Conseils d'experts : Correction des déformations lors du soudage de l'acier inoxydable

Lors de la fabrication de pièces en acier inoxydable, la déformation des pièces est un problème courant qui survient à la suite du soudage. Cette déformation n'est qu'un phénomène de surface, causé par la surchauffe du métal soudé et de la zone affectée par la chaleur due à la source de chaleur du soudage. Cette surchauffe se traduit souvent par des structures à gros grains dans le métal soudé et la zone affectée thermiquement, ce qui peut entraîner des défauts et avoir un impact négatif sur les performances du métal.

Pour éviter ces effets négatifs et contrôler la température des pièces, il est important de réguler la température des pièces. Cependant, attendre que les pièces refroidissent avant de passer à l'étape suivante. processus de soudage peut prendre du temps et avoir un impact négatif sur l'efficacité du travail.

Plusieurs solutions ont été proposées pour résoudre ce problème. Dans certains procédés de soudage, le volume des pièces est étroitement lié à la densité du matériau. cordon de soudure et les pieds de soudage. Par exemple, dans le traitement des pièces en tôle d'acier inoxydable, la source de chaleur (arc) fait fondre le métal de base (pièces) pendant le soudage, formant un bain de fusion. Après refroidissement naturel et cristallisation, le cordon de soudure est formé.

Cependant, lorsque les pièces sont trop petites, la chaleur de soudage ne peut être distribuée rapidement, ce qui entraîne une déformation des pièces et affecte leur apparence et leur forme. Pour résoudre ce problème, il est nécessaire d'aborder plusieurs aspects.

Schéma de soudage

À l'heure actuelle, deux méthodes de soudage sont couramment utilisées pour soudage de l'acier inoxydable dans la plupart des usines :

⑴ Soudage à l'arc par électrode de soudage

La première méthode de soudage est une méthode plus traditionnelle qui exige un haut niveau de compétence de la part du soudeur. Cette méthode a un impact significatif sur la chaleur des pièces, ce qui entraîne un long temps de traitement après le soudage et un contrôle de qualité médiocre.

Cependant, l'équipement utilisé pour cette méthode est relativement simple et peut être utilisé pour souder différents matériaux avec des baguettes de soudure flexibles.

⑵ Soudage sous protection gazeuse

Le soudage à l'arc sous protection gazeuse peut être divisé en plusieurs méthodes, notamment soudage à l'arc sous argon pour le soudage de l'acier inoxydable, qui utilise l'argon ou un mélange de gaz (soudage MAG) comme gaz protecteur. L'avantage du soudage sous protection gazeuse est sa rapidité. vitesse de soudageLa surface d'influence thermique est réduite et le traitement post-soudage est simple.

Afin de minimiser l'influence thermique sur les pièces pendant le soudage de l'acier inoxydable, il est recommandé d'utiliser autant que possible le soudage sous protection gazeuse. Dans le processus de conception du soudage, il est important d'adopter un procédé de soudage alternatif. méthodes de soudage tels que l'alternance droite-gauche, la symétrie et la soudure en marche arrière, en suivant les principes suivants : d'abord à l'intérieur puis à l'extérieur, d'abord moins puis plus, et d'abord court puis long.

Les paramètres de soudage, tels que le courant de soudage et la tension de l'arc, peuvent également avoir un impact sur la déformation du soudage. Comme la taille de la composants en acier inoxydable augmente, le courant de soudage doit également être augmenté. Toutefois, il est important de contrôler strictement le courant de soudage pour garantir un chauffage uniforme de la pièce soudée. Si le courant de soudage est trop faible, il risque d'affecter la qualité de la soudure. qualité du soudageSi elle est trop élevée, elle peut entraîner des déformations de soudure plus graves.

Par conséquent, le paramètres de soudage tels que le courant de soudage et la tension de l'arc doivent être ajustés en fonction de l'épaisseur et des exigences de soudage du matériau.

