Construction Métallique Les Soudures JMH / soudures

Objectif du cours. Être capable de dimensionner un joint soudé selon les règles de l’Eurocode 3 JMH / soudures

Plan du cours Principe du soudage Phénomène thermique Procédés Terminologie Résistance JMH / soudures

Les soudures sont : Des assembleurs Obtenues par fusion localisée de métal JMH / soudures

Un opération délicate : Qualification des soudeurs Nature du matériel utilisé Conditions atmosphériques Équilibre de la totalité de l’effort. JMH / soudures

Un défaut est : Mécaniquement très préjudiciable Non rattrapable à coût faible JMH / soudures

Importance de la mise en oeuvre À intégrer dès la conception Contrôle qualité JMH / soudures

Avantage des soudures Étanches Compactes Esthétiques JMH / soudures

Principe Continuité de la matière des pièces à assembler : Les bases Par fusion de l’acier des bases + d’un métal d’apport. Ce n’est pas du collage JMH / soudures

Le cordon de soudure JMH / soudures

Le métal d’apport Electrode de 3 à 8 mm de f Fusion avec les bases Passage d’un courrant à forte intensité Arc électrique Fusion avec les bases JMH / soudures

Une fusion à 1300 °C Refroidissement Risques Trempe Retrait thermique Contraintes résiduelles JMH / soudures

La trempe (Rappels) Procédé industriel Refroidissement brusque A l’eau, à l’huile et à l’air On fige une configuration cristalline Grande dureté Grande fragilité JMH / soudures

Diffusion de la chaleur JMH / soudures

Conductions thermiques Eau : 0.6 W/m/°C Acier : 54 W/m/°C Extrême danger de trempe. Pourquoi ? JMH / soudures

On a donc : Une diffusion hyper rapide de la chaleur dans les bases. Deux conséquences : Trempe du cordon Trempe d’une zone voisine du cordon La Zone Affectée Thermiquement ZAT JMH / soudures

Le danger : Fragilisation du joint soudé Cordon + ZAT = Joint soudé JMH / soudures

Les trois remèdes Le préchauffage Le Post chauffage La haute intensité JMH / soudures

Le préchauffage Bases à 80°C Quantité de chaleur dans les bases = Grande masse à 80°C = Quantité de chaleur dans le cordon Faible masse à 1300°C JMH / soudures

Post chauffage On continue à alimenter le flux de chaleur qui part vers les bases JMH / soudures

Haute intensité électrique On envoi plus de chaleur que les bases peuvent en évacuer La chaleur met plus longtemps à s’évacuer JMH / soudures

Le retrait thermique Il s’opère dans les trois directions de l’espace Conséquences différentes selon les directions JMH / soudures

Le retrait thermique Fig 6.38 JMH / soudures

Le retrait longitudinal Fig 6.39 JMH / soudures

Remèdes Précintrage Redressage mécanique Soudure en symétrique JMH / soudures

Retrait transversal Fig 6.40 JMH / soudures

Retrait dans l’épaisseur Petites déformations Mais Contraintes importantes JMH / soudures

Contraintes résiduelles Le retrait thermique du cordon est contrarié par la présence des bases. Traction du cordon Compression des bases JMH / soudures

Contraintes résiduelles Fig 6.41 JMH / soudures

Procédés : fonctions à remplir Apport de métal Fusion Protection chimique Protection thermique JMH / soudures

Protection chimique Décomposition de l’hydrogène à haute température Recomposition au refroidissement Pression locale énorme Amorces de fissures JMH / soudures

L’hydrogène est présent : Vapeur d’eau Eau Graisses Oxydation des bases Nettoyage JMH / soudures

Protection Gazeuse Solide JMH / soudures

Soudage manuel à l’arc Fig 6.42 JMH / soudures

Le laitier Fig 6.43 JMH / soudures

Soudage automatique sous flux solide Fig 6.44 JMH / soudures

Soudage automatique sous flux gazeux Fig 6.45 JMH / soudures

Nature des gaz Gaz inerte : procédé MIG Gaz actif : procédé MAG JMH / soudures

Electrode en tungstène Gaz inerte : procédé TIG Gaz actif : procédé TAG JMH / soudures

Position dans l’espace Fig 6.47 JMH / soudures

Géométrie d’assemblage Fig 6.4 JMH / soudures

Résistance d’un cordon d’angle Deux méthodes (autorisées EC3) Méthode réelle (théorique) Méthode simplifiée JMH / soudures

Plan critique Contraintes maxi Sur aires mini Plan critique JMH / soudures

Plan critique Fig 6.48 JMH / soudures

Hauteur a = gorge Fig 6.49 JMH / soudures

État de contrainte On considère le plan critique Décomposition du vecteur contrainte : Une contrainte normale s Une contrainte tangent t// Une contrainte tangente t JMH / soudures

Décomposition de la contrainte Fig 6.48 JMH / soudures

Critère de Von Misès JMH / soudures

Prise en compte de l’acier On travaille sut fu et non plus sur fy Dispersion plus faible sur fu JMH / soudures

Méthode réelle Décomposition de l’effort F en : Un effort Fs Un effort Ft// Un effort Ft Puis calcul des contraintes en divisant par l’aire aL JMH / soudures

On obtient : P 311 JMH / soudures

Il faut alors vérifier : P 311 JMH / soudures

Méthode simplifiée Approche expérimentale Professeurs Beaulieu et Picard JMH / soudures

Courbes expérimentales Fig 6.50 JMH / soudures

Principe de la méthode simplifiée. Cordon latéral résiste le moins. Il n’est soumis qu’à t// = t On considère tout cordon comme un cordon latéral JMH / soudures

Le critère de Von Misès s’écrit alors : 3 t ² < fy² On obtient la formulation suivante : P 312 JMH / soudures

Résistance FwRD d’un cordon Gorge a et longueur L JMH / soudures

Vérification FSd < FwRd JMH / soudures

Remarques La méthode réelle est plus économique La méthode simplifiée est : Simple/ à la direction de l’effort Manuelle Rapide en APS/APD JMH / soudures

Contraintes résiduelles Calibrage / à des essais Présence de contraintes résiduelles Intégrées de fait dans le calcul JMH / soudures

Soudures en bout, bouchon et entaille Vérification : Soudures d’angle Dispositions constructives Essais préalables JMH / soudures

Soudures en bout Fig 6.51 JMH / soudures

Soudures en bouchon Fig 6.52 JMH / soudures

Soudures en entailles Fig 6.53 JMH / soudures

Cordons longs Fig 6.54 JMH / soudures

Prédim de la gorge Trop petit (< 3mm) – pas de fusion Trop gros perforation des bases par fusion Généralement a = 0.5 x tôle la plus mince JMH / soudures

Abaque CTICM Fig 6.55 JMH / soudures