Types de joints de soudure : applications, techniques et conseils d'experts

Les joints de soudure sont essentiels à la fabrication de pièces. Ils peuvent influencer la qualité, la résistance et la durabilité du produit fini. Le choix et la mise en œuvre corrects des joints de soudure influencent l'efficacité et la fiabilité des produits industriels et commerciaux.

Cette page fournit une introduction complète aux différents types de joints de soudure, y compris leurs caractéristiques et leurs applications.

Qu'est-ce qu'un joint de soudure ?

Un joint soudé est l'union de deux surfaces métalliques assemblées par soudage. Il peut être composé de matériaux similaires ou différents, avec ou sans apport. L'American Welding Society (AWS) définit un joint soudé comme l'assemblage de deux pièces.

Les joints soudés sont essentiels à l'intégrité et à la performance d'une structure. Ils assurent une répartition optimale des charges et une bonne résistance aux conditions environnementales. Il existe cinq types courants de joints soudés :

• Joints bout à bout (bords alignés dans le même plan)
• Assemblages à recouvrement (pièces qui se chevauchent)
• Joints en T (pièces verticales formant un « T »)
• Joints d'angle (rencontre à angle droit)
• Joints de bord (bords placés côte à côte)

Pour garantir une résistance et une durabilité maximales, il est nécessaire de choisir un joint de soudure adapté aux exigences du projet, telles que la capacité de charge et le type de matériau.

Types de joints de soudure

Dans cette section, nous présenterons chaque type de joint de soudure et expliquerons comment le réaliser.

Joints bout à bout

Les assemblages bout à bout sont couramment utilisés en plomberie, dans la construction et la tôlerie. Ils sont réalisés en alignant deux éléments dans un même plan de manière à ce qu'ils se croisent à un angle avant le soudage.

Il existe deux types de joints bout à bout : les joints à biseau carré et les joints à bout soudés à onglet simple.

Les assemblages bout à bout à biseau carré conviennent aux matériaux minces (moins de 1/8 de pouce). Ils nécessitent peu de préparation des bords et sont rapides et peu coûteux à souder. Cependant, ils ne conviennent pas aux matériaux plus épais en raison de leur pénétration limitée et peuvent endommager la soudure.

Un joint soudé à simple biseau présente un bord biseauté et un bord carré. Il offre une excellente pénétration et une excellente résistance, et est idéal pour les matériaux épais et les aciers de construction. Ce type d'assemblage requiert davantage de planification, de compétences et de matériau d'apport.

Procédures et techniques

La préparation des bords varie selon le type de joint de soudure. Les joints à biseau carré ne nécessitant pas de préparation des bords, il convient de veiller à l'alignement et à la régularité des ouvertures de fond. Pour garantir une pénétration optimale, les soudures à simple biseau doivent être biseautées à l'aide d'un outil.

De plus, l'assemblage et l'alignement sont essentiels. Pour le soudage en chanfrein carré, des jeux réguliers et un alignement correct doivent être maintenus. Pour les chanfreins simples, le bord du chanfrein doit être soigneusement aligné avec le bord carré.

La procédure de soudage varie. La passe de fond permet une pénétration profonde et une fusion complète, tandis que la passe de remplissage augmente la résistance de la soudure. Pour éviter les défauts, la chaleur et la vitesse doivent être contrôlées. La passe de recouvrement finale peut servir à lisser et à sceller la soudure, augmentant ainsi sa résistance.

Joint d'angle

Un assemblage d'angle relie deux pièces à un angle de 90 degrés pour former un L. Il est souvent utilisé dans les cadres et les boîtes en tôle en raison de sa conception simple et de son temps de préparation minimal. Il est donc souvent utilisé pour les cadres et les boîtes en tôle.

Il existe deux types d'assemblages d'angle : ouverts et fermés. Les assemblages d'angle ouverts se rejoignent aux bords pour former un V. Ils nécessitent davantage de matériau de remplissage et une vitesse de déplacement plus rapide pour éviter de brûler les matériaux fins. Les assemblages d'angle fermés ont un bord affleurant, ce qui leur confère une résistance mécanique accrue. Cependant, ce type d'assemblage d'angle nécessite une manipulation plus complexe.

