Cahier de Soudage Important

Ministère de l’Éducation Nationale Direction de l’Enseignement Scolaire

Baccalauréat Technologique

PARTITIONS DES FORMATIONS APPLICATIONS

Avant propos

Les évolutions des technologies, des contenus de formation et des pratiques pédagogiques nécessitent une adaptation constante des connaissances des enseignants. La formation continue des professeurs qui en découle est organisée essentiellement autour des services académiques de formation des personnels. Le réseau national de ressources STRUCTURES MÉTALLIQUES, sous l'autorité de la Direction de l'Enseignement Scolaire et de l'Inspection Générale développe une politique de ressources pour la formation continue des enseignants. Au travers des différents dossiers et fascicules élaborés par des professeurs du «terrain», le réseau permet de soutenir et d'accompagner cette formation, c'est-à-dire : !

favoriser l'auto-formation des enseignants, à leur rythme, selon leurs besoins et sur leur lieu de travail;

!

proposer des réponses aux besoins et aux problèmes posés;

!

apporter des informations aux corps d'inspection qui sont les relais avec le «terrain»;

!

élaborer des supports de formation pouvant être utilisés par les inspecteurs et les services académiques de formation.

C'est dans cette optique que vous sont proposés les dossiers ressources STRUCTURES MÉTALLIQUES.

Claude HAZARD Inspecteur Général Groupe Sciences et Techniques Industrielles

Ce dossier a été élaboré par : M. Eric DELMEIREN, professeur au Lycée Edmond Labbé de DOUAI M. Michel GRUNT, professeur au Lycée Baggio de LILLE M. Fredy LELONG, IA.IPR de l'académie de LILLE.

Coordination du réseau de ressources M. Claude LEBERT Professeur au Centre IUFM Recteur Schmitt de Nantes

Réseau National de Ressources Structures Métalliques IUFM - 23, rue du Recteur Schmitt - BP 92235 - 44322 Nantes Cedex 3 Téléphone - Fax : 02.40.93.38.32 E.Mail : [email protected] – http://www.crdp-nantes.cndp.fr/crsm

SOMMAIRE

INTRODUCTION………………………………………………………..

Page 9

DOSSIER TECHNIQUE…………………………………………………

11

Présentation du support technique…………………………..……..

13

DOSSIER PEDAGOGIQUE………….…………………………………

25

Dossier métallurgique………………………………………………

27

Extrait d'un cahier de soudage de type industriel…………….…….

33

Extrait d'un cahier de soudage de type scolaire...…………….……

43

Extrait d'une qualification de soudure………………………………

59

Activité pédagogique……………..………………………………..

77

Corrigés………………..……………………………………………

93

Évaluation……………..…………………………………….……..

99

INTRODUCTION L’enseignement de la métallurgie, en BTS ROC, doit permettre à l’étudiant d’élaborer un dossier métallurgique. Celui-ci est constitué d’un cahier de soudage et de la qualification d’une soudure. Le dossier métallurgique est le reflet d’un travail de quatre années scolaires : deux en préBaccalauréat et deux en post-Baccalauréat. Afin de bâtir nos activités pédagogiques, il nous est recommandé de se reporter aux "Partitions des formations" en Structures Métalliques (dossier disponible au centre de ressources Structures Métalliques de NANTES). Notre travail présente deux extraits de cahier de soudage, une qualification d’une soudure, ainsi qu’une activité pédagogique. Les cahiers de soudage ainsi que la qualification de la soudure peuvent être assimilés à un dossier de métallurgie type. Celui-ci définit les niveaux de compétences minimales des étudiants de B.T.S. R.O.C. Le premier extrait du cahier de soudage est de type industriel. Il a comme support un échangeur de chaleur formé de deux appareils montés en série. Le deuxième extrait du cahier de soudage est de type scolaire. Il a pour support un thème de B.T.S. R.O.C. La qualification de la soudure est présentée sous forme d’une étude de cas. Cette étude est la soudure longitudinale de la virole des appareils de l’échangeur de chaleur. Quant à l’activité pédagogique, elle permet de définir le type d’électrode en soudage à l’arc électrique avec électrodes enrobées. Cette activité est prévue en classe pré-baccalauréat.

-9-

Partition des formations - Applications

DOSSIER TECHNIQUE

PRÉSENTATION L’objet étudié est un échangeur de chaleur composé de deux appareils A et B, montés en série.

FONCTION Sa fonction est de refroidir un produit pétrolier.

TYPE D’ÉCHANGEUR Suivant le CODAP 90, partie FA4, & 3.2. La boîte d’extrémité avant est du type A. La calandre est à écoulement divisé de type J. La tête flottante est démontable après avoir enlever la boîte d’extrémité arrière type S. Il s’agit d’un appareil de type : AJS (famille des échangeurs à tête flottantes).

-13-

Partitions des formations - Applications

TERMINOLOGIE Suivant le plan d’ensemble : REPERE

DESIGNATION

A20

Virole de boîte à fond plat

A10

Bride fixe sur boîte d’extrémité à fond plat

A11

Fond plat de boîte d’extrémité

A21

Cloison de passe

A50

Tubulure de boîte d’extrémité

U

Tubulure de nettoyage

PI-TI

Bossages d’instrument de mesure

F10

Plaque tubulaire fixe

F20

Tubes

F40 à F46

Tirants

F50 à F56

Entretoises

F21 à F24

Chicanes

F30 et F31

Déflecteurs de protection

F11

Plaque tubulaire de la tête flottante

T30

Fond de la tête flottante

T11

Bride de la tête flottante

T10

Contre Bride de la tête flottante

E10

Brides de la calandre

E20

Virole de la calandre

E50

Tubulures de calandre

S10

Berceau Support

C1

Bride de fond de calandre

C2

Virole de fond de calandre

C3

Fond de calandre

E

Évent

V

Drain

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DESCRIPTIF DE FONCTIONNEMENT : (voir schéma de principe)

CIRCUIT DU PRODUIT PÉTROLIER Le produit à traiter entre par la tubulure supérieure de la calandre de l’appareil A (E1) et sort refroidi par la tubulure inférieure de la calandre de l’appareil B (S1). Les chicanes solidaires des tubes (F20 à F24) forcent le produit à circuler dans toute la calandre. Le passage du produit entre les deux calandres s’effectue par les tubulures de liaison (S3). Le produit transmet ses calories aux parois de nombreux tubes (F100). Ceux-ci sont fixés à chaque extrémité à des plaques tubulaires (F10 –F11).

