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  1. #1
    Avatar de Kaabaal
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    Par défaut Problématique bouchons soudés allié 17NCD6 / inox X6CrNiTi18-10


    Bonjour à tous,

    J'ai une problématique de qualité de soudage sur un assemblage hétérogène de bouchons.
    Parfois, durant le soudage ou ensuite (en utilisation), on observe des fissurations dans la zone fondue.

    J'ai pas mal d'infos sur le sujet que voici ci-dessous:

    Assemblage X6CrNiTi18-10 sur 17NCD6 soudé au 309MoL.

    schema-bouchons-soudes.png


    Voici un schéma de l'assemblage, je précise que le bouchon est monté plaqué sur l'épaulement.
    Les diamètres des bouchons sont variables, de 8mm à 22mm, les problèmes ne sont rencontrés que sur les plus grands diamètres (16 à 22mm).
    La pièce dans laquelle est soudée le bouchon est un châssis, donc massif.
    Il est à noter que la composition de ce châssis peut parfois varier, notamment (sinon, ce n'est pas drôle) en soufre et phosphore.

    Les paramètres de soudage sont du fil en 2mm, 150-160A (à la pédale...), pour une tension de 13-14V (trop basse à mon avis, on a des soucis de péné/collage parfois), préchauffage 170°C, T°C interpasse 250°C.
    Enfin, après soudage, la pièce est cementée 24h à 1050°, puis subit un trempé/revenu.


    Le retour des soudeurs est que:
    1) ils sont obligés de faire leur passe en une fois, sinon, ça fissure
    2) même malgré ça, ils entendent le métal claquer après soudage


    La première chose à laquelle j'ai bien évidemment pensé est: "pourquoi des bouchons en inox?"
    La réponse est que la pièce est soumise à énormément de vibrations et après essais (les essais ont 20-30 ans), les bouchons en matériau homogène au châssis fissurent après un certain nombre d'heures de fonctionnement.
    L'explication est que la métallurgie du soudage du bouchon est trop fragile pour gérer les sollicitations en fatigue alors que l'inox l'est moins.

    Il y a aussi des efforts à faire au niveau de la soudabilité opératoire, mais ça, pas de soucis (suppression des stries et meilleur nettoyage autour du joint, et je me demande si l'usinage du bouchon pour avoir un chanfrein en V est vraiment utile... etc).
    C'est surtout au niveau métallurgique que je me pose des questions, car au vu de l'assemblage, ce n'est pas une seule cause qui pourrait induire une fissuration...
    J'étais par exemple en train de lire les problématiques de fissuration des inox stabilisés en relaxation et leur éventuelle relation avec de l'écrouissage (suite au fait que le bouchon soit en contact sur l'épaulement et que coeff dil inox > coeff dil acier) : /.

    Je cherche donc à améliorer la qualité de cet assemblage pour éviter tout fissuration à l'avenir, et absorber les variations de composition de l'acier (aucun souci pour l'inox, il est livré en barres et c'est de la bonne qualité).
    La première solution qui m'est venue avec mes gros sabots est bien évidemment de souder à la base nickel.
    Le problème, comme d'habitude, c'est le coût...
    Sans compter que vu la géométrie des joints et le coût opératoire, le beurrage est totalement hors de question.

    Voilà, je sollicite donc votre aide, si vous avez une solution, je suis tout à fait preneur!
    L'idée est vraiment d'avoir une méthodologie reproductible qui soit suffisamment conservative pour que ces assemblages soudés soient conformes indépendamment des qualités variables de l'acier.


    Merci beaucoup!

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  3. #2
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    Bonsoir Kaabaal,

    Merci d’avoir déposé votre message sur notre forum.
    Votre problématique métallurgique n’est pas simple à régler !

    Avez vous la fiche de soudage ou le DMOS de cet assemblage ?
    Avez vous réalisé un coupon témoin soudé ou une QMOS pour analyser les résultats ?
    Avez-vous une macrographie ?
    Avez-vous réalisé des filiations de dureté ?

    Je pense que vous soudez en TIG
    Je soupçonne une dilution trop importante de votre acier 17NCD6 dans le bain de fusion générant certainement une structure martensitique.