Les techniques de soudage varient selon le type de joint et l'application, et il existe différentes méthodes courantes de soudage. Les types de soudage les plus courants pour les assemblages d'angle sont :

• Soudure à rainure carrée : pour les pièces à bord carré.
• Soudure de bord : appliquée le long du bord où deux pièces se rencontrent.
• Soudure à rainure biseautée : pour les matériaux plus épais, utilisez un bord biseauté pour une pénétration plus profonde.
• Soudure à rainure en V : similaire à une rainure en biseau, mais avec les deux bords biseautés.
• Soudure à rainure en V évasée : pour assembler des matériaux minces qui s'évasent vers l'extérieur en forme de V.
• Soudure à rainure en J : utilisée lorsqu'une pièce présente une rainure en forme de J.
• Soudure à rainure en U : pour les matériaux plus épais avec une rainure en forme de U.
• Rainure biseautée évasée : appliquée aux matériaux minces qui s'évasent à un angle.
• Soudure d'angle : ajoute de la résistance à l'intérieur d'un joint d'angle.

Symboles pour les soudures d'angle

Les symboles de soudure d'angle servent à indiquer le type de soudure, ses dimensions, sa longueur et d'autres données pertinentes. Ils facilitent la communication dans les dessins d'ingénierie et de fabrication. De plus, les symboles de soudure peuvent inclure des lettres, des chiffres et même des icônes. Voici quelques exemples courants :

• Un symbole de flèche pour désigner la soudure à souder en premier
• La pointe de flèche indique la direction dans laquelle la soudure se déplace
• La ligne de queue est perpendiculaire à la position où commence la soudure
• une ligne de repère s'étendant de la ligne d'extrémité jusqu'au point où le soudage s'arrête

Un symbole (chiffre ou caractère) sur la ligne de fin indique la taille et le type de soudure. Les lettres les plus courantes pour les soudures d'angle sont S (soudure par points), T (soudure en T) et L (soudure à recouvrement). De plus, les chiffres les plus courants sont 1 (taille de la soudure d'angle) et 2 (taille de la soudure bout à bout).

Conseils pour souder des matériaux plus épais et plus minces

L'épaisseur du matériau peut affecter la qualité du produit fini lors du soudage. Voici quelques conseils pour vous aider à travailler avec des matériaux plus ou moins épais.

Joints de bord

Les assemblages de bords servent à souder les bords de deux surfaces de tôle parallèles et sont largement utilisés dans les applications à faibles contraintes. On peut citer par exemple l'usinage de tôles, les silencieux et les boîtes métalliques. Comme seuls les bords de la surface sont soudés, ils ne conviennent pas aux applications soumises à de fortes contraintes ou aux chocs.

Procédure de soudage des bords

Pour obtenir une soudure de bord solide, commencez par nettoyer la surface métallique et assurez-vous que les bords sont parallèles. Selon l'épaisseur et le matériau, la préparation des bords peut nécessiter un meulage ou une découpe en rainure en V, en J ou en U. Commencez par souder les bords par points pour les fixer. Choisissez ensuite la méthode de soudage en fonction de la résistance de l'assemblage souhaitée, par exemple : soudure d'angle, soudure de rainure ou soudure de bride.

Techniques de préparation des bords

• Rainure carrée : préparation minimale pour les matériaux minces, bords laissés carrés.
• Rainure en V : pour les matériaux plus épais, les bords sont coupés en V pour une pénétration plus profonde.
• Rainure en J : les bords sont coupés en forme de J pour des soudures profondes et solides.
• Rainure en U : les bords en forme de U permettent une pénétration profonde dans les matériaux épais.
• Rainure biseautée : les bords biseautés améliorent la pénétration des pièces plus épaisses.
• Bride de bord : pliage des pièces à un angle pour ajouter de la rigidité.
• Bride d'angle : similaire à la bride de bord, mais aux coins pour plus de résistance.

