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

BM7610 v1 Article de référence

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

Auteur(s) : Alain CHABENAT

Date de publication : 10 janv. 2000 | Read in English

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Sommaire
Médias

Présentation

1 - Généralités

1.1 - Accostage
1.2 - Maintien des pièces pendant soudage
1.3 - Mise en mouvement

2 - Préparation et accostage

2.1 - Déformations provoquées par le soudage

Figure 1 - Retrait longitudinal Figure 2 - Retrait transversal Figure 3 - Retrait angulaire
2.2 - Outillages d’accostage et de bridage

Figure 13 - Soudage de petits tubes

3 - Mise en mouvement en soudage automatique

3.1 - Principe
3.2 - Mouvements rectilignes
3.3 - Grandes soudures circulaires

Figure 16 - Schéma d’un positionneur
3.4 - Autres soudures circulaires
3.5 - Mouvements complexes

Bibliographie & annexes

Présentation

Auteur(s)

Alain CHABENAT : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Mécanique et Aérotechnique de Poitiers et de l’École Supérieure de Soudure et ses Applications (ESSA) - Responsable de la Section Ingénierie du soudage au Centre Technique de Framatome

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INTRODUCTION

Souder deux éléments métalliques, pour constituer un ensemble continu, implique :

d’accoster ces deux parties, c’est-à-dire les mettre en face l’une de l’autre ;
de les maintenir proches pendant l’opération de soudage, du moins au début ;
de mettre en mouvement relatif la pièce et la torche de soudage lorsque l’on soude en mode automatique et parfois de mettre en mouvement la pièce lorsqu’un soudeur tient lui-même la torche.

Nous nous intéressons ici aux procédés de soudage à l’arc électrique ; les procédés faisceaux d’électrons, laser, résistance électrique, friction, etc., ne seront pas traités.

Le montage des pièces à souder sera abordé selon les deux aspects suivants :

préparation en atelier des pièces à souder, en ce qui concerne l’accostage des bords, les moyens de maintien des pièces pendant le soudage, et le bridage vis-à-vis des déformations ;
description des machines et outillages de mise en mouvement des pièces et des torches de soudage, en vue d’une automatisation de l’opération (chariots sur poutres ou positionneurs, vireurs, potences, tours, rails, etc.).

Nota :

Le lecteur trouvera une description détaillée du procédé dans l’article Soudage à l’arc Soudage à l’arc.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bm7610

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Mise en mouvement en soudage automatique

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2. Préparation et accostage

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...