Énergie de l’arc et apport de chaleur
La quantité de chaleur apportée par le soudage influe sur la vitesse de refroidissement, donc sur la structure, la dureté, la ténacité et la déformation de l’assemblage. Les descriptifs de mode opératoire de soudage (DMOS) fixent donc une plage d’énergie. Deux grandeurs sont utilisées :
Énergie de l’arc (kJ/mm) = tension (V) × intensité (A) × 60 ÷ (1 000 × vitesse d’avance en mm/min)
Apport de chaleur = énergie de l’arc × rendement thermique k
Les normes européennes NF EN 1011-1 et ISO/TR 17671 appliquent le rendement thermique du procédé, tandis que le code américain ASME IX utilise directement l’énergie de l’arc, souvent en kJ/pouce.
Rendement thermique selon le procédé
| Procédé | Rendement k |
|---|---|
| Arc submergé (121) | 1,0 |
| Électrode enrobée (111) | 0,8 |
| MIG/MAG (131/135) | 0,8 |
| Fil fourré (136/138) | 0,8 |
| TIG (141) | 0,6 |
| Plasma (15) | 0,6 |
Exemple
Une soudure MAG à 24 V et 200 A avec une vitesse d’avance de 300 mm/min a une énergie de l’arc de 24 × 200 × 60 ÷ (1 000 × 300) = 0,96 kJ/mm. Avec un rendement de 0,8, l’apport de chaleur est de 0,77 kJ/mm.
Pourquoi c’est important
- Énergie trop faible : un refroidissement rapide peut durcir la zone affectée thermiquement et provoquer une fissuration à froid par l’hydrogène dans les aciers au carbone et faiblement alliés, surtout en forte épaisseur.
- Énergie trop forte : un refroidissement lent peut faire grossir le grain, réduire la ténacité et augmenter les déformations. Les aciers inoxydables et les aciers trempés-revenus y sont sensibles.
Bien mesurer
- Mesurez la vitesse d’avance sur une longueur et un temps connus, de l’amorçage à l’extinction de l’arc.
- Relevez la tension réelle à l’arc, pas la consigne du poste, si les câbles sont longs.
- Pour les procédés pulsés et à forme d’onde contrôlée, le simple produit tension × intensité ne représente pas la puissance réelle : utilisez l’énergie ou la puissance instantanée affichée par le poste, comme le prévoit l’ISO/TR 18491.
- Le balayage réduit la vitesse d’avance et augmente l’énergie : notez sa largeur dans le DMOS.