Assemblage à recouvrement

Un assemblage à recouvrement consiste à souder deux pièces superposées et convient aux matériaux d'épaisseurs différentes. Le recouvrement crée un assemblage solide doté de bonnes propriétés mécaniques. Il est couramment utilisé en tôlerie, notamment dans la production et la réparation automobiles. Le soudage des deux côtés du recouvrement assure un renforcement. Cependant, les assemblages à recouvrement sont plus visibles que les assemblages bout à bout.

Étapes pour souder un joint à recouvrement

• Préparation : Nettoyez soigneusement les pièces et déterminez le chevauchement approprié. Ceci est particulièrement important pour les matériaux épais.
• Soudage par points:Utilisez le procédé de soudage par points pour maintenir les pièces alignées.
• Soudage : Selon l'épaisseur du matériau et la résistance requise, les techniques de soudage comprennent le soudage d'angle, le soudage par points, le soudage en biseau et le soudage en J. Le soudage double face augmente la résistance et la rigidité.

Conseils pour le soudage des chevauchements

• Renforcement : La soudure double face augmente la résistance.
• Recouvrement : les matériaux plus épais nécessitent plus de recouvrements.
• Prévenir les espaces : Assurez-vous qu’il n’y a pas d’espace entre les pièces.
• Paramètres de matériau mince : pour éviter les brûlures, réduisez le courant et augmentez la vitesse de soudage.

joint en T

Un joint en T est un assemblage entre deux pièces métalliques à un angle de 90 degrés, formant un T. Ce type de joint est couramment utilisé dans les industries où la résistance mécanique est requise. On peut citer comme exemples la fabrication de charpentes métalliques et les raccords de tuyauterie.

Techniques de soudage pour les joints en T

Il existe différents procédés de fabrication de joints en T, chacun adapté à des applications spécifiques. Le soudage à double biseau convient aux matériaux épais grâce à sa pénétration profonde et à sa résistance élevée. Le soudage à biseau carré convient aux matériaux plus fins et nécessite moins de préparation.

En revanche, les chanfreins à simple évasement et les cordons à simple affleurement conviennent aux matériaux d'épaisseur moyenne. Le soudage par double affleurement convient aux matériaux très épais. De plus, le soudage d'angle est très populaire, car il est reconnu pour sa simplicité et sa durabilité. D'autres techniques incluent les joints en T à brides (qui augmentent la capacité portante) et les cordons en J (solides et durables, idéaux pour les applications lourdes).

Considérations de conception pour les joints en T

Lors de la réalisation de joints en T, tenez compte de l'épaisseur du matériau. Les matériaux plus épais peuvent nécessiter des rainures pré-préparées pour une pénétration optimale. Les matériaux plus fins peuvent être soudés sans préparation supplémentaire.

Évaluez les exigences de charge et la répartition des contraintes afin de vous assurer que la soudure est bien du côté chargé. Évitez d'installer des joints en T là où ils sont exposés à des charges dynamiques ou à des impacts importants. De plus, une technique de soudage appropriée doit être utilisée pour garantir une pénétration adéquate et une connexion solide.

Types de joints de soudure spéciaux

Soudure d'angle

Une soudure d'angle est une technique courante feuille mprocédé de soudage des métauxElle permet d'assembler deux pièces métalliques à angle droit pour former une section triangulaire. Les soudures d'angle sont souvent utilisées pour les assemblages en T, à recouvrement et en angle, car elles sont faciles à appliquer et nécessitent peu de préparation.

Les soudures d'angle sont polyvalentes et idéales pour les structures métalliques, les châssis automobiles et la construction navale, où une connexion solide et durable est requise. Grâce à leur simplicité d'utilisation et à leur rapidité de mise en œuvre, les soudures d'angle conviennent à la production en série. Il existe trois types de soudures d'angle : la soudure concave, la soudure convexe et la soudure plate. Chaque soudure a sa propre résistance et son propre aspect.

Cependant, les soudures d'angle sont sujettes à la concentration de contraintes et à la fissuration lorsqu'elles sont soumises à de fortes charges. Par conséquent, pour obtenir des soudures de haute qualité, il est essentiel de faire appel à un soudeur professionnel. Cela garantit une pénétration optimale et minimise les défauts tels que les inclusions de laitier ou les pores.

