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Le soudage des métaux est une technique de fabrication industrielle cléqui utilise la chaleur et la pression pour assembler en toute sécurité deux ou plusieurs pièces métalliques distinctes. Ce procédé convient non seulement à l’assemblage de divers matériaux en acier, mais peut également résoudre les problèmes de connexion de métaux non ferreux tels que l’aluminium et le cuivre et de matériaux métalliques spéciaux tels que le titane et le zirconium. La technologie de soudage est largement utilisée dans de nombreux domaines tels que la fabrication de machines, la construction navale, l’exploitation des océans, la construction automobile, l’industrie pétrochimique, la technologie aérospatiale, l’énergie atomique, l’électricité, la technologie électronique et la construction. Cet article examinera en profondeurComment fonctionne le soudage des métauxet son application dans différentes méthodes de soudage.

Comment fonctionne le soudage des métaux ?

LePrincipe de fonctionnement du soudage des métauxconsiste principalement à combiner deux objets métalliques séparés (même métal ou métal différent) au niveau atomique ou moléculaire par des moyens appropriés, tels que le chauffage, la pression ou une combinaison des deux, les reliant ainsi en un seul corps.
Ce processus comprend généralement les étapes suivantes :

• Chauffage:QuandDébut du soudage, une source de chaleur doit être utilisée pour chauffer le métal au niveau de la soudure. La source de chaleur peut être un arc, un laser, une résistance, un faisceau d’électrons ou une combustion de carburant.
• Fusion:Sous l’action de la source de chaleur, le métal au niveau de la soudure atteint la température de fusion et forme un bain de fusion. Les atomes métalliques dans le bassin de fusion perdent leur force de liaison et peuvent se déplacer librement.
• Refroidissement et solidification :Le bassin de fusion se solidifie progressivement en refroidissant, formant une liaison métallique solide. Au cours du processus de solidification, les atomes métalliques du bain de fusion se réorganisent pour former une structure cristalline.
• Liaison intermétallique :Grâce au processus de chauffage, de fusion et de refroidissement, les atomes métalliques de la pièce soudée se diffusent et se combinent les uns avec les autres pour former une connexion solide.

Quelles sont les étapes clés de la soudure métallique ?

LeÉtapes clés du soudage des métauxinclure la préparation de la surface métallique, la sélectionméthode de soudage appropriée, le chauffage et la fusion de la pièce métallique, ainsi que le refroidissement et la finition de la soudure. Voici une explication détaillée de ces étapes :

1. Préparez la surface métallique pour le soudage :
Cette étape est une préparation essentielle avant le soudage et consiste à nettoyer la surface métallique pour éliminer la graisse, la saleté, les oxydes et autres impuretés afin de s’assurer que la zone de soudure est propre et exempte de saleté. Dans le même temps, la taille et la forme des joints soudés doivent être vérifiées et ajustées si nécessaire pour assurer un soudage en douceur.

2. Choisissez la méthode de soudage appropriée :
Choisissez la méthode de soudage la plus adaptéeen fonction de facteurs tels que le type, l’épaisseur, les exigences de résistance du métal à souder, ainsi que la forme et l’emplacement du joint soudé. Les méthodes de soudage courantes comprennent le soudage à l’arc, le soudage par résistance, le soudage au laser, etc. Chaque méthode a ses avantages et son champ d’application uniques.

3. Chauffez et faites fondre la pièce métallique :
À l’aide d’une méthode de soudage sélectionnée, la zone de soudure est chauffée pour amener le métal à l’état fondu. Pendant le processus de chauffage, les paramètres de soudage, tels que le courant de soudage, la tension, la vitesse de soudage, etc., doivent être strictement contrôlés pour s’assurer que le métal dans la zone de soudure peut être fondu uniformément et former un bon bain de fusion.

4. Refroidissez et terminez la soudure :
Aprèsla soudure est terminée, laissez la soudure refroidir naturellement ou prenez des mesures de refroidissement appropriées pour éviter les fissures ou la déformation de la soudure. Après refroidissement, la soudure est nettoyée pour éliminer les scories de soudure et les impuretés. Le meulage, le polissage et d’autres traitements de finition sont effectués sur les soudures au besoin pour améliorer l’apparence, la qualité et les performances des soudures.

