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Le carbone équivalent, un critère de soudabilité ?

Sur cette page, vous trouverez une description des différents types de soudage utilisés dans l'industrie. Ensuite, une attente toute particulière sera portée au carbone équivalent. Nous verrons une application réelle chez ArcelorMittal-Desvres du carbone équivalent en tant que critère de soudabilité.

Les différents types de soudage

Le soudage par pression

Soudage par résistance

La soudure par résistance est une méthode où l'élévation de température pour obtenir le point de fusion du métal s'ajoute à une forte pression mécanique. Deux électrodes de cuivre non fusibles compriment les pièces de métal à souder l'une contre l'autre puis les font traverser par un courant de très forte intensité (quelques milliers à quelques dizaines de milliers d'ampères). Le court-circuit électrique au point de contact des deux pièces métalliques créé la fusion du métal en une à deux secondes pour un temps de passage du courant électrique de quelques dixièmes de seconde seulement. La soudure par point est largement utilisée pour assembler les tôles entre elles (construction automobile notamment), car la brièveté de l'opération et la localisation précise du point de soudure entre les électrodes sous pression limitent la déformation des tôles lors de la soudure.

Soudage par points

Le soudage par point est fait par deux électrodes en cuivre, appliquant une pression sur deux plaques en recouvrement. Un courant de forte intensité passe à travers les deux électrodes et traverse les deux plaques à assembler. Le courant de forte intensité unit localement les plaques par fusion. Les premières machines de soudage par résistance ont servi au soudage bout à bout. Le premier transformateur de soudage a été inventé aux États-Unis en 1886 par Elihu Thomson, qui fit breveter le procédé l’année suivante. Son transformateur fournissait environ 2 000 A à 2 volts en circuit ouvert. Aujourd’hui, selon la composition des métaux à assembler, les courants peuvent aller jusqu’à plusieurs milliers de kilovolts. Ce procédé de soudage ne nécessite pas d’apports de métaux. Les métaux devant être assemblé doivent être conducteurs pour pouvoir être assemblé par ce principe.

Soudage à la molette

Le soudage à la molette est un procédé de soudage par résistance issu directement du soudage par points. Les électrodes sont développées en tant que molettes en cuivre. Les molettes circulant au-dessus et en-dessous des tôles à souder les poussent les unes contre les autres et transmettent simultanément le courant de soudage. Le soudage à la molette se limite à l'assemblage de fines tôles. Il est possible d'effectuer différentes géométries de cordon, de la répétition de cordon jusqu'au cordon avec joint abouté. Contrairement au soudage par points, le soudage à la molette est un procédé continu - du moins en ce qui concerne le mouvement relatif de l'électrode et de la pièce. Les molettes circulent sur la tôle et ne doivent pas être ouvertes pour l'avance. C'est également la raison pour laquelle l'usure des électrodes est réduite. Les points de soudage sont générés par des impulsions de courant. Plus la fréquence des impulsions est élevée (avec la même avance), plus les points de soudage sont proches les uns des autres. Si le courant de soudage circule sans interruption, il est également possible de créer des soudures étanches.

Soudage par bossages

Ce procédé est également appelé soudage par protubérances ou soudage par projections (de l’anglais projection-welding ).Il permet de réaliser des assemblages continus ou discontinus par superposition ; mais il se distingue du soudage par points ou à la molette en ce que la localisation du courant et de l’effort sur la zone de soudage n’est pas obtenue par les électrodes, mais par la géométrie des pièces à souder elles-mêmes. Les bossages sont de petites proéminences créées sur les pièces à souder. Les points de soudage se forment à partir de ces bossages. Ils peuvent être semi-hémisphériques, oblongs, annulaires.

Soudage bout à bout

Les pièces à souder sont prises dans les mors de la machine, l'un fixe l'autre mobile monté sur un dispositif qui permet l'opération d'accostage et de forgeage, le déplacement est soit manuel, soit automatique. Avant soudage les surfaces sont surfacées afin d'améliorer le contact au niveau du joint. Les pièces sont prises dans les mors de la machine et approchées jusqu'à contact. L'échauffement est assuré par le passage du courant électrique qui sera interrompu avant fusion de la zone de liaison, lorsque l'acier sera suffisamment mou et pourra être forgé. Lors du forgeage on vient repousser la partie échauffée par un effort puissant via le déplacement des mors de la machine.

