Déformations en soudage, dilatation et retrait

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Dilatation et retraits

Lorsque l’on chauffe une pièce métallique, on constate une augmentation de ses dimensions, c’est la dilatation qui est proportionnelle à

  • ses dimensions initiales
  • son coefficient de dilatation du matériau
  • la température de préchauffage

Le retrait est la contraction de ce matériau au refroidissement.

Coefficient de dilatation

Chaque matériau est caractérisé par son coefficient de dilatation linéaire qui exprime la variation de longueur par °C et mm de longueur

Tableau de coefficients et dilatations

Dilatation linéaire

L=L0 (1+Ɛt) avec t en °C, L et L0 en mm

Une barre d’acier de 1000 mm de long, chauffée à 100°C mesurerait 1001,17 mm et 1007,6 mm à 650 °C.:

  • à 100°C: L=1000 (1+0,0000117x100) = 1001,17 mm
  • à 650°C: L=1000 (1+0,0000117x650) = 1007,6 mm

Sous l’effet de la chaleur, les atomes d’une même maille sont moins attirés donc plus libres et prennent plus de place (x augmente).

Au delà de 650°C, toutes les déformations sont plastiques donc irréversibles.

Dilatation de l'atome

Evolution de la limite élastique, de la rupture et de l'allongement en fonction de la température

Limite élastique, rupture, allongement et température
  • Rr: Limite à la rupture
  • Re: Limite élastique
  • A%: Allongement

Etude d'un barreau libre

Un barreau en acier est à 20°C à température ambiante. On le chauffe, il se dilate. Sa longueur augmente de ΔL. Au refroidissement, libre de tout mouvement, il retrouve ses dimensions de départ (L0), il s’est rétracté de ΔL. 


Barreau allongement delta L
Tableau de contraintes

Etude d'un barreau bridé en dilatation

Déformation barreau bridé

En soudage, lorsque les pièces sont libres de se mouvoir, les déformations sont maximales et les contraintes pratiquement nulles.

Etude d'un barreau bridé en dilatation et retrait contrarié

Déformation barreau bridé et retrait contrarié

En soudage, si les pièces sont bridées, encastrées, les déformations ne peuvent se faire et donc les contraintes sont maximales.

Influence du procédé de soudage sur les déformations

La vitesse à laquelle la chaleur diffuse dans la pièce et la concentration énergétique du procédé de soudage sont deux facteurs très importants qui conditionnent l’ampleur des contraintes ou des déformations.

Déformations contraintes par procédé de soudage

Différentes formes de retraits

Retraits en soudage

Réduction des effets de la dilatation et du retrait

Réduire les déformations en soudage
Retraits effets dilatation soudage
dilatation des soudures et déformations

Correction des effets de la dilatation et du retrait

Correction des déformations
Correction des effets de déformations
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