I. Les joints de soudure et les cordons de soudure Les joints de soudure à l'arc se composent de quatre parties : le cordon de soudure, la zone de fusion, la zone affectée thermiquement et le matériau de base à proximité du cordon de soudure. 1 - Métal soudé 2 - Fil fondu 3 - Zone affectée thermiquement 4 - Matériau de base 1. Caractéristiques mécaniques des joints soudés Le processus de soudage imprègne [...]
Les joints de soudure à l'arc se composent de quatre parties : le cordon de soudure, la zone de fusion, la zone affectée thermiquement et le matériau de base à proximité du cordon de soudure.
1 - Métal soudé
2 - Fil métallique fondu
3 - Zone affectée par la chaleur
4 - Matériau de base
Procédé de soudage confère à l'articulation les caractéristiques mécaniques suivantes :
1) Hétérogénéité des performances mécaniques des joints de soudure
En raison des divers processus métallurgiques qui ont lieu pendant le soudage et des différents cycles thermiques et cycles de déformation qui affectent les différentes zones, des disparités significatives apparaissent dans la structure et les propriétés de ces zones. Il en résulte des performances mécaniques hétérogènes pour l'ensemble du joint.
2) Distribution et concentration inégales des contraintes dans les joints de soudure
Les discontinuités géométriques inhérentes aux joints de soudure entraînent une répartition inégale des contraintes de travail et une concentration des contraintes. En présence de défauts de soudage, ou lorsque la forme du joint de soudure ou du joint n'est pas pratique, la concentration des contraintes s'intensifie, ce qui affecte la résistance du joint, en particulier sa résistance à la traction. résistance à la fatigue.
3) Contrainte résiduelle et déformation due à un chauffage inégal pendant le soudage
Le soudage est un processus de chauffage localisé. Au cours de la soudage à l'arcLa température au niveau du cordon de soudure peut atteindre le point d'ébullition du matériau, mais elle diminue rapidement en s'éloignant du cordon jusqu'à la température ambiante. Ce champ de température inégal entraîne des contraintes résiduelles et des déformations au sein de l'élément soudé.
4) Grande rigidité des joints de soudure
Grâce au soudage, le joint et les composants sont unifiés, ce qui permet d'obtenir un degré de rigidité plus élevé que les joints rivetés ou frettés.
Joint soudé (également appelé joint) : Un joint raccordé par soudage.
Joints soudés couramment utilisés :
Joint bout à bout, joint en T, joint transversal, joint à recouvrement, joint d'angle, joint de bord, joint à manchon, joint bout à bout en biseau, joint à bride et joint bout à bout en double V, entre autres.
Les principaux types de joints soudés.
| Nom | Formation du cordon de soudure | Nom | Formation du cordon de soudure |
| Joint en bout |  | Connecteur de terminal |  |
| T-Joint |  | Connecteur oblique |  |
| Joint d'angle |  | Connecteur à bride |  |
| Lap Joint |  | Connecteur bout à bout scellé |  |
1. Jointure bout à bout
Un assemblage bout à bout est formé par le soudage des bords de deux pièces situées dans le même plan. Ce type de joint est le plus couramment adopté et le plus raffiné dans les différentes structures soudées, car il se caractérise par une meilleure résistance aux contraintes, une grande solidité et une utilisation efficace de l'énergie. matériaux métalliques.
Cependant, comme il s'agit d'une connexion bord à bord, les exigences de traitement et d'assemblage des pièces connectées sont assez élevées.
Dans la production de soudure, le cordon de soudure de l'assemblage bout à bout est généralement légèrement plus haut que la surface du matériau de base. La présence de cette surélévation entraîne une surface non lisse sur le composant, ce qui provoque une concentration de contraintes à la transition entre le cordon de soudure et le matériau de base.
2. Joint en T
Un joint en T (ou joint transversal) est formé en reliant des pièces perpendiculaires à l'aide d'un soudure d'angle. Les joints en T peuvent supporter des forces et des couples provenant de différentes directions. Cette forme se retrouve le plus souvent dans les structures en caisson et est également fréquente dans la fabrication des appareils à pression, notamment pour les raccordements entre les tubes et la coque et pour l'assemblage des anneaux de renforcement du trou d'homme avec le corps de l'appareil.