CIRCUIT DU PRODUIT DE REFROIDISSEMENT L’eau employée comme liquide de refroidissement, entre par la tubulure inférieure de la boîte d’extrémité avant de l’appareil B (E2), puis sort par la tubulure supérieure de la boîte d’extrémité avant de l’appareil A (S2). La cloison de passe (A21), fixée au milieu de la boîte d’extrémité avant de l’appareil B, force l’eau à pénétrer dans les tubes inférieurs du faisceau (F100). Le fond de la tête flottante (T30), fixé en bout de la plaque tubulaire de l’appareil B (F11), force l’eau à véhiculer dans les tubes supérieurs du faisceau (F100). L’eau sort par la tubulure supérieure de la boîte d’extrémité avant de l’appareil B et, pénètre dans l’appareil A (E3). Le circuit de l’eau dans l’appareil A est identique à celui de l’appareil B. L’eau circule dans les tubes à une température inférieure à celle du produit. Elle véhicule les calories transmises par les parois des tubes.

-16-


-17-


entrée de l'eau t = 25° à 0.33 MPa

E3

sortie de l'eau à 42.8°

E2

S3

S2

S1

sortie du produit pétrolier t = 37.8°

entrée du produit pétrolier t = 83.9° à 0.01 MPa

E1

254

S3

produit de refroidissement

produit pétrolier

détail : coupe faisceau tubulaire

appareil B

appareil A

tube

ÉLÉMENTS DE CALCULS :

DESIGNATION

Unité

Fluide

COTE CORPS

COTE TUBE

Produit pétrolier

Eau de refroidissement

Pression de service

MPa

0,01

0,33

Pression de calcul

MPa

0,31

0,62

Pression d'épreuve

MPa

0,47

0,93

timbre mine pression vapeur gaz

MPa

Température de service

°C

83,9 / 37,8

25 / 42,8

Température de calcul

°C

152

73

COPAD 90 cat B TEMA pour plaque tubulaire

COPAD 90 cat B TEMA pour plaque tubulaire

0,85

0,85

10% + Nœuds

10% + Nœuds

6

3

suivant code

suivant code

NON

BOITE (tête flottante exclue)

1

2

Code de construction

Coefficient de joint Radiographie Surépaisseur de corrosion Ultrasons Magnétoscopie Ressuage Traitement thermique Nombre de passes

CARACTERISTIQUES DES APPAREILS : DESIGNATION Poids Volume Poids plein d'eau

Unité

COTE CORPS

COTE TUBE

TOTAL

daN

2 x 4685

2 x 8205

2 x 12890

1

2 x 3988

2 x 1807

2 x 5795

daN

2 X 8673

2 X 10012

2 X 18685

-18-


A50 A51 A52 A53 S2

402

F10

E10

F30

E1

2295

402

E21

2298

F22

F21a F22 F21b

F23

F23

E10

C1

801 0°

T10

F20

F20 A10

VUE F

E

E50 E51 E52 E53

E20

Coupe chicanes F23

F22 F21b F22 F21a

F24

F A20 A21

551 tubes

Coupe chicanes F23 F22 270° F21b F24

T30

Coupe Chicanes 90°

589 tubes

5.57

A11

F23 F22 F21 a F24

Axe corps

F11 E20

E60 E61 E62 E63 E3

E21 F21b

S3 F23 F31

F21a F22 F21b F22

435

F20 F22

S3 F21a

F22 430

3728

E20A

E2

995

PF

1300

1300

2754 6361

PM

Coupe Chicane F24

C3

180°

F24

Ø 1236 int. ép 14

V

E20B

S1

V E

Axe tracé tubulaire

T11 C2

PI

Prise pression

11

3/4"

Bossage Ø 3/4"NPT

série 6000

TI

Prise température

7

1"

Bossage Ø 1" NPT

série 6000"

V

Vidange

2

3/4''

Bossage Ø 3/4"NPT

série 6000

E

Event

2

3/4''

Bossage Ø 3/4"NPT

série 6000

U

Nettoyage

4

50

PN20 Type B1

Ø 60.3 x 8.8

S3

Entrée Sortie corps

4

300

PN20 Type B1

Ø 323.9 x 17.5

E3

Entrée Sortie corps

2

250

PN20 Type B1

Ø 273 x 12.5

S2

Sortie boîte

1

250

PN20 Type B1

Ø 273 x 12.5

E2

Entrée boîte

1

250

PN20 Type B1

Ø 273 x 12.5

S1

Sortie corps

1

400

PN20 Type B1

Ø 406 x 22.2

E1

Entrée corps

1

450

PN10 Type 11B1

Ø 457x25

Nb

DN

BRIDE S

TUBES

Rep DESIGNATION

"

NOMENCLATURE DES TUBULURES ECHELLE

Dessine par

ECHANGEUR A3

GRUNT Le: 5/3/2000

L.T. COUTEAUX St. AMAND les EAUX 00 1000

-19-


DOSSIER PEDAGOGIQUE

DOSSIER MÉTALLURGIQUE

-27-


ÉLABORATION DU CAHIER DE SOUDAGE Support Le cahier de soudage s’effectue en deuxième année, il a comme support le thème de BTS. Lorsque le thème ne s’y prête pas, le professeur propose un sujet de type industriel. Si l’étudiant a rédigé un cahier de soudage pendant son stage en entreprise, il peut présenter ses travaux.

Travail demandé L’étudiant établit : ! ! ! !

un plan «sketch » en y repérant les pièces à assembler, un plan «sketch » en y repérant toutes les soudures, une fiche technique de soudage récapitulative, les descriptifs des modes opératoires de soudage (DMOS) suivant la norme EN288 : les DMOS à étudier sont ceux définis par la commission de validation des thèmes ou du professeur.

Qualification d’une soudure Support L’étude porte sur une soudure du thème. Lorsque le thème ne s’y prête pas, on demande à l’étudiant de travailler sur un sujet de type industriel. Suivant l’importance des sujets, le professeur propose plusieurs nuances d’acier, ainsi que des épaisseurs, des procédés de soudage, et des préparations des bords de tôles différents. Si l’étudiant a qualifié une soudure pendant son stage en entreprise, il présente les résultats de sa qualification.