Soudage par étincelage

C’est une variante du soudage en bout par résistance, mais ici, c’est un arc électrique qui porte les extrémités à température de fusion. Le soudage par étincelage assure une meilleure homogénéité du joint soudé et permet le soudage de sections beaucoup plus importantes. Cet arc se produit lorsque les aspérités du métal sont en contact. On est dispensé par l'usinage préalable des surfaces à souder.

Soudage par fusion

Soudage au gaz

Le soudage au gaz ou oxyacétylénique est apparu en France à la fin du XXIe siècle. Le mélange d’acétylène et d’oxygène permettait d’obtenir une température de combustion de 3 100 °C, soit bien plus que les autres hydrocarbures gazeux. Le principe du chalumeau oxygène acétylène est de provoquer le mélange automatique des deux gaz, l'oxygène et l'acétylène qui une fois enflammé sur une torche déportée permet d'obtenir une flamme réglable jusqu'à 3 000 °C environ. Cette température associée à la maniabilité de la torche légère permet la soudure avec métal d'apport ( baguettes à souder) et la découpe y compris en position verticale ou renversée des tôles et tubes de même matière dont l'épaisseur reste inférieure ou égale à 2 mm.

Soudage à l'arc

Le principe de la soudure à l'arc tient dans le principe de l'élévation de température au point de fusion par l'utilisation d'un arc électrique. C'est l'échauffement créé par la résistivité des métaux parcourus par l'électricité qui élève la température au point de soudure jusqu'à celle requise pour la fusion du métal.

Soudage à l'électrode enrobée

Un poste à souder délivre un courant électrique (alternatif ou continu) :

La pièce à souder est reliée à un pôle et sur le second pôle c'est une électrode qui transporte le courant électrique.
L'opérateur manœuvre le porte-électrode pour amener l'électrode à frôler la surface de la pièce à souder.
L'arc électrique qui se créé provoque l'échauffement du métal de la pièce à souder et la fonte éventuelle de l'électrode. Le soudage à électrode a d’abord utilisé des électrodes en charbon, puis des électrodes en acier. N’étant pas protégée de l’air environnant, la soudure présentait des défauts de qualité dû à l’oxydation du métal. Avec la création de l’électrode enrobée, ce principe fit une avancée considérable.

Soudage à arc submergé

À la fin des années 1930, de nouveaux procédés apparaissent. Ils détrônent le soudage à l’arc traditionnel (manuel) avec électrode fusible, désormais remplacée par un fil- électrode dont on commence à automatiser le dévidage. Le procédé de ce type le plus utilisé est le soudage à l’arc submergé (AS), dans lequel l’arc est immergé dans une couche de flux granuleux.

Soudage Mig Mag

Les procédés de soudage MIG et MAG apparaissent quelques années plus tard. Ces procédés utilisent comme électrode un fil de métal d’apport à dévidage continu. La zone de soudage est protégée par un gaz protecteur inerte (MIG) ou actif (MAG) qui est propulsé sur la zone. Il protège ainsi le métal en fusion de l’oxydation produite par l’air ambiant. Par la possibilité d'assembler des aciers, de l'inox, de la fonte et de l'aluminium, la soudure semi-automatique à fil sous protection gazeuse permet le soudage de toutes les épaisseurs d'acier dans toutes les positions de soudage en mono-cordon.

Le procédé MAG, sous atmosphère active, est réservé aux aciers non alliés ou faiblement alliés.
Le procédé MIG, sous atmosphère inerte, s'emploie pour l'acier inoxydable, les alliages légers et les alliages cuivreux.