Quels sont les différents types de procédés de soudage ?

LeProcédé de soudageest une technologie qui combine deux ou plusieurs éléments deMatériaux métalliquespour réaliser une liaison atomique par chauffage, pressurisation ou les deux. Voici quelques-unes des principales méthodes de soudage :

Soudage à l’arc :

1. Principe:Utilise un arc électrique pour fondre et fusionner les métaux. L’arc est un phénomène de décharge de gaz fort et durable. Il existe une certaine tension entre les électrodes positive et négative, et le milieu gazeux entre les deux électrodes doit être à l’état ionisé. Lorsqu’un arc de soudage est allumé, deux électrodes (un pôle pour la pièce et l’autre pôle pour le fil d’apport ou la baguette de soudage) sont généralement connectées à l’alimentation électrique, brièvement contactées puis séparées rapidement. Lorsque les deux pôles entrent en contact, un court-circuit se produit et un arc se forme.
2. Fonctionnalités:LeÉquipement de soudage à l’arcest léger et flexible dans le transport, et peut être utilisé pour les opérations de soudage partout où il y a une source d’alimentation. Il existe différentes méthodes de soudage à l’arc, notamment le soudage à l’arc manuel, le soudage à l’arc submergé, etc. Le soudage à l’arc manuel peut effectuer un soudage multi-positions tel que le soudage à plat, le soudage vertical, le soudage horizontal et le soudage en hauteur ; Le soudage à l’arc submergé convient principalement aux positions de soudage à plat, et en raison de sa grande profondeur de pénétration, de sa productivité élevée et de son haut degré de fonctionnement mécanisé, le soudage à l’arc submergé peut Par conséquent, il convient pour le soudage de longues soudures de structures de plaques moyennes et épaisses.

Soudage MIG (soudage sous gaz inerte fondu) :

1. Principe:UnMéthode de soudage à l’arcqui utilise une électrode de fusion et un gaz externe (tel que l’argon ou l’hélium) comme milieu d’arc pour protéger les gouttelettes métalliques, le bain de soudage et le métal à haute température dans la zone de soudage.
2. Fonctionnalités:Le soudage MIG est un processus d’alimentation de fil plus rapide, adapté aux grands projets. Il peut souder presque tous les métaux, particulièrement adapté au soudage de l’aluminium et des alliages d’aluminium, du cuivre et des alliages de cuivre, de l’acier inoxydable et d’autres matériaux. Il n’y a presque pas de perte d’oxydation et de brûlure pendant le processus de soudage, seulement une petite quantité de perte par évaporation, et le processus métallurgique est relativement simple. Dans le même temps,Soudage MIGn’utilise pas d’électrodes en tungstène et le coût est inférieur à celui du soudage TIG.

Soudage TIG (soudage à l’arc de tungstène) :

1. Principe:L’arc entre l’électrode de tungstène et la pièce est utilisé pour faire fondre le métal afin de former une soudure. L’électrode en tungstène ne fond pas pendant le processus de soudage et ne fonctionne que comme une électrode. Dans le même temps, de l’argon ou de l’hélium gazeux est introduit dans la buse de la torche de soudage pour la protection.
2. Fonctionnalités:Soudage TIGPeut fournir une haute précision pour les métaux minces ou complexes. C’est une excellente méthode pour assembler des tôles minces et souder des sous-couches en raison du bon contrôle de l’apport de chaleur. Cette méthode peut être utilisée pour assembler presque tous les métaux et est particulièrement adaptée au soudage de l’aluminium, du magnésium, des métaux pouvant former des oxydes réfractaires et des métaux actifs comme le titane et le zirconium. La qualité de la soudure est élevée, mais la vitesse de soudage est relativement lente.

