Définition du soudage par résistance PDF

Définition du soudage par résistance **Un procédé d'assemblage utilisant le courant électrique et la pression pour souder deux pièces métalliques sans ajout de matériau d'apport.** 2. **Principe de fonctionnement** Le soudage par résistance repose sur l\'effet Joule, où la résistance électrique...

Définition du soudage par résistance **Un procédé d'assemblage utilisant le courant électrique et la pression pour souder deux pièces métalliques sans ajout de matériau d'apport.** 2. **Principe de fonctionnement** Le soudage par résistance repose sur l\'effet Joule, où la résistance électrique des matériaux génère la chaleur nécessaire à la fusion 1- Application de pression : Les électrodes compriment les pièces à souder 2- Passage du courant : Un courant intense traverse les pièces, générant de la chaleur 3- Fusion : La chaleur produit une zone fondue à l'interface des pièces 4- Refroidissement : Le métal se solidifie, assurant une liaison permanente 3. Principes de base La chaleur Q générée est donnée par la loi de Joule Résistance de contact : La résistance de contact est donnée par 4. Paramètres influençant la qualité du soudage par résistance Paramètre Plage typique Effet d\'une variation --------------------------------- ------------------ ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Intensité du courant 5 000 à 20 000 A Trop faible : fusion incomplète Trop élevé : projections et dégradation des électrodes Temps d\'application du courant 0,1 à 1 s Trop court : fusion insuffisante Trop long : surchauffe et déformation des pièces Pression appliquée 1 500 à 6 000 N Insuffisante : mauvais contact électrique Exagérée : déformation des pièces Épaisseur des pièces 0,5 à 10 mm Plus épais : nécessite plus de courant Trop épais : difficulté à générer suffisamment de chaleur pour la fusion 5. Matériaux et électrodes utilisées Matériau Propriétés ------------------ ------------------------------------- Acier doux Facile à souder, bonne conductivité Acier inoxydable Bonne résistance, conducteur moyen Aluminium Très conducteur, difficile à souder Acier galvanisé Revêtement zinc, affecte la soudure Cuivre Très bon conducteur, rarement soudé Types d'électrodes Cuivre-chrome-zirconium : Pour les applications générales Cuivre-tungstène : Pour les matériaux à haute conductivité Durée de vie des électrodes et maintenance Durée de vie : Dépend de l\'utilisation et des matériaux. Maintenance : Nettoyage régulier et remplacement des électrodes usées. 6. Application Le soudage par résistance est une technique largement utilisée dans diverses industries en raison de son efficacité, de sa rapidité et de la qualité des soudures qu\'elle produit. Voici quelques-unes des principales applications : 1. Industrie automobile Assemblage de panneaux de carrosserie : Utilisé pour souder les parties de la carrosserie, garantissant une structure robuste et légère. Composants internes : Soudage de pièces telles que les réservoirs de carburant et les systèmes d\'échappement, où la qualité et la durabilité sont essentielles. 2. Aérospatiale Structures légères : Employé pour assembler des composants en aluminium et autres métaux légers, contribuant à réduire le poids des aéronefs tout en maintenant leur intégrité structurelle. Cadres et panneaux : Utilisé pour souder des éléments structurels critiques, où la fiabilité est primordiale. 3. Électronique Circuits imprimés : Utilisé pour le soudage de connecteurs et de dissipateurs thermiques, garantissant un bon contact électrique. Assemblage de composants : Permet l\'assemblage efficace d\'éléments électroniques, assurant un flux d\'électricité continu. 4. Construction Composants en aluminium : Utilisé pour assembler des poutres et des cadres en aluminium dans les bâtiments modernes, favorisant des constructions légères et durables. Fabrication de structures métalliques : Soudage de divers éléments métalliques pour des applications structurelles. 5. Fabrication générale Production de biens de consommation : Utilisé dans la fabrication d\'objets métalliques divers, tels que des meubles et des équipements ménagers. Tuyauterie et chaudières : Soude les tubes et les réservoirs, assurant l\'étanchéité et la résistance à la pression. 