Fatigue des assemblages soudés

Bonjour à tous,

J'aimerai discuter avec vous sur ces deux articles en téléchargement:
En résumé, il s'agit d'améliorer la durée de vie des assemblages soudés d'un point de vue fatigue, par rapport à la qualité de forme des soudures.
Plus le pied de cordon a un rayon important, meilleure est la tenue à la fatigue.
Au début d'un des articles, ils parlent du problème de la mesure de ce rayon (répétabilité des mesures).
Quelqu'un connait la méthode de mesure utilisée? (laser et caméra CCD).
Y-aurait-il une méthode moins complexe?
Merci
Alex

Bonjour,

La conclusion de l'un des articles est :
L'opération de soudage peut introduire de nombreuses imperfections qui, si elles ne sont pas maîtrisées, réduisent drastiquement la résistance en service et augmentent la dispersion des durées de vie en service des assemblages soumis à la fatigue.
Si les défauts plans, tels que fissures ou manques de pénétration sont éliminés, les sites d'amorçage se situent alors en pied de cordon, dont la géométrie doit être contrôlée voire optimisée.
Améliorer la qualité des soudures vis-à-vis de la fatigue revient donc à augmenter le rayon de raccordement et à diminuer l'angle de raccordement au pied du cordon tout en garantissant une faible dispersion de leurs niveaux qu'il convient de mesurer statistiquement.
Une telle amélioration passe soit par un contrôle de fabrication qui garantit la qualité, c'est-à-dire le niveau admissible des imperfections induites par le soudage, soit par l'optimisation et la maîtrise des conditions et de la stratégie de soudage pour lesquelles la modélisation numérique permet d'évaluer rapidement les niveaux optimisés des paramètres de fabrication.

La meilleure des parades pour se faire est d'optimiser le procédé de soudage utilisé, la position de soudage, la répartition des passes et d'assurer des fusions TIG de parachèvement des pieds de cordon sur certains matériaux et certains cordons de soudure très sollicités en fatigue pour améliorer l'angle et augmenter le rayon.
C'est une stratégie que les entreprises spécialisées dans ce type de pièce mettent en oeuvre régulièrement sans parler du surfacage de la surépaisseur sur les soudures bout à bout.

Cordialement,

Oui, merci d'avoir mis au clair tout ça.

Mon problème serait justement de mettre en place cette démarche de qualité, afin de controler la forme des cordons (rayon et angle au pied de cordon) sur des assemblages de tubes en alliage d'aluminium.
Il faut pour cela effectuer des tests de fatigue sur éprouvettes représentatives de l'assemblage soudé. Plusieurs problèmes se posent:

- au niveau du type de solicitation (flexion, traction etc) de la soudure mais aussi de ses caractéristiques (sollicitation en fatigue -> valeur moy et amplitude). Il faut que le test sur l'éprouvette corresponde aux sollicitations de la soudure ou partie d'assemblage, en fonctionnement. Car tester un assemblage complet jusqu'à rupture pour chaque test revient cher.

- ensuite, au niveau de la mesure du rayon au pied de cordon. Comme c'est dit dans l'article, on a un problème de répétabilité avec la méthode classique (projecteur de prifil). En effet, dans mon cas, il sera difficil d'obtenir des résultats corrects pour des tubes soudés. J'aurais donc voulu en savoir un peu plus sur cette technique par laser et camera CDD. Ou peut-etre y-a-t-il une nouvelle technique depuis la parution de l'article?

Merci de votre participation
Alex

Bonjour,

Au titre des parachèvements des joints soudés, de nombreuses études ont été faites ces derniers temps qui changent un peu le document du CETIM.
Voir le site de l'IIW (Internation Welding Institute) entre autres.
Deux types de sollicitations sont à considérer :
- Localement des cycles traction pure (contrainte de traction qui varie)
- Des cycles alternés (traction compression)

Les facteurs principaux (autres que les gros défauts internes) sont les caniveaux en pied de cordon, le rayon de raccordement au pied de cordon, et les contraintes résiduelles de soudage (uniquement en cas de cycles alternés).
Les caniveaux sont extrèmement préjudiciables à la durée de vie en fatigue.
Développer un bon mode opératoire de soudage sans caniveau sera très favorable.
On peut aussi passer la fraise carotte diam 15 (sens des stries d'usinage perpendiculaires au cordon, très important) jusqu'à enlever 0.5 mm du métal de base (voir 2 mm pour les épaisseurs importantes) cela baissera fortement le facteur de concentration de contraintes et les courbes du DNVdonentun facteur de 2.5 sur la durée de vie.
La refusion TIG (sans métal d'apport) est aussi un facteur améliorant, mais les études donnent une assez grande dispersion dans les gains de durée de vie suivant le soin réalisé pour cette opération.
Un moyen de contrôle peu cher reste le ''disk test'' :
on pose un disque au pied de cordon et une pige souple de diam donné qui ne doit pas passer entre le disque et le pied de cordon.
Plus le diamètre du disque est grand et celui de la pige est petit, plus le facteur de concentration de contrainte sera faible, ce qui favorisera la tenue en fatigue.
C'est pas cher et ça peut améliorer très rapidement le comportement des soudeurs car c'est très visuel. (on peut utiliser une pièce de 5 centimes d'€uro et une pige en corde à piano de 0.2 mm.
La profilométrie laser ou le relevé de profil par caméra (CCd par exemple) sont vite onéreux et il faut développer les logiciels de traitement d'image...
ça ne se fera pas en deux jours.
Sinon reste le TTAS (ou PWHT) qui réduit fortement les contraintes résiduelles mais cela n'est efficace que dans le cas des sollicitations alternées.
Voila, je n'ai plus de place, bon courage!

Bonjour, (o)

Merci pour ta participation.
En effet, le test disk dont tu parles à l'air très simple à mettre en place et surtout peu onéreux. Un bon point pour vérifier le défaut de forme en pied de cordon.
Par rapport aux contraintes résiduelles, qui restent assez importantes en soudage, qu'est ce que le TTAS ou le PWHT'
C'est du grenaillage de précontrainte?
Merci pour le soutien.
Je n'ai pas encore commencé mon projet, mais quand j'aurai des résultats, je vous en ferais part.
Merci

Bonsoir,

Merci beaucoup frakie pour ce partage d'expériences très enrichissant.

Peut on espérer avoir une photo macro d'un exemple d'application de votre ''disk test'' afin de mieux se rendre compte de l'intérêt pour le soudeur lambda.

Pour AleXgoen
TTAS ou PWHT : contraction de Traitement Thermique Après Soudage ou en anglais Post Weld Heat Treatment.

Cordialement,

Bonjour,

La méthode est assez simple à imaginer, mais si on pouvait avoir une petite illustration ça serait sympa oui.

Ok pour les TTAS.

Connaissez vous le grenaillage de précontrainte?
C'est une technique apparement pas tres connue mais qui peut apporter beaucoup au niveau de la tenue en fatigue.
En projetant des billes sur la surface des zones soudées, on induit des contraintes résiduelles de compression qui annulent les contraintes résiduelles de traction dues au soudage.
De cette façon, les fissures qui apparaissent se propageront plus difficilement.
Je connais seulement le principe, alors si vous avez des infos la dessus, elles seront les bienvenues !!
Merci à vous
Alex