L'atmosphère de protection diffère selon le type utilisé MIG ou MAG : Pour le MIG, les soudeurs utilisent de l'hélium, de l'argon ou un mélange des deux :

Hélium : arc plus chaud, adapté au soudage des pièces épaisses
Argon : bonne pénétration et arc concentré3. Pour le MAG, les soudeurs utilisent un mélange d'argon et de dioxyde de carbone (en général du C-25 : 75 % d'argon et 25 % de CO2). On ne peut souder que des aciers avec ce type de protection active.
Le CO2 se décompose en monoxyde de carbone et en ozone sous l'effet de l'arc. L'ozone peut oxyder le métal. Le soudage est rapide, avec une bonne pénétration, mais il convient d'utiliser un fil désoxydant. Le transfert du métal se fait par gouttes. Lorsqu'une goutte tombe, elle crée un court-circuit : la tension chute et l'intensité augmente. Une fois la goutte tombée, on a un pic de tension et une chute d'intensité. Les générateurs à impulsions s'inspirent de ce phénomène pour contrôler le transfert du métal.
Dioxygène : agit comme le CO2.

Soudage TIG (Tungsten Inert Gas)

L’utilisation d’une électrode en tungstène permet l’amorçage de l’arc sans fusion de l’électrode, et donc la soudure sans métal d’apport. Le procédé est dit soudage TIG (Tungsten Inert Gas). Le tungsten est le métal ayant la température de fusion la plus haute, il permet donc de chauffer les éléments devant être assemblé sans fondre lui-même. La projection d’un gaz inerte sur la zone de soudure permet la protection du bain de fusion de l’oxydation dû à l’air ambiant.

Soudage au plasma

Apparu en 1953, le soudage au plasma fournit une source d’énergie bien plus concentrée et donne des températures bien plus élevées, permettant ainsi d’accroître la vitesse de soudage en réduisant l’apport de chaleur. Considéré comme une évolution du soudage TIG, il s'en distingue par le fait que l'arc est contraint mécaniquement ou pneumatiquement, générant ainsi une densité d'énergie supérieure. L'arc peut jaillir entre la tuyère et l'électrode (arc non-transféré) ou entre la pièce et l'électrode (arc transféré) voire être semi-transféré. Le soudage plasma peut être réalisé sans chanfrein sur un assemblage en bout à bout d'un dixième de mm jusqu'à des épaisseurs de 8 mm. Dans ce cas, il nécessite très peu de métal d'apport. Il est utilisé quasi exclusivement en mode automatisé (robot) et les vitesses de soudage sont élevées (dizaines de cm par seconde). Cette méthode permet de souder à des températures atteignant les 10 000 °C. Il permet de souder les aciers « noirs », les aciers inoxydables et l'aluminium. Les domaines d'application du soudage TIG et au plasma ont beau se chevaucher en grande partie, le soudage au plasma est tout de même plus adéquat dans certains cas:

En cas d'épaisseur de matériau réduite, on opte pour le (micro-)soudage au plasma, car le soudage TIG est moins stable en raison de l'arc spécifique et génère, en outre, un bain de fusion trop large.
Si un soudeur moins expérimenté doit fournir une géométrie et une qualité de soudage supérieures, le soudage au plasma convient mieux. Il dépend moins des variations de longueur d'arc et avec l'électrode complètement intégrée, une occlusion de tungstène est quasiment impossible.
On utilise aussi le soudage au plasma en cas de plus grands rapports profondeur-largeur du bain de fusion. Il produit, en effet, une zone affectée thermiquement petite, mais très intensive (voir figure B).
Dans le cas de soudures en T, le soudage au plasma peut traiter de plus grosses épaisseurs de matériau que le soudage TIG. Dans le cas de soudures en V, la partie droite peut être plus grande avec une installation au plasma (voir figure C).
Le soudage au plasma est aussi utilisé pour souder de grandes longueurs en continu. Pour cela, la torche doit présenter de longues tenues d'outil, ce qui ne pose pas de problèmes pour la torche à plasma. Un exemple d'usinage à longues tenues d'outil: le soudage automatique de soudures longitudinales et en spirale sur des fûts.

Soudage par faisceau à haute densité d’énergie

Soudage laser

Le soudage (et le coupage) laser ont des caractéristiques idéales à plus d’un titre (figure 1.10). Le faisceau laser permet une conduite plus concentrée de la chaleur, des déformations très faibles et de très grandes vitesses de soudage. Malheureusement, un laser puissant est encombrant et coûteux, et il faut trouver le moyen d’amener le faisceau lumineux jusqu’au point de soudure. Pour y parvenir, un système de miroirs réfléchit le faisceau dans les lasers CO2, et le rayon peut être transmis par fibre optique dans les lasers YAG, ce qui fait de ces derniers l’instrument idéal pour les robots soudeurs.