Travail demandé L’étudiant qualifie une soudure, de deux tôles assemblées bout à bout, suivant les normes EN288. Il effectue tous les contrôles imposés et présente les résultats de sa qualification sur les documents suivants : ! un DMOS-p : Descriptif d’un Mode Opératoire de Soudage Préliminaire, ! un QDMOS : Qualification d’un Mode Opératoire de Soudage, ! un PV-QDMOS : Procès verbal d’une qualification d’un Mode Opératoire de Soudage.

-29-


Conditions de réalisation Les étudiants travaillent en binôme, afin de réduire les coûts de la matière, mais chacun élabore un dossier personnel. La nature des tôles est du type 1 suivant la norme EN288-3. Les dimensions des tôles sont définies (voir pages 8 à 11 de la norme EN 288-3). L’épaisseur minimale est de 12 mm, afin d’imposer les essais de flexion par choc. Les procédés utilisés sur une poutre de soudage automatisée, sont choisis parmi les suivants : 121,131,141,135,114. Nota : Pour un thème dont la nature des matériaux à assembler est du type «inoxydable », «aluminium ou cuivre », l’épaisseur et le procédé d’assemblage sont indifférents.

ETUDE DES DIFFERENTS CAS Il est donc évident que différents cas peuvent se présenter : Cas 1 : Le thème est suffisamment riche pour effectuer un cahier de soudage. Un des assemblage est du type bout à bout sur un acier de type 1. La soudure est effectuée sur la poutre de soudage par un des procédés 121,131,141,135,114. Dans ce cas, la qualification de soudage s’effectue par un assemblage, bout à bout du même type d’acier, dans une épaisseur minimale de 12 mm. La préparation des bords permet un soudage par plusieurs passes, afin de tenir compte des domaines de validité (voir page 23 de la norme EN288-3 ). Cas 2 : le thème est suffisamment riche pour effectuer un cahier de soudage. Aucun assemblage ne correspond au cas 1. Le professeur propose un support industriel (voir exemple page 33). Dans ce cas, la qualification de soudage s’effectue par un assemblage bout à bout d’un type d’acier 1, dans une épaisseur minimale de 12 mm. La soudure est effectuée sur la poutre de soudage par un des procédés 121,131,141,135,114. Cas 3 : le thème n’est pas suffisamment riche pour effectuer un cahier de soudage. Aucun assemblage ne correspond au cas 1. Dans ce cas, Le professeur propose un support industriel (voir exemple page 33). Le cahier de soudage et la qualification sont établis à partir de ce support (voir exemple page 33). La qualification de soudage s’effectue par un assemblage bout à bout d’un type d’acier 1, dans une épaisseur minimale de 12 mm. La soudure est effectuée sur la poutre de soudage par un des procédés cités.

-30-


Cas 4 : Le thème est suffisamment riche pour effectuer un cahier de soudage. Aucun assemblage ne correspond au cas 1, mais la nature des tôles est en acier inoxydable, en aluminium ou alliage, en cuivre ou alliage, etc. Dans ce cas, la qualification de soudage s’effectue suivant la norme EN288-3 ou EN288-4.

ACTIVITÉ PÉDAGOGIQUE L’activité pédagogique permet de définir un type d’électrode en soudage électrique à l'électrode enrobée. Le choix de l’électrode se fait essentiellement suivant les caractéristiques mécaniques des matériaux à assembler. Nous avons exploité cette idée afin de rappeler à l’élève de STI option Structures Métalliques, les différents essais destructifs des matériaux.

De plus, le fait que l’élève synthétise ses résultats sur un mode opératoire de soudage, permet au professeur d’atteindre le but recherché : former l’apprenant à rédiger un dossier métallurgique.

-31-


EXTRAIT D’UN CAHIER DE SOUDAGE DE TYPE INDUSTRIEL

-33-


CET EXTRAIT D’UN CAHIER DE SOUDAGE CONTIENT : ! Une désignation normalisée des procédés de soudage ! Un plan «sketch » repérant chaque élément ! Un plan «sketch » repérant chaque soudure ! Un extrait de la bibliothèque des assemblages ! Une fiche technique de soudage récapitulative ! Un descriptif de mode opératoire de soudage

-35-


EXTRAIT DU CAHIER DE SOUDAGE DESIGNATION NORMALISEE DES PROCEDES DE SOUDAGE

SOUDAGE

DESIGNATION NORMALISEE

OXYACETYLENIQUE

311

ELECTRODE ENROBEE

111

TIG

141

MIG FIL PLEIN

131

MAG FIL PLEIN FIL FOURRE SANS PROTECTION GAZEUSE SOUS FLUX EN POUDRE FIL OU FEUILLARD SOUS LAITIER FIL OU FEUILLARD PLASMA AVEC OU SANS METAL D ‘APPORT

135

GMAW

SA

114

FCAW

FF

12

SAW SUBERCED ARC WELDING

A

72

SAW

/

15

PAW PLASMA ARC WELDING

/

DESIGNATION AWS

OFW OILFUEL GAS WELDING SMAW SHIELDING ARC WELDING GTAW GAS TUNGSTEN ARC WELDING GMAW GAS NETAL ARC WELDING

-36-

DESIGNATION INERTE

/ M T SA


TOLERANCES SUR PARAMETRES DE SOUDAGE ET PREPARATION DES CHANFREINS Parameter tolerances of welding and joint design de 100 à 250 A ±10 % de 200 à 400 A ±8 % de 350 à 550 A ±7% de 500 à 750 A ±5%

INTENSITE Ampérage TENSION voltage PRECHAUFFAGE preheat NOMBRE DE PASSES Nr . of layers PREPARATION DES CHANFREINS ET ACCOSTAGES Joint design

±2 Volts DEBIT GAZ PROTECTEUR ±10%

±50°

REDUCTION MAXI DE : Maxi réduction of : 10% A

B

C

D1

D2

± 5°

±2

±2

±4

±4

B

D1 D2

C

A

Ces tolérances sont applicables aux paramètres donnés dans la présente procédure. Elles concernent les accostages en V, K, et en X. These tolerances are applicable at the parameters that are given in the present procedure. The affect the joints design in V, K, in X.