7. Comparaison par rapport aux autres procédés de soudage 8. Les différentes techniques de soudage par résistance Soudage par points (Spot Welding) (Définition : Le soudage par points est une technique où un courant électrique traverse deux tôles métalliques superposées en appliquant une forte pression à l'aide d'électrodes en cuivre Étapes du procédé : 1- Accostage : Les électrodes pressent les tôles ensemble 2- Passage du courant : Un courant intense traverse le point de contact, générant de la chaleur par effet Joule 3- Fusion : La chaleur crée un noyau fondu au point de soudure 4- Refroidissement et solidification : Le métal refroidit rapidement sous pression pour former une liaison solide 5- Ouverture des électrodes : Le processus peut être répété à un autre endroit Paramètres clés : Intensité du courant : 5 000 à 20 000 A (standard pour l'acier) Temps de soudage : 0,01 à 0,5 s Pression des électrodes : 1 à 5 kN Caractéristiques : Soudure localisée sur des points précis Convient aux tôles de faible épaisseur (0,5 à 3 mm) Vitesse de soudage élevée Utilisations : Assemblage de carrosseries automobiles Fabrication d'appareils électroménagers (réfrigérateurs, machines à laver) Assemblage de structures métalliques fines Inconvénients Moins adapté aux matériaux épais. Résistance mécanique parfois inférieure à d'autres méthodes. Usure rapide des électrodes. Avantages: Procédé rapide et automatisable Absence de matériau d'apport Excellente reproductibilité et contrôle qualité ) Soudage par bossage (Projection Welding) (Définition : un procédé de soudage par résistance qui repose sur l'utilisation de petites protubérances, appelées bossages, situées sur l'une des pièces à assembler. Ces bossages permettent de concentrer avec précision à la fois la pression et le courant électrique. Étapes du procédé : 1- Préparation des pièces : Positionnement des bossages. 2- Application de pression : Les électrodes pressent les pièces ensemble. 3- Passage du courant : Le courant traverse uniquement les bossages. 4- Fusion localisée : Les bossages fondent et assurent une liaison forte. 5- Refroidissement et formation de la soudure. Utilisations : Soudage d'écrous et boulons sur des pièces métalliques Assemblage de grilles métalliques et supports Soudage de composants électriques Caractéristiques : Soudure très localisée et précise Répartition homogène du courant et de la chaleur Moins de projections et de défauts Paramètres clés : Intensité du courant : 10 000 à 100 000 A Temps de soudage : 0,1 à 1 s Pression des électrodes : 3 à 10 kN Avantages: Excellente précision et reproductibilité Moins d'usure des électrodes grâce aux bossages Bonne résistance mécanique Inconvénients: Processus limité aux pièces ayant des bossages Nécessite une préparation des pièces avant soudage ) Soudage par étincelage (Flash Butt Welding) ( Définition : Ce procédé utilise un arc électrique pour chauffer et fondre les extrémités de deux pièces avant de les assembler sous pression Étapes du procédé : 1- Alignement des pièces : Les extrémités sont mises en contact. 2- Application de courant électrique : Un arc électrique chauffe les surfaces. 3- Fusion et formation d'un bain de soudure. 4- Refroidissement et formation de la soudure. Paramètres clés : Intensité du courant : 50 000 à 300 000 A Temps de soudage : 1 à 10 s Pression des électrodes : 10 à 100 kN Paramètres Plage typique ------------------------- -------------------- Intensité du courant 50 000 à 300 000 A Temps de soudage 1 à 10 s Pression des électrodes 10 à 100 kN Paramètres clés : Caractéristiques : Très grande résistance mécanique Soudure sans métal d'apport Bon contrôle de la zone affectée thermiquement Utilisations : Soudage de rails de chemin de fer Assemblage de tubes métalliques Fabrication de pièces cylindriques Caractéristiques : Très grande résistance mécanique Soudure sans métal d'apport Bon contrôle de la zone affectée thermiquement Avantages: Permet de souder des pièces épaisses Très bonne résistance mécanique Adapté aux grandes structures métalliques Inconvénients: Équipement coûteux Processus plus long et plus complexe ) Soudage par molette (Seam Welding) ( Définition : Le soudage par molette est une version continue du soudage par points, où les électrodes sont remplacées par des rouleaux (molettes) qui effectuent une soudure en continu. Étapes du procédé : 1- Application de pression : Les rouleaux exercent une force sur les pièces métalliques superposées. 