Qu’est-ce que l’apport de chaleur dans le soudage, sa formule, son calculateur en ligne et son unité

Apport de chaleur dans le soudage, et comment le calculer ?

L’apport de chaleur lors du soudage influence la section transversale de la soudure. Les soudures à apport de chaleur élevé ont un gros cordon de soudure et généralement pour le soudage à l’arc submergé, atteignent une dilution élevée; le refroidissement lent associé entraîne une croissance des grains d’austénite dans la ZAT , ce qui donne une faible ténacité. Si une soudure à l’arc à apport de chaleur élevé a une forme étroite et profonde, cela peut contribuer à un risque de fissuration de solidification. Les soudures à faible apport de chaleur, telles que les soudures multi-passes, ont des cordons de soudure plus petits. Le refroidissement rapide peut donner des zones cassantes dures dans la ZAT et un risque de fissuration par l’hydrogène , ce qui signifie que l’apport de chaleur doit être contrôlé ou qu’un préchauffage doit être utilisé.

La chaleur peut être techniquement transférée dans la matière de trois manières différentes en fonction de l’état global du matériau :

  1. Conduction
  2. Convection &
  3. Radiation

Dans les joints de soudure, la majeure partie du transfert de chaleur a lieu par conduction. La totalité de la chaleur à 100 % n’est pas transférée au bain de fusion en raison des pertes de chaleur qui se produisent pendant le transfert de chaleur.

Importance de l’apport de chaleur

Pour la plupart des aciers au carbone, des aciers faiblement alliés, des aciers Cr-Mo ainsi que des aciers inoxydables, un refroidissement brutal dû à la chaleur de la soudure est à éviter. En raison du risque de durcissement, de fissuration, de modification du métal fondu et de la microstructure de la ZAT, etc. En fonction du type de matériau, de son épaisseur et de l’apport de chaleur, le maintien d’une température de préchauffage inférieure et d’une inter-passe supérieure est nécessaire. Pour de tels matériaux, l’apport de chaleur doit être choisi pour être adapté au procédé de soudage.

L’apport de chaleur pendant le soudage peut être considéré comme un facteur d’influence principal sur les propriétés des soudures ferritiques et ferritiques-austénitiques en acier inoxydable en particulier. Cela influence le cycle temps/température qui se produit pendant le soudage.

Formule et calcul de l’apport de chaleur dans ASME Section IX & AWS D1.1

L’apport de chaleur est considéré comme une variable essentielle supplémentaire dans la section IX de l’ASME BPVC . Ainsi, pour un WPS nécessitant un test/ténacité CVN , l’augmentation de l’apport de chaleur doit être considérée comme la variable essentielle. La clause QW 409.1 s’applique aux processus SMAW , GTAW , GMAW (MIG-MAG) ,  SAW , FCAW , PAW et EGW et doit être déterminé par :

Où la vitesse de déplacement est en pouces/minute ou mm/min. En utilisant un facteur de dividende de 1000, la valeur d’apport de chaleur obtenue sera en kJ/pouce ou kJ/mm comme indiqué ci-dessous :

AWS D1.1 2020 Edition, la clause 6.8.5 utilise la même équation que dans la section IX de l’ASME donnée ci-dessus. Pour les procédés de soudage contrôlés par la forme d’onde, l’apport de chaleur doit être déterminé par :

Exemple :
1. Calculez l’apport de chaleur pour un coupon d’essai de qualification de procédure soudé avec une plage de courant de 140 A à 190 A, 16 à 18 volts et une vitesse de déplacement de 80 mm/min à 110 mm/min.

Solution:

Compte tenu de la situation pratique ici dans cet exemple, l’apport de chaleur doit avoir deux valeurs telles que :

1. Apport de chaleur minimum

2. Apport de chaleur maximal

Pour un apport de chaleur minimum, nous prendrons le courant et la tension du côté inférieur car il s’agit d’un facteur de multiplication, et la vitesse de déplacement du côté supérieur car la vitesse de déplacement est le facteur de dividende. Donc,

Entrée de chaleur minimale (J/min) = (140 X 16 X 60)/110    = 1221,8 J/min ou 1,22 kJ/mm

Tandis que le

Débit thermique maximal (J/min) =  (190 X 18 X 60)/80       = 2565 J/min ou 2,57 kJ/mm

Ici, l’unité de vitesse de déplacement est le pouce, l’apport de chaleur sera en Joules/pouce ou en kJ/pouce.

Apport de chaleur Calcul selon ISO/TR 18491:2015 ou EN 1011-1

Lorsqu’une qualification WPS/PQR est effectuée selon les normes ISO/BS/EN ou DIN telles que DIN EN ISO 15614-1, l’apport de chaleur doit être déterminé par la formule suivante :

k est le rendement thermique pour le procédé de soudage indiqué dans le tableau 1 ;

U est la tension d’arc mesurée au plus près de l’arc, en Volts ;

I est le courant de soudage, en Ampère ;

V est la vitesse de déplacement en mm/s.