Technologie du soudage

⑴ Petites pièces simples

Par exemple, si la méthode de soudage est en forme de L ou de T ou si les pièces se chevauchent sur un plan plat, une plaque de cuivre (d'une épaisseur supérieure à 8 mm) peut être ajoutée sous les pièces, comme le montre la figure 1.

Fig.1 dessous de la plaque de cuivre

L'efficacité du transfert de chaleur du cuivre est supérieure à celle de l'acier, et l'utilisation d'une plaque de cuivre peut donc faciliter l'élimination des émissions de gaz à effet de serre. chaleur de soudage et de minimiser la déformation thermique des pièces.

Si les pièces ne sont pas plates ou ont tendance à gonfler, ce qui rend difficile un contact étroit avec la plaque de cuivre, un matériau en coton épais à forte absorption d'eau ou un tapis imbibé peut être placé sous le cordon de soudure des pièces. Cela permettra également de réduire efficacement la déformation.

⑵ Pièces volumineuses et complexes

Si la forme des pièces est complexe ou s'il n'y a pas d'espace pour une plaque de cuivre, la solution ci-dessus peut ne pas être réalisable. Dans ce cas, il convient d'utiliser la méthode de refroidissement à l'eau (comme le montre la figure 2).

Fig.2 Méthode de refroidissement à l'eau

Le refroidissement par eau est généralement classé en deux catégories :

① Refroidissement par pulvérisation :

Dans cette méthode, l'eau est pulvérisée sur la face arrière du cordon de soudure des pièces, ce qui convient aux pièces de grande surface. Il est essentiel d'ajuster l'angle du courant d'eau pour les chevauchements en T ou en L afin d'éviter que l'eau ne s'écoule dans la position de soudage.

L'avantage de cette méthode est qu'elle permet un refroidissement efficace et qu'elle est adaptée à la production de masse. Toutefois, elle présente l'inconvénient de nécessiter un équipement spécial et de ne convenir qu'à des pièces traitées d'un seul type.

② Refroidissement par sable humide :

La méthode de refroidissement par pulvérisation n'est pas applicable pour les produits planaires. soudage des joints parce qu'elle ne permet pas de garantir que l'eau ne s'écoule pas dans la trajectoire de soudage. La méthode de refroidissement par sable humide peut être utilisée à la place. Elle consiste à remplir de sable des récipients (plus grands que les pièces à souder), à saturer complètement le sable avec de l'eau et à placer les pièces à plat sur le sable humide avant de les souder.

Cela permet à la face arrière du cordon de soudure des pièces d'être en contact total avec le sable humide, et le soudage peut alors commencer. L'avantage de cette méthode est qu'elle est simple à mettre en œuvre et qu'elle convient à tous les types d'applications. formes complexes. L'inconvénient est qu'il n'est pas facile de fabriquer des pièces de grande taille.

⑶ Soudage de grandes pièces en tôle

Il s'agit généralement du soudage de pièces d'une épaisseur supérieure à 6 mm. En raison de la grande taille des pièces, de la grande longueur de soudure et de la hauteur de soudage élevée (grande zone de bain de fusion et zone chaude étendue), une déformation par flexion causée par la déformation thermique peut se produire pendant le soudage. Pour résoudre ce problème, plusieurs mesures doivent être prises :

① Des mesures de refroidissement adéquates doivent être prises avant le soudage (voir le schéma de refroidissement pour les petites pièces) ;

② Tolérance de soudage pour déformation :

Comme il est difficile de réaliser un soudage symétrique ou un soudage simultané d'un côté pour la plupart des pièces, un chauffage inégal entraînera une déformation par flexion pendant le soudage. Pour atténuer ce phénomène, la déformation des pièces doit être compensée dans la direction opposée à la déformation, en fonction de la longueur des pièces, de l'épaisseur du matériau (hauteur du cordon de soudure) et de la forme.