-37-


PLAN SKETCH DE LA BOÎTE À EAU : REPÈRES DE CHAQUE ÉLÉMENT : Nota : Les lignes des soudures sont données à titre indicatif. Leurs positions réelles seront déterminées lors du traçage de l’appareil.

PI

U TI

-38-


PLAN SKETCH DE LA BOÎTE À EAU : REPÈRES DE CHAQUE SOUDURE : Nota : Les lignes des soudures sont données à titre indicatif. Leurs positions réelles seront déterminées lors du traçage de l’appareil.

PI

U TI

-39-


BIBLIOTHEQUE DES ASSEMBLAGES

DETAIL ASSEMBLAGE

REPERE INTERNE

PROCEDE

M

A

111

Bout à bout SEE Reprise intérieure

M

C

111

Angle électrode

111

Tubulure non dépassante SEE Chanfrein 1/2 V extérieure Reprise intérieure

MODE DE SOUDAGE

M

E1

COMMENTAIRE

M

E3

111

Tubulure non dépassante SEE Chanfrein 1/2 V intérieur Reprise intérieure

M

G

111

Tubulure dépassante SEE Chanfrein K

12

Bout à bout automatique sous flux solide Chanfrein X

A

N

-40-


FICHE TECHNIQUE DE SOUDAGE Coupon témoin : 1 coupon témoin N 14 avec T.T. PROCEDE

Code de construction : CODAP 90 cat. B coeff. 0.85

Rep.

Rep. Pièces

AVANT SOUDAGE RS PRECH

soud.

à assembler

oui

%

oui

Ensemble : ECHANGEUR A/B

AVANT TRAITEMENT RS RI US

temp

oui

%

oui

%

oui

%

TT oui

non

APRES TT RS RI / US oui

%

oui

Indice : a

Page :

Nom : GRUNT

Date : 29 /02/00

QUALIFICATIONS TYPE

N°

%

Coté Boîte à eau Plan N° 00 1000 rev. a

A20/A20-A20/A10

X

80

X

10

X

X

100

X

10

AQUAP

27

A12

A50/A51-A60/A61

X

80

X

10

X

X

100

X

10

AQUAP

55

C14

A90/A20

X

100

X

X

INTERNE

3

C16

A100/A20

X

100

X

X

INTERNE

3

E314

A51/A20-A61/A20

X

10

X

X

100

X

US 100

AQUAP

10

E112

A52/A51-A53/A51 A71/A51

X

10

X

X

100

X

10

AQUAP

33

A8.8

A70/A51

X

10

X

X

100

X

US 100

AQUAP

9

-41-

N14


X

100

RS : ressuage – RI : radiographie – US : Ultrason

DESCRIPTIF DE MODE OPERATOIRE DE SOUDAGE DU CONSTRUCTEUR OU DU FABRICANT (DMOS) (voir EN 288-2) DMOSP N °1 Nuance 1 Nuance 2 Type de joint : bout à bout A12 Spécification matériau de base : Tube TU E250 B Bride BF 48 N Méthode de préparation et nettoyage : N° de coulée : Groupe de matériau : Usinage +meulage + dégraissage 1 1 Épaisseur du matériau de base(mm) : 12 12 Diamètre du matériau de base(mm) : 450 ext. 450 Schéma de préparation

Disposition des passes

2

2

1

12

10

60°

3

N° des passes : Procédé de soudage : Position de soudage : Soudage auto, nb, de têtes balayage fréquence oscillations temporisation Soudeur ou soudeur opérateur : Produit d'apport: Fil(F) ou Électrode(E) *codification (désignation normalisée) *Marque et type : *Diamètre : *Conservation ou étuvage : Gaz de protection - flux *Pulvérulent codification (dés, norm) : marque et type *Gazeux codification (dés, norm) : marque et type *Envers débit l/min *Endroit débit l/min *Plasmagène : Électrode réfractaire / type et diamètre : Nature du courant : Polarité de l'électrode ou du fil : Intensité I en Ampères : Tension U en Volts : Soudage pulsé : Vitesse d'exécution d'une passe : cm/min, Vitesse de déroulement du fil : cm/min,

Energie en Joules/cm =

U × I × 60 V en cm/min

T° mini, préchauffage en °C T° maxi entre passes en °C Matériel de soudage machine poste Support envers (nature): Gougeage (nature):

1 111 PA

3.2

2 111 PA

3 111 PA

4-5 111 PA

Meulage ENVERS

6 111 PA

DUPONT E E 38 2 B 3 2 H 5 (NF EN 499) SAF MF 48 5 6.3 Étuvage 120°

4

C. continu + 220 290 28.8 32

5

120 24.8

165 26.6

225 29

23

29

35

45

35

7760

9080

10860

12370

11185

80 < 350 Transformateur - Redresseur

Meulage à blanc entre chaque passe

Post chauffage : Non : X Oui : Température °C… Durée de maintien :…… Traitement thermique après soudage : Non : Oui : X Réf : Vitesse de montée en température en °C/Hb : 220 Température maxi en °C et durée du maintient : 550;40min Vitesse de refroidissement en °C/h :220°C de 550 °C.à 250°C AUTRES INFORMATIONS : balayage (largeur maximale) oscillation : Fréquence, temporisation : Soudage pulsé détail : Angle de torche : Distance de maintien : Détail du plasma :

-42-


EXTRAIT D’UN CAHIER DE SOUDAGE DE TYPE SCOLAIRE

-43-


CET EXTRAIT D’UN CAHIER DE SOUDAGE CONTIENT : ! Une désignation normalisée des procédés de soudage ! Un plan «sketch » repérant chaque élément ! Un plan «sketch » repérant chaque soudure ! Un extrait de la bibliothèque des assemblages ! Une fiche technique de soudage récapitulative ! Un descriptif de mode opératoire de soudage

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TOLERANCES SUR PARAMETRES DE SOUDAGE ET PREPARATION DES CHANFREINS Parameter tolerances of welding and joint design de 100 à 250 A ±10 % de 200 à 400 A ±8 % de 350 à 550 A ±7% de 500 à 750 A ±5%

INTENSITE Ampérage TENSION voltage PRECHAUFFAGE preheat NOMBRE DE PASSES Nr . of layers PREPARATION DES CHANFREINS ET ACCOSTAGES Joint design

±2 Volts DEBIT GAZ PROTECTEUR ±10%

±50°

REDUCTION MAXI DE : Maxi réduction of : 10% A

B

C

D1

D2

± 5°

±2

±2

±4

±4

B

D1 D2

C

A

Ces tolérances sont applicables aux paramètres donnés dans la présente procédure. Elles concernent les accostages en V, K, et en X. These tolerances are applicable at the parameters that are given in the present procedure. The affect the joints design in V, K, in X.

