévation de température
L’ensemble de ces phénomènes est dépendant de l’évolution thermique de l’assemblage aussi, avant de les analyser, nous intéresserons-nous à celle-ci en la considérant dans son ampleur maximale, c’est-à-dire lorsque intervient la fusion locale des pièces à assembler.
HAUT DE PAGE
L’apport localisé et, souvent, brutal de chaleur qui est mis en œuvre pour réaliser une soudure crée un champ thermique dont on peut apprécier simplement les effets en enregistrant les évolutions de la température en fonction du temps. En mettant en place des couples thermoélectriques lors de la préparation des pièces à assembler, on peut, s’ils ont été judicieusement disposés (figure 1), enregistrer à partir de chacun d’eux la courbe température = f (temps), c’est-à-dire la courbe que l’on appelle le « cycle thermique de soudage » qui correspond au volume de métal voisin de la soudure chaude. Les résultats obtenus prennent les formes schématisées sur la figure 1. On voit déjà que le métal est soumis à :
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un chauffage très rapide jusqu’à une température maximale...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Institut de soudure et Conseil international de la langue française - Termes et définitions utilisés en soudage et techniques connexes. - Publ. de la Soudure Autogène.
-
(2) - RYKALINE (N.N.) - Les sources d’énergie utilisées en soudage. - Soudage et Techniques connexes, no 11/12 (1974).
-
(3) - Fédération des industries mécaniques et transformatrices des métaux - Procédés de soudage et techniques connexes. - FIMTM (1979).
-
(4) - PORTEVIN (A.), SEFERIAN (D.) - Étude thermique de la soudure au chalumeau et à l’arc. - XIe Congrès International de l’Acétylène et de la Soudure Autogène, vol. 3 (1934) et CR Acad. Sciences, 199 (1934).
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(5) - Max Planck Institut für Eisenforschung - Schweissbarkeit der Stähle, Forschungsvertrag - no 6210-41/1/011.
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(6)...
NORMES
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Soudage et techniques connexes. Fissuration à froid sur implants. Méthode d’essais. - NF A89-100 - 12-1991
-
Construction d’ensembles mécanosoudés. Techniques de soudage. Partie 3 : Guide pour le choix des matériaux et pour les dispositions constructives. - FD E83-100-3 - 12-1995
ANNEXES
Institut de soudure (IS)
Office technique pour l’utilisation de l’acier (OTUA)Centre technique des industries mécaniques (Cetim)Centre technique industriel de la construction métallique (CTICM) HAUT DE PAGECet article fait partie de l’offre
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