M7 Soudage : Métallurgie syndicale

Topique

La source de soudage, qu'il s'agisse d'un arc électrique ou de tout autre procédé de chauffage concentré, transmet de la chaleur au métal qui se déplace avec elle au fur et à mesure du soudage. Cet apport de chaleur induit le cycle thermique transitoire décrit par ce modèle. À puissance égale, si la source de soudage se déplace plus lentement, l'apport de chaleur reçu par chaque point du métal lors de son passage est plus important.

Selon le modèle de Rosenthal, cet apport de chaleur détermine le champ de température transitoire qui s'établit au sein du métal autour de la source de soudage mobile. Ce modèle décrit comment la température en tout point du métal augmente rapidement à l'approche de la source de soudage, atteint un maximum lorsque la source dépasse ce point, puis diminue à nouveau lorsque la source s'éloigne et que la chaleur se dissipe dans le reste du métal. Cet apport de chaleur plus important signifie, selon le modèle de Rosenthal, que la température maximale atteinte en chaque point du métal est également plus élevée et qu'elle se maintient à ce niveau plus longtemps.

Ce même champ de température transitoire définit, en chaque point du métal, la vitesse de refroidissement nécessaire pour revenir à la température ambiante après le passage de la source de soudage, ainsi que la largeur de la zone affectée thermiquement (ZAT) : la région autour de la soudure ayant atteint une température suffisamment élevée pour transformer sa microstructure initiale, sans fusion. Cet apport de chaleur plus important implique, selon ce même champ de température transitoire, une vitesse de refroidissement plus lente et, par conséquent, une zone affectée thermiquement plus large.

Ainsi, ce modèle, avec son cycle thermique transitoire et sa zone affectée thermiquement (ZAT), démontre que c’est la vitesse de refroidissement au sein de la ZAT qui induit des transformations de phase indésirables dans le métal : un refroidissement trop rapide peut générer une fraction indésirable de martensite fragile sans trempe ; inversement, un refroidissement trop lent peut entraîner une croissance excessive des grains au sein de la ZAT. Étant donné que la source de soudage, qui a initié ce modèle, contrôle en fin de compte la vitesse de refroidissement tout au long de la chaîne décrite, le réglage de l'apport de chaleur et de la vitesse de la source de soudage est, en pratique, le moyen d'éviter ces transformations de phase indésirables au sein de la ZAT.

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