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PLAN DE REPERAGE. 1j

1k

1e 1h

1q

1m

1n

1o

1p

1g

1l

1f

1c 1b

1d

1a

1s

1r

DECHAUMEUSE Ech: 1/10 Dessiné par:

BAUDUIN Le 29/01/00

Lycée E.Couteaux Saint Amand N° du plan: PLANREP.DWG

BTS ROC

-47-

A1


PLAN DE SOUDAGE. A3

A5

A5

A 10 A5

A 10

A5 A3

A 10

A3

A5

A5

A5 C5 A3 A3

A 2.5

A5

A5

C3

A3

C5

DECHAUMEUSE Ech: 1/10 Dessiné par:

BAUDUIN Le 29/01/00

Lycée E.Couteaux Saint Amand N° du plan: PLANSOUD.DWG

BTS ROC

-51-

A1


PRINCIPE DE REPÉRAGE

MAG

C

BOUT A BOUT

MAG

A

ANGLE

EXEMPLE :

Soudure bout à bout d'une épaisseur de 3 mm sur une épaisseur de 4 mm -C3

avec

C : soudure bout à bout 3 : épaisseur minimale

-55-


FICHE RECAPITULATIVE

Repères soudures

Repères éléments

A5

1c-1b 1l-1a 1a-1b 1l-1k 1q-1c 1g-1c 1e-1c 1p-1c 1m-1a 1f-1b 1f-1c

A3

1r-1c 1d-1s 1r-1s 1d-1r 1i-1d 1v-1k 1d-1r

A 10

1j-1k 1q-1p 1h-1g 1i-1j

A 10

3

C5

1c-1b 1a-1c

C5

4

A 2.5

1u-1r

A 2.5

5

DMOS nº

A5

A3

-57-

Qualification nº

1

2


DESCRIPTIF DE MODE OPERATOIRE DE SOUDAGE DU CONSTRUCTEUR OU DU FABRICANT (DMOS) (voir EN 288-2) DMOSP N ° Nuance 1 Nuance 2 C5 Type de joint : Spécification matériau de base : BW S 235 JR Méthode de préparation et nettoyage : N° de coulée : Voir certif . matière Groupe de matériau : MEULAGE DEGRAISSAGE 1 Épaisseur du matériau de base(mm) : 5 mm Diamètre du matériau de base(mm) : Schéma de préparation


2

2

5

70°

N° des passes : Procédé de soudage : Position de soudage : Soudage auto, nb, de têtes balayage fréquence oscillations temporisation Soudeur ou soudeur opérateur : Produit d'apport : Fil(F) ou Électrode(E) *codification (désignation normalisée) *Marque et type : *Diamètre : *Conservation ou étuvage : Gaz de protection - flux *Pulvérulent codification (normalisée) : marque et type *Gazeux codification (normalisée) : marque et type *Envers débit l/min *Endroit débit l/min *Plasmagène : Électrode réfractaire / type et diamètre : Nature du courant : Polarité de l'électrode ou du fil : Intensité I en Ampères : Tension U en Volts : Soudage pulsé : Vitesse d'exécution d'une passe : cm/min, Vitesse de déroulement du fil : cm/min, Énergie en Joules /cm = U x I x 60 V en cm/min T° mini, préchauffage en °C T° maxi entre passes en °C Matériel de soudage machine poste Support envers (nature) : Gougeage (nature) :

1 1 135 PA

2 135 PA

BAUDUIN F GS1 SAF 0,8

F GS1 SAF 0,8

M21 Atal 5

M21 Atal 5

20

20

DC + 120 19

DC + 200 24

19

25

7200

11520

NON

NON

NON NON

NON NON

3

4

5

6

Suivant EN439 AIR LIQUIDE

Non : X Oui : Température °C …Durée de maintien :…… Non : X Oui : Réf : Vitesse de montée en température en °C/h : Température maxi en °C et durée du maintient : Vitesse de refroidissement en °C/h :…… de……….à………. AUTRES INFORMATIONS : de……….à………. balayage (largeur maximale) oscillation : Fréquence, temporisation : Soudage pulsé détail : Angle de torche : Distance de maintien : Détail du plasma : Post chauffage :

Traitement thermique après soudage :

-58-


EXTRAIT D’UNE QUALIFICATION D'UNE SOUDURE

-59-


CET EXTRAIT D’UNE QUALIFICATION DE SOUDURE CONTIENT : q Une étude de cas proposée à chaque étudiant q Une démarche permettant de guider l’étudiant q Un Certificat de Contrôle des Produits par l’Usine q Un calcul de température de préchauffage q Une étude sur le métal d’apport et le flux utilisé q Le positionnement et prélèvement des éprouvettes q Un Procès Verbal d'une Qualification de Mode Opératoire de Soudage

Nota : Il est recommandé de fournir en plus, les PV des contrôles ainsi que les dimensions

-61-


DOSSIER METALLURGIQUE Objectif:

EC de définir le DMOS, DMOS-p, QDMOS, PVQDMOS suivant une étude de cas

ETUDE DU CAS : Vous devez étudier l’assemblage longitudinal et circulaire de la virole de l’échangeur. Vous qualifierez l’assemblage par une soudure bout à bout. A partir des données suivantes : ! ! ! ! ! !

Plan d’ensemble : Échangeur Joint de soudage à étudier : voir détail (Type N14) CCPU de la matière à assembler : page 64 Procédé de soudage : Arc électrique sous flux solide Éprouvettes épaisseur 13 mm Tous documents de la bibliothèque

Conditions de réalisation : ! En salle et sur poste de travail à l’atelier ! Analyse des résultats au laboratoire d’essais des matériaux DETAIL DE SOUDAGE du plan d’ensemble Type N14 Assemblage virole : ep. 14

Ø 1264 ep.14

14

12

-62-


Objectifs intermédiaires (EC de …) et démarche utilisée OI 1.

OS Objectifs intermédiaires (travail demandé)

Remarques sur la démarche à suivre

Décoder toutes les données 1.1 Définir les termes DMOS, DMOS-p, PV-QDMOS 1.2 Définir la préparation des bords

2.

