Mécanisme de formation de la soudure

Mécanisme de formation de la soudure

Soudage par point

C’est en 1877 que Thomson découvre le principe du soudage par résistance. Il utilise l’effet Joule comme source de chaleur pour porter les pièces à souder à leur température de fusion. Il s’agit d’une soudure sans apport de matière (soudure autogène). D’autres procédés utilisent ce mode de chauffage, tels que le soudage à la molette ou encore le soudage par bossage. Le soudage par point commence à être industrialisé par l’industrie automobile dès les années 1930.

Aujourd’hui, c’est encore dans ce secteur qu’il est le plus utilisé pour assembler plusieurs tôles minces en acier. Il permet aussi de souder des tôles en aluminium. Cette méthode d’assemblage présente plusieurs avantages comme son faible coût, sa fiabilité et la possibilité d’être automatisée (robot de soudage). Néanmoins le soudage par point, mettant en jeu de nombreux phénomènes physiques qui rendent ce procédé complexe à analyser, fait encore aujourd’hui l’objet de nombreuses recherches.

L’opération de soudage

L’opération de soudage peut être décomposée en quatre phases

La phase d’accostage : le rôle de cette phase est principalement mécanique. Elle consiste à assurer le contact parfait entre les surfaces à assembler et atteindre le niveau d’effort nécessaire,

La phase de soudage : cette phase constitue la phase la plus importante. En effet, un courant électrique (quelques milliers à quelques dizaines de milliers d’Ampère) est établi dans le circuit et passe par les tôles à assembler, d’où la naissance d’un effet Joule au niveau de la surface de contact,

La phase de forgeage : au cours de cette phase l’effort de pression des électrodes sur les tôles est maintenu. Cependant, le courant électrique n’est plus appliqué. Les électrodes assurent également le refroidissement dès que l’effet Joule est interrompu. La chaleur s’évacue vers le circuit de refroidissement par l’eau dans deux électrodes. Le maintien de l’effort lors du refroidissement assure une bonne solidification et la formation d’un noyau homogène, et par conséquent une bonne tenue mécanique de l’assemblage. La qualité des phases métallurgiques résiduelles et le comportement mécanique du point dépendent directement de la durée de cettephase.

La séparation : pendant que les électrodes s’écartent, le noyau continue de se refroidir. Les électrodes sont opérationnelles pour réaliser le point suivant.

Mécanisme de formation de la soudure

La chaleur servant à faire fondre l’acier au niveau du contact tôle-tôle est créé par effet Joule durant le passage du courant dans les conducteurs. La quantité de chaleur dégagée pendant la durée t en fonction de l’intensité du courant et de la résistance électrique traversée est donnée par la relation : ?=∫RI² dtτ0+tτ0

Où ‘Q ’ est la quantité de chaleur générée en joules, ‘ R ’ est la résistance électrique dynamique globale des pièces, en ohm ‘ I ’ est l’intensité de courant de soudage en ampère, ‘ t’ est le temps de passage de la cour en seconde.

Le point soudé

La géométrie d’un point soudé présente trois particularités Discontinuité de l’assemblage

Présence d’une entaille susceptible de concentrer les contraintes en cas de sollicitationmécanique

Indentation des faces externes de l’assemblage due à l’effort appliqué sur les Electrodes

Globalement, trois zones principales peuvent être distinguées : La première est le noyau fondu, zone où l’acier est passé à l’état liquide puis s’est refroidi très rapidement jusqu’à la température ambiante. La deuxième est la zone dite « affectée thermiquement » (ZAT), c’est-à-dire la zone où la microstructure du métal de base a été modifiée par le cycle thermique imposé par le procédé de soudage. On considère en général que cette zone est celle où l’acier a vu des températures allant de 600°C environ jusqu’à la température de liquidus. Enfin, la dernière zone est celle du métal de base proprement dit, où la microstructure est inchangée.

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Table des matières

Introduction générale
Chapitre I : généralité
Introduction
I. Soudage par point
1.Définition
2.principe de soudage par point
3.Paramètre de procédé
4.Mécanisme de formation de la soudure
5. Le point soudé
5.1. Géométrie
5.2. Microstructures
II. Les aciers galvanisés
1. La galvanisation
1.1. Définition
1.1.1. Procédé de Galvanisation à Chaud
1.1.2. Electrodéposition (ou galvanoplastie)
2. Aciers galvanisés
2.1. Domaine de soudabilité
2.2. Domaine d’activités
2.3. Paramètres de soudage sur tôles d’acier galvanise
III. Etat de l’art sur les effets des paramètres de soudage
Chapitre II : Etude expérimentale
1. Matériau d’étude : acier doux galvanisé Z275
1.1. Définition de Z275
1.2. Caractéristiques chimiques et physiques
1.3. Caractérisation mécanique
1.4. Choix du paramètre de soudage par point pour Z275
2. Fiche technique machine de soudage par point TECNA
3. Essais de traction en cisaillement
Chapitre III : Résultat et discussionIntroduction
1. Mécanisme de rupture
2. Facteurs principale qui influent sur le mécanisme de la rupture
3. Effets des paramètres de soudage sur la résistance mécanique de l’assemblage soudé
4. Effet des paramètres de soudage par point sur le comportement mécanique des joints soudés
4.1. Effet de l’effort sur le comportement mécanique des joints soudés
4.2. Effet de l’intensité de courant de soudage sur le comportement mécanique des joints soudé
4.3. Effet de temps sur le comportement mécanique des joints soudé
4.4. Effet des appuis sur le comportement mécanique des joints soudé
Conclusion
Références bibliographie