Métallurgie de soudage

Conditions d’installation de la liaison métallique lors du soudage: 
  Installer la liaison métallique consisterait, théoriquement, à rapprocher les surfaces à unir de telle sorte qu’aucun éléments ne perturbe cette dernière. 
  Cette opération, qui supposerait au départ que les surfaces soient chimiquement propres et dans un état poli , il faudra donc activer les surfaces à unir tout en éliminant les corps et éléments susceptibles de perturber la liaison.

Métallurgie de soudage:
Le rôle principal de la métallurgie du soudage est de connaître la façon dont évolue la structure métallurgique d'un matériau ou du joint soudé, dans le but évident de maitriser les propriétés mécaniques des assemblages soudés.

PHÉNOMÈNES MÉTALLURGIQUES ET LEURS CONSÉQUENCES:
un certain nombre de phénomènes métallurgiques pourront être mis en jeu ; leur liste, s’établit comme suit : 
*Phénomènes dus aux variations de température 
*Phénomènes dus à l’environnement 
   On voit que le métal est soumis à un cycle thermique : 
• un chauffage très rapide jusqu’à une température maximale (Tm) variant, suivant la distance entre le point considéré et la zone fondue 
• un refroidissement généralement rapide qui succède immédiatement à l’arrêt du chauffage.

Remarque:
• Le temps de refroidissement doit être géré de façon convenable pour éviter des problèmes de fissurations pendant le refroidissement.
On peut remarquer que: 
• la diminution de la température maximale atteinte au cours d’un cycle en fonction de la distance du point correspondant à la source de chaleur 
• la croissance des durées nécessaires pour atteindre la température maximale lorsque celle-ci diminue . 
•Il est intéressant de noter que les enregistrements des cycles thermiques de différents points d’une même soudure ont révélé que les lois de refroidissement de points ayant atteint des températures maximales différentes avaient tendance à être identiques au-dessous d’une limite de température voisine de 700oC.

le cycle thermique dépend des facteurs suivants: 
• l’énergie linéaire de soudage 
• la température de la pièce (si la pièce à été chauffée avant, elle sera longue à refroidir) 
• l’épaisseur et la forme de la pièce une pièce plus épaisse absorbera plus d’énergie qu’une pièce fine, une pièce en T absorbera plus d’énergie qu’une pièce plate 

Fusion et élaboration du bain liquide 

Lors d’une opération de soudage provoquant la formation d’un bain de métal liquide, les constituants de celui-ci sont fournis : 
• toujours par le ou les métaux de base constituant les pièces à assembler; 
• très souvent par le métal constituant l’électrode ; 
• souvent par des produits minéraux associés à l’électrode (enrobage, flux, ) ; 
• parfois par un métal d’apport

Fusion du métal de base 

• Comme le montre les enregistrements des cycles thermiques imposés au métal de base par l’opération de soudage , la fusion de celui-ci est extrêmement rapide (quelques secondes) mais elle s’achève après le passage de la source de chaleur. 

Fusion de l’électrode 
•Le métal qui fond à l’extrémité de l’électrode est ensuite transféré dans l’arc 
•Ce transfert peut se faire selon des modes différents en fonction de la polarité électrique de l’électrode et de la densité de courant: 
transfert par pulvérisation ou transfert globulaire 
Fusion des produits associés à l’électrode 
  La fusion des produits minéraux (enrobage, flux, ...) associés à l’électrode met au contact du métal fondu un laitier (assurant sa protection contre l’agression de l’atmosphère ambiante) qui, à l’état liquide, peut réagir avec lui. 
Ces réactions peuvent provoquer , un enrichissement en éléments d’alliage en vue d’améliorer les qualités du métal fondu (cas de Cr, Ni, Mo...) en les prélevant dans le laitier. 

INFLUENCE DES PRINCIPAUX ELEMENTS D’ADDITION  
•Carbone : Nécessaire pour accroître la résistance à la rupture et la dureté. 

•Manganèse : Neutralise la fragilité engendrée par les sulfures . 
•Nickel : Il améliore la dureté et la résistance à la traction. 
•Chrome : Il augmente la résistance à la corrosion et à l’oxydation. 
•Molybdène : Il accroît la résistance à chaud et à l’abrasion. 
•Il faut noter que la décomposition par la chaleur de produits organiques constituants certains enrobages va générer peu de laitier mais va dégager une forte quantité de gaz qui assureront la protection du métal liquide.