Comment contrôler la distorsion dans le soudage de l’aluminium ?

Qu’est-ce que la distorsion en soudage?

La distorsion est le terme général désignant les différences du composant par rapport à la forme prévue après apport de chaleur et refroidissement à température ambiante. La distorsion est initiée par les déformations plastiques dues à la dilatation thermique et au retrait locaux et opportuns. Le retrait est considéré comme la contraction, par exemple, de la zone chauffée d’un composant par soudage pendant le refroidissement.

Pour la prévention ou la réduction des distorsions et des contraintes résiduelles, une distinction est faite entre les mesures préventives appliquées (lors de l’ingénierie et partiellement pendant la fabrication) et les mesures appliquées ultérieurement.
Pour une fabrication économique, il est toujours avantageux de considérer dès la phase d’ingénierie l’initiation des déformations et des contraintes résiduelles. Cependant, la qualité de fabrication est importante.


La qualité des soudures dépend, entre autres, de :
1. le métal de base
2. l’épaisseur de la plaque
3. le procédé de soudage
4. les dispositifs de soudage et
5. le savoir-faire du soudeur.
De ce respect, une coopération continue entre l’ingénierie et la fabrication devrait exister.

Contrôle de la distorsion dans le soudage de l’aluminium

1. Séquence

Lors de l’assemblage et de l’assemblage de parties d’une structure ou d’éléments construits, et lors du soudage de pièces de renforcement aux éléments, la WPS et la séquence doivent être telles qu’elles minimisent la distorsion et le retrait. Les joints susceptibles d’avoir un retrait important doivent généralement être soudés avant les joints susceptibles d’avoir un retrait moindre.
Dans la mesure du possible, toutes les soudures doivent être déposées dans une séquence qui équilibrera la chaleur de soudage appliquée pendant que le soudage progresse. Lorsque les documents contractuels l’exigent, l’entrepreneur doit préparer une spécification de séquence de soudage pour un élément ou une structure qui, conjointement avec le WPS et les méthodes de fabrication globales, produira des éléments ou des structures répondant aux exigences de qualité spécifiées.

2. Direction de soudage.

La direction de la progression générale du soudage sur un élément doit aller des points où les pièces sont relativement fixes en position les unes par rapport aux autres vers des points où elles ont une plus grande liberté de mouvement relative.

3. Prévention des fissures.

Lors de la réalisation de soudures dans des conditions de contrainte de retrait externe sévère, la soudure doit être achevée ou achevée à un point qui garantira l’absence de fissuration, avant que le joint ne puisse refroidir complètement.

4. Corrections.

Les éléments déformés par le soudage doivent être redressés à température ambiante par des moyens mécaniques ou par l’application soigneusement supervisée d’une quantité contrôlée de chaleur localisée conjointement avec des moyens mécaniques. Si un chauffage localisé doit être appliqué dans toute opération de redressement, la procédure complète doit être déposée et approuvée par l’Ingénieur. Cette procédure doit respecter les valeurs de température maximales indiquées dans le tableau ci-dessous et les suivantes : À l’exception des contraintes résultant de la méthode de redressement mécanique utilisée conjointement avec l’application de chaleur, la pièce à chauffer pour le redressement doit être sensiblement exempte de contrainte et des forces extérieures. Les temps de maintien maximum pour le formage et le redressage des alliages d’aluminium à différentes températures sont indiqués dans le tableau ci-dessous.

5. Apport de chaleur

L’apport de chaleur peut être contrôlé/minimisé par le choix d’un procédé de soudage approprié. Les paramètres de soudage ont également une influence. Par exemple, lors du soudage manuel à l’arc métallique, le choix du type d’électrode, le diamètre de l’électrode et le courant de soudage sont à considérer.
Parallèlement au choix du procédé de soudage, le préchauffage comme apport de chaleur doit également être pris en compte. Elle est spécifiquement appliquée, entre autres, pour réduire l’étendue et l’agrandissement des contraintes résiduelles et donc pour réduire la distorsion. C’est-à-dire que le préchauffage est bénéfique pour les raisons suivantes :

  1. Réduction des pics de contrainte dans les composants à parois épaisses
  2. Prévention du durcissement et de la fissuration sous contrainte de l’acier à haute résistance et de l’acier allié en réduisant la vitesse de refroidissement.
  3. amélioration de la fusion des matériaux de base à haute conductivité thermique (aluminium, cuivre)
  4. réduire l’apport de chaleur et la ZAT
  5. soudage à basse température / froid
  6. Réduire les contraintes résiduelles des matériaux de base à ductilité limitée (par exemple la fonte d’acier)
    Il est recommandé d’appliquer un chauffage uniforme des deux côtés du joint de soudure. Le préchauffage requis doit être déterminé en fonction de l’analyse chimique, de l’apport de chaleur, de la conductivité thermique, de l’épaisseur du matériau et du type de joint.
    La conception des joints de soudure et les séquences de soudage sont également importantes pour l’apport de chaleur. Par exemple, dans le cas de constructions en tôle mince avec de longues soudures, il est utile d’appliquer une soudure intermittente afin d’éviter une distorsion inutile.

6. Pré-réglage/pré-cintrage

Une possibilité pour garantir une déformation libre après soudage est par exemple d’appliquer un préréglage ou un précintrage de la pièce dans le sens inverse de l’angle retrait/déformation à prévoir. Cela peut être appliqué aussi bien aux soudures bout à bout en V qu’aux soudures d’angle. Préréglage des tôles dans le sens inverse de la déformation angulaire attendue des soudures bout à bout.

6. Serrage / pré-serrage

Les mesures de préréglage ou de pré-cintrage mentionnées précédemment contrebalancent la distorsion attendue. En raison du retrait libre, des contraintes élevées ne sont pas générées. Une autre possibilité pour empêcher la distorsion d’angle est au moyen d’un serrage ou d’un pré-serrage. Ce faisant, les composants sont placés dans un dispositif de fixation de manière à pouvoir se déplacer dans la direction du plan (rétrécissement transversal libre de la soudure !) . De telles fixations doivent cependant être rigides à la déformation et être capables de supporter des forces énormes.
Ceci peut être obtenu soit en serrant ) un composant, soit en montant plusieurs composants les uns aux autres, par exemple un assemblage dos à dos.