Voir documentation

1.3 Définir les caractéristiques du métal de base Suivant CCPU Rédiger le DMOS-p en fonction des éprouvettes fournies Vérifier la validité de l’épaisseur, du type de joint, et de 2.1 Suivant Normes et Code imposé la matière 2.2 Déterminer le type de métal d’apport et de flux Doc. SAF 2.3 Définir les φ du métal d’apport et le nombre de passes

Doc. SAF

2.4 Définir tous les paramètres de soudage 3

4

Réaliser les cordons de soudure suivant le DMOS-p Définir toutes les règles d’hygiène et de sécurité pour ce 3.1 travail Effectuer le travail en respectant les réglages du 2.4, et, 3.2 Contrôler les paramètres de soudage en cours d’exécution 3.3 Ranger votre poste de travail Définir les contrôles à réaliser 4.1 Définir les éprouvettes, leurs nombres, leurs positions

5 6 7

8

9

Effectuer un contrôle visuel et un ressuage

Application Doc. CRAM et cours Intensité, Tension, vitesse de soudage, température …

Suivant Normes et code imposé Suivant Normes et code imposé et le matériel dont on dispose idem

Effectuer un contrôle ultrasonore idem Effectuer la préparation des éprouvettes en vue des relevés et des contrôles Prélever deux échantillons pour observations et micro7.1 dureté Poncer et attaquer aux réactifs les échantillons pour une 7.2 macro et micrographie Contrôler Suivant Normes et code imposé 8.1 Vérifier le joint par macrographie

Normes

8.2 Effectuer les micro duretés Prélever les éprouvettes de traction, pliage, et de résilience afin de les usiner 9.1 Effectuer tous les essais destructifs

Normes

10

Rédiger le QDMOS et le PV-QDMOS

11

Rédiger le DMOS de l’assemblage demandé

Normes

Documents normalisés

-63-


-64-


-65-


CALCUL DE LA TEMPERATURE DE PRECHAUFFAGE POUR A 48 FP

D'après la formule de SEFERIAN : Cq =

360 C + 40 ( Mn + Cr ) + 20 Ni + 28 Mo 360 Cq =

(360 × 0,127 ) + 40 (1,244 + 0,073) + ( 20 × 0,143) + ( 28 × 0.009) 360

Cq = 0,282

Ce = 0,005 × ep × Cq Ce = 0,005 × 13 × 0,282 Ce = 0,01833 Équivalent total en carbone : Cc = Cq + Ce Cc = 0,01833 + 0,282 Cc = 0,30033

Température de préchauffage : Tp = 350 Cc − 0,25 Tp = 350 0,30033 − 0,25 Tp = 78,5 °C

-66-


DESIGNATION NORMALISEE DES FILS ELECTRODES ET COUPLE FILS FLUX (NF EN 756 – NFA 81 – 316)

Symbole

Symbole

Limite élastique Re (N/mm2 )

Résistance A% R (N/mm2 )

Nature du flux

MS

Manganèse silicate

CS

Calcium silicate

ZS

Zirconium silicate

RS

Rutile silicate

AR

Aluminate rutile

35

355

440-570

22

38

380

470-600

20

AB

Aluminate basique

42

420

500-640

20

AS

Aluminate silicate

46

460

530-650

20

AF

Aluminate fluorure basique

50

500

560-720

18

FB

Fluorure basique

Z

S

46

3

Soudage sous Flux

Toutes autres compositions

AB

Symbole

Température pour une énergie moyenne de rupture à 47 J

Z

Aucune exigence

A

+20 °C

0

0 °C

2

-20 °C

3

-30 °C

4

-40 °C

5

-50 °C

6

-60 °C

7

-70 °C

8

-80 ° C

-67-

S2

Composition chimique du fil électrode (voir tableau de norme)


DESIGNATION NORMALISEE DES FLUX POUR SOUDAGE A L'ARC SOUS FLUX (NF EN 760 – NFA 81 – 319)

Symbole

Soudage Électrique sous Flux

S

Nature du flux

MS

Manganèse silicate

CS

Calcium silicate

ZS

Zirconium silicate

RS

Rutile silicate

AR

Aluminate rutile

AB

Aluminate basique

AS

Aluminate silicate

AF

Aluminate fluorure basique

FB

Fluorure basique

Z

## ; # → 1 à 9 1 er chiffre perte ou gain en Si 2 ème chiffre perte ou gain en Mn (voir tableau de norme)

Toutes autres compositions

F

CS

1

67

Symbole

Catégorie d'application

1

Aciers non alliés et faiblement alliés

2

Inox

3

Rechargement d'usure

AC

H10*

Type de courant AC ou CC

Symbole

Méthode de fabrication

F

Fondu

A

Aggloméré

Symbole

M

Mixte

H5 H10 H15

ml/100g max 5 10 15

* : désignation facultative

-69-


ASSEMBLAGE DE QUALIFICATION BOUT À BOUT DE TÔLES

IMPLANTATION DES ÉPROUVETTES

Extrémité à chuter 25 mm

Aire 1 pour : - 1 éprouvette de traction - 1 éprouvette de pliage endroit - et 1 éprouvette de pliage envers ou 2 éprouvettes de pliage côté

b

Sens de soudage

Aire 2 pour : - éprouvettes de flexion par choc ou éprouvettes additionnelles si exigées

Aire 3 pour : - 1 éprouvette de traction - 1 éprouvette de pliage endroit - et 1 éprouvette de pliage envers ou 2 éprouvettes de pliage côté Aire 4 pour : - 1 section macrographique - 1 section pour essai de dureté

a

a


a = 3t (valeur minimale 150mm) b = 6t (valeur minimale 350mm) t : épaisseur de la tôle

-70-


QUALIFICATION D’UN MODE OPERATOIRE DE SOUDAGE Suivant NF EN 288-3 et A.Q.U.A.P. PROCÈS-VERBAL

Délivré au constructeur ou fabricant : BAUDUIN & GOULOIS A la suite de l’exécution d’un assemblage d’essai effectué Le : 07/02/2000

