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MOUTTE Ophlie Rapport de soudure au Semi Automatique 2004/2005 Page 1

PRESENTATION DU JOINT


Procd utilis :

Joint excut avec le procd semi-automatique. Le mtal dapport utilis est de 2.4 mm.

Donnes Gnrales :

Prparation en T

- cours de technologie

- courbe TRCS

- abaque IRSID

- NF EN 288-3

PRESENTATION DU JOINT


Donnes du mtal de base :

- Matire : S 355 JR (E36)

- Epaisseur : 15 mm

- Soudure pleine pntration.

a = 8

15

15

a = 8

300 mm

(25

0 m

m)


A. NATURE DES PRODUITS CONSTITUANT LA SOUDURE

Nature des produits constituant et participant la soudure.

Lacier est du S355 JR : cest un acier de construction avec limite dlasticit de 355 N/mm.

Les sigles JR dsignent une nergie de rupture de 27 J/cm 20C.

Le fil est du NERTALIC 70 S.

Le gaz est de lATAL 6 : mlange Argon + 18% CO2.

Les applications appropries ce couple sont les suivantes ; grosse chaudronnerie, tuyauterie, charpente

mtallique, chantiers navals, soudage circulaire et longitudinal de gros rservoirs, raboutages de panneaux.


B. PARAMETRES DE SOUDAGE - CORDON 1

- Longueur de lEprouvette : 300 mm

- Section du Mtal dApport : 4.5 mm

- Calcul du volume de Mtal dApport dposer :

Surface du chanfrein 1 .

95,632

31,1131,11mm

xSchanfrein =

=

Volume du chanfrein 1 .

prouvettechanfreinchanfrein xLSV = 3

1918530095,63 mmxVchanfrein ==

Volume du cordon 1 .

%20+= chanfreincordon VV 3

002,23%20185,19 cmVcordon =+=

a = 8

1

Donc le volume de mtal dapport dposer est de 23,002cm3


- CORDON 2 - Longueur de lEprouvette : 300 mm - Section du Mtal dApport : 4.5 mm

- Calcul du volume de Mtal dApport dposer :

Surface du chanfrein 2 .

Volume du chanfrein 2 .

prouvettechanfreinchanfrein xLSV = 3

1918530095,63 mmxVchanfrein ==

Volume du cordon 2 .

%20+= chanfreincordon VV 3

002,23%20185,19 cmVcordon =+=

95,632

31,1131,11mm

xSchanfrein =

=

Donc le volume de mtal dapport dposer est de 23,002cm3

a = 8

2

15mm


C. CALCUL DU VOLUME DE METAL DEPOSE

- CORDON 1

Donnes :

Calcul du temps de soudage :

min31,0

3,0 ===t

e

V

LTps

Calcul de la longueur de fil utilis Lf:

mxxTVL sff 36312 ===

Tension : U = 26 V.

Intensit : I = 245 A.

Diamtre du fil : 1 mm

Vitesse davance de la torche : Vt = 0,1 m.min-1

Vitesse du fil : Vf = 12 m.min-1

Nombre de passes : 2 passes

Longueur de lprouvette : Le = 300 mm = 0,3m


Calcul du volume de fil dapport utilis Vf:

343,28274

13600 mm

xxxSectionLV filff =

==

Calcul du volume de mtal dapport dpos :

354,56227,28 cmxxNbVV passesftotal ===

Conclusion :

Le volume de mtal dapport dpos qui a t calcul dans les paramtres de soudage est tout proche de celui

calcul ci dessus :

23,002 cm3 < 56,54 cm3


- CORDON 2 Donnes :

Calcul du temps de soudage :

min31,0

3,0 ===t

e

V

LTps

Calcul de la longueur de fil utilis Lf:

mxxTVL sff 36312 ===

Tension : U = 26 V.

Intensit : I = 245 A.