Cela nécessite un personnel technique et d'ingénierie expérimenté, ainsi que des travailleurs qualifiés capables d'émettre des jugements fondés sur l'expérience. Des montages sont utilisés pour fixer les pièces et, après la fabrication de la première pièce, des ajustements fins sont effectués en fonction de l'effet réel.

Fig.3 Tolérance de déformation des soudures

Soulagement des contraintes après le soudage des pièces

Par rapport au soudage de pièces en acier au carbone ordinaire, le coefficient de conductivité thermique de l'acier inoxydable est plus faible, et sa résistance électrique et son coefficient de dilatation sont plus élevés. Par conséquent, le transfert de chaleur dans l'acier inoxydable est plus lent et la déformation thermique est plus importante.

Même si la déformation de la surface des pièces n'est pas perceptible après la fabrication, des changements peuvent se produire pendant le transport ou en raison de vibrations, de mouvements ou de changements de température, ce qui a une incidence directe sur l'aspect, la taille et les performances des pièces.

Il est donc important de réduire les tensions dans les grandes pièces après leur fabrication, en particulier pour les pièces épaisses (avec une hauteur de soudage élevée et un grand bain de fusion) et les pièces comportant plusieurs cordons de soudure. Le relâchement des contraintes peut être obtenu par un vieillissement naturel ou artificiel.

Le vieillissement naturel est généralement utilisé pour les grandes pièces moulées, mais il n'est pas adapté aux pièces à souder en général et le processus de vieillissement est long et difficile à contrôler.

Le vieillissement artificiel est divisé en deux catégories : le vieillissement dû au traitement thermique et le vieillissement dû aux vibrations.

Le vieillissement par traitement thermique consiste à chauffer les pièces à une température comprise entre 550 et 650 ℃ afin de les soumettre à des contraintes. recuit. Cette méthode est plus rapide que le vieillissement naturel, mais les usines ne disposent souvent pas des conditions de traitement nécessaires et l'externalisation du processus augmente les coûts de transport. Par conséquent, le vieillissement par traitement thermique n'est pas couramment utilisé.

Le vieillissement par vibration est une méthode largement utilisée pour éliminer les résidus de l'eau. stress interne dans les matériaux d'ingénierie. Il réduit la déformation plastique des composants provoquée par les contrainte résiduelle par la vibration, ce qui soulage efficacement le stress.

Le principe du vieillissement par vibration consiste à placer un système de moteur avec un bloc excentrique (vibrateur) sur l'artefact et à supporter les composants avec des objets élastiques tels que des tampons en caoutchouc. Le moteur est mis en marche par le contrôleur et la vitesse est ajustée pour obtenir une résonance dans l'artefact.

Un traitement vibratoire de 20 à 30 minutes permet d'ajuster efficacement le stress interne, et la durée cumulée des vibrations ne doit pas dépasser 40 minutes.

Cette méthode nécessite un site de traitement peu exigeant et est simple à mettre en œuvre, ce qui en fait une méthode couramment adoptée par la plupart des usines. La structure et l'aspect des pièces ne sont pas affectés par l'environnement extérieur, ce qui garantit la stabilité des pièces.

Conclusion

En conclusion, la déformation des soudures est un phénomène inévitable dans le soudage de l'acier inoxydable, et elle peut avoir un impact significatif sur l'usinage et l'utilisation pratique de l'acier inoxydable. composants en acier inoxydable. Pour minimiser ces effets, il convient de consacrer plus de temps et d'attention à la technologie de soudage, notamment à la méthode de soudage, aux paramètres techniques, à la séquence, au positionnement et au maintien des composants, ainsi qu'au traitement après soudage, afin de contrôler les éléments suivants distorsion de soudage dans la mesure du possible.

Lors du contrôle de chaque processus de fabrication, le personnel technique et les opérateurs de soudage doivent travailler en étroite collaboration, en combinant les données théoriques avec la situation réelle, et en élaborant un plan de construction raisonnable pour contrôler entièrement la déformation des soudures. Ce n'est qu'ainsi que l'on peut obtenir un produit plus parfait.