2- Passage du courant : Un courant pulsé traverse les rouleaux et génère de la chaleur. 3- Fusion et soudure continue : Une succession de points de fusion forme une soudure continue. 4- Refroidissement et déplacement : La pièce se déplace et le processus se répète. Utilisations : Fabrication de réservoirs et conteneurs étanches. Industrie automobile pour la soudure des tuyaux d'échappement. Soudure de boîtiers métalliques et batteries. Caractéristiques : Permet une soudure continue et étanche Plus rapide que le soudage par points Pression exercée sur une large surface Paramètres clés : Intensité du courant : 5 000 à 50 000 A. Temps de soudage : 2 à 10 secondes. Pression des électrodes : 0.2 à 2 kN. Avantages: Soudure plus étanche et plus résistante Adapté aux soudures longues et continues Moins de projections et de défauts de soudure Inconvénients: Nécessite des équipements spécialisés plus coûteux Moins adapté aux pièces épaisses ) Soudage par friction malaxage (Friction Stir Welding ) ( Définition : Le soudage par friction-malaxage est un procédé à l'état solide où un outil rotatif frotte et malaxe les matériaux sans les faire fondre. Étapes du procédé : 1- Insertion de l'outil rotatif : L'outil enfoncé entre les pièces génère de la chaleur par friction. 2- Malaxage des matériaux : Les matériaux sont plastiquement déformés et mélangés. 3- Déplacement de l'outil : L'outil progresse en créant une soudure solide. 4- Refroidissement et déplacement Types d'outils FSW Outil à Épaulement Cylindrique : Pour une bonne pénétration et une faible déformation. Outil à Filetage Conique : Améliore le malaxage du matériau pour une soudure plus homogène. Outil à Multi-canaux : Permet une meilleure dissipation de la chaleur et une soudure plus résistante. Paramètres Critiques du FSW : Vitesse de rotation de l'outil : Influence la qualité de la soudure Vitesse d'avance : Trop rapide = soudure fragile Trop lente = surchauffe Pression d'application : Affecte la pénétration et la solidité de la soudure Utilisations : Industrie aéronautique et spatiale Assemblage de panneaux en aluminium Fabrication de réservoirs cryogéniques Paramètres Plage typique -------------------------------- -------------------- Vitesse de rotation de l'outil 500 à 3 000 tr/min Vitesse d'avance 0,1 à 1 m/min Pression exercée 1 à 10 kN Paramètres clés : Caractéristiques : Aucun point de fusion du matériau Soudure très résistante et homogène Peu de déformations thermiques Avantages : Soudure robuste et sans défauts internes Faible impact thermique Pas de projections ni de fumées toxiques Inconvénients : Matériaux limités (métaux ductiles) Équipement coûteux)) conclusion Le soudage par résistance est un procédé d'assemblage rapide et automatisable, basé sur l'échauffement par effet Joule sous pression. Il assure une bonne qualité de soudure avec une faible déformation des pièces. Cependant, il est limité aux matériaux conducteurs et nécessite un contrôle précis du courant, du temps et de la force de serrage pour garantir des soudures homogènes. **Introduction** \"Bonjour à tous, Aujourd'hui, nous allons plonger dans l'univers du **soudage par résistance**, une technique d'assemblage qui allie **précision, rapidité et efficacité**. Que vous soyez déjà familiarisés avec ce procédé ou que vous le découvriez, cette présentation vous offrira une vision claire et complète de son fonctionnement, de ses applications et de ses enjeux. Nous commencerons par définir ce qu'est le soudage par résistance et son principe de base. Ensuite, nous explorerons les paramètres clés qui influencent la qualité des soudures, les matériaux utilisés, et les différentes techniques disponibles. Enfin, nous aborderons ses avantages, ses limites et ses applications industrielles. **1. Définition et Principe de Fonctionnement** \"Le soudage par résistance est un **procédé d'assemblage** qui utilise **le courant électrique et la pression** pour fusionner deux pièces métalliques sans ajouter de matériau d'apport. Son secret réside dans **l'effet Joule** : lorsque le courant électrique traverse les pièces, la résistance des matériaux génère de la chaleur. Cette chaleur, concentrée à l'interface des pièces, provoque leur fusion. Le processus se déroule en quatre étapes simples mais cruciales : 1. **Application de pression** : Les électrodes pressent les pièces pour assurer un bon contact électrique. 