La fissuration en soudage : Pourquoi ? Fissuration à chaud ? ou Fissuration à froid ? Application de notions de Métallurgie

A) Fissuration à chaud Assemblage bout à bout avec préparation en “V” simple

A) Fissuration à chaud: (fissures de solidification) Qu’est-ce que la fissuration à chaud ? C’est une fissure qui se dévelloppe quand la soudure se refroidit. Où ? Toujours en plein centre du cordon de soudure. 3. Pourquoi ? A) Causes chimiques: Soufre, Phosphore, Cuivre dans les aciers

3. Pourquoi ? A) Causes chimiques: La présence de fissures à chaud dans les soudures résulte des effets métallurgiques et mécaniques. Certains métaux sont plus sensibles à ce type de fissuration comme les alliages pour hautes températures et les aciers à teneur forte en soufre. Fissure de solidification sur un assemblage en “T”

3. Pourquoi ? B) Causes mécaniques: Bridage excessif lors du soudage Cordon de soudure trop petit C) Vitesse de soudage excessive: Soudage rapide Fig. Y Soudage lent Fig. Z

Chanfrein trop “fermé” Avec courant de soudage excessif D) Forme du bain de fusion: (configuration du joint) Angle inférieur 600 Angle supérieur 600 Chanfrein trop “fermé” Avec courant de soudage excessif Chanfrein “ouvert” Avec courant de soudage faible

ASSEMBLAGE BOUT À BOUT EN “V” DOUBLE

VOLTAGE TROP HAUT ( 26 volts- 230 ampères ) ASSEMBLAGE EN ALUMINIUM BOUT À BOUT SUR BORD DROIT SANS PRÉPARATION ( Plaque 6.4mm x 75mm x 125mm ) VOLTAGE TROP HAUT ( 26 volts- 230 ampères )

Fissure à chaud ou de solidification

B) Fissuration à froid Les fissures à froid peuvent survenir dans la zone fondue ou dans la zone thermiquement affectée ou atteinte. Les fissures à froid dans la zone fondue peuvent se situer suivant une orientation quelconque par rapport à l’axe de la soudure, mais les positions couramment observées sont illustrées aux figures A-1 et A-2 (page suivante) Les fissures transversales dans la zone fondue peuvent s’étendre jusqu’à la zone thermiquement affectée du métal de base et au-delà de celui-ci.   Les fissures dans la zone thermiquement affectée sont habituellement longitudinales et se trouvent le plus souvent à la racine ou au raccordement des soudures. Dans certaines conditions, les fissures longitudinales peuvent être très longues, parcourant même parfois la soudure sur toute sa longueur. La fissuration à froid peut aussi se manifester sous forme de très fines micro-fissures difficiles à déceler par les moyens d’inspection courants et les méthodes de contrôle non destructif. La présence de micro-fissures peut être révélatrice d’une cause plus sérieuse (comme un niveau élevé d’hydrogène par exemple) qui peut entraîner de graves problèmes de fissuration.

B) Fissuration à froid Les Figures A-1 et A-2 montrent quelques fissures à froid typiques et leurs emplacements les plus courants. Comme leurs noms l’indiquent, les fissures à froid voit le jour à de faibles températures, généralement au-dessous de 2000C. Dans la majeure partie des cas, les fissurations surviennent à la température ambiante(200C), après refroidissement complet de la soudure et de la pièce soudée.   L’apparition des fissures à froid est très souvent différée dans le temps, c’est à dire longtemps après soudage. Même après le refroidissement de la soudure à la température ambiante, un certain temps peut s’écouler avant que la fissuration n’arrive. Il peut s’agir de quelques minutes à plusieurs heures. Dans certains cas extrêmes, on a même observé la formation des fissures de deux jours à plusieurs semaines après le soudage.

Les causes de fissuration par l’hydrogène sont complexes et ne peuvent être complètement étudiées dans cette présentation, cependant on peut indiquer brièvement les quelques causes fréquentes suivantes: Hydrogène provenant de l’enrobage des électrodes enrobées (A .E.E.)ou dans le flux à l’intérieur des fils fourré (MAG) Hydrogène provenant de sources extérieures dans le métal de base, c.-à-d. sulfure d’hydrogène Traitement thermique, avant et après soudage, insuffisant.(pré et post chauffage) Les points de soudure non refondus par la soudure finale peuvent être la cause des fissures. Si le point de soudure est effectué sur une pièce froide et de grande dimension par rapport à la grosseur du point, il en résulte un refroidissement rapide comme une trempe. Si la soudure est mal exécutée ou que sa taille est insuffisante, une fissure peut survenir. Les fissures de cratère qui se produisent durant la solidification ont plus tendance à se former dans un cratère allongé (Figure Y) où la croissance des grains de solidification se fait à partir de chaque côté du joint de soudure et perpendiculairement à l’axe de la soudure. Ceci crée, au centre là où les grains se rencontrent, un plan sujet au fendillement au moment du retrait du métal. Un petit cratère circulaire avec des lignes de solidification radiales comme indiqué à la Fig. Z

Quelques-unes des causes de fissuration sont les suivantes: Teneur en hydrogène de l’électrode. Hydrogène dans le métal de base contaminé.(humidité dans la pièce) Pourcentage trop élevé de soufre ou de phosphore dans le métal de base. Pourcentage élevé de carbone dans la pièce à souder. Joint trop fortement bridé.(bride: moyen pour retenir les pièces lors du retrait du métal) Refroidissement rapide d’un matériau fragile et sensible à la trempe.(trempage) Soudures trop petites pour la grosseur, la rigidité et les effets de trempe produits par les pièces jointes. Mauvais accostage des plaques.(pièces mal assemblées avant soudage) Électrodes inappropriées.(mauvais choix du soudeur) Défauts secondaires tels que manque de pénétration, soufflures(porosités), cratères allongés, etc. qui peuvent être l’origine du défaut plus grave qu’est la fissuration.

Position des fissures à froid couramment observées Fissure transversale dans la zone fondue 1 2 Fissure transversale dans la zone thermiquement affectée 3 Fissure au raccordement 4 Fissure dans la zone fondue 1 5 Fissure à la racine 2 5 6 Fissure sous cordon 4 3 6 Figure A-1 Position des fissures à froid couramment observées dans les soudures d'angles

Position des fissures à froid couramment observées dans les soudures sur assemblage bout à bout Fissure transversale dans la zone fondue 1 2 Fissure transversale dans la zone thermiquement affectée 1 2 3 Fissure au raccordement 4 Fissure dans la zone fondue 5 Fissure à la racine 4 3 5 Figure A-2