RELATIONS TOPOLOGIQUES
3- Les paramètres de soudage GTAW
Les paramètres de soudage à l’arc de type GTAW sont :
• Diamètre du fil
• La position de soudage
• Le type d'assemblage
• La dimension et la nuance des pièces à assembler 4- Avantages du procédé GTAW
La grande qualité des soudures obtenues par le soudage à l'arc électrique avec électrode réfractaire sous protection gazeuse en fait un procédé idéal pour le soudage de presque tous les métaux. Le procédé GTAW compte plusieurs avantages [21]:
• Simple d'emploi
• Le chauffage des pièces se fait sur une petite surface, le bain de fusion est étroit et la vitesse de soudage est relativement élevée
• Travail fin et précis. Il permet d'exécuter des soudures sans soufflures, même sur des métaux difficilement soudables, tels que les alliages de titane et le zirconium.
• Large gamme d'épaisseur
• Très bonnes qualités de joint et bonnes caractéristiques mécaniques. Le dépôt de soudure est très dense.
• Le soudage s'exécute facilement dans toutes les positions sans aucune projection de métal.
Figure 2.3 Soudage à l’arc TIG ou GTAW Schéma de principe [21]
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• Procédé automatisable
• Les émanations de vapeurs et de fumées toxiques sont éliminées dans la plupart des cas grâce au gaz inerte
• Le procédé GTAW s'avère aussi idéal pour réaliser des réparations, pour la fabrication de petites séries de pièces et pour la réalisation de la passe de pénétration.
2.3 La modélisation d’un assemblage en soudage
2.3.1 Les définitions d’un assemblage par soudage
Un assemblage sert à transmettre des efforts entre des membrures ou des pièces jointes par soudage. Les forces et les tensions introduites en différents points d’une structure sont transmises aux surfaces à travers les points de soudure. De ce fait, le type de sollicitation en service a une grande influence sur la conception du joint soudé [22].
On appelle joint l’espace à remplir de métal déposé entre deux éléments dont les bords ont été convenablement préparés à cet effet. Dans le cas où les bords ne sont pas chanfreinés, le volume du joint peut être nul. Après exécution on utilise plus souvent le terme cordon de soudure qui correspond plus particulièrement à la zone fondue de l’assemblage soudés.
2.3.2 Les différents types d’un assemblage en soudage
Les assemblages soudés sont généralement classés en fonction des dispositions relatives des éléments assemblés. On distingue les types suivants [20], [22] :
a) Assemblage bout à bout
Un assemblage bout à bout correctement exécuté assure une parfaite continuité géométrique de la matière. La présentation des bords à assembler nécessite des soins particuliers pour assurer l’alignement et l’écartement des éléments lors de la préparation des joints à souder afin de permettre la bonne exécution de la soudure. La majorité des concepteurs exige un chanfreinage des bords pour des épaisseurs supérieures à 4 ou 5 mm afin d’assurer une bonne pénétration.
b) Assemblage en coin (angle extérieur et angle intérieur)
On rencontre cet assemblage dans la reconstitution de caisson. L’assemblage en coin est particulièrement difficile à réaliser. La tolérance sur le jeu entre les deux pièces doit être sévère.
Lorsque le jeu est trop important, il y a effondrement du bain de fusion.
c) Assemblage en angle : Cet assemblage est surtout utilisé pour la fixation des raidisseurs sur les panneaux, la préfabrication des profilés reconstitués et dans les pièces mécano soudées.
d) Assemblage à clin ou à recouvrement : Les tôles à assembler sont facilement accostées l’une sur l’autre.
e) Assemblage à bords relevés : Cette préparation convient pour l’assemblage des tôles de faible épaisseur et la soudure sans métal d’apport.
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f) Assemblage avec couvre-joints : Cette préparation convient généralement pour l’assemblage des pièces peu sollicitées.
Ces différents types d’assemblages sont résumés dans le tableau 2.3 suivant.
Code Type Particularités Schéma
T1 Assemblage à bords relevés
Tôles de faible épaisseur et généralement sans métal d’apport.
T2
Assemblage bout à bout
Préparation des joints à souder est généralement nécessaire
T3
Assemblage en
coin Les surfaces sont appelées tranches
T4
Assemblage en
angle Les surfaces sont appelées peaux
T5
Assemblage à clin
ou à recouvrement Les surfaces sont à la fois tranches et peaux
T6
Assemblage avec couvre-joints
L’assemblage des pièces peu sollicitées cas des joints de chantier
2.3.3 La préparation d’un assemblage en soudage
La conception en soudage consiste à définir l’assemblage soudé qui permet de faire passer les efforts avec un maximum de sécurité et avec un minimum coût. Pour y parvenir, une étude préliminaire doit tenir en compte des principaux facteurs affectant le choix d’une préparation qui sont [22] :
• Procédé de soudage (source d’énergie, caractéristiques)
• Position de soudage
• Epaisseur du matériau
• Type de joint : les jeux, les talons, les ouvertures des chanfreins doivent être optimisés
• Qualité de soudure requise
• Méthodes à utiliser pour réduire les déformations.
• Economie concernant la préparation des bords.
• La quantité du métal déposé : la section du cordon de soudure et du métal à déposer sera réduite pour éviter les dépenses inutiles.
• Nature du métal de base
Tableau 2.3 La codification des différents types d’assemblage
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• Accessibilité : c’est un facteur très important dans la conception d’un assemblage. Le soudeur a besoin d’un minimum d’espace pour la manipulation de la torche ou de l’électrode.
Ce paramètre a souvent une grande influence sur le coût de réalisation.
Les opérations qui accompagnent généralement le soudage sont :
Chanfreinage : opération permettant d’obtenir des faces à souder, soit à profil rectiligne (bevelling) et faisant avec les surfaces des éléments un angle différent de 90°, soit à profil curviligne (gouging) [20].
Gougeage : opération qui permet d’éliminer dans la soudure les irrégularités, les défauts, les dépôts éventuels de laitier, pour ne laisser subsister que le métal sain avant reprise [20].