2. **Passage du courant** : Un courant intense traverse les pièces, générant de la chaleur. 3. **Fusion** : La chaleur crée une zone fondue à l'interface des pièces. 4. **Refroidissement** : Sous pression, le métal se solidifie, formant une liaison permanente. Ce procédé est à la fois **rapide et efficace**, mais il nécessite un contrôle précis des paramètres pour garantir des soudures de qualité. Et c'est justement ce que nous allons explorer maintenant.\" **2. Principes de Base** \"Pour bien comprendre le soudage par résistance, il faut maîtriser deux concepts clés : 1. **La loi de Joule** : La chaleur générée (Q*Q*) est proportionnelle au carré de l'intensité du courant (I*I*), à la résistance électrique (R*R*) et au temps (t*t*). La formule est : Cela signifie que l'intensité du courant et le temps de soudage sont des paramètres critiques. 2. **La résistance de contact** : Elle dépend de la pression appliquée et de l'état des surfaces à souder. Un bon contact électrique est essentiel pour minimiser les pertes d'énergie et assurer une fusion homogène. En résumé, le soudage par résistance repose sur une combinaison de **chaleur générée par effet Joule** et de **pression appliquée** pour créer des joints solides et durables. Mais pour obtenir des résultats optimaux, il faut ajuster plusieurs paramètres, ce qui nous amène au point suivant.\" **3. Paramètres Influençant la Qualité du Soudage** \"Plusieurs paramètres doivent être contrôlés pour garantir des soudures de qualité : 1. **L'intensité du courant** : Elle varie généralement entre 5 000 et 20 000 ampères. Trop faible, elle entraîne une fusion incomplète ; trop élevée, elle provoque des projections et endommage les électrodes. 2. **Le temps d'application du courant** : Il est typiquement compris entre 0,1 et 1 seconde. Trop court, il ne permet pas une fusion suffisante ; trop long, il provoque une surchauffe et une déformation des pièces. 3. **La pression appliquée** : Elle se situe généralement entre 1 500 et 6 000 newtons. Insuffisante, elle entraîne un mauvais contact électrique ; excessive, elle déforme les pièces. 4. **L'épaisseur des pièces** : Les matériaux de 0,5 à 10 mm d'épaisseur sont les plus adaptés. Pour des pièces plus épaisses, il faut augmenter l'intensité du courant, ce qui peut poser des défis techniques. Ces paramètres doivent être ajustés en fonction des matériaux utilisés et de l'application visée. Et justement, parlons des matériaux.\" **4. Matériaux et Électrodes** \"Le choix des **matériaux** et des **électrodes** est un élément clé pour garantir le succès du soudage par résistance. En effet, chaque matériau a des propriétés spécifiques qui influencent la qualité de la soudure, et les électrodes doivent être adaptées à ces propriétés pour assurer une conductivité optimale et une durée de vie prolongée. **Matériaux couramment soudés** : 1. **Acier doux** : C'est l'un des matériaux les plus faciles à souder grâce à sa **bonne conductivité électrique** et sa **résistance modérée**. Il est largement utilisé dans l'industrie automobile et la fabrication générale. 2. **Acier inoxydable** : Ce matériau offre une **excellente résistance à la corrosion**, mais il nécessite des paramètres de soudage précis en raison de sa conductivité moyenne. Il est souvent utilisé dans l'industrie alimentaire et médicale. 3. **Aluminium** : Très **conducteur** et **léger**, l'aluminium est un matériau de choix pour l'aérospatiale et l'automobile. Cependant, sa **haute conductivité thermique** le rend difficile à souder, car il dissipe rapidement la chaleur. 4. **Acier galvanisé** : Ce matériau est recouvert d'une couche de zinc pour améliorer sa résistance à la corrosion. Cependant, le zinc peut affecter la qualité de la soudure en créant des défauts. Il est souvent utilisé dans la construction et l'automobile. 5. **Cuivre** : Bien que très **conducteur**, le cuivre est rarement soudé en raison de sa **très haute conductivité électrique et thermique**, qui rend la génération de chaleur difficile. **Types d'électrodes** : 1. **Cuivre-chrome-zirconium** : Ces électrodes sont utilisées pour des **applications générales**, comme le soudage de l'acier doux et de l'acier inoxydable. Elles offrent un bon équilibre entre conductivité et résistance à l'usure. 