Diamtre du fil : 1 mm

Vitesse davance de la torche : Vt = 0,1 m.min-1

Vitesse du fil : Vf = 12 m.min-1

Nombre de passes : 5 passes

Longueur de lprouvette : Le = 300 mm = 0,3m


Calcul du volume de fil dapport utilis Vf:

3

44,28274

13600 mm

xxxSectionLV filff =

==

Calcul du volume de mtal dapport dpos :

308,113527,28 cmxxNbVV passesftotal ===

Conclusion :

Le volume de mtal dapport dpos qui a t calcul dans les paramtres de soudage est tout proche de celui

calcul ci dessus :

23,002 cm3 < 113,08 cm3


D. CALCUL DE LENERGIE DE SOUDAGE

Donnes :

Calcul de lnergie nominale :

1

.38,32121000

2452660

1000

60 =

=

= cmKJx

xx

V

UIEn

Calcul de lnergie corrige :

kEE nc .=

Soudage plat k = 1

sa 0 0,25 0,5 0,75 1 1,5

k 1 0,89 0,8 0,73 0,67 0,57

Tension : U = 26 V Intensit : I = 245 A Vitesse d'avance : Vf = 12 m.min

-1

k est un coefficient que lon peut dterminer grce au tableau ci-

contre et en fonction du type de joint.

On obtient donc un coefficient k de 0,67 pour un chanfrein en T.

Donc lnergie corrige est de : 1

.7,2167,038,32

== cmKJxEc


E. CALCUL DU COUT DE REVIENT POUR UN METRE Donnes :

Donnes Machine :

Donne Salari :

Donnes de Soudage :

Investissement Machine = 3000

Amortissement de la Machine sur 3 ans

Temps dutilisation journalier = 8 h

Nombre de jours dans un mois = 21 jours

Nombre de mois dans lanne = 11 mois

Vitesse davances de la torche = 0,1 m/min

Vitesse du fil = 12 m/min

Temps de prparation de la machine = 10 min

Salaire brut dun oprateur = 7,4 /h


Calculs :

Temps pour un mtre de soudage : min101,0

1 = min201010 =+

Charge salariale : 46,22060

4,7 =

x

Amortissement machine : 05,6)421125(

30500 =xxx

/h soit 41,11460

05,6 =

x /m

Cot dun mtre de soudure : 87,341,146,2 =+ /m


LES RISQUES METALLURGIQUES ENCOURUS


Les principaux risques mtallurgiques encourus lors dune opration de soudage sont les fissurations chaud ou

froid.

Les fissurations chaud (des fissures dans la zone fondue)

Elles se forment sous leffet du retrait, lors du refroidissement de la soudure, quand la ductilit chaud du mtal

fondu est insuffisante. Un facteur gomtrique est li la limite dlasticit du mtal dapport, au degr de

bridage du joint soud, aux contraintes dues une structure de trempe dans la Z.A.T. et au volume du bain de

fusion. En particulier, lors du soudage sous flux solide ou en une passe haute nergie de soudage et grande

vitesse, la structure de solidification grossire que lon obtient risque de conduire une fissuration dans la zone

fondue si le rapport : bainduprofondeur

baindueurl arg n'a pas une valeur suffisante, on prendra

P

L.

LES RISQUES METALLURGIQUES ENCOURUS


Les fissurations froid (crer des fissures dans la Z.A.T.)

Cest de loin le dfaut le plus redout dans le soudage des aciers. Les fissurations apparaissent

basse temprature dans la Z.A.T., parfois quelques heures aprs le soudage. Trois causes principales

sont lorigine des fissurations froid :

Structure fragile dans la Z.A.T. : les paramtres de refroidissement influent sur la structure de la

zone affecte de la chaleur.

La prsence de martensite risque de conduire une structure dure et fragile. Cette dernire a une

ductilit trs faible ; son rseau cristallographique est le sige de nombreuses dislocations et de

contraintes rsiduelles leves qui la prdispose la naissance et la propagation de micro fissures.

Prsence dhydrogne dans la zone fondue et dans la Z.A.T. : lhydrogne peut tre prsent sous

forme deau dans les enrobages ou dans le flux, sous forme dhumidit dans lair ou sur les pices

souder, sous forme de graisse, dhuile, de peinture ou de la rouille sur le mtal de base.

Dans notre cas nous pourrions avoir cette prsence dhydrogne car nous navons pas tuv le flux.

Etat de contrainte : les contraintes de bridage dues au retrait empch, qui sajoutent aux contraintes

dues aux sollicitations de lassemblage en service, facilitent la micro fissuration en acclrant le

processus de migration de lhydrogne vers la Z.A.T.. La prsence dhydrogne, lie aux

dformations plastiques dans la zone fondue, peut conduire lapparition de petites cassures locales

par d cohsion du mtal.


DMOS PREVISIONNEL


DM

OS

PR

EV

ISIO

NE

L

32,3

8

A.