En raison de la transition brutale entre le cordon de soudure et le matériau de base dans les joints en T, la ligne de force subit une distorsion importante sous l'effet des forces extérieures, ce qui entraîne une répartition très inégale et complexe des contraintes. Il en résulte une concentration substantielle des contraintes à la racine et au pied de la soudure d'angle. Assurer pénétration totale est une mesure cruciale pour réduire la concentration de contraintes dans les joints en T.
3. Joint de recouvrement
Un joint à recouvrement est créé en faisant se chevaucher deux plaques, puis en effectuant une soudure d'angle à l'extrémité ou sur le côté, ou en ajoutant une soudure en bouchon ou en rainure. En raison du désalignement des axes des deux plaques dans le joint de recouvrement, un moment de flexion supplémentaire est généré sous la charge, ce qui peut avoir une incidence sur les éléments suivants résistance des soudures.
Par conséquent, les joints à recouvrement ne sont généralement pas utilisés pour les principaux éléments porteurs de pression dans les chaudières et les appareils à pression.
La modification importante de la forme des composants due aux joints à recouvrement entraîne une concentration de contraintes plus complexe que dans le cas des joints à plat, ce qui se traduit par une répartition extrêmement inégale des contraintes sur l'ensemble du joint.
Dans les joints de recouvrement, en fonction des différentes directions de la contrainte agissant sur la soudure d'angle de chevauchement, ces soudures peuvent être classées comme frontales, latérales ou diagonales. soudures d'angle.
Outre le soudage de deux plaques d'acier empilées à l'extrémité ou sur le côté, les joints à recouvrement impliquent également le soudage de rainures et de bouchons (trous ronds et trous oblongs). La structure d'un joint à recouvrement soudé par rainure est illustrée sur la figure.
Tout d'abord, la pièce à assembler est percée d'une rainure, puis la rainure est remplie de métal de soudure. La section transversale de la soudure de la rainure est rectangulaire et sa largeur est égale à deux fois l'épaisseur de la pièce à assembler. La longueur de la rainure doit être légèrement inférieure à la longueur du recouvrement.
Le soudage par bouchons implique forage les trous dans les plaques à assembler, en remplaçant la rainure dans le soudage par rainure, et en utilisant du métal soudé pour remplir ces trous, reliant ainsi les deux plaques. Le soudage par bouchon peut être divisé en deux types : le soudage par bouchon de trous circulaires et le soudage par bouchon de trous oblongs, comme le montre la figure.
4. Joint d'angle
Un joint d'angle est formé lorsque deux plaques sont soudées sur leurs bords selon un certain angle. Les joints d'angle sont couramment utilisés dans les structures en caisson, les joints de tuyaux en selle et les raccordements avec des corps cylindriques. Le raccordement entre les tubes à fumée et les embouts dans les petites chaudières prend également cette forme.
Comme les joints en T, les joints d'angle unilatéraux ont une résistance extrêmement faible aux moments de flexion inversés. À moins que les plaques ne soient très fines ou que la structure ne soit pas critique, les biseaux doivent généralement être réalisés pour le soudage double face, faute de quoi la qualité ne peut être garantie.
Lors du choix du type de joint, il faut avant tout tenir compte de la structure du produit, ainsi que de facteurs tels que les conditions de contrainte et les coûts de transformation.
Par exemple :
Les assemblages bout à bout sont largement utilisés parce qu'ils répartissent uniformément les contraintes et économisent le métal. Cependant, les assemblages bout à bout nécessitent des dimensions de coupe et un assemblage précis.
Les joints en T supportent généralement des contraintes de cisaillement mineures ou servent simplement de soudures d'assemblage.
Les joints à recouvrement n'exigent pas une grande précision d'assemblage et sont faciles à assembler, mais leur capacité de charge est faible, de sorte qu'ils sont généralement utilisés dans des structures non critiques.