Joint carré bout à bout

Un assemblage bout à bout carré relie deux bords de matériaux bord à bord, sans biseau ni rainure. Il convient donc aux matériaux plus fins qui ne nécessitent pas de pénétration profonde. Cet assemblage est largement utilisé dans la fabrication de tôles. Il est idéal pour l'assemblage de composants légers dans les secteurs de l'automobile et de l'aéronautique.

Ses principaux avantages sont sa simplicité, sa facilité de préparation et son économie. Ils nécessitent une préparation minimale des bords, ce qui rend le soudage plus rapide, plus économique et plus facile à réaliser. C'est un atout majeur pour les soudeurs inexpérimentés. Cependant, ils sont moins adaptés aux matériaux épais et sont sujets aux fissures sous forte contrainte. Cela limite leur utilisation dans les applications structurelles plus exigeantes.

Applications pour différents joints de soudure

Le type de joint soudé dépend de l'application de la pièce et d'autres critères. Voici leurs applications industrielles les plus courantes.

Conseils pour améliorer les résultats de soudage

Pour obtenir des résultats de soudage de haute qualité, il est essentiel de bien comprendre les assemblages soudés. De plus, veuillez suivre les conseils suivants. Ils peuvent vous aider à améliorer vos résultats de soudage dans diverses applications :

La préparation est la clé

La préparation est la base d'un soudage de qualité. Une préparation adéquate permet d'obtenir des soudures plus propres et plus solides, et réduit les risques de problèmes. Elle comprend un nettoyage minutieux pour éliminer tous les contaminants, un alignement correct et un ajustement parfait. De plus, les bords peuvent être préparés par rainurage ou chanfreinage pour les matériaux plus épais.

Sélectionnez le bon procédé de soudage

Chaque procédé de soudage étant unique, le choix du procédé le plus adapté est crucial pour obtenir des joints soudés de haute qualité. Voici un aperçu des procédés de soudage courants et de leur compatibilité.

Sélection du bon matériau de remplissage

Choisissez le matériau d'apport approprié pour garantir une soudure solide et durable. Le matériau d'apport idéal doit être compatible avec le métal de base et répondre aux besoins spécifiques de l'application. Tenez compte des points suivants lors de votre choix :

• Le matériau de remplissage doit être complémentaire ou compatible avec le métal de base
• Il doit avoir des propriétés mécaniques appropriées telles que la résistance à la traction, la ductilité et la résistance à la corrosion.
• Sélectionnez le diamètre ou l’épaisseur approprié de l’électrode ou du fil.

Optimisation des paramètres de soudage

Définissez et optimisez les paramètres de soudage pour obtenir une soudure de haute qualité. Soyez attentif aux paramètres suivants :

• Courant de soudage : Déterminez l'ampérage approprié en fonction de l'épaisseur du matériau et de la méthode de soudage. Un courant excessif peut provoquer un perçage. En revanche, un courant trop faible peut entraîner une fusion insuffisante.
• Tension : Ajustez la tension pour obtenir un arc stable et la forme de perle correcte.
• Vitesse de déplacement : Maintenez une vitesse constante pour obtenir un cordon et une pénétration uniformes. Une vitesse trop élevée peut entraîner une soudure de mauvaise qualité. Une vitesse trop lente peut entraîner un apport de chaleur excessif et une déformation.
• Débit de gaz de protection : Utiliser le débit de gaz de protection approprié. Cela évite la contamination du bain de fusion et permet d'obtenir une soudure propre.

Pratiquez la bonne technique

La qualité d'une soudure dépend de l'expérience du soudeur. La pratique et le souci du détail vous aideront à améliorer vos compétences.

• Maintenez une main ferme et un angle de torche constant. Cela vous permettra d'obtenir une soudure uniforme et une bonne pénétration.
• L'angle de l'électrode ou de la torche influence la pénétration et la forme de la soudure. Pour la plupart des applications, un angle de 10 à 15 degrés est idéal.
• Maintenez une longueur d’arc appropriée pour éviter les projections, la porosité et une mauvaise fusion.
• La longueur de l’arc doit être approximativement égale au diamètre de l’électrode.
• Utilisez un motif de tissage adapté au joint et à la position pour assurer une couverture et une fusion complètes.