Soudage:

1. Principe:Le soudage par points est un type de soudage par résistance. L’électrode applique une pression sur la pièce et la dynamise, provoquant la fusion du métal au point de contact pour former un joint de soudure.
2. Fonctionnalités:Le soudage par points est principalement utilisé pour les composants en plaques minces estampés et laminés qui peuvent être chevauchés, les joints n’ont pas besoin d’être étanches à l’air et l’épaisseur est inférieure à 3 mm. Il est largement utilisé dansFabrication de tôles, la construction automobile et d’autres domaines.

Que se passe-t-il lorsque le métal est soudé ?

QuandLe métal est soudé, une série de processus complexes se produisent, y compris des changements physiques et chimiques. Voici les principaux phénomènes et changements qui se produisent lors du soudage des métaux :

Changements physiques

• Fusion du métal : Sous l’action de la source de chaleur de soudage, le métal dans la zone de soudure est chauffé au-dessus du point de fusion, ce qui entraîne une fusion. Le métal en fusion forme un bain de fusion, qui jette les bases du refroidissement et de la solidification ultérieurs et de la formation de soudures.
• Évaporation et éclaboussures de métaux : À des températures élevées, certains métaux s’évaporent pour former de la vapeur métallique. Dans certaines méthodes de soudage, telles que le soudage sous protection gazeuse, le métal peut éclabousser en raison de l’action de l’arc.
• Dilatation thermique et contraction du métal : Au cours de laProcédé de soudage, le métal se dilate lorsqu’il est chauffé et se rétracte lorsqu’il est refroidi. Cette dilatation et contraction thermiques peut provoquer une déformation et une contrainte résiduelle dans la zone de soudure.
• Refroidissement et solidification de la soudure : après le départ de la source de chaleur, le bain de fusion commence à refroidir et se solidifie progressivement. Lors de la solidification, les atomes métalliques se réorganisent pour former une nouvelle structure cristalline.

Changements chimiques

• Oxydation des métaux :À haute température, les métaux réagissent avec l’oxygène de l’air pour former des oxydes métalliques. Ces oxydes peuvent affecter la qualité et les performances de la soudure.
• Nitruration du métal :Si de l’azote est présent dans l’environnement de soudage, le métal peut également réagir avec l’azote pour former des nitrures métalliques.
• Alliage de soudure :Les éléments d’alliage dans le matériau d’apport ou le métal de base ajouté peuvent être redistribués ou subir des réactions chimiques pendant le processus de soudage, affectant ainsi la composition de l’alliage et les propriétés de la soudure.
• Absorption de gaz et précipitation dans la soudure :Au cours du processus de soudage, la soudure peut absorber certains gaz (tels que l’hydrogène, l’azote, etc.). Ces gaz peuvent précipiter au cours de laProcessus de refroidissementde la soudure, formant des défauts tels que des pores.

Quels sont les équipements utilisés dans le soudage des métaux ?

LeÉquipement requis pour le soudage des métauxcomprennent principalement des machines à souder, des électrodes, des pinces à souder, des matériaux de remplissage, etc.

1. Machine à souder

LeSouderest l’équipement de base pour le soudage des métaux et est utilisé pour convertir l’énergie électrique en énergie thermique nécessaire au soudage. Les types de soudeurs courants comprennent :

• Machine à souder : Une source d’énergie de soudage utilisée pour convertir le courant alternatif en basse tension et en courant élevé. C’est un équipement essentiel dans les opérations de soudage.
• Machine de soudage laser: En utilisant le faisceau laser comme source de chaleur pour le soudage, il présente les avantages d’une haute précision, d’un rendement élevé et d’une petite zone affectée par la chaleur.
• Machine de soudage par ultrasons : L’énergie générée par les vibrations ultrasonores fond et assemble les métaux entre eux,Convient pour le soudage de certains matériaux spécifiques.