Les exigences relatives à la qualité des soudures, à la taille des soudures, à la position des soudures, à l'épaisseur des pièces, aux dimensions géométriques et aux conditions de travail dans la conception des joints soudés déterminent la diversité de la sélection. méthodes de soudage et les processus de formulation. Une conception et une sélection raisonnables des joints soudés garantissent non seulement la solidité des soudures et de la structure globale de l'acier, mais simplifient également le processus de production et réduisent les coûts de fabrication.
Principaux facteurs de conception et de sélection des joints soudés :
1. S'assurer que le joint soudé répond aux exigences d'utilisation.
2. La forme du joint peut s'adapter à la méthode de soudage choisie.
3. Le formulaire commun doit être aussi simple que possible, avec soudage à plat et des méthodes de soudage automatique chaque fois que cela est possible. Évitez les soudures aériennes et verticales et ne placez pas la contrainte maximale sur la soudure.
4. Le processus de soudage doit garantir que le joint soudé peut fonctionner correctement à la température prévue et dans des milieux corrosifs.
5. Les déformations et les contraintes liées au soudage doivent être réduites au minimum pour répondre aux conditions techniques, de personnel et d'équipement requises pour la construction.
6. Dans la mesure du possible, concevoir la soudure de manière à ce qu'elle serve de soudure de raccordement.
7. Le joint soudé doit être facile à inspecter.
8. La préparation et le coût du soudage doivent être faibles.
9. Éviter de choisir et de concevoir des angles de soudure surdimensionnés pour les soudures d'angle. Les essais montrent que les grandes soudures d'angle ont une capacité de charge inférieure par unité de surface.
Tableau 1-2 : Conception comparative des formes de joints soudés
| Principes de conception des joints | Conception sujette aux défaillances | Conception améliorée |
| Augmenter le front soudure d'angle |  |  |
| La position du cordon de soudure doit faciliter le soudage et l'inspection. |  |  |
| Pour réduire la concentration de contraintes au niveau du joint de soudure par recouvrement, il convient de le concevoir comme un joint avec certains allègements de contraintes. |  |  |
| Couper les angles vifs des nervures de renforcement |  |  |
| Les soudures doivent être réparties |  |  |
| Éviter les soudures transversales |  |  |
| Les soudures doivent être conçues sur ou près de l'axe neutre dans une position symétrique. |  |  |
| Les cordons de soudure soumis à la flexion doivent être conçus du côté de la tension, et non du côté de la compression non soudée. |  |  |
| Éviter de placer les joints de soudure là où les contraintes sont concentrées. |  |  |
| Les cordons de soudure doivent être évités dans les zones les plus sollicitées. |  |  |
| La surface de traitement doit être exempte de joints de soudure. |  |  |
| La position des soudures automatiques doit être conçue de manière à réduire au minimum le réglage de l'équipement de soudage et le nombre de retournements de la pièce. |  |  |
Un cordon de soudure est le joint formé après avoir soudé des pièces ensemble.
Catégories :
1. En fonction de la position spatiale, on distingue les cordons de soudure plats, les cordons de soudure horizontaux, les cordons de soudure verticaux et les cordons de soudure aériens.
2. En fonction de la méthode d'assemblage, on peut distinguer les soudures bout à bout, les soudures d'angle et les soudures en bouchon.
3. Sur la base de la continuité, on peut classer les cordons de soudure en deux catégories : les cordons de soudure continus et les cordons de soudure intermittents.
4. En fonction de la charge supportée, on peut distinguer les cordons de soudure de travail et les cordons de soudure de contact.
Le cordon de soudure est un élément essentiel du joint soudé. Les formes de base du cordon de soudure sont le cordon de soudure en bout et le cordon de soudure d'angle.
1. Soudures bout à bout :
Les soudures bout à bout sont formées le long de la jonction entre deux pièces. Ils peuvent avoir une configuration non rainurée (ou rainure en forme de I) ou rainurée. La forme de la surface du cordon de soudure peut être convexe ou affleurer la surface.
2. Soudures d'angle :
Soudures de travail (également appelées soudures porteuses)
Il s'agit des cordons de soudure qui, en série avec les parties soudées, supportent principalement les charges. Si ces cordons venaient à se rompre, la structure en acier subirait immédiatement de graves dommages.
