Qu’est-ce qu’un joint de soudure – Définition

Un joint de soudure est un point ou un bord où deux ou plusieurs pièces de métal ou de plastique sont jointes. Ils sont formés en soudant deux ou plusieurs pièces (métal ou plastique) selon une géométrie particulière.

Le soudage est l’un des processus d’assemblage les plus courants, deux ou plusieurs pièces métalliques sont jointes pour former une seule pièce en utilisant une chaleur élevée pour faire fondre les pièces ensemble et en leur permettant de refroidir provoquant la fusion. Bien que ce concept soit facile à décrire, il n’est pas simple à mettre en œuvre. La rugosité de surface, les impuretés, les imperfections d’ajustement et les propriétés variées des matériaux à assembler compliquent le processus d’assemblage. Des métaux similaires et différents (soudage hétérogène) peuvent être soudés. La liaison d’assemblage est métallurgique (impliquant une certaine diffusion) plutôt que simplement mécanique, comme avec le rivetage et le boulonnage. Bien que le soudage soit considéré comme un procédé relativement nouveau tel qu’il est pratiqué aujourd’hui, ses origines remontent à l’Antiquité. Jusqu’à la fin du XIXe siècle, le seul procédé de soudage était le soudage à la forge, que les forgerons utilisaient depuis des millénaires pour assembler le fer et l’acier par chauffage et martelage. Aujourd’hui, il existe une variété de méthodes de soudage, y compris le soudage à l’arc et au gaz, ainsi que le brasage et le brasage. Bien que certaines parties de cette description ne s’appliquent pas au brasage, au soudage et au collage.

Physique du soudage

L’objectif des processus d’assemblage est de faire en sorte que diverses pièces de matériau deviennent un tout unifié. Dans le cas de deux morceaux de métal, lorsque les atomes au bord d’un morceau se rapprochent suffisamment des atomes au bord d’un autre morceau pour que l’attraction interatomique se développe, les deux morceaux deviennent un.

Il existe deux grandes catégories de soudage:

• Soudage par fusion. Dans le soudage par fusion, deux bords ou surfaces à assembler sont chauffés au point de fusion et, si nécessaire, du métal d’apport fondu est ajouté pour remplir l’espace de joint. En raison des transitions de phase à haute température inhérentes à ces processus, une zone affectée par la chaleur (HAZ) est créée dans le matériau. Soudures par fusion sont créés par la coalescence de métaux de base fondus mélangés à des métaux d’apport fondus. La chaleur de fusion est soit développée au niveau du joint de soudure prévu, soit appliquée au joint prévu à partir d’une source externe. Un exemple d’un moyen de développer de la chaleur au niveau du joint de soudure est le passage du courant à travers la résistance de contact électrique entre les surfaces en contact des matériaux à souder. La plupart des procédés de soudage par fusion appliquent de la chaleur provenant d’une source externe au joint de soudure pour produire la soudure. La chaleur est transportée de la source de chaleur au joint par conduction, convection et rayonnement. Les sources de chaleur développée à l’extérieur comprennent les faisceaux d’électrons, les faisceaux laser, les réactions chimiques exothermiques (utilisées dans le soudage oxygaz et le soudage aluminothermique) et les arcs électriques. Les arcs électriques, la source de chaleur la plus utilisée, sont à la base des différents procédés de soudage à l’arc. Le soudage par fusion est utilisé dans la fabrication de nombreux articles de tous les jours, notamment les avions, les voitures et les structures.
• Soudage à l’état solide. Pour le soudage en phase solide, deux surfaces métalliques solides et propres sont mises en contact suffisamment étroit pour qu’une liaison métallique se forme. Le soudage en phase solide peut être réalisé à des températures aussi basses que la température ambiante. Le processus de liaison est basé soit sur la déformation, soit sur la diffusion et la déformation limitée, de sorte que le mouvement atomique (diffusion) crée de nouvelles liaisons entre les atomes de deux surfaces. Le soudage à la forge est une technique de soudage à l’état solide connue depuis des siècles. De nombreux métaux peuvent être soudés par forgeage, les plus courants étant les aciers à haute et à faible teneur en carbone. L’un des plus populaires, le soudage par ultrasons, est utilisé pour connecter des feuilles ou des fils minces en métal ou en thermoplastique en les faisant vibrer à haute fréquence et sous haute pression. Un autre processus courant,le soudage par explosion, implique l’assemblage de matériaux en les poussant ensemble sous une pression extrêmement élevée. L’énergie de l’impact plastifie les matériaux, formant une soudure, même si seule une quantité limitée de chaleur est générée.

Dans cette section, nous nous concentrerons sur le soudage par fusion, qui est plus courant que le soudage à l’état solide. Le soudage par fusion est utilisé dans la fabrication de nombreux articles de tous les jours, notamment les avions, les voitures et les structures. En utilisant une source de chaleur avec une puissance suffisante, il est possible de fondre à travers une section complète de plaque très épaisse. Le bain de soudure produit est difficile à contrôler et la zone affectée thermiquement (HAZ) de telles soudures présente un grain relativement grossier, détériorant les propriétés mécaniques de l’acier. La zone affectée thermiquement (HAZ) est un anneau entourant la soudure dans lequel la température du processus de soudage, combinée aux contraintes d’un chauffage et d’un refroidissement irréguliers, modifie les propriétés de traitement thermique de l’alliage. Les effets du soudage sur le matériau entourant la soudure peuvent être préjudiciables – en fonction des matériaux utilisés et de l’apport de chaleur du procédé de soudage utilisé, la ZAT peut être de taille et de résistance variables. Dans le bain de fusion, la chaleur est transportée par convection et conduction.

Une compréhension du transfert de chaleur est importante dans la production de soudures dans la mesure où les propriétés d’une soudure sont contrôlées par sa géométrie et par la composition et la structure des matériaux soudés.

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Voir ci-dessus:
Soudage