Soudage par faisceau d'électrons

Le soudage par faisceau d’électrons (soudage FE) apparaît en 1958. Il relève, avec le soudage laser, de la catégorie du soudage par faisceau à haute densité d’énergie. Grâce à l’utilisation de très hautes températures, il permet une pénétration étroite et profonde. Il présente néanmoins un inconvénient majeur : il faut en effet pouvoir disposer d’une chambre à vide pouvant contenir à la fois le canon à électrons et la pièce à souder. L’aéronautique et le nucléaire sont les premiers à le plébisciter.

Le carbone équivalent

Le carbone équivalent (Ceq) est un concept utilisé sur les matériaux ferreux (acier et fonte) afin de déterminer les propriétés de soudabilité et de dureté l’alliage. Chaque élément composant l’alliage est rapporté à un pourcentage. Converti ensuite en un pourcentage équivalent à la teneur en carbone. Ce qui permet de n’avoir qu’une seule composante pour déterminer la soudabilité de l’alliage. On utilise ce procédé car les phases fer-carbone sont mieux comprises. (Cf diagramme phase fer-carbone) Autre la soudabilité, ce procédé est également utilisé pour le traitement thermique et la coulée en fonte.

Définition du critère de soudabilité :

La soudabilité des aciers est inversement proportionnelle à la teneur en carbone. C’est-à-dire qu’au plus le matériau est riche en carbone (que le pourcentage de celui-ci est élevé) au plus le matériau sera difficile à soudé.

Quelques chiffres sur la soudabilité:

Il est dit qu’au-delà de 0.77% (réellement entre 0.77% et 2.11 %) un acier est considérer comme hypereutectoïdes (classe d’acier réputé pour leurs dureté mais aussi leurs difficulté à être soudable).

Définitions :

Plusieurs types d’aciers ou classes sont répertorié selon leur pourcentage massique de carbone qu’ils contiennent :

Hypoeutectoïdes (de 0,0101 à 0,77 % de carbone) qui sont les plus malléables. Un acier est considérer comme extra-doux lorsque la teneur en carbone est inférieure à 0.022% de carbone
Eutectoïde (0,77 % de carbone)
Hypereutectoïdes (de 0,77 à 2,11 % de carbone) qui sont les plus durs et ne sont pas réputés soudables.

Coefficient de soudabilité S :

On définit un coefficient de soudabilité noté S qui en fonction de la teneur en carbone de l’alliage nous permet de définir si l’alliage est soudable. Pour calculer le carbone équivalent l’institut international de soudure (IIS) a mis au point la formule suivante :

$Ceq=\%C+(\%Mn)/6+((\%Cr+\%Mo+\%V))/5+((\%Cu+\%Ni))/15$

Et celle du carbone équivalent compensé qui prend en compte l’épaisseur à souder : CEC= Céq + 0.0254 x E

Autres utilisations du carbone équivalent :

En plus de la soudure le carbone équivalent est utilisé dans différentes méthodes pour résoudre les problèmes métallurgiques.

Méthode BWRA (british welding research association) :

Basée sur le pouvoir trempant de l’acier et réservée au soudage à l’arc électrique. Ici on calcule également la température de préchauffage des pièces afin d'éviter les cas de trempe.

Différents paramètres sont à prendre en compte:

- Indice de sévérité thermique,

- Indice de soudabilité

- Diamètre des électrodes.

La formule du Céq utilisé pour cette méthode est la suivante :

$Ceq=\%C+(\%Mn)/20+((\%Cr+\%Mo+\%V))/10+(\%Ni)/15$

Si Ceq ≤ 0,4 : L'acier est parfaitement soudable à température ambiante, pas de risque élevé de trempe.
Si 0,45 ≤ Ceq ≤ 0,7 : L'acier est moyennement soudable, un préchauffage de 100 à 400 °C sera nécessaire. Ici risque de fissuration à froid
Si Ceq > 0,7 : L'acier est difficilement soudable; préchauffage; électrodes spéciales; traitements thermiques

Par la suite il faut calculer le carbone équivalent compensé qui va prendre en compte les épaisseurs à souder:

CEC= Ceq ( 1 + 0,005 e )

Si CEC ≤0,45 il n'y a pas de risque de trempe.