Soudures par contact (également connues sous le nom de soudures non porteuses)
Il s'agit de cordons de soudure qui unifient parallèlement deux ou plusieurs pièces soudées (c'est-à-dire qu'ils assurent la connectivité). Ces joints ne supportent pas directement les charges et sont soumis à une force minimale pendant le fonctionnement. Si un tel joint venait à se rompre, la structure ne se briserait pas immédiatement.
Une rainure est une tranchée formée par l'usinage de certaines formes géométriques sur les parties à souder d'une pièce selon les exigences de la conception ou du processus.
Préparation de la rainure :
Le processus d'usinage de la rainure à l'aide de méthodes mécaniques, d'une flamme ou d'un arc électrique.
Objectif de la préparation des sillons :
(1) Pour s'assurer que l'arc pénètre profondément dans la racine du cordon de soudure pour une fusion complète, pour obtenir une formation optimale du cordon de soudure et pour faciliter l'élimination du laitier.
(2) Pour aciers alliésLa rainure permet également d'ajuster le rapport entre le métal de base et le métal d'apport (c'est-à-dire le rapport de fusion).
En fonction de l'épaisseur de la tôle, les bords de soudure des cordons de soudure bout à bout peuvent être roulés, équarris ou usinés en forme de V, de X, de K ou de U.
(2) En fonction de l'épaisseur de la pièce, de la structure et des conditions de charge, les formes de rainures pour les joints d'angle et les joints en T peuvent être divisées en forme de I, en forme de V unilatéral avec un bord émoussé, et en forme de K.
a) Forme en I
b) Forme en V unilatéral (avec bord émoussé)
c) Forme en K (avec bord émoussé)
2. Principes de conception des rainures
La forme et les dimensions de la rainure sont principalement choisies et conçues en fonction de l'épaisseur de la structure en acier, de la méthode de soudage choisie, de la position de soudage et du processus de soudage. La conception doit :
1) Minimiser la quantité de matériau d'apport dans le cordon de soudure ;
2) Exposer bien soudabilité;
3) Veiller à ce que la forme de la rainure soit facile à usiner ;
4) Facilite l'ajustement de la déformation de la soudure ;
En général, pour le soudage de pièces jusqu'à 6 mm d'épaisseur à l'aide d'une électrode à l'arc, ou pour le soudage automatique de pièces jusqu'à 14 mm d'épaisseur, il est possible d'obtenir un cordon de soudure qualifié sans préparation de la rainure.
Toutefois, un espace doit être maintenu entre les plaques pour que le métal d'apport remplisse le bain de soudure, assurant ainsi une fusion complète. Si le tôle d'acier dépasse l'épaisseur mentionnée ci-dessus, l'arc ne peut pas pénétrer à travers la plaque, et la préparation de la rainure doit être envisagée.
Pour s'assurer que leurs dessins sont fabriqués avec précision et correctement par les fabricants, les concepteurs doivent exprimer de manière exhaustive les conditions techniques des structures et des produits sur les dessins de conception et les documents de spécification de la conception.
Pour les joints soudés, les concepteurs utilisent généralement des symboles normalisés pour les joints soudés et des codes pour les méthodes de soudage. Ils peuvent également utiliser des méthodes de dessin technique, mais le fait de détailler graphiquement ou textuellement les exigences du processus de soudage et les considérations relatives aux joints soudés peut s'avérer assez lourd et compliqué.
Par conséquent, l'utilisation de symboles et de codes normalisés pour indiquer clairement le type, la forme, la taille, la position, l'état de surface, la méthode de soudage et les conditions connexes du joint soudé est extrêmement nécessaire.
Symboles de soudure : Symboles marqués sur les dessins pour représenter la forme, la taille et la méthode du cordon de soudure.
Ils sont régis par la norme GB/T324-1998 "Symbolic Representation of Weld Seams" (applicable au soudage par fusion de métaux et au soudage par résistance) et par la norme GB/T5185-1999 "Representation Codes for Metal Welding and Brasage Méthodes sur les dessins.