à : Saint Amand les Eaux

En présence de M. GRUNT Appartenant à l’organisme d’inspection : L.T. COUTEAUX

Lequel certifie que le mode opératoire de soudage présenté suivant le descriptif de mode opératoire préliminaire (DMOSP) en annexe établi par le constructeur ou le fabricant a donné des résultats conformes aux exigences de la norme NF EN 288-3 Édition 92. : 25/05/2000 Sous la référence (PV QMOS N°) : N 14 Nom et signature de la personne autorisée et cachet de l’organisme d’inspection : M. LUTAS

-71-


DESCRIPTIF DE MODE OPERATOIRE DE SOUDAGE DU CONSTRUCTEUR OU DU FABRIQUANT (DMOS) (EN 288-2)

DMOSP N ° N14 Type de joint : BW Méthode de préparation et nettoyage : MEULAGE DEGRAISSAGE

Nuance 1 A 48 FP 55843 1 13 mm

Spécification matériau de base : Groupe de matériau : Épaisseur du matériau de base(mm) : Diamètre du matériau de base(mm) :

Schéma de préparation

Nuance 2


70°

2

6

13

1

3

N° des passes : Procédé de soudage : Position de soudage : Soudage auto, nb, de têtes balayage fréquence oscillations temporisation Soudeur ou soudeur opérateur : Produit d'apport : Fil(F) ou Électrode(E) *codification (désignation normalisée) *Marque et type : *Diamètre : *Conservation ou étuvage : Gaz de protection - flux *Pulvérulent codification (dés, norm) : marque et type *Gazeux codification (dés, norm) : marque et type *Envers débit l/min *Endroit débit l/min *Plasmagène : Électrode réfractaire / type et diamètre : Nature du courant : Polarité de l'électrode ou du fil : Intensité I en Ampères : Tension U en Volts : Soudage pulsé : Vitesse d'exécution d'une passe : cm/min, Vitesse de déroulement du fil : cm/min,



T° mini, préchauffage en °C T° maxi entre passes en °C Matériel de soudage machine poste Support envers (nature) : Gougeage (nature) :

1 121 PA

2 121 PA

3 121 PA

GOULOIS BAUDUIN F F F S42 2Z1S2 S42 2Z1S2 S42 2Z1S2 SAF SAF SAF 3,2 3,2 3,2 flux flux flux SFZ1 58AC SFZ1 58AC SFZ1 58AC LINCOLN LINCOLN LINCOLN

DC + 500 29

DC + 600 32

DC + 600 30

70

50

60

12428

23040

18000

SAF

SAF

SAF

NON NON

NON NON

NON NON

80°

Post chauffage : Non : X Oui : Température °C …Durée de maintien : …… Traitement thermique après soudage : Non : X Oui : Réf : Vitesse de montée en température en °C/H : Température maxi en °C et durée du maintient : Vitesse de refroidissement en °C/h : …… AUTRES INFORMATIONS : de……….à………. Balayage (largeur maximale) oscillation : Fréquence, temporisation : Soudage pulsé détail : Angle de torche : Distance de maintien : Détail du plasma :

-72-


PV QMOS N° : N 14 II RESULTATS DES CONTROLES, EXAMENS ET ESSAIS 1- CONTROLES NON DESTRUCTIFS (NF EN 288-3 ET ANNEXE III A L’ARRETE DU 24 MARS 1978) oui oui non oui non

Visuel : Ressuage : Magnétoscopique : Radiographique : Ultrasonore :

Exécuté par : M. Bauduin M. Goulois

N° PV et date Le 08/02/00 Le 08/02/00

M. Grunt

Le 30/03/00

Re A% N/mm² Dimensions de la section de Rm Localisation de l’éprouvette 256 mm² N/mm² Éprouvette cylindrique la cassure uniquement Transversale intéressant Valeurs à obtenir Métal Métal Une Toute de base Fondu fraction de 523 387 33 néant l’épaisseur l’épaisseur

REMARQUES

Repère de l’éprouvette

2-ESSAIS DE TRACTION : exécutés par : BAUDUIN N. et GOULOIS J. à l’entreprise ROBINE le 17/05/00

1

X

510. 3

375. 8 63. 7

X

Bon

2

X

484. 9

355. 6

X

Bon

-73-

55


3-ESSAIS DE PLIAGE : exécutés par : BAUDUIN N. au lycée Ernest COUTEAUX le 12/03/00

Éprouvette Repère De l’éprouvette 3 4 5 6

transversale

Longitunale

∅ Poinçon (4 t*) mm

X X X X

40 40 40 40

Sens du pliage et dimensions de la section mm Côté intéressant Endroit Envers Totalité Fraction de t de t X X X X

REMARQUES

Bon Bon Bon Bon

*t : épaisseur 4 – ESSAIS DE FLEXION PAR CHOC : exécutés par : NON EFFECTUE Valeur à obtenir KCV j/cm2 Minimale Moyenne

Nuance 1

le

Nuance 2

Dimensions des éprouvettes

Repère de l’éprouvette

θ°C

Position de l’éprouvette : Peau= p Mi-épaisseur =e Racine = r

KCV J/ cm² Emplacement de l’entaille ZAT (vwt) MF/(vwt) Nuance 1 Nuance 2 Ind Moy Ind Moy Ind Moy

-74-

REMARQUES


PV. QMOS N° : N 14 5- DURETES HV10 : Essais exécutés le 22/05/00

oui X non

par : BAUDUIN N.

Valeur maximale acceptable sur soudure monopasse :

Emplacement des mesures

N° filiation

Dans l’interpénétration

1

Dans le métal de base Dans la ZAT Dans la zone de liaison Dans la ZAT Dans la soudure

2 3 4 5 6

sur soudure multipasse : 350 Hv

Résultats (Hv10 ) Point 1 : 288 ;Point 2 : 270 ; Point 3 : 224 ;Point 4 : 282 Point 1 : 204 ;Point 2 : 209 ; Point 3 : 194 ;Point 4 : 207 Point 1 : 228 ;Point 2 : 253 ; Point 3 : 267 ;Point 4 : 253 Point 1 : 208 ;Point 2 : 203 ; Point 3 : 256 ;Point 4 : 244 Point 1 : 254 ;Point 2 : 246 ; Point 3 : 276 ;Point 4 : 240 Point 1 : 243 ;Point 2 : 227 ; Point 3 : 244 ;Point 4 : 252

6- EXAMEN MACROGRAPHIQUE exécuté par : BAUDUIN N. le 22/03/00 Réactif d’attaque :

Nital 5 %

Grossissement : x5

Repère éprouvette n°1 : 7 Résultats Les trois passes sont bien apparentes, La Z.A.T et la zone de liaison sont bien visibles, Bonne pénétration. On voit bien l’interpénétration.