DIA

GR

AM

ME

DIR

SID


P

0.0

27

S

0.0

26

Al

0,0

63

Nb

V

Cu

Mo

Ni

Cr

Si

0.4

5

Mn

1.4

0

C

0.1

7

260

DM

OS

PR

EV

ISIO

NE

L

B.

DIA

GR

AM

ME

TR

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DE

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10/0

4/20

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age

:

13

5

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e de

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P

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Mat

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355

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x) d

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mm

) :

15

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Dia

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x) d

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mm

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mat

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1

Gaz

/ F

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n :

Typ

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cou

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Pol

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Aut

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rem

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R

.A.S

PV

-QM

OS

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NN

EL


CAHIER DE SOUDAGE


A. REALISATION DE LEPROUVETTE

1. Pointage de la pice.

2. Rglage des paramtres de soudage.

3. Vrification de lalignement du chanfrein avec la torche.

4.

5. Ralisation de la premire passe.

6. Retirer le laitier.

7. Ralisation de la seconde passe, la troisime, la quatrime et la cinquime tout en retirant le laitier

entre chaque passe.

8. Vrifier que le bomb est suffisant la dernire passe.

CAHIER DE SOUDAGE


B. VALIDATION DE LASSEMBLAGE (NORME 288-3)

Domaine de validit : Toutes les conditions nonces ci-aprs doivent tre satisfaites indpendamment les

une des autres. Un dpassement de la plage de validit impose une nouvelle preuve de qualification de mode

opratoire de soudage.

Le tableau du Groupement des aciers permet dtendre la qualification tous les aciers du mme groupe,

soit plus faiblement allis ou soit aux aciers de limite lastique spcifie infrieure ou gale de ce groupe. Pour

lacier utilis lors du soudage de notre prouvette, qui est un S 355, on se rend compte quil appartient au

Groupe1 ; dou Re 355 N/mm et ou lanalyse chimique sur coule nexcde pas les valeurs admises par la

norme.

Domaine de validit pour les assemblages bout bout :

Dans le tableau 5, on dtermine le domaine de validit par rapport lassemblage de qualification :

Pour un assemblage o lpaisseur (t) de qualification est comprise entre 12 mm et 100 inclus, on se

retrouve avec une paisseur admissible, comprise entre 0,8 t et 1,1 t.

Pour un soudage multi-passes, le domaine de validit stend de 0,5 t 2 t.

Notre prouvette tant en soudage multi-passes et ayant une paisseur de 15 mm, le domaine de

validit sera de (0,5 x 15) (2 x 15), cest dire de 7,5 mm 30 mm.


Une qualification nest obtenue que pour le procd de soudage utilis pour excuter

lassemblage de qualification. Une qualification obtenue en soudage multipasses nest pas

valable pour un soudage mono passe et inversement pour un procd donn.

Une qualification (tube ou tle) obtenue dans une position tant la qualification toutes les positions

de soudage si aucune exigence de rsilience ou de duret nest pas spcifie.

Domaine de validit par rapport au type dassemblage :

Daprs le tableau 7, dans la cas dun soudage bout bout de tles avec soudage dun seul ct et

avec support envers, le domaine de validit stend au soudage bout bout de tles en soudage dun

seul cot avec support.

Une qualification obtenue sur un mtal dapport stend tous les autres appartenant au mme

groupe spcifi sauf si des prescriptions dnergie de rupture en flexion par choc sont spcifies.

(Par exemple : un changement denrobage ou de flux entrane une nouvelle preuve de qualification).

La qualification obtenue est limite au type de courant, (continu, alternatif, ou puls) et la polarit

utilise pendant lpreuve de qualification dun mode opratoire de soudage.

La limite infrieure du domaine de validit est la temprature nominale de prchauffage applique au

dbut de lpreuve de qualification du mode opratoire de soudage.


Pour un procd 121 :

La qualification obtenue est limite au systme de fil utilis pendant lpreuve de qualification

du mode opratoire de soudage (exemple : systme fil unique ou fils multiples). Pour notre

prouvette, nous avons utilis un systme fil unique.

La qualification obtenue est limite au flux de marque et codification utilis pendant lpreuve de

qualification du mode opratoire de soudage.


LES DIFFERENTS CONTROLES


Le contrle visuel

Le contrle de ressuage

Le contrle de mtallographie

L'essai de duret VICKERS

A. LE CONTROLE VISUEL

LES DIFFERENTS CONTROLES


B. LE CONTROLE DE RESSUAGE


C. LE CONTROLE DE METALLOGRAPHIE

Repre :

Grossissement :

Localisation :

Ractif :

Rsultat :

Repre :

Grossissement :

Localisation : Dbut de Z.A.T.

Ractif : Nital

Rsultat :


Repre :

Grossissement :

Localisation : Z.A.T.

Ractif : Nital

Rsultat :

Repre :

Grossissement : x100

Localisation : Zone fondue

Ractif : Nital

Rsultat :


Repre :

Grossissement : x50

Localisation : Z.A.T., Zones Fondue

Ractif : Nital

Rsultat :

Z.A.T.

Zone fondue 1

Zone fondue 2


D. LE CONTROLE DE DURETE VICKERS

Principe de lessai VICKERS Schma du Principe :

Syboles et Dsignations :

La duret VICKERS est la quotient de la charge dessai (P), exprime en daN par laire, exprime en mm, de

lempreinte considre comme une pyramide droite base carre de diagonale (d) et ayant au sommet le mme angle

que le pntrateur.

d

LEssai consiste imprimer dans le mtal,

sous une charge (P), un pntrateur en

forme de pyramide droite base carre,

dangle au sommet 136, et mesurer la

diagonale(d) de lempreinte laisse sur la

surface aprs lenlvement de la charge.


La duret VICKERS (HV) sexprime par la relation suivante :

Donnes : P : Charge de lEssai en daN.

d : Diagonale de lEmpreinte.

HV : Duret Vickers.

8544,1

2

136sin2

arg

int d

Px

d

xP

aire

essaideechHV

eempre

=

==

Le symbole HV est suivi de lindice de charge.

Les charges dessai normales sont les suivantes : 1, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 80, 120 daN.

La charge doit tre choisie de telle sorte que la diagonale (d) soit au moins gale 0,4mm. La longueur de la diagonale

(d) est mesure 0,5% prs.


Comme pour lessai Brinell, des tables permettent davoir la duret en fonction de la longueur de la

diagonale mesure.

Ici nous avons utilis une charge de 40 daN afin dobtenir une empreinte relativement consquente.

Pour raliser lessai VICKERS selon la norme NF 288-3, il a fallu tracer sur la pice les emplacements des points

dessais comme sur le schma ci-dessous.

Schma de Filiation de Duret :

Zone Affecte Thermiquement (Z.A.T.)

Mtal de base

Zone fondue

1 2 3

6 5 4

9 8 7

9 8 7

6 5 4

3 2 1 10 11 12

10 11 12


Rsultats de lessai VICKERS

1 0,7 0,7 1' 0,68 0,7

2 0,71 0,7 2' 0,7 0,73

3 0,72 0,7 3' 0,7 0,71

4 0,63 0,62 4' 0,68 0,66

5 0,65 0,64 5' 0,66 0,68

6 0,65 0,65 6' 0,7 0,7

7 0,7 0,65 7' 0,7 0,66

8 0,66 0,65 8' 0,68 0,66

9 0,67 0,67 9' 0,68 0,69

10 0,63 0,63 10' 0,72 0,71

11 0,68 0,68 11' 0,75 0,73

12 0,69 0,69 12' 0,72 0,69


L'essai de duret VICKERS : dtermination de la valeur de la duret maximale admissible

- Tableau 2 : Essai de Duret HV 10. Valeurs Maximales Admissibles.

Groupe d'acier

Soudure monopasse bout bout ou d'angle

Soudure multiple bout bout ou d'angle

Non trait thermiquement

Trait thermiquement

Non trait thermiquement

Trait thermiquement

1, 2 380 320 350 320

3 (2) 450 (3) 420 (3)

4,5 (3) 320 (3) 320

6 (3) 350 (3) 350

Ni < 4% Ni > 4%

(3) (3)

300 (3)

320 400

300 (3)

NOTE 1 : si l'essai de duret est requis.

NOTE 2 : pour les aciers dont la limite lastique minimale Re > 885 N/mm une valeur spciale doit tre dtermine par agrment entre les parties.

NOTE 3 : valeur dterminer par agrment entre les parties.

Donc daprs ce tableau, nous pouvons voir que la limite de duret ne pas dpasser est de 350 HV.


- Tableau 3 : Groupement des Aciers.

Daprs ce tableau nous pouvons en dduire que lacier S 355 utilis pour notre prouvette fait parti du Groupe 1.

