ETUDE EXPERIMENTALE ET ANALYTIQUE D’UNE SEQUENCE DE SOUDAGE PAR POINTS

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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

ﻲﻤﻠﻌﻟا ﺚﺤﺒﻟا و ﻲﻟﺎﻌﻟا ﻢﻴﻠﻌﺘﻟا ةرازو

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

Conférence Internationale sur le Soudage, le CND et l’Industrie des Métaux, IC-WNDT-MI’10 Oran, 28 - 30 novembre 2010. Site web : http://www.csc.dz/wcndt-10

Université Saad Dahlab Blida Centre de Recherche Scientifique et Technique en Soudage et Contrôle.

CSC, BP 64 Chéraga, Alger. Tél. /Fax 021 37 18 21 Université Hadj Lakhdar

Batna

ETUDE EXPERIMENTALE ET ANALYTIQUE D’UNE SEQUENCE DE SOUDAGE PAR POINTS

Djelloul Azzouzi¹ ,Boussad boumedane² ,Younès Benkedda²

1 Enseignant chercheur.. Centre universitaire de Khemis miliana

2 Enseignant chercheur. Université saad Dahlab Dept Mécanique .Blida

azzouzidjelloul@yahoo.fr

Mots clés : Soudage par points, transfert thermique, ZAT, modélisation mathématique, fusion.

Introduction :

L’analyse de la formation d’un point de soudure au cours d’une séquence de soudage, présente un intérêt crucial dans les procédés d’assemblage en soudage par points. Le mécanisme de formation d’un noyau fondu réalisé sous différents paramètres de soudage (temps de soudage, intensité du courant, effort), a fait l’objet de nombreuses investigations et recherches pendant ces dernières décennies. Une grande partie de ces travaux traitent la simulation thermique du phénomène de formation du noyau [1] développée numériquement sous forme de modèle de calcul [2],qui servent à examiner l’influence des paramètres de soudage sur l’évolution du noyau de soudure [3] ainsi que, la distribution du champs de température [4] dans la zone affectée thermiquement (ZAT) et la zone fondue (ZF). D’autres travaux utilisent la technique métallographique [5] qui s’affiche parmi les techniques destructive, permettant une bonne caractérisation du noyau de soudure.

Récemment, une nouvelle technique non destructive a été mise en application. Cette dernière utilise un appareil photo de grande vitesse de résolution [6], offrant la possibilité de décrire toutes les étapes évolutives d’un noyau de soudure. Le couplage existant entre les phénomènes associés à la formation du noyau (thermique, mécanique, électrique, métallurgique) [7], a été largement traité dans plusieurs travaux.

Le présent travail a été mené dans le souci d’étudier l’évolution de la formation d’un noyau de soudure réalisé en soudage par point d’un acier inoxydable 304L, sous différents paramètres de soudage, en utilisant la technique métallographique. Un deuxième volet est consacré au développement d’une approche analytique, afin de prédire d’une part, la taille du noyau formé sous les mêmes paramètres de soudage utilisés lors de l’expérimentation, et d’autre part la distribution de température. Les résultats obtenus sont confrontés à ceux de l’expérimentation.

2. Travail expérimental

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Batna

La partie expérimentale consiste en première étape, à réaliser des points de soudures sur des tôles d’épaisseur de 1 et 1,5mm d’un acier inoxydable 304L, sous différents paramètres de soudage. Le temps de soudage varie de 5 à 15 cycles, tandis que l’intensité du courant s’étale dans un intervalle allant de 3000A à 9000A. L’effort de soudage étant maintenu constant à une valeur de 2,5KN pendant tout le processus d’expérimentation. Les deux électrodes utilisées ont été confectionnées en cuivre dont le diamètre du bord d’attaque est de 6mm.

Après la réalisation des points de soudures, ces dernières subissent un traitement métallographique rendant possible, la distinction du noyau de soudure par rapport au métal de base, afin de pouvoir procéder à la prise de dimensions du noyau de soudure.

3. Approche analytique

La répartition thermique élémentaire utilisée dans cette méthode est celle obtenue dans un solide infini de diffusivité thermique α, sous l’action d’une source ponctuelle instantanée.

Cette répartition est une solution de l’équation de la conduction de chaleur traduite par : t

T z

T T r r r T r

r ∂

= ∂

∂ +∂

∂ + ∂

⎟⎟⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

⎛

∂

α θ

1 1

1

2 2 2 2

2 1

Cette répartition thermique dans le cas du soudage par point a pour expression :

⎟ ⎟

⎠

⎞

⎜ ⎜

⎝

⎛

⎟⎟ ⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

⎛ −

⎥ −

⎦

⎢ ⎤

⎣

= ⎡ −

− t

EXP r t

EXP z t

r T Q

T π π α α 1 4 α

4 )

( 2

2 0 2

2 / 1 2

0 0

0 2

4. Résultats et conclusion

Les résultats expérimentaux, montrent que l'évolution du noyau de soudure en fonction de l'intensité du courant passe par quatre zones, incubation développement rapide,

Tôle :(1+1) mm

Fig.1 ; Taille du noyau de soudure en fonction de l’intensité. (t=5cycles, F=2,5KN)

1mm t=5 cycles I=6000A

3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Intensité (A)

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0

Taille du noyau (mm)

diametre épaisseur

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Batna

développement ralenti et expulsion, indépendamment de l’épaisseur de la tôle à souder. Cette évolution prend une autre allure en fonction du temps de soudage dans deux zones distinctes d’intensité. La formation du noyau est remarquée dans les premiers cycles de soudage. La confrontation des résultats obtenus par l’exploitation du modèle analytique s’avère en bonne adéquation qualitative dans une fourchette d'intensité allant de 4000A à 7000A, appliqués pour des temps de soudage ne dépassant pas 10cycles.