-75-


7- AUTRES EXAMENS OU ESSAIS

Désignation Des annexes Radiographie

Nom et signature de l’examinateur de l’organisme d’inspection Mr LUTAS

Nom et signature du représentant du constructeur ou fabricant Mr GRUNT

Micrographies

MICROGRAPHIES de l’assemblage PV QDMOS N14

Soudure

Gx200

Zone Affectée Thermiquement Gx200

Zone de liaison Gx200

-76-


ACTIVITE PÉDAGOGIQUE

-77-


BACCALAURÉAT S.T.I. STRUCTURES MÉTALLIQUES FICHE PÉDAGOGIQUE Numéro du chapitre :

Intitulé du chapitre : Fonction Préparation

Sujet de l'activité : A partir d'une qualité de matériau donné et d'une documentation technique : - Choisir un métal d'apport - Compléter un mode opératoire de soudage

Objectif de séance : Donner ou calculer les caractéristiques mécaniques du ou des matériaux de base Choisir le type d'électrode approprié à partir de sa désignation Déterminer son diamètre et sa polarité Déterminer les paramètres de soudage (Is, Us, Vs)

Prérequis : But et principe des essais destructifs Désignation normalisée des aciers du groupe 1 Désignation normalisée des électrodes enrobées Lire et comprendre un DMOS simple

Connaissances associées : Technologie du soudage à l'arc avec électrodes enrobées : principe, générateurs de soudage et leurs caractéristiques, lecture d'une plaque signalétique, paramètres de soudage, les électrodes enrobées, types de joints et positions de soudage, préparation des bords, sécurité des personnes

Matériel et outillage : Calculatrice Règle graduée

Niveau d'acquisition

1. Information 2. Expression

X

3. Maîtrise outil 4. Maîtrise méthodologie Commentaires : Durée du TP : 2 heures

Code de l'activité : SE3 Code informatique : -79-


A-A

25

3 25

10

6

111

Ech. :0.2

120

2

10 à 45°

1

180

350

300

12

250

A

r 200

6

111

1600

1580

550

A

Ø60

6

r1

00

250

10

550

111

200

3

6

Gousset

S235 J0 ép. 10

NF EN 10025

2

1

Semelle

S235 J0 ép. 12

NF EN 10025

1

1

Longeron

S355 J2 ép. 10

NF EN 10025

Rep Nb Ech. 0.1

Désignation

Observations

Matière

TRAVERSE

Dessiné par: E. DELMEIREN Le 07/02/2000

Lycée Edmond LABBE DOUAI

A4

2000

traverse.dwg

-81-


Vous êtes responsable de la fabrication de la traverse définie sur le plan N°2000. Les différents éléments qui la composent, seront assemblés par soudage à l'arc avec électrodes enrobées. Pour cela, vous disposez de 4 types d'électrodes définis ci-dessous, suivant la norme NF EN 499. Électrodes A Électrodes B Électrodes C Électrodes D

E 380 RC 11 E 382 RC 11 E 382 B 32 H5 E 424 B 12 H10

DONNER LA SIGNIFICATION DES 2 ACIERS DE BASE À PARTIR DE LEUR DÉSIGNATION RESPECTIVE Voir documents pages 90, 91 et 92.

S

235

JO

S

355

J2

CALCULER LES CARACTÉRISTIQUES MÉCANIQUES DES ACIERS S 235 JO ET S 355 J À PARTIR DES DONNÉES DÉFINIES AUX PAGES 90 ET 91. CHOISIR LE TYPE D'ÉLECTRODE ADÉQUAT POUR CET ASSEMBLAGE Il est choisi en fonction : ! de la nature, de la composition chimique et des caractéristiques mécaniques des 2 matériaux de base, ! des conditions opératoires, ! du prix de revient. Le type d'électrode retenu doit posséder des caractéristiques mécaniques égales ou supérieures à celles du ou des métaux de base. Pour ce qui concerne la résistance à la traction, la valeur Rm du métal de base doit être incluse dans l'encadrement donné par la norme NF EN 499. Dans le cas du soudage de 2 aciers différents, le métal d'apport sera choisi en fonction du matériau qui aura les caractéristiques mécaniques les plus sévères. Dans le cas de solutions multiples répondant à cette exigence, choisir alors le type d'électrode le moins onéreux.

-83-


Définir l'électrode qui répondra aux exigences souhaitées Choisir le métal de base référence et rappeler dans le tableau ci-dessous ses principales caractéristiques mécaniques

Re (N/mm2 ou MPa)

METAL DE BASE REFERENCE Rm A% (N/mm2 ou MPa) (%)

KV

°C (j)

Compléter le tableau ci-dessous à partir de la désignation de chaque électrode et du document page 87. Pour chacune des électrodes, écrire dans chaque case le chiffre (1) ou (0) suivant que les caractéristiques mécaniques ou les conditions opératoires sont compatibles ou incompatibles avec celles du métal de base choisi comme référence.

METAL D'APPORT Électrodes

A

B

C

D

1,22 F

1,24 F

1,95 F

1,98 F

Re (N/mm2 ou MPa) Rm (N/mm2 ou MPa) A% (%) KV à – …..°C (J) Conditions opératoires (position de soudage) TOTAL Prix de revient par électrode

Donner le type d'électrode retenu : …………………………….

-84-


En fonction de celle-ci, donner : ! Le courant de soudage préconisé : ……………………………………….. ! La tension à vide minimale (U0 ) de la source de courant : ….…………… ! La polarité à l'électrode : ………………………………………………….

En fonction de la valeur de la gorge des soudures définies sur le plan, et à l'aide du document page 89, déterminer : ! Le nombre de passes et le(s) diamètre(s) des électrodes retenu(s) ! Les paramètres de soudage qui en résultent.

COMPLÉTER LE DMOS-P JOINT AUTRES ASPECTS SUR L'UTILISATION DES ESSAIS DESTRUCTIFS DANS LE DOMAINE DU SOUDAGE Dans certaines fabrications, les soudures ne peuvent être réalisées sans une homologation préalable. Ceci est fonction : ! Des risