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Article

1 - CONDITIONS D’INSTALLATION DE LA LIAISON MÉTALLIQUE

2 - PROCÉDÉS INDUSTRIELS

  • 2.1 - Procédés faisant intervenir la fusion locale des pièces à assembler
  • 2.2 - Procédés ne faisant pas intervenir la fusion locale des pièces à assembler

3 - PHÉNOMÈNES MÉTALLURGIQUES ET LEURS CONSÉQUENCES

4 - SOUDABILITÉ MÉTALLURGIQUE. ESSAIS

5 - ACTIONS POSTÉRIEURES AU SOUDAGE

6 - SOUDABILITÉ MÉTALLURGIQUE DE DIFFÉRENTS MÉTAUX

Article de référence | Réf : M715 v1

Soudabilité métallurgique de différents métaux
Soudage et soudabilité métallurgique des métaux

Auteur(s) : Guy MURRY

Relu et validé le 11 avr. 2017

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RÉSUMÉ

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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Auteur(s)

  • 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].

  • 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.

  • 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 :

    • l’identité chimique des métaux assemblés n’est pas fondamentalement nécessaire ;

    • 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 :

    • aux conditions d’installation de la liaison métallique ;

    • aux procédés qui permettent de réaliser cette liaison ;

    • aux phénomènes métallurgiques mis en jeu et à leurs conséquences ;

    • aux définitions de la soudabilité ;

    • aux essais permettant d’apprécier la soudabilité métallurgique ;

    • 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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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m715


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6. Soudabilité métallurgique de différents métaux

Nous allons nous intéresser ici aux métaux et alliages des métaux suivants :

aluminium, cuivre, fer, magnésium, nickel et titane.

La figure 24 permet de comparer les niveaux des propriétés physiques essentielles pour le soudage de ces métaux alors que la figure 25 définit leur affinité respective pour l’oxygène.

6.1 Alliages d’aluminium

Avant d’évoquer les problèmes métallurgiques soulevés par le soudage des alliages d’aluminium, il est intéressant d’examiner l’importance particulière prise par certaines des propriétés physiques et chimiques de ce métal.

  • Sa conductivité thermique élevée impose la mise en œuvre de sources de chaleur à grande densité d’énergie afin de permettre une réduction de la durée des cycles thermiques de soudage et cela malgré la basse température de fusion du métal de base (il peut être nécessaire de procéder à un préchauffage pour limiter la quantité d’énergie à mettre en œuvre). Le niveau de cette conductivité a une contrepartie favorable en ce sens qu’il induit une diminution des gradients thermiques et, de ce fait, conduit à des déformations moins localisées.

  • Sa dilatabilité linéique élevée exige que soient prises des précautions pour limiter les risques de bridage mais le bas point de fusion du métal de base fait que les déformations sont réduites puisqu’elles ne se développent que sur un intervalle de température limité.

  • Son module d’élasticité relativement faible limite favorablement l’amplitude des contraintes résiduelles.

  • Sa faible résistivité électrique impose, lors du soudage par résistance, la mise en œuvre de grandes densités de courant.

  • L’absence de transformation allotropique ne permet pas d’affiner la taille des grains et crée donc un risque de grossissement cumulatif.

  • Sa grande affinité chimique pour l’oxygène...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (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).

  • (5) - Max Planck Institut für Eisenforschung -   Schweissbarkeit der Stähle, Forschungsvertrag  -  no 6210-41/1/011.

  • (6)...

NORMES

  • 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

  1. 1 Organismes

    1 Organismes

    Institut de soudure (IS) http://www.isgroupe.com

    Office technique pour l’utilisation de l’acier (OTUA) http://www.otua.org

    Centre technique des industries mécaniques (Cetim) http://www.cetim.fr

    Centre technique industriel de la construction métallique (CTICM) http://www.cticm.com

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