1

Aciers de limite d'lasticit minimale spcifie Re 355 N/mm ou de rsistance la traction Rm 520 N/mm ayant une analyse chimique sur coule n'excdant pas en % :

C = 0,24 Si = 0,55 Mn = 1,60 Mo = 0,65 S = 0,045 P = 0,045

Par autre lment unitaire = 0,3 Somme de tous les autres lments = 0,8

2 Aciers normaliss ou laminage thermomcanique contrl grains finis limite d'lasticit minimale spcifie Re > 355 N/mm

3 Aciers grains fins tremps et revenus limite d'lasticit minimale spcifi Re > 500 N/mm

4 Aciers avec Cr max. 0,6%, Mo max. 0,5% V max. 0,25 % voir note 1

5 Aciers avec Cr max. 9%, Mo max. 1,2% voir note 1

6 Aciers avec Cr max. 12%, Mo max. 1%, V max. 0,5% voir note 1

7 Aciers avec Ni max.9% voir note 1

8 Aciers inoxydables ferritiques ou martensitiques avec une teneur en Cr de 12 20% voir note1

9 Aciers inoxydables austnitiques

NOTE 1 : pour les groupes 4 8, la teneur des alliages rvle de l'analyse chimique sur coule


DMOS FINAL


32,3

8

A.

DIA

GR

AM

ME

DIR

SID

DM

OS

FIN

AL


P

0.0

27

S

0.0

26

Al

0,0

63

Nb

V

Cu

Mo

Ni

Cr

Si

0.4

5

Mn

1.4

0

C

0.1

7

DM

OS

FIN

AL

B.

DIA

GR

AM

ME

TR

CS

260


Ene

rgie

de

so

udag

e

31,

85

31,

85

31,

85

31,

85

31,

85

31,

85

31,

85

Alim

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tion

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l V

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12

m/m

in

12

m/m

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12

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12

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12

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12

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12

m/m

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e de

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Ten

sion

(V

)

26

26

26

26

26

26

26

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rant

(A

)

245

245

245

245

245

245

245

Dim

ensi

ons

Mt

al d

app

ort

1

1

1

1

1

1

1

Pro

cd

135

135

135

135

135

135

135

Pas

ses

1 2 1 2 3 4 5

DM

OS

FIN

AL

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-25 155,041 18,041 305,946 -150 154,967 14,967 306,154 -285 160,52 20,518 305,486

-25 164,037 27,037 305,775 -150 163,026 23,026 305,978 -285 167,65 27,652 305,348

-25 178,772 41,772 305,458 -150 173,934 33,934 305,712 -285 175,18 35,183 305,207

-25 185,910 48,910 305,307 -150 180,194 40,194 305,565 -285 181,11 41,108 305,081

-25 193,454 56,454 305,142 -150 187,881 47,881 305,379 -285 186,72 46,722 304,964

-25 199,855 62,855 305,036 -150 193,74 53,740 305,226 -285 193,69 53,694 304,821

-25 206,467 69,467 304,968 -150 202,112 62,112 305,025 -285 198,20 58,200 304,741

-25 211,635 74,635 304,970 -150 211,031 71,031 304,881 -285 205,04 65,037 304,596

-25 218,522 81,522 305,029 -150 222,25 82,250 304,985 -285 215,12 75,121 304,604

-25 227,701 90,701 305,175 -150 229,423 89,423 305,078 -285 223,23 83,232 304,706

-25 236,744 99,744 305,426 -150 236,292 96,292 305,278 -285 233,18 93,182 304,941

-25 246,218 109,218 305,765 -150 243,717 103,717 305,628 -285 240,96 100,964 305,196

-25 253,574 116,574 306,041 -150 250,624 110,624 305,978 -285 249,23 109,233 305,542

-25 258,701 121,701 306,245 -150 255,82 115,820 306,184 -285 256,62 116,624 305,848

-25 265,087 128,087 306,503 -150 261,886 121,886 306,463 -285 264,51 124,509 306,213

-25 271,950 134,950 306,792 -150 268,095 128,095 306,737 -285 270,55 130,547 306,485

-25 277,286 140,286 307,019 -150 275,077 135,077 307,033 -285 277,35 137,346 306,783

-25 283,832 146,832 307,336 -150 280,374 140,374 307,285 -285 284,00 143,999 307,097

-25 279,922 142,922 307,121 -150 288,262 148,262 307,707 -285 290,95 150,945 307,480


Z

X

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Point de la ligne 25 Point de la ligne 285 Point de la ligne 150

X Y Z X Y Z X Y Z

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