Français
Vues : 0 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2026-09-16 Origine : Site
La déformation due au soudage est un problème courant dans la fabrication de structures en acier et la construction en acier . Une déformation excessive peut affecter la précision dimensionnelle des composants en acier, créer des difficultés lors de l'assemblage et de l'installation et réduire les performances globales de la structure en acier terminée.
Dans les cas graves, la déformation due au soudage peut également introduire des moments de flexion supplémentaires, des contraintes secondaires et des problèmes d'alignement. Par conséquent, le contrôle efficace de la déformation par soudage constitue un élément important de la conception, de la fabrication et de la gestion de la qualité des structures en acier.
Pendant le soudage, l’acier autour de la soudure chauffe rapidement puis refroidit de manière inégale. Cette dilatation et contraction thermique inégale peut provoquer :
Déformation angulaire
Retrait longitudinal
Retrait transversal
Déformation en flexion
Torsion
Flambage local
Écart dimensionnel global
L'ampleur de la déformation dépend de facteurs tels que l'épaisseur de la plaque, la taille de la soudure, l'apport de chaleur, la conception du joint, la séquence de soudage, les conditions de retenue et les propriétés du matériau.
Lorsque les exigences en matière de qualité de soudure et de résistance structurelle peuvent encore être satisfaites, l'angle de rainure et l'espacement des racines doivent être maintenus aussi petits que raisonnablement possible.
La réduction de la quantité de métal fondu déposé permet de réduire l’apport de chaleur et le retrait de soudage.
Pour les aciers appropriés ayant une limite d'élasticité inférieure à environ 345 MPa et une trempabilité relativement faible, un apport de chaleur excessif doit être évité.
Lorsque la procédure de soudage applicable le permet, les températures de préchauffage et entre les passes doivent être contrôlées de manière appropriée.
Les procédés de soudage à faible apport thermique, tels que le soudage sous protection gazeuse CO₂ , peuvent contribuer à réduire la déformation thermique.
Tous les paramètres de soudage doivent être conformes aux procédures de soudage approuvées et aux normes de projet applicables.
Pour les tôles d'acier épaisses, le soudage multi-passes est généralement préféré au dépôt d'une grande soudure en un seul passage.
Le soudage multi-passes permet un meilleur contrôle de la répartition de la chaleur et contribue à réduire les déformations locales excessives.
Pour les raidisseurs longitudinaux et transversaux, le soudage intermittent peut réduire la quantité totale de métal soudé et l'apport de chaleur lorsque les exigences de conception structurelle le permettent.
Cependant, le soudage continu doit être utilisé lorsque les calculs structurels, les exigences de fatigue, les exigences d'étanchéité ou les spécifications du projet l'exigent.
Lorsque les deux côtés d’un joint sont accessibles, une rainure symétrique double face doit être envisagée.
Pour le soudage multi-passes, les soudures doivent être déposées symétriquement autour de l'axe neutre du composant dans la mesure du possible.
Cela aide à équilibrer le retrait du soudage et à réduire la distorsion angulaire.
Pour les joints en T épais ou les joints cruciformes, les soudures sur rainure peuvent être plus adaptées que les grandes soudures d'angle conventionnelles.
Lorsqu'il est correctement conçu, le soudage sur rainures peut réduire le volume de métal soudé requis tout en conservant la résistance des joints nécessaire.
Un préréglage ou une déformation inverse peut être introduit avant le soudage pour compenser la distorsion angulaire attendue.
Après soudage et refroidissement, le composant peut revenir plus près de la géométrie requise.
Cette méthode est couramment utilisée pour les poutres en acier, les sections en H, les plaques et autres composants fabriqués.
Des tolérances dimensionnelles peuvent être incorporées lors de la fabrication pour compenser le retrait longitudinal et transversal attendu.
Par exemple, les sections en H fabriquées peuvent nécessiter une longueur supplémentaire pour compenser le retrait longitudinal de la soudure.
L'allocation réelle doit être déterminée en fonction :
Dimensions des composants
Épaisseur de la plaque
Taille de soudure
Processus de soudage
Configuration commune
Expérience de fabrication
Procédures de soudage approuvées
Plutôt que de s'appuyer sur une valeur fixe unique, les marges de retrait doivent être vérifiées en fonction des conditions réelles de production.
Pour les éléments en acier longs, la torsion peut souvent être réduite en améliorant la planéité des plaques d'acier et la précision de l'assemblage des composants.
Les facteurs importants comprennent :
Angles de rainure précis
Écarts racinaires constants
Alignement correct des membres
Positionnement correct de la soudure
Direction précise de l'électrode ou de la torche de soudage
Paramètres de soudage cohérents
Le maintien de conditions de soudage uniformes sur l’ensemble du composant permet de réduire les déformations longitudinales et angulaires inégales.
Lors de la conception structurelle, les soudures inutiles doivent être évitées autant que possible.
Des sections en acier laminé, des composants formés ou des profils standardisés peuvent être utilisés à la place d'assemblages fortement soudés, le cas échéant.
Réduire le nombre et la taille des soudures peut aider à :
Réduire l’apport de chaleur de soudage
Minimiser la déformation
Réduisez le temps de fabrication
Coûts de correction réduits
Améliorer l’efficacité de la production
Les soudures doivent être positionnées aussi près que raisonnablement possible de l’axe neutre ou de la ligne centrale de la section.
Les dispositions symétriques des soudures peuvent réduire la déformation par flexion causée par un retrait déséquilibré.
La concentration des soudures doit également être évitée car les soudures rapprochées peuvent créer une accumulation excessive de chaleur et une distorsion locale.
Pour les composants comportant plusieurs soudures, une séquence de soudage appropriée est essentielle.
Selon la conception du composant, les méthodes appropriées peuvent inclure :
Soudure symétrique
Soudage en arrière
Passer le soudage
Soudage de segments
Soudage du centre vers les deux extrémités
Une séquence bien planifiée permet de répartir la chaleur plus uniformément et empêche la déformation de s’accumuler dans une direction.
La conception structurelle doit minimiser les connexions soudées inutiles.
Lorsque cela est possible, des sections laminées ou des composants en acier formés peuvent remplacer les pièces soudées fabriquées, réduisant ainsi le nombre de raidisseurs et de joints soudés.
Cela peut réduire considérablement à la fois la déformation du soudage et les travaux de redressage ultérieurs.
Pour les joints bout à bout de plaques épaisses, un joint à rainure en X peut nécessiter moins de métal déposé qu'un joint à rainure en V classique.
La réduction du volume de métal soudé permet de réduire :
Apport de chaleur de soudage
Retrait transversal
Déformation angulaire
Stress résiduel
Pour les joints en T qui ne nécessitent pas de grandes soudures pour la résistance structurelle, la taille minimale pratique des soudures d'angle doit être sélectionnée en fonction des exigences de conception applicables.
Lorsque les conditions structurelles le permettent, les soudures intermittentes peuvent également contribuer à réduire la déformation.
La déformation due au soudage doit être prise en compte lors de la phase de conception structurelle plutôt que uniquement lors de la fabrication.
Pour les structures en tôles d'acier minces, une épaisseur de tôle, un espacement des raidisseurs et une taille de soudure appropriés doivent être sélectionnés pour améliorer la stabilité structurelle et réduire la déformation des vagues.
Les configurations structurelles simples et régulières sont généralement plus faciles à fabriquer et à contrôler que les géométries soudées inutilement complexes.
Dans de nombreuses structures soudées, le retrait transversal peut être plus important que le retrait longitudinal.
Pour cette raison, l’orientation et l’emplacement des soudures doivent être soigneusement pris en compte lors de la conception.
Dans la mesure du possible, les soudures doivent :
Être disposé symétriquement
Être situé à proximité de la ligne médiane de la section
Évitez une concentration excessive
Être orienté pour minimiser la déformation dans les directions critiques
Ces mesures contribuent à réduire la flexion, la torsion et les écarts dimensionnels après le soudage.
Même avec des mesures de contrôle appropriées, certaines déformations peuvent encore se produire.
Les méthodes de correction courantes incluent :
Lissage mécanique
Lissage à chaleur maîtrisée
Correction de presse
Redressage à la flamme là où cela est permis
Ajustement mécanique local
Les travaux de correction doivent être effectués avec soin pour éviter d'endommager l'acier, d'introduire des fissures ou d'altérer les propriétés du matériau.
Un contrôle efficace de la déformation par soudage nécessite une coordination entre la conception structurelle, le développement des procédures de soudage, la fabrication, l'assemblage, la séquence de soudage et l'inspection qualité..
L’approche la plus efficace consiste à éviter les déformations excessives avant et pendant le soudage plutôt que de compter fortement sur la correction après fabrication.
En contrôlant la taille des soudures, l'apport de chaleur, la conception des joints, la séquence de soudage, la précision de l'assemblage et la tolérance au retrait, les fabricants d'acier peuvent obtenir une précision dimensionnelle plus élevée, une meilleure efficacité d'installation et des performances structurelles plus fiables.