Méthode de SEFERIAN :

Cette méthode est aussi basée sur le pouvoir trempant. Mais ici on cherche à déterminer la température de préchauffage des pièces à souder. Cela permet d’éviter un refroidissement trop rapide et de fragilisé la soudure

Dans cette méthode le Ceq compensé est également utilisé.

Les formules sont les suivantes :

$Ceq=\%C+((\%Mn+\%Cr)\div 9)+((7\%Mo)\div 90)+((\%Ni)\div 18)$

Carbone équivalent compensé :

CEC= Céq (1+0.005e)

e : Epaisseur moyenne des tôles en mm

Température de préchauffage des pièces à souder : $Tp=350*\surd (CEC-0.25)$

Le carbone équivalent, un critère de soudabilité?

Application à ArcelorMittal-Desvres:

L’année dernière, à ArcelorMittal-Desvres, un projet a été mis en place afin de réduire considérablement les casses soudures. Ce projet, qui a été une réussite, a demandé des recherches sur le carbone équivalent. Avant de faire le parallèle entre les soudures réalisées dans cette entreprise et le carbone équivalent, nous allons vous présenter rapidement cette usine ainsi qu’une partie de la ligne de galvanisation où se situe la soudeuse : l’entrée de ligne.

Tout d’abord, il faut savoir que le site de Desvres se trouve dans la zone Atlantique et Lorraine de la division North.

La zone Atlantique et Lorraine regroupe 8 sites formant un ensemble industriel cohérent et complémentaire.

ArcelorMittal-Desvres possède une seule ligne de production : la ligne de galvanisation. La galvanisation permet de protéger les tôles de la rouille. Pour ce faire, nous déposons, en continu, une couche de zinc sur les deux faces. Nous produisons des bobines galvanisées à partir de deux supports, le brut de tandem et les coils à chaud. D’où l’origine des noms utilisés à DESVRES :

LAF ou Laminé à Froid (industrie), provenant du brut de tandem
CAC ou Coils à Chaud (industrie et auto), provenant de laminoir à chaud. Une ligne d’Inspection et de Réparation (LIR) permet d’inspecter ou réparer des bobines ayant rencontré des problèmes sur la ligne de galvanisation.

Le site de Desvres est dirigé par M. Bernard MAILLY. Sachant que l’entreprise tourne 7 jours sur 7 et 24 heures sur 24, la journée est décomposée pour les salariés en 3 fois 8 heures (5h-13h ; 13h-21h ; 21h-5h). Les personnels de maintenance, de support, de fabrication et administratif commencent eux à 8 heures et finissent leur journée de travail à 16h45.

ArcelorMittal-Desvres gère 150 personnes :

Une centaine de personnes salariées d’ArcelorMittal
Une vingtaine d’intérimaires
Une vingtaine de sous-traitants La sous-traitance représente deux parts importantes : l’une est l’emballage des bobines et l’autre la maintenance. Les autres parts sont : le nettoyage, l’entretien des espaces verts et l’affrètement.

Nous produisons des tôles dont :

l’épaisseur est de 0.6 à 5.5 mm
la largeur est de 650 à 1540 mm
le poids maximum en sortie de ligne est de 22 tonnes
le revêtement de zinc (quantité de zinc pouvant être mise sur la tôle) varie de 100 à 800grs/m² biface.

Les qualités d’aciers (c’est-à-dire les nuances utilisées) sont différentes en fonction de l’emploi de nos tôles. Il existe :

les aciers pour formage à froid
les aciers pour la construction
les soldurs
les Usiform (HR) et Usiphase (THR), aciers utilisés en industrie automobile pour les pièces de sécurité des véhicules

Maintenant, nous allons décrire le fonctionnement de l’entrée de ligne.

