Préparation et accostage
Montage des pièces pour soudage à l’arc électrique

2.1 Déformations provoquées par le soudage

Avant de décrire les moyens généralement mis en œuvre pour la préparation et l’accostage des pièces avant soudage, nous évoquerons les phénomènes qui justifient ces moyens et en donnent l’importance.

• Quelles sont les origines des déformations produites par une opération de soudage ?

  L’arc électrique de soudage doit provoquer la fusion des bords à souder et celle du métal d’apport lorsqu’il y en a. Il engendre donc un champ de températures élevées et localisées. Ces deux facteurs cumulés génèrent à leur tour un champ de contraintes dès l’apparition de la source de chaleur.

  Les contraintes d’origine thermique sont très élevées. Dans le cas du soudage, elles dépassent largement la limite d’élasticité du matériau soudé.

  On peut estimer de façon simple les sollicitations thermomécaniques mises en jeu en soudage en imaginant, dans une plaque épaisse rigide, une zone chauffée localement à une température T, le reste de la pièce conservant la température ambiante.

  Exemple

  choisissons une élévation locale ΔT de 100 C dans un acier ferritique dont le coefficient de dilatation linéique α vaut 12 · 10⁻⁶ K⁻¹. La déformation « bloquée » par la partie rigide est :

  ε = α · ΔT = 1,2 · 10⁻³

  Le module d’Young E restant voisin de 200 000 MPa sous ces « basses » températures, on voit que cet écart local faible de 100 C provoque une contrainte de compression :

  σ = E · ε = 240 MPa

  c’est-à-dire que si la zone chauffée est un barreau imaginaire de 1 cm² de section au milieu d’une masse importante, ce barreau tire sur la pièce avec une force de 2,4 t.

  Cet exemple simple (simpliste) montre que l’opération de soudage génère des contraintes locales élevées, lesquelles conduisent à des plastifications locales, et engendrent de ce fait, des forces importantes dans la pièce elle-même.

  Ces forces apparaissent dès que l’arc est formé, donc dès le pointage.

  Pendant le soudage, le sens des contraintes et des déformations varie. Lorsque le soudage...