La soudure de la fonte pose des défis particuliers en raison de sa structure cristalline et de sa composition chimique. Les fissures peuvent se former facilement, compromettant la solidité et la durabilité de l’ouvrage. Pour éviter ces défauts, il faut bien préparer la pièce à souder, en nettoyant soigneusement la surface et en préchauffant le matériau à une température appropriée.
Une fois la soudure entamée, il faut contrôler la vitesse de refroidissement de la fonte pour minimiser les contraintes thermiques. L’utilisation d’électrodes spécifiques et de techniques adaptées contribuera aussi à réduire les risques de fissures, assurant ainsi une soudure plus fiable.
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Plan de l'article
Comprendre les causes des fissures lors de la soudure de la fonte
Pour maîtriser les fissures lors de la soudure de la fonte, il est indispensable de comprendre leurs diverses origines. Les fissures de soudage peuvent être classées selon leur position, taille, cause et mécanisme. Parmi elles, la fissure chaude et la fissure froide se distinguent par leurs températures de formation.
Fissures chaudes
Les fissures générées à haute température pendant le soudage sont appelées fissures chaudes. Ces dernières se produisent généralement dans le métal fondu, mais peuvent aussi se former dans le métal de base près de la ligne de fusion. La fissure de cristallisation se manifeste souvent lors du soudage de la fonte, en raison des impuretés présentes dans les aciers au carbone et les alliages à base de nickel. Le retrait du métal solidifié combiné à un métal liquide résiduel insuffisant entraîne une fissuration intergranulaire sous contrainte.
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Fissures de liquéfaction
La fissure de liquéfaction est un type de microfissure qui se produit le long du joint granulaire de l’austénite, souvent dans la zone de fracture proche de la zone de fissure ou entre les couches. Elle résulte de la refusion des composants eutectiques à la limite des grains d’austénite. La fissure polygonale, quant à elle, se forme lors du processus de polygonisation, où une température élevée entraîne une très faible plasticité.
Fissures froides et de réchauffage
Les fissures froides apparaissent après le refroidissement complet de la soudure, souvent en raison de contraintes résiduelles élevées. La fissure de réchauffage, en revanche, se produit lors de cycles thermiques successifs, où le matériau est soumis à des contraintes thermiques répétées. La déchirure lamellaire est une autre forme de fissure de soudage, survenant généralement lorsque le matériau est soumis à des forces de traction perpendiculaires à ses laminations.
En connaissant ces différentes formes de fissures et leurs causes, il est possible d’adopter des techniques spécifiques pour les prévenir et ainsi garantir une soudure de fonte sans défauts.
Techniques de préparation et de soudage pour éviter les fissures
Pour prévenir les fissures lors du soudage de la fonte, une préparation adéquate et des techniques de soudage précises sont nécessaires. Voici quelques recommandations essentielles :
- Préparation des pièces : avant le soudage, nettoyez soigneusement les surfaces à souder pour éliminer toute trace d’oxyde, d’huile ou de contaminants. Utilisez des brosses métalliques ou des solvants adaptés.
- Préchauffage : préchauffez les pièces de fonte à une température adéquate pour réduire les tensions thermiques. Cette opération permet d’éviter les fissures de cristallisation et de liquéfaction causées par des gradients thermiques excessifs.
Soudage proprement dit
Utilisez des électrodes et des flux appropriés pour le type de fonte à souder. Pour minimiser les risques de fissuration, adoptez les techniques suivantes :
- Soudage à l’arc : le soudage à l’arc avec électrodes enrobées est recommandé pour les fontes. Utilisez des électrodes à faible teneur en hydrogène pour réduire les fissures froides.
- Soudage MIG/TIG : pour un contrôle précis de la chaleur et une meilleure qualité de soudure, optez pour le soudage MIG ou TIG. Ces méthodes permettent de souder avec des apports de chaleur contrôlés et d’éviter les fissures polygonales.
Alliages d’ajout
Pour renforcer la résistance aux fissures, des éléments d’alliage peuvent être ajoutés aux métaux de base ou d’apport :
| Élément | Rôle |
|---|---|
| Mo (Molybdène) | Réduit les fissures de cristallisation |
| Ti (Titane) | Stabilise les grains et réduit les fissures intergranulaires |
| Nb (Niobium) | Améliore la ténacité et réduit les fissures de réchauffage |
Adopter ces pratiques et ajuster les paramètres de soudage selon les caractéristiques spécifiques de la fonte soudée permet de minimiser significativement les risques de fissuration, garantissant ainsi une soudure de haute qualité et durable.
Procédures post-soudage pour minimiser les risques de fissuration
Une fois le soudage de la fonte terminé, plusieurs étapes majeures doivent être suivies pour garantir la solidité et l’intégrité de la soudure. Pour éviter les fissures de réchauffage et les autres types de fissures, prêtez une attention particulière aux traitements thermiques et aux inspections :
Traitements thermiques post-soudage
Refroidissement contrôlé : après le soudage, laissez les pièces refroidir lentement pour éviter les tensions internes. Utilisez des couvertures isolantes pour maintenir une température stable et réduire le risque de fissures froides.
Traitement de détente : appliquez un recuit de détente pour soulager les contraintes résiduelles. Maintenez les pièces à une température spécifique pendant un temps déterminé puis laissez-les refroidir lentement.
Inspection et contrôle qualité
Contrôle visuel : examinez soigneusement la soudure à la recherche de fissures superficielles. Utilisez des loupes ou des caméras haute résolution pour détecter les défauts visibles.
Essais non destructifs : pour identifier les fissures internes, utilisez des techniques telles que la radiographie, l’ultrason ou les liquides pénétrants. Ces méthodes permettent de détecter les fissures de cristallisation et de liquéfaction qui peuvent ne pas être visibles à l’œil nu.
Réparation des défauts
Retrait des fissures : si des fissures sont détectées, retirez la zone endommagée par meulage ou gougeage. Préparez de nouveau la surface avant de resouder.
Soudage de réparation : réalisez la soudure de réparation en respectant les mêmes précautions que pour la soudure initiale, incluant le préchauffage et le choix des électrodes appropriées.
Adopter ces procédures post-soudage permet de minimiser significativement les risques de fissuration, assurant ainsi une soudure de haute qualité et durable.