Surveillance et contrôle de l'apport de chaleur

Le contrôle de l'apport de chaleur permet d'éviter les déformations, les fissures et autres défauts. Tenez compte des points suivants :

• Le chauffage avant et après soudage peut aider à réduire les fissures et les déformations.
• Lors du soudage de plusieurs passes, surveillez et gérez les températures entre les passes. Cela garantira des performances constantes et évitera la surchauffe.
• Limiter la vitesse de refroidissement pour éviter un refroidissement trop rapide, susceptible d'entraîner des contraintes résiduelles et des fissures.

Inspection et test des soudures

Les défauts de soudure peuvent être détectés à temps grâce à des inspections et des tests réguliers. Les méthodes d'inspection et de test courantes comprennent :

• Inspection visuelle : Inspectez les défauts de surface tels que les fissures, la porosité et les contre-dépouilles.
• Essais non destructifs (END) : utilisez des essais par ultrasons, radiographiques ou par pénétration pour détecter les défauts internes et garantir l'intégrité des soudures.
• Essais destructifs : utiliser des essais de traction ou de flexion pour évaluer les propriétés mécaniques et la résistance des soudures.
• Résultats d'enregistrement : Documentez en détail les résultats des inspections et des tests. Cela permet un meilleur suivi des performances et l'identification des axes d'amélioration.

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Conclusion

Comprendre les différents types de soudures et les facteurs qui influencent leur qualité est essentiel pour obtenir des soudures durables et fiables dans un large éventail d'applications industrielles. Les soudeurs peuvent suivre les conseils et recommandations fournis dans cet article. Cela peut vous aider à améliorer vos compétences en soudage et à obtenir de meilleurs résultats.

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FAQ

Quels sont les joints de soudure les plus courants ?

La réponse dépend du secteur d'activité. Dans la construction de tuyaux, l'assemblage soudé le plus courant est la soudure bout à bout à pénétration totale. Les soudures d'angle sont couramment utilisées pour les pièces de construction en acier. Les soudures bout à bout sont parfois utilisées pour assembler des poteaux ou des poutres. Dans l'industrie de la tôlerie, les soudures d'angle et les soudures de rive sont les plus courantes.

Comment choisir le bon type de joint de soudure ?

Le choix du type d'assemblage approprié dépend de plusieurs facteurs, notamment le matériau, l'épaisseur et la résistance requise de la pièce. Il est également important de tenir compte des normes applicables à l'application spécifique, comme les contraintes de fonctionnement, l'accessibilité de la zone de soudage et la procédure de soudage.

Quels sont les défis du soudage des joints d’angle ?

Les angles soudés peuvent poser problème en raison de problèmes d'alignement et d'ajustement. Le gauchissement ou la déformation sont également un problème, surtout avec les matériaux fins. Les angles nécessitent souvent un contrôle précis de l'apport de chaleur et des réglages de soudage pour garantir l'intégrité du joint.

Quels joints de soudure sont les plus solides ?

En règle générale, les soudures bout à bout à pénétration totale sont les assemblages les plus solides lorsqu'elles sont correctement réalisées. Leur résistance dépasse généralement celle des matériaux de base assemblés.

Quels sont les joints les plus difficiles à souder ?

La complexité d'un assemblage soudé dépend de plusieurs facteurs. De nombreux soudeurs considèrent que l'assemblage le plus difficile est un assemblage bout à bout en position haute. Souder dans cette position exige un contrôle minutieux et la capacité de souder correctement et de prévenir les risques. défauts de soudure comme les creux ou les contre-dépouilles. Le soudage de matériaux plus épais et de conceptions complexes est également plus difficile.

À quelles contraintes un joint de soudure doit-il résister ?

Les assemblages soudés doivent résister à diverses contraintes, notamment la traction, la compression, le cisaillement, la flexion et la torsion. Les contraintes spécifiques dépendent de l'application et des forces agissant sur l'assemblage. Par exemple, dans un pont en acier, un assemblage soudé à treillis doit résister aux charges de traction et de compression, aux forces de cisaillement du vent et aux contraintes de torsion causées par la torsion des éléments structuraux.