Les bobines d’acier brut transportées par le biais de camion ou de train proviennent pour la grande majorité de dunkerque. Elles sont réceptionnées et stockées vers le début de la ligne de galvanisation. Le site reçoit 95% de bobines d’acier brut laminés à chaud et 5% de bobines laminés à froid. La différence entre ces deux types de bobines se situe dans le décapage: le laminé à froid est déjà décapé contrairement au laminé à chaud. Il existe aussi à Desvres des bobines THR (Très haute résistance). Les bobines d’aciers sont installées par le pontier dans la rampe d’alimentation. Les opérateurs en entrée de ligne vont pouvoir contrôler les caractéristiques (largeur, épaisseur…) de chaque bobine. Ces bobines vont ensuite être déroulées et nettoyées grâce respectivement à la dérouleuse et au décalamineur. Les débuts de spires, présentant le plus souvent des défauts dus principalement au transport et au passage dans le décalamineur, sont cisaillés. Les opérateurs vont ensuite procédé au soudage du début de la bande arrivante avec la fin de la bande précédente. Sur le site de Desvres, nous utilisons un soudage MIG-MAG. Ce procédé de soudage a été expliqué précédemment dans la première partie. L’entreprise utilise les paramètres suivants pour caractériser une soudure :

La longueur d’arc
L’épaisseur des tôles
L’énergie : la tension et l’intensité
La vitesse de soudage

Ces différents paramètres sont représentés dans des abaques comme vous pouvez voir ci-dessus et mis à la disposition des opérateurs en entrée de ligne. Il existe trois abaques pour les différentes nuances de l’usine : les CAC, les LAF et les THR (matériau très durs). Ces paramètres sont enregistrés directement dans l’automate qui gère la soudure.

Ayant des casses soudures, l’entreprise décida de mener un projet afin d’éliminer ces casses qui coûtent très chères à ArcelorMittal-Desvres. Ces casses sont dues à un certain nombre de défaillance.

Positionnement des bandes : si les tôles se chevauchent la soudure risque fortement de casser. Il faut laisser un jeu entre les deux bandes afin que la pénétration s’effectue correctement.
La faute humaine : les opérateurs peuvent changer les paramètres de soudage.
Manque de pénétration : Il est dû à une énergie insuffisante ou à un mauvais positionnement des tôles à souder, cela engendre un dôme, le métal d’apport est déposé sur le dessus du cordon au lieu de s’infiltrer entre les deux tôles.
Cratère en pied de cordon : A l’inverse du manque de pénétration, une trop forte énergie perfore la tôle laissant alors le métal d’apport couler sous la tôle. La soudure est fragile et a de très forte chance de casser sur le reste de la ligne de galvanisation.

Normalement, les paramètres ont été choisis afin de ne pas avoir ces problèmes. Cependant, le projet a démontré que ces paramètres n’étaient pas correctement définis. Nous verrons cela plus loin dans l’explication.

L’idée du projet était de créer un rapport pour les opérateurs en entrée de ligne en fonction des signaux remontés dans IBA PDA afin de vérifier les paramètres réels appliqués à la soudure. L’acquisition des signaux de la ligne est faite sous IBA PDA. Pour pouvoir analyser ces signaux et créer des rapports, nous utilisons IBA Analyser. Une analyse IBA a donc été créée afin de qualifier la réussite ou non de la soudure. Nous avons notamment agit sur l’intensité et la tension. En effet, nous avons en fonction de la longueur d’arc et de l’énergie définis les valeurs d’intensité et de tension que l’on doit apporter à la soudeuse pour avoir une bonne soudure. Nous avons fait la même chose pour la vitesse de soudage mais cette fois-ci en fonction de l’épaisseur et des nuances. Effectivement, pour des aciers durs dits THR nous diminuons la vitesse afin d’apporter plus de puissance et donc mieux pénétrer les tôles. Ces valeurs d’intensité, tension et vitesse ont été enregistrées dans l’automate d’entrée de ligne.

Voici le rapport que visualisent les opérateurs lorsque la soudure est réalisée. L’analyse IBA a donc permis la vérification systématique, après chaque soudure, des paramètres réels de soudage.

Mais ce projet, nous a aussi permis de découvrir que les abaques utilisés jusqu’ici étaient erronés. En effet, certaines valeurs ne correspondaient pas du tout aux bons paramètres qu’il fallait appliquer pour avoir une bonne soudure. Nous avons donc modifié ces abaques et enregistré les nouvelles données dans l’automate.