2. **Cuivre-tungstène** : Ces électrodes sont idéales pour les matériaux à **haute conductivité**, comme l'aluminium. Le tungstène améliore la résistance à l'usure, ce qui est essentiel pour les matériaux difficiles à souder. **Durée de vie et maintenance des électrodes** :\ La durée de vie des électrodes dépend de plusieurs facteurs, notamment le type de matériau soudé, l'intensité du courant et la pression appliquée. Pour maximiser leur durée de vie, il est essentiel de : - **Nettoyer régulièrement** les électrodes pour éliminer les résidus de soudure. - **Remplacer** les électrodes usées ou endommagées pour éviter des défauts de soudure. Maintenant que nous avons vu les matériaux et les électrodes, passons aux **applications industrielles** du soudage par résistance.\" **5. Applications Industrielles** \"Le soudage par résistance est une technique **polyvalente** et **efficace**, utilisée dans de nombreux secteurs industriels. Voici quelques-unes de ses principales applications : 1. **Industrie automobile** : - **Assemblage de panneaux de carrosserie** : Le soudage par points est largement utilisé pour assembler les tôles minces des carrosseries, garantissant une structure **légère et robuste**. - **Réservoirs de carburant et systèmes d'échappement** : Ces composants nécessitent des soudures **étanches et durables**, ce que le soudage par résistance permet de réaliser efficacement. 2. **Aérospatiale** : - **Structures légères** : Le soudage par résistance est utilisé pour assembler des composants en **aluminium** et autres métaux légers, contribuant à réduire le poids des aéronefs tout en maintenant leur **intégrité structurelle**. - **Cadres et panneaux** : Les éléments structurels critiques sont souvent soudés pour assurer une **fiabilité maximale**. 3. **Électronique** : - **Circuits imprimés** : Le soudage par résistance est utilisé pour connecter des **composants électroniques** et des dissipateurs thermiques, garantissant un **bon contact électrique**. - **Assemblage de composants** : Cette technique permet de souder rapidement et précisément des éléments électroniques, assurant un **flux d'électricité continu**. 4. **Construction** : - **Poutres et cadres en aluminium** : Le soudage par résistance est utilisé pour assembler des structures légères et durables dans les bâtiments modernes. - **Fabrication de structures métalliques** : Cette technique est également utilisée pour souder des éléments métalliques dans des applications structurelles. 5. **Fabrication générale** : - **Production de biens de consommation** : Le soudage par résistance est utilisé pour fabriquer des objets métalliques tels que des **meubles** et des **équipements ménagers**. - **Tuyauterie et chaudières** : Cette technique permet de souder des tubes et des réservoirs, assurant **l'étanchéité** et la **résistance à la pression**. Ces applications démontrent la **polyvalence** et l'**efficacité** du soudage par résistance dans des environnements industriels exigeants. Mais pour répondre à ces besoins, plusieurs **techniques** ont été développées, ce qui nous amène au point suivant.\" **6. Techniques de Soudage par Résistance** \"Il existe plusieurs techniques de soudage par résistance, chacune adaptée à des besoins spécifiques. Voici un aperçu des principales méthodes :............................ Chaque technique a ses **avantages** et ses **limites**, mais toutes reposent sur les mêmes principes de base : **chaleur générée par effet Joule** et **pression appliquée**. Ces méthodes permettent de répondre à une grande variété de besoins industriels, tout en garantissant des soudures **solides et durables**.\" **7. Avantages et Inconvénients** \"Le soudage par résistance offre de nombreux avantages : - **Rapidité** : Le processus est très rapide, ce qui le rend idéal pour la production de masse. - **Automatisation** : Facile à intégrer dans des lignes de production automatisées. - **Absence de matériau d'apport** : Réduit les coûts et simplifie le processus. Cependant, il présente aussi des inconvénients : - **Limitations matérielles** : Ne convient pas aux matériaux très épais ou trop conducteurs. - **Contrôle des paramètres** : Nécessite un réglage précis pour éviter les défauts. - **Usure des électrodes** : Les électrodes doivent être régulièrement entretenues et remplacées.\" conclusion