2. Électrode

Les électrodes jouent le rôle de transmission du courant, de fusion du métal et de formation des soudures pendant le processus de soudage. Selon la méthode de soudage, la forme de l’électrode est également différente :

• Baguette de soudage :En soudage électrique, la baguette de soudage agit comme une électrode et se compose d’un noyau métallique et d’un revêtement. Lorsque la baguette de soudage entre en contact avec la soudure et est sous tension, la baguette de soudage fond et forme une soudure avec la soudure.
• Électrodes de la torche de soudage :Dans le soudage au gaz ou certaines méthodes de soudage spéciales, le pistolet de soudage peut contenir des électrodes pour générer et maintenir un arc ou une flamme.
• Électrode de soudage par résistance :Dans le soudage par résistance, l’électrode est utilisée pour serrer la soudure et faire passer le courant électrique, de sorte que la soudure fond et s’assemble sous l’action de la chaleur de résistance. Ces électrodes sont généralement faites de matériaux tels que le cuivre, le chrome, le zirconium et le cuivre qui résistent aux températures élevées et ont une bonne conductivité électrique.

3. Pince à souder

Lepince à souderest un outil utilisé pour maintenir la baguette de soudage et transmettre le courant de soudage pendant les opérations de soudage. Il garantit non seulement que le soudeur peut contrôler l’électrode de manière stable pendant le processus de soudage, mais protège également les mains du soudeur des températures élevées et de la lumière de l’arc dans une certaine mesure. Par conséquent, une pince à souder peut également être considérée comme un type d’équipement de sécurité.

4. Matériaux de remplissage

Dans certaines méthodes de soudage, afin d’augmenter la résistance et l’étanchéité de la soudure, des matériaux d’apport doivent être utilisés :

• Fil de soudage :Dans les méthodes de soudage telles que le soudage sous protection gazeuse et le soudage à l’arc au tungstène, le fil de soudage est introduit dans la soudure en tant que matériau d’apport et forme une soudure avec le métal de base fondu.
• Soudure:Dans les méthodes de soudage à basse température telles que le brasage, la soudure est utilisée pour remplir la soudure et assembler les pièces métalliques. La soudure est généralement faite d’alliages métalliques à faible point de fusion, tels que les alliages d’étain et de plomb.

Quels sont les matériaux couramment utilisés dans le soudage des métaux ?

Il y en a beaucoupMatériaux couramment utilisés dans le soudage des métaux. Voici quelques matériaux métalliques courants et leurs applications en soudage :

1 Acier :

• Acier doux :a une bonne soudabilité et est souvent utilisé pour fabriquer diverses pièces et composants structurels.
  Acier à teneur moyenne en carbone : tel que l’acier 45, qui possède de bonnes propriétés mécaniques complètes et est souvent utilisé pour fabriquer des pièces mobiles à haute résistance, telles que des roues de turbine, des pistons de compresseur, etc.
• Acier allié :tels que 40Cr, qui a de bonnes propriétés mécaniques complètes après trempe et revenu. Il est souvent utilisé pour fabriquer des pièces à vitesse moyenne et à charge moyenne, telles que des engrenages de machines-outils, des arbres, etc. L’acier moulé est également unType d’acier alliéet est souvent utilisé pour fabriquer divers moules.

2. Aluminium et alliages d’aluminium :

Les alliages d’aluminium sont légerset résistant à la corrosion et sont largement utilisés dans les industries de l’aérospatiale, de l’automobile, des équipements électroniques et des appareils ménagers. Le soudage laser des alliages d’aluminium permet de produire des structures soudées avec une résistance extrêmement élevée et aucun risque de pores ou de fissuration.

InoxComprend l’acier inoxydable austénitique, l’acier inoxydable ferritique et l’acier inoxydable martensitique. L’acier inoxydable austénitique a de bonnes performances de soudage, l’acier inoxydable ferritique a une forte ténacité et l’acier inoxydable martensitique a un effet de soudage insatisfaisant mais un faible coût. L’acier inoxydable est couramment utilisé dans les industries alimentaire et médicale en raison de ses propriétés hygiéniques.

4. Cuivre et alliages de cuivre :

Le cuivre et ses alliages ont une conductivité électrique, une conductivité thermique et une résistance élevées. Le soudage au laser peut souder des matériaux en cuivre rapidement et efficacement et peut être utilisé pour fabriquer des pièces structurelles complexes et des composants électroniques.Cuivre et alliages de cuivresont également couramment utilisés dans les applications électriques et décoratives.