De plus, ce projet nous a amené à réfléchir sur d’autres paramètres qui pourraient influencer la qualité des soudures. Après avoir fait les recherches sur le carbone équivalent que vous avez pu lire précédemment, nous nous sommes rendu compte que nous ne prenions pas en compte cet élément chimique qui pourtant influe énormément sur les soudures. En effet, si nous avons deux tôles d’épaisseurs différentes et de nuances différentes (nous avons un acier dur d’un côté et un acier plus tendre de l’autre), le cas le plus défavorable serait d’avoir un acier tendre de faible épaisseur avec un acier dur de plus forte épaisseur. On viendrait donc apporter trop d’énergie pour la tôle tendre mais pas assez pour la tôle dure. Cela provoquerait certainement une casse soudure. L’idée était donc de prendre en compte le carbone équivalent et l’épaisseur des bandes c'est-à-dire le carbone équivalent compensé (CeqC).

Comme je vous l’ai dit précédemment, on utilise ses différents paramètres pour nos soudures : l’énergie (E : Tension et Intensité), la longueur d’arc (LA) et la vitesse (V). Nous avons donc le graphique suivant :

Or, l’idée était de prendre en compte le carbone équivalent, afin d’avoir le graphique suivant :

Le but de cette idée était donc d’arriver à n’avoir plus qu’un seul abaque. Pour atteindre nos objectifs, l’entreprise fit remonter dans IBA PDA les données sur le carbone équivalent et sur les types d’aciers d’ArcelorMittal. La remontée de ces données nous a permis de construire un fichier mettant en relation le carbone équivalent en fonction des types d’aciers. Voici le fichier créé :

Nous nous sommes rendu compte que pendant des années nous pensions que certains types d’aciers étaient durs alors qu’ils étaient tendre et inversement. Plusieurs actions ont donc été mises en place :

La première a été de planifier la production afin de souder des bandes dont le carbone équivalent est proche. Cela demande un travail conséquent au niveau de l’organisation mais primordiale pour la qualité des soudures.
La deuxième a été de diminuer la vitesse de 20% pour les aciers possédants un carbone équivalent supérieur à 280.

Cependant, la réalisation d’un seul abaque n’a pas encore été effectuée. Cela sera la tâche du nouveau support process de l'entreprise. Pour l'instant, la corrélation entre les changements des valeurs dans les abaques et l’utilisation actuelle du carbone équivalent sont suffisantes pour atteindre l’objectif fixé : zéro casse soudure mais cela ne reste tout de même pas la meilleure solution.

L’objectif de cette page était de vous expliquer les différents types de soudage qui existaient, de vous informer sur le carbone équivalent et de vous montrer concrètement l’utilisation du carbone équivalent pour effectuer une soudure au sein d’une entreprise.

Notes et références

http://medias.dunod.com/document/9782100578108/Feuilletage.pdf
https://poste-a-souder.ooreka.fr/comprendre/chalumeau-oxygene-acetylene
https://poste-a-souder.ooreka.fr/comprendre/soudure-a-l-arc
http://medias.dunod.com/document/9782100578108/Feuilletage.pdf
https://fr.wikipedia.org/wiki/Soudage_MIG-MAG
https://poste-a-souder.ooreka.fr/comprendre/soudure-mig-mag
http://www.madebyyou.be/vanmaelenv/page.php?subpage2=618&lang=lang2
http://www.kuka-systems.com/france/fr/technologies/roller_seam_welding/
http://www.rocdacier.com/ressource.n.569/le-soudage-par-resistance-par-bossage.html
http://www.rocdacier.com/ressource.n.428-3/nav.html
https://fr.wikipedia.org/wiki/Soudage#Soudage_par_ultrasons
http://eduscol.education.fr/sti/sites/eduscol.education.fr.sti/files/ressources/pedagogiques/5241/5241-metallurgie-du-soudage-dossier-professeur.pdf
Rapport de fin d'étude M. BOMY

Rapport MA de M.CARBONNIER

Rapport projet PIC M.SAUVEZIE