L'aspect le plus critique de l'analyse macroscopique est l'évaluation des défauts dans les joints soudés. Cela implique principalement un examen métallographique à faible-grossissement pour identifier les défauts internes. Lorsqu'elle est combinée à une analyse microstructurale à fort-grossissement, cette approche permet de déterminer les causes profondes des défauts et d'identifier les méthodes pour les prévenir et les éliminer, améliorant ainsi la qualité globale du joint soudé.Grâce à l'échantillonnage, au meulage, à la gravure et à la photographie à faible-grossissement, nous pouvons inspecter de manière claire et intuitive les défauts macroscopiques des joints soudés. En faisant référence aux normes de soudage pertinentes, nous pouvons déterminer si le processus de soudage, les performances du soudeur et la structure soudée répondent aux exigences de service spécifiées.
Sur la base de leurs mécanismes de formation et de leurs caractéristiques morphologiques, les défauts macroscopiques des soudures sont principalement classés dans les catégories suivantes :
Porosité
Lors de la cristallisation du bain de soudure, si certains gaz ne s'échappent pas à temps, ils peuvent rester piégés dans le métal fondu solidifié, formant des pores. La porosité est un défaut courant dans les joints soudés. Cela peut se produire non seulement à la surface de la soudure mais aussi à l’intérieur. La porosité interne est souvent difficile à détecter à l'aide de méthodes d'inspection simples pendant la production, ce qui peut entraîner de graves risques structurels. La porosité située entièrement à l'intérieur de la soudure est appelée porosité interne, tandis que les pores ouverts sur la surface sont généralement appelés porosité de surface.
Inclusions de scories
Les inclusions de laitier sont des scories piégées ou d'autres inclusions non-métalliques dans le métal de soudure, représentant un autre type courant de défaut de soudure. Dans les procédés de soudage qui utilisent des fils fourrés ou des flux, tels que le soudage à l'arc submergé (SAW), une élimination inadéquate des scories entre les passes peut conduire à un piégeage des scories. De plus, dans les processus sans flux comme le soudage sous protection gazeuse CO2, les produits de désoxydation peuvent former des scories. Si ces scories ne sont pas correctement éliminées, elles peuvent rester piégées dans le métal fondu lors du soudage multi-passes, entraînant des inclusions de scories.
Pénétration incomplète
La pénétration incomplète fait référence à la partie de la racine du joint qui ne parvient pas à fondre complètement pendant le soudage. Il s'agit d'un défaut courant caractérisé par des espaces localisés restant entre le métal fondu et le métal de base, ou entre les cordons de soudure et les couches de soudure adjacents. Lors du soudage par points, les zones dans lesquelles les métaux de base ne parviennent pas à fondre et à fusionner complètement sont appelées manque de fusion.
Manque de fusion
Le manque de fusion (LOF), également connu sous le nom de fusion incomplète, est un défaut de soudage grave dans lequel le métal fondu ne parvient pas à fusionner complètement (fondre et adhérer) avec le métal de base ou avec la passe de soudure précédente. Pensez-y comme à deux morceaux de plastique pressés ensemble mais pas complètement fondus. - le joint semble connecté à l'extérieur, mais il y a un espace ou une limite distincte à l'intérieur où ils ne sont pas réellement devenus une seule pièce solide.
Fissuration
En fonction de leur morphologie et de leurs causes sous-jacentes, les fissures de soudage sont classées en fissuration à chaud (y compris la fissuration de solidification, la fissuration par liquation à haute température et la fissuration de polygonisation), la fissuration à froid (y compris la fissuration retardée, la fissuration par durcissement et la fragilisation et la fissuration à faible ductilité), la fissuration par réchauffage et la déchirure lamellaire.
Saper
La contre-dépouille, parfois appelée « contre-dépouille », se produit lors du soudage lorsque le métal déposé ne parvient pas à recouvrir complètement la partie fondue du métal de base. Il en résulte une rainure ou une dépression au niveau du pied de soudure qui se trouve sous la surface du métal de base. Il s'agit essentiellement d'une encoche laissée lorsque l'arc de soudage fait fondre le bord de la pièce, mais cette zone n'est pas ensuite remplie par le métal en fusion provenant de l'électrode. Une contre-dépouille excessive affaiblit la résistance du joint et peut également agir comme un concentrateur de contraintes, conduisant potentiellement à une défaillance structurelle.