Le symbole d'un cordon de soudure se compose de
Symboles de base : Ces symboles représentent la forme de la section transversale du cordon de soudure, approximativement la forme de la section transversale du cordon de soudure.
| Noms des cordons de soudure | Forme de la section transversale du cordon de soudure. | Symbole |
| Soudure en I |  |  |
| Soudure en V |  |  |
| Soudure en V émoussé |  |  |
| Soudure en V unilatéral |  |  |
| Soudure en forme de V sur un seul côté, à bords émoussés |  |  |
| Soudure en U émoussé |  |  |
| Scellement du cordon de soudure |  |  |
| Soudure d'angle |  |  |
| Soudure par bouchon ou soudure par rainure |  |  |
| Soudure évasée en V |  |  |
| Soudure par points |  |  |
| Soudure à la molette |  |  |
Symboles supplémentaires : Ces symboles représentent des exigences supplémentaires concernant les caractéristiques de la forme de la surface du cordon de soudure. Les symboles supplémentaires sont généralement utilisés en conjonction avec les symboles de base du cordon de soudure lorsqu'il existe des exigences particulières concernant la forme de la surface du cordon de soudure.
| Nom | Assisté Technique de soudage | Symbole | Instructions |
| Symbole plat |  |  | Indique une surface de soudure affleurante. |
| Symbole concave |  |  | Indique une surface de soudure concave. |
| Symbole convexe |  |  | Indique une surface de soudure convexe. |
Symboles de renforcement des soudures : Il s'agit de symboles utilisés pour illustrer certaines caractéristiques d'un cordon de soudure.
| Nom | Formulaire | Symbole | Indication |
| Symbole avec tampon |  |  | Indique la présence d'une bande d'appui au bas du cordon de soudure. |
| Symbole de soudure à trois côtés |  |  | Suggère des soudures sur trois côtés et la direction de l'ouverture. |
| Symbole de soudure du périmètre |  |  | Symbolise un cordon de soudure entourant la pièce. |
| Symbole du champ |  | Indique le soudage effectué sur place ou sur un chantier de construction. | |
| Symbole de la queue |  | La référence à l'extrémité du symbole de la ligne conductrice peut être faite au document GB5185-1999 pour les méthodes de soudage et les notations similaires". |
Symboles de dimensionnement des cordons de soudure : Il s'agit de symboles utilisés pour représenter les dimensions des caractéristiques des rainures et des cordons de soudure.
| Symbole | Nom | Schéma de principe |
| σ | Epaisseur de la tôle |  |
| c | Largeur du cordon de soudure |  |
| b | Lacune de la racine |  |
| K | Hauteur de l'embout de soudure |  |
| p | Hauteur de l'arête émoussée |  |
| d | Diamètre du point de soudure |  |
| a | Angle de la rainure |  |
| h | Renforcement par soudure |  |
| s | Épaisseur effective de la soudureMême joint de soudure |  |
| N | Quantité Symbole |  |
| e | Espacement des soudures |  |
| l | Longueur de la soudure |  |
| R | Rayon de la racine |  |
| H | Hauteur de la rainure |  |
Ligne de conduite : Composé d'une ligne de tête fléchée, de deux lignes de référence (lignes horizontales) - une ligne continue et une ligne en pointillés - et d'un empennage.
Afin de simplifier l'annotation et l'explication textuelle des méthodes de soudage, il est possible d'utiliser les codes représentant les différentes méthodes de soudage telles que le soudage métallique et le brasage, désignés par des chiffres arabes conformément à la norme nationale GB/T 5185-1999.
Les annotations relatives à la méthode de soudage sont situées à la fin de la ligne guide.
| Nom | Méthode de soudage |
| Soudage à l'arc | 1 |
| Blindé Arc métallique Soudage | 111 |
| Soudage à l'arc submergé | 12 |
| Métal Inerte Soudage au gaz (MIG) | 131 |
| Soudage au gaz inerte de tungstène (TIG) | 141 |
| Soudage sous pression | 4 |
| Soudage par ultrasons | 41 |
| Soudage par friction | 42 |
| Soudage par diffusion | 45 |
| Soudage par explosion | 441 |
| Soudage par résistance | 2 |
| Soudage par points | 21 |
| Soudage de joints | 22 |
| Soudage par étincelle | 24 |
| Soudage au gaz | 3 |
| Soudage à l'oxyacétylène | 311 |
| Soudage à l'oxypropane | 312 |
| Autres méthodes de soudage | 7 |
| Soudage au laser | 751 |
| Faisceau d'électrons | 76 |
Représentation schématique des soudures
Conformément à la norme nationale GB/Tl2212-1990 "Dessin technique - Dimensions, proportions et représentation simplifiée des éléments suivants Symboles de soudage"Lorsqu'il est nécessaire de représenter les soudures de manière simplifiée sur les dessins, elles peuvent être représentées à l'aide de vues, de vues en coupe ou de vues en coupe transversale, voire de vues axonométriques à des fins d'illustration.