5. Fonte :
Quoiquefontea une faible soudabilité, il peut toujours être utilisé pour réparer certaines pièces en fonte importantes après des processus de réparation de soudage appropriés, tels que le préchauffage et la sélection de baguettes de soudage appropriées.

6. Autres métaux non ferreux :
Tels que le titane, le nickel, l’étain, le chrome, le niobium, l’or, l’argent et d’autres métaux et leurs alliages. Ces métaux présentent des caractéristiques de soudage différentes dans le soudage au laser ou d’autres méthodes de soudage, et peuvent être sélectionnés en fonction de besoins spécifiques.

7. Alliage spécial :
Tels que les alliages à base de nickel, les alliages à base de cobalt, etc. Ces alliages ont des propriétés physiques et chimiques particulières et sont souvent utilisés pour le soudage dans des environnements difficiles tels que les températures élevées, les pressions élevées et la corrosion.

Quels sont les avantages et les inconvénients du soudage des métaux ?

En tant que technologie d’assemblage importante, le soudage des métaux présente une série d’avantages et d’inconvénients. Le tableau suivant est un aperçu détaillé de laAvantages et inconvénients du soudage des métaux:

Avantages	Inconvénients
Connexion à haute résistance	Facile à déformer
Bonne étanchéité	Performances réduites de la zone affectée par la chaleur
Adaptable	Des exigences élevées en matière de compétences pour les opérateurs
Rentable	Investissement important en équipement
Connexion permanente	Consommation d’énergie élevée
Flexibilité de conception	Soudage, fumée et pollution
Automatisation et mécanisation	Sujet aux fissures
Léger	Porosité et inclusions

Quelles sont les applications de la soudure métallique ?

Le soudage des métaux a un large éventail d’applicationsdans de nombreux domaines. Voici quelques-uns des principaux domaines d’application :

1. Domaine aérospatial :

La soudure des métaux est vitale dans l’industrie aérospatialeet est utilisé pour fabriquer et réparer diverses pièces métalliques telles que des fuselages d’avions, des ailes, des moteurs, des réservoirs de carburant, etc. Ces pièces nécessitent une résistance élevée, une résistance élevée à la corrosion, une durabilité élevée et une résistance aux températures élevées, et la technologie de soudage des métaux peut répondre à ces exigences.

2. Domaine de la construction :

Dans le domaine de la construction,Le soudage des métaux est largement utilisé dans la fabricationdes charpentes de grands bâtiments, ponts, tunnels, stations de métro et autres structures. Le soudage des métaux offre une résistance, une précision et une durabilité élevées tout en réduisant les coûts de production et en augmentant la productivité.

3. Domaine de la construction automobile :

Fabrication automobileest un autre domaine d’application majeur pour le soudage des métaux. La fabrication et la réparation de composants tels que le châssis de l’automobile, la carrosserie, le tuyau d’échappement, le système de carburant et le moteur nécessitent tous une technologie de soudage. La soudure des métaux améliore la durabilité des composants automobiles et améliore les performances et la sécurité des véhicules.

4. Domaine électronique :

Dans le domaine de l’électronique,Le soudage des métaux est utilisé dans la production et la réparation de divers appareils électroniques, tels que les cartes de circuits imprimés, les appareils emballés, les appareils thermiques, etc. Le soudage des métaux permet une précision, une fiabilité et une durabilité élevées, améliorant ainsi les performances et la durée de vie des appareils électroniques.

5. Industrie de l’énergie :

Dans le secteur de l’énergie,Le soudage des métaux est utilisé pour souder les oléoducs et les gazoducs, l’équipement de la centrale, les composants des centrales nucléaires et d’autres installations clés pour assurer le fonctionnement normal et la sécurité des installations énergétiques.

6. Fabrication :

Dans l’industrie manufacturière au sens large, le soudage des métaux est utilisé pour produire une variété de produits métalliques, tels que des machines et des équipements, des navires, etc. Il fonctionne en assemblant des pièces métalliques pour former un produit fini avec la résistance et la fonctionnalité requises.

Foire aux questions

1. Comment le métal est-il soudé ensemble ?

Le soudage des métaux est effectué en chauffant le métal à l’état fondu (ou dans certaines méthodes de soudage, comme le soudage sous pression, le métal n’est pas complètement fondu mais déformé plastiquement), puis refroidi et solidifié pour créer une force de liaison entre les atomes de métal, assemblant ainsi deux ou plusieurs pièces ensemble. Le processus d’assemblage de morceaux de métal ensemble.

2.Comment fonctionne exactement le soudage ?

Le principe de base du soudage est d’utiliser une source de chaleur pour chauffer le métal à souder à une température appropriée, provoquant la fusion du métal (ou sa déformation plastique lors du soudage sous pression), puis sa solidification par refroidissement. Les atomes métalliques sont réarrangés et étroitement combinés pour former une soudure. La source de chaleur peut être un arc, une flamme, un laser, un faisceau d’électrons, etc., selon la méthode de soudage.

3. Que se passe-t-il lorsque le métal est soudé ?

Au cours du processus de soudage des métaux, les principaux phénomènes qui se produiront sont les suivants : le métal est chauffé à l’état fondu, formant un bain de fusion. Le métal dans le bain fondu réagit avec l’oxygène, l’azote, etc. dans l’air pour générer des impuretés telles que des oxydes et des nitrures. Dans le même temps, le métal dans le bain de fusion peut subir des réactions métallurgiques avec les éléments d’alliage dans les matériaux de soudage, modifiant la composition chimique et les propriétés du métal. Au cours du processus de soudage, il est généralement nécessaire de fournir une protection contre les gaz inertes ou les gaz actifs pour empêcher l’oxygène, l’azote et d’autres impuretés dans l’air de pénétrer dans le bain de fusion et d’affecter la qualité de la soudure. Au fur et à mesure que la source de chaleur est éliminée, le bassin de fusion commence à refroidir et à se solidifier progressivement. Pendant le processus de refroidissement, des forces de liaison sont générées entre les atomes métalliques pour former une soudure.

4. Comment soudez-vous le métal étape par étape ?

Le processus étape par étape du soudage du métal comprend généralement : (1) Travaux de préparation : sélectionnez les méthodes et l’équipement de soudage appropriés, préparez le métal à souder et les matériaux à souder (tels que les électrodes, les fils, les flux, etc.), et effectuez un traitement de surface sur le métal à souder pour éliminer les taches d’huile, la rouille et autres impuretés. (2) Préchauffage : Selon le type de métal et la méthode de soudage, il peut être nécessaire de préchauffer le métal à souder pour réduire les contraintes de soudage et les fissures. (3) Positionnement et serrage : Positionnez et fixez avec précision le métal à souder pour vous assurer que le métal ne bouge pas ou ne se déforme pas pendant le processus de soudage. (4) Opération de soudage : allumez la source de chaleur, ajustez les paramètres de soudage (tels que le courant, la tension, la vitesse de soudage, etc.), faites fondre le matériau de soudage et formez un bain de fusion avec le métal à souder. Contrôlez la taille, la forme et la température du bain de fusion pour garantir la qualité de la soudure.(5)Refroidissement et inspection de la soudure : Une fois le soudage terminé, laissez la soudure refroidir naturellement à température ambiante. Effectuer une inspection visuelle et les essais non destructifs nécessaires (tels que des tests aux rayons X, des tests par ultrasons, etc.) sur les soudures pour s’assurer que la qualité des soudures répond aux exigences. (6) Traitement de suivi : Au besoin, les soudures sont meulées et polies pour améliorer leur qualité d’apparence et leur résistance à la corrosion.

Résumé

Le soudage des métaux est un processus ancien et sophistiqué qui joue un rôle essentiel dans l’industrie moderne. Il utilise la chaleur et la pression pour relier fermement des pièces métalliques disparates, donnant à d’innombrables structures et équipements leur durabilité. Par une compréhension approfondie des principes de basePrincipes de soudageet les principes de fonctionnement des différentes méthodes de soudage, nous pouvons mieux maîtriser cette technologie et optimiser et améliorer continuellement la qualité du soudage dans des applications pratiques.

Démenti

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