Fabrication par soudage Manufacturers

I. Principes fondamentaux du soudage

• Soudage par fusion : Le métal de base fond localement et un matériau d’apport peut être utilisé si nécessaire. Le cordon de soudure est formé par la solidification du métal en fusion.
• Soudage sous pression : une pression est appliquée pour assurer un contact étroit entre les surfaces de la pièce. La liaison atomique est obtenue par déformation plastique et certains processus nécessitent un chauffage auxiliaire.
• Brasage : Seul le métal d’apport de brasage fond sans faire fondre le métal de base. Le métal d'apport fondu mouille la surface du métal de base et remplit les espaces par capillarité pour former une connexion.

II. Classification et caractéristiques des méthodes de soudage courantes

1. Soudage par fusion (le plus largement utilisé)

2. Soudage sous pression

• Soudage par résistance : utilise la chaleur par résistance générée par le courant électrique traversant les surfaces de contact des pièces, avec application simultanée de pression pour terminer le soudage. Il est divisé en soudage par points, soudage continu et soudage bout à bout. Le soudage par points est largement utilisé dans le soudage de carrosseries automobiles ; le soudage par couture est appliqué aux composants scellés tels que les réservoirs de carburant.
• Soudage par friction : génère de la chaleur grâce à la friction à grande vitesse entre les pièces. Lorsque les surfaces de contact atteignent un état plastique, une pression est appliquée pour le soudage. Il présente une qualité de joint stable et convient au soudage de métaux différents, par exemple le soudage bout à bout de pièces d'arbre.

3. Brasage

• Brasage au chalumeau : utilise une flamme oxyacétylène pour le chauffage, avec une opération simple ; Brasage sous vide : effectué dans un environnement sous vide pour éviter l'oxydation, adapté aux composants de précision et complexes tels que les pales de moteurs d'avion.
• L’avantage du brasage est une déformation minimale du soudage, tandis que l’inconvénient est que la résistance du joint est généralement inférieure à celle du métal de base.

III. Matériaux de soudage

1. Soudage Electrodes: Exclusive for SMAW, consisting of a core wire (filler metal) and a coating. The coating functions to stabilize the arc, form slag, deoxidize and alloy the weld metal.
2. Soudage Wires: Used in gas-shielded welding and submerged arc welding, divided into solid wires and flux-cored wires. Flux-cored wires have built-in protective components and offer stronger adaptability.
3. Soudage Flux: Applied in submerged arc welding, categorized into fused flux and non-fused flux. It plays roles in protecting the weld pool, deoxidizing and improving weld formation.
4. Métaux d'apport de brasage : Spécialisés pour le brasage, avec un point de fusion inférieur à celui du métal de base. Les types courants comprennent les métaux d’apport de brasage à base de cuivre et d’argent.

IV. Éléments clés de la technologie de soudage

1. Soudage Parameters: Including welding current, voltage, welding speed, shielding gas flow rate, etc. Parameters directly affect the weld penetration, formation and quality. For example, excessive current may cause burn-through, while insufficient current leads to insufficient penetration.
2. Conception des rainures : pour le soudage de plaques épaisses, les rainures (telles que les rainures en V, les rainures en X) doivent être prétraitées pour garantir une pénétration complète de la soudure et réduire les défauts de pénétration incomplète.
3. Préchauffage et post-chauffage : pour les matériaux sensibles aux fissures tels que l'acier à haute résistance et la fonte, le préchauffage avant le soudage peut réduire la vitesse de refroidissement et éviter les fissures à froid ; le post-chauffage après le soudage peut éliminer les contraintes résiduelles et améliorer la microstructure et les propriétés.

V. Inspection de la qualité du soudage

Inspection visuelle : vérifie la formation des soudures, les dimensions et les défauts de surface (p. ex. porosité, fissures, contre-dépouille) à l'œil nu ou à l'aide d'une loupe.

1. Contrôles non destructifs (CND) : n'endommage pas la pièce, y compris les tests par ultrasons (UT, pour détecter les défauts internes), les tests radiographiques (RT, pour détecter la porosité interne et l'inclusion de scories), les tests de particules magnétiques (MT, pour détecter les défauts de surface des matériaux ferromagnétiques).
2. Essais destructifs : prélève des échantillons de soudure pour des essais de traction, de flexion et d'impact afin d'évaluer les propriétés mécaniques du joint soudé.

VI. Sécurité et protection du soudage

• Protection contre les rayonnements de la lumière de l'arc : Les rayons ultraviolets et infrarouges de la lumière de l'arc de soudage peuvent brûler la peau et les yeux, nécessitant l'utilisation de casques de soudage et de vêtements de protection.
• Protection contre les gaz nocifs : de l'ozone, des oxydes d'azote et d'autres gaz nocifs sont générés pendant le soudage, une bonne ventilation dans l'environnement de travail doit donc être assurée.

Protection contre les chocs électriques : l'équipement de soudage doit être mis à la terre et les opérateurs doivent porter des gants et des chaussures isolants.

VII. Foire aux questions

Q1 : Pourquoi certains métaux (par exemple l'aluminium) sont-ils plus difficiles à souder que l'acier ?

• R : L’aluminium a une conductivité thermique élevée et une oxydation rapide. Il dissipe la chaleur si rapidement qu’il est difficile de former un bain de fusion stable. De plus, la couche d'oxyde d'aluminium ($Al_2O_3$) a un point de fusion supérieur à 2050°C, bien supérieur à celui du métal lui-même (660°C). Cela nécessite généralement un soudage AC TIG ou un soudage MIG pulsé spécialisé.

Q2 : Qu'est-ce que la zone affectée par la chaleur (ZAT) et pourquoi est-elle critique ?

• R : La ZAT est la zone de métal de base non fondu, mais dont la microstructure a été altérée par la chaleur. Cette zone peut devenir fragile ou perdre de sa résistance en raison du cycle thermique. La plupart des défaillances structurelles, telles que les fissures, se produisent au sein de la ZAT.

Q3 : Comment la déformation du soudage est-elle causée et comment peut-elle être évitée ?

• R : La distorsion est causée par une dilatation et une contraction thermiques inégales. Les méthodes de prévention comprennent :

  • Préréglage : Orientation des pièces dans le sens opposé avant soudage.

  • Soudage symétrique : Soudage du centre vers l’extérieur ou dans une séquence équilibrée.

  • Réduction de l'apport de chaleur : utilisation de processus à haute densité énergétique comme le soudage au laser.

Q4 : Pourquoi le post-chauffage ou la « libération d'hydrogène » est-il nécessaire ?

• R : Les atomes d’hydrogène peuvent provoquer des fissures retardées dans la soudure. Le post-chauffage permet à l’hydrogène de se diffuser hors du métal, ce qui est crucial pour les aciers à haute résistance et les tôles épaisses.

Q5 : Le soudage robotisé peut-il remplacer complètement le soudage manuel ?

• • R : Alors que les robots excellent dans la production standardisée et en grand volume (par exemple dans le secteur automobile), les soudeurs humains restent irremplaçables pour les travaux sur le terrain, les joints spatiaux complexes, les travaux personnalisés ponctuels et les tâches nécessitant un ajustement sensoriel en temps réel.