    Avez vous vérifié (sur le diagramme de Schaeffler / Delong par exemple) la structure métallurgique de votre métal fondu.?

    c487abc2-b533-4524-8468-a0757d4079f3.jpg

    Mais il semble que vous refusez d’appliquer les solutions métallurgiques envisageables et possibles comme le beurrage ou la base nickel pour des raisons économiques.

    Bien cordialement

    Dominique
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  4. #3
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    Par défaut Réponse bouchons soudés

    Bonjour Dominique,

    Merci de votre réponse!

    Effectivement, le beurrage inconel n'est pas une option car la pièce nécessiterait de repasser à l'usinage ensuite, les coûts explosent et notre occurence de défauts sur ces assemblages de bouchons n'est pas suffisamment élevée pour justifier un tel surcoût... Malheureusement! Ah, si le soudage industriel n'était pas limité par l'argent...

    Voici en pièce-jointe le DMOS, la macro et les filiations de dureté.
    Avec Schaeffler, nous sommes proche du domaine martensitique, mais sur le papier... (voir PJ)

    d0cc4020-8425-4e3f-b059-5a6afd2455f9.jpg


    9319644e-caff-46e0-b7f0-ad1d06dcd15e.jpg


    a0945829-25c1-4520-a668-cab682f43b53.jpg


    65a0d576-53cc-4f22-b7c7-2444b83365f3.jpg


    Vous êtes complètement dans le vrai, duretés élevées (notamment en ZAT, avec parfois du 400-440 HV) et structure martensitique (malheureusement je n'ai pas de micros, mais aucun doute sous la lunette). La qualité d'acier peut, en plus, varier (pour du moins bon, sinon ce n'est pas drôle). Sans compter que notre ami le soufre est présent, car il permet des facilités à l'usinage (S: 0.02 à 0.055).

    J'aimerais éviter de passer par une base nickel pour le métal d'apport pour des questions de coût, mais cela reste bien évidemment une option (voire la seule qui soit conservative au vu de mes recherches), car je cherche à définir des paramètres d'assemblage tenant compte des changements de qualité d'acier, il me faut donc prévoir "large"...

    Merci de votre réponse!
    Miniatures attachées Miniatures attachées qmos-bouchons-p2.jpg   qmos-bouchons-duretes.jpg   schaeffler-bouchons.jpg  

  5. #4
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    Bonjour Kaabaal,

    Je n’arrive pas à lire les paramètres des feuilles au format PDF ...
    La qualité de reproduction n’est pas bonne.
    Je distingue juste le profil de la préparation
    Pour moi le chanfrein me semble trop fermé pour souder correctement sans diluer
    Il faut créer un lamage ou une partie droite de 2 / 3 mm de largeur en fond de chanfrein pour assurer une pénétration correcte
    Il faut faire passer le message à vos soudeurs de limiter au maximum la dilution
    Il faut interdire le fondu en première passe
    Il ne faut pas dépasser 25% / 30% de dilution de votre acier 17NCD6
    Il faut bien nourrir le bain de fusion avec le métal d’apport

    Bien cordialement

    Dominique
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  6. #5
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    Bonjour Dominique,

    Je vais essayer de faire différemment pour les images!

    Le chanfrein est de 60-65°, c'est un peu faible effectivement mais les soudeurs disent ne pas avoir de souci. Cela dit, ils soudent à la pédale et cela m'inquiète car la pédale induit une énergie de soudage variable et, donc, une dilution variable...

    Cela dit je ne vous comprends pas sur le "pas de fondu en première passe" ?
    Vous voulez dire aucune fusion en première passe, donc pas de pénétration??

    Nos défauts de fissure partent de la pénétration, justement. Les soudeurs disent qu'ils ont parfois un peu de mal à pénétrer sur les bouchons de petite taille de part l'encombrement, et pour ma part je pensais partir sur des cycles thermiques plus rapprochés pour éviter la formation de structures de trempe, et augmenter la tension (13-14 aujourd'hui, ce n'est pas assez!), notamment.

    Merci!


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