En règle générale, un seul type de représentation est autorisé par dessin.
(a) Méthode de dessin de la vue frontale de l'extrémité de la soudure
(b) Méthode de dessin de la vue de la section du cordon de soudure
(c) Méthode de dessin du profil de la soudure
Les normes nationales GB/T324-1988, GB/T5185-1999 et GB/T12212-1990 stipulent toutes les trois les méthodes d'annotation des symboles de soudage et des codes de méthode de soudage.
(1) Les symboles de soudage et les codes de méthode de soudage peuvent être représentés avec précision et sans ambiguïté grâce aux lignes directrices et aux réglementations pertinentes.
(2) Lors de l'annotation des soudures, il convient d'abord d'annoter les symboles de base de la soudure au-dessus ou au-dessous des lignes de référence, et les autres symboles sont annotés dans leurs positions respectives comme prescrit.
(3) Il n'y a généralement pas d'exigences spécifiques concernant la position de la flèche par rapport à la soudure, mais lors de l'annotation de soudures en V, en V simple, en J, etc., la flèche doit pointer vers la pièce avec la rainure.
(4) Si nécessaire, la ligne de flèche peut être pliée une fois.
(5) La ligne de référence imaginaire peut être tracée au-dessus ou au-dessous de la ligne de référence réelle.
(6) La ligne de référence doit généralement être parallèle au bord inférieur du dessin, mais dans des conditions particulières, elle peut également être perpendiculaire au bord inférieur.
(7) Si la soudure et la ligne fléchée se trouvent du même côté du joint, le symbole de base de la soudure est annoté du côté de la ligne de référence réelle ; inversement, si la soudure et la ligne fléchée ne se trouvent pas du même côté du joint, le symbole de base de la soudure est annoté du côté de la ligne de référence imaginaire.
Si nécessaire, le symbole de base de la soudure peut être accompagné de symboles de taille et de données.
Principes d'annotation :
1) Les dimensions de la section transversale du cordon de soudure sont indiquées sur le côté gauche du symbole de base : hauteur du bord émoussé p, hauteur de la rainure H, taille de l'angle de soudure K, hauteur résiduelle du cordon de soudure h, épaisseur effective du cordon de soudure S, rayon de la racine R, largeur du cordon de soudure C et diamètre du grain de soudure d.
2) Les dimensions dans le sens de la longueur du cordon de soudure sont indiquées sur le côté droit du symbole de base, par exemple : longueur du cordon de soudure L, espace entre les cordons de soudure e et nombre de cordons de soudure identiques n.
3) L'angle de la rainure α, l'angle de la face de la rainure β, l'espace entre les racines b et d'autres dimensions sont marqués sur le côté supérieur ou inférieur du symbole de base.
4) Le symbole du nombre de cordons de soudure identiques est marqué à l'extrémité de la queue.
5) Lorsqu'il y a plusieurs dimensions à marquer et qu'elles ne sont pas faciles à distinguer, le symbole de dimension correspondant peut être ajouté devant les données.
| Nom | Schéma de principe | Étiquetage |
| Soudure bout à bout |  |  |
 |  | |
| Soudure d'angle intermittente |  |  |
| Soudure d'angle intermittente en quinconce |  |  |
| Soudure par points |  |  |
| Soudure Soudure |  |  |
| Soudure en bouchon ou soudure en rainure |  |  |
Dans le document GB/T12212-1990, des méthodes d'annotation simplifiées pour les joints de soudure sont également stipulées dans certaines circonstances.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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