Taux de dilution en soudage

Taux de dilution en soudage et calcul de dilution en soudage​

Pendant le soudage par fusion, chaque métal de base et métal d’apport (le cas échéant) dissemblables sont fondus ensemble et combinés dans le bain de fusion. Lors de la solidification, le métal fondu sera soit une phase unique, soit un mélange de deux phases ou plus. Une phase peut être une solution solide, telle que celle se produisant entre le nickel et le cuivre, ou ce peut être un composé intermétallique (CuAl2), ou d’autres composés tels que les carbures (Fe3C et TiC).

Ainsi, le taux de dilution est le changement dans la composition chimique d’un métal d’apport de soudage causé par le mélange du métal de base ou du métal de soudure précédent dans le cordon de soudure. Il est mesuré par le pourcentage de métal de base ou de métal d’apport précédent dans le cordon de soudure. 

micro soudure

Facteurs affectant le taux de dilution dans le soudage

Le degré de taux de  dilution dépend des facteurs suivants :

(1) le type de joint de soudure (rainure, congé ou recouvrement de soudure) et la préparation des bords de joint (rainure carrée ou en V);

(2) le procédé de soudage (p. ex. SMAW, TIG ou MIG/MAG), les paramètres du procédé (y compris le mode de courant de fonctionnement, les gaz de protection) et la technique (angle d’électrode, position de soudage) utilisées ; et

(3) l’inadéquation entre la charge et le métal de base (métallurgie similaire ou dissemblable, charge overmatch). 

La dilution peut être définie comme la contribution du matériau de base dans le métal fondu (par exemple, les matériaux de base + le métal d’apport) :

formule du taux de dilution

Considérant l’image ci-dessus, pour les techniques de soudage autogène (sans ajout de matériau d’apport), pour le même matériau de base (similaire), 

Dilution totale = 100 %.

Cela signifie que la contribution totale du même métal de base similaire dans le métal fondu est de 100 %, tandis que pour le mode non autogène (avec ajout de matériau d’apport), le % de dilution dépend de nombreux facteurs tels que : –

  1. Conception de joints et procédés de soudage sélectionnés

Comme le montrent les figures ci-dessous, généralement avec les procédés SMAW, GMAW et GTAW, 15 à 20 % de la contribution du métal de base (c’est-à-dire au total 20 à 40 %, de chaque côté du joint) est attendue. Pendant le processus SAW, en raison de son efficacité d’arc élevée, jusqu’à 80% de contribution du métal de base est attendue.

La géométrie des rainures joue également un rôle important, comme le montrent les schémas explicites ci-dessous :

dilution de soudure dans les joints

2. Entrée de chaleur (HI)

Où; Apport de chaleur en (KJ/mm) = VXIX 60 / SX 1000   

Où, V=tension, I=Ampérage, Vitesse de déplacement (S) en mm/min

Un HI plus élevé peut entraîner une dilution plus importante. Si vous joignez CS/LAS à SS 304L ou 316L en utilisant ER309L. Vous devez être plus prudent pour contrôler HI. Étant donné qu’un HI plus élevé peut entraîner une dilution accrue du carbone du côté CS/LAS dans le métal fondu, ce qui entraîne une fissuration de solidification de la soudure due uniquement au mode de solidification d’austénite primaire.

Cependant, l’ER 309L est conçu pour retenir un peu de ferrite dans la structure solidifiée par soudure afin d’empêcher la fissuration de solidification dans le joint de soudure.

Dans un processus de soudage par fusion en fonction de l’électrode/de la charge utilisée ou non, le cas échéant, en fonction de la chimie de l’électrode/du matériau de charge avec le métal de base, décidez du type de solidification-

Par exemple, si aucun matériau de remplissage n’est utilisé,

Autogène – Aucun matériau de remplissage

Homogène – Chimie du métal d’apport similaire au matériau de base

Hétérogène – La chimie du métal d’apport est différente de celle du matériau de base

Exemple de calcul du taux de dilution

Comprenons, le calcul du taux de dilution à l’aide de cet exemple simple :

Supposons que le métal de base 430 ferritique SS est joint à une charge 308, avec une dilution de 35%,

 CCrNiMn
Composition de remplissage0,0620.311.31.5
Composition des métaux de base0,0917.30,40,6
Remplissage X 0,65 (1-dilution)0,03913.27.41.2
+ Base X 0,35 (dilution)0,0326.110,10,2
Métal de soudure0,07119.37.51.4

Calcul du taux de dilution Équation

Le pourcentage moyen d’un élément d’alliage spécifique X dans le métal
fondu dilué peut être calculé à l’aide de l’équation suivante : Xw = DaXa + DbXb + Xf (1 – Dt) (Référence AWS Handbook Volume 4)


Xw = % moyen de l’élément X dans le métal fondu, w ;
Xa = % de l’élément X dans le métal de base a ;
Xb = % de l’élément X dans le métal de base b ;
Xf = % d’élément X dans le métal d’apport f ;
Da = % de dilution par le métal de base a, en nombre décimal ;
Db = % de dilution par le métal de base b, en nombre décimal ; et
Dt = % de dilution totale par les métaux de base a et b, sous forme décimale.

Calcul du taux de dilution en soudure sur gorge avec et sans filler

Calcul du taux de dilution en soudure sur gorge avec et sans filler


a = métal de base
b = métal de base
A = aire de la section transversale de la soudure dans le métal de base a
B = aire de la section transversale de la soudure dans le métal de base b
D1 = % de dilution totale
Da = % de dilution dans le métal de base a
Db = % de dilution dans le métal de base b
F1 = Section transversale de la soudure au-dessus du métal de base
F2 = Section transversale de la soudure sous le métal de base

Taux de dilution dans différents procédés de soudage

Les valeurs typiques des taux de dilution trouvées dans différents procédés de soudage sont indiquées dans le tableau ci-dessous. Les valeurs sont à titre indicatif uniquement car différentes variables de soudage affectent le taux de dilution lors du soudage, telles que le courant de soudage, la tension, la position de soudage, le diamètre de l’électrode, l’angle de l’électrode et les gaz de protection, etc. pour n’en nommer que quelques-uns.

Taux de dilution dans différents procédés de soudage