Autres défauts
En plus des défauts mentionnés ci-dessus, d'autres défauts de soudure courants incluent le relâchement (porosité de retrait), la fermeture à froid, les brûlures, le chevauchement de soudure (excès de métal soudé), les cavités de retrait, les cratères (cratères), l'affaissement (pénétration excessive), la longueur inégale des branches, la concavité/convexité excessive et les angles de pincement de soudure inappropriés.
Matériel
Pour éviter les défauts de soudure courants sur différents matériaux, les soudeurs doivent adapter leur préparation, leur contrôle thermique et leur technique aux propriétés physiques et métallurgiques uniques de chaque métal. Voici un bref résumé des meilleures pratiques pour l’acier au carbone, l’acier inoxydable, l’aluminium et le cuivre :1. Acier au carbonePrévention des fissures : le préchauffage du métal de base (en particulier pour l'acier à teneur en carbone moyenne à élevée) et l'utilisation d'électrodes à faible teneur en hydrogène-sont essentiels pour éviter les fissures à froid. Le contrôle de la vitesse de refroidissement après le soudage réduit également les contraintes thermiques.Éviter la porosité et les scories : nettoyez soigneusement la zone de joint de la rouille, de l'huile et de l'humidité. Maintenez une longueur d'arc appropriée et assurez le nettoyage entre les passes dans les soudures à plusieurs-passes pour éviter le piégeage des scories.Prévention des contre-dépouilles : évitez les courants de soudage excessifs et maintenez la vitesse de déplacement et l'angle d'électrode corrects.
2. Acier inoxydablePrévenir la contamination et la corrosion : un nettoyage méticuleux est obligatoire. Utilisez des brosses métalliques en acier inoxydable et des dégraissants chimiques dédiés pour éviter la contamination croisée-par l'acier au carbone.Contrôle de l'apport de chaleur : l'acier inoxydable a une faible conductivité thermique et est sujet à la distorsion et à la « sensibilisation » (perte de résistance à la corrosion). Utilisez des apports de chaleur plus faibles, un soudage par impulsion et des blocs de support en cuivre pour dissiper la chaleur.Prévention des fissures à chaud et de l'oxydation : sélectionnez des métaux d'apport appropriés (par exemple, ER308L) qui fournissent une petite quantité de ferrite pour résister aux fissures à chaud. Utilisez toujours un gaz de protection adéquat, y compris une rétro-purge-, pour éviter l'oxydation interne (« sucre »).
3. AluminiumPrévention de la porosité : la couche d'oxyde d'aluminium emprisonne l'humidité, ce qui provoque une porosité importante. Enlever mécaniquement la couche d'oxyde et nettoyer chimiquement la surface juste avant le soudage. Assurez-vous que le gaz de protection est pur à 100 % et complètement sec.Éviter le manque de fusion et la fissuration à chaud : l'aluminium nécessite un apport de chaleur élevé en raison de sa conductivité thermique élevée. Utilisez AC TIG ou MIG avec l’ampérage approprié. Sélectionnez des fils d'apport contenant du silicium ou du magnésium (par exemple, 4043 ou 5356) pour éviter les fissures à chaud.Gestion de la distorsion : utilisez des séquences de montage et de soudage appropriées (comme le soudage par sauts) pour contrôler la dilatation thermique élevée et éviter la déformation.
4. CuivrePrévenir le manque de fusion : l'extrême conductivité thermique du cuivre éloigne rapidement la chaleur du bain de fusion. Des températures de préchauffage élevées (300 degrés à 500 degrés) et des processus de soudage à haute énergie-sont souvent nécessaires pour obtenir une pénétration correcte.Éviter la porosité et l'oxydation : nettoyer soigneusement la surface pour éliminer les oxydes. Utilisez du gaz de protection argon de haute pureté et des métaux d'apport désoxydés (comme le cuivre désoxydé ou le bronze au silicium) pour éviter le piégeage du gaz.Contrôle de la distorsion : étant donné que le cuivre se dilate et se contracte de manière significative, utilisez un serrage rigide et un séquencement stratégique des soudures pour minimiser la déformation. Le grenaillage après-soudure peut également aider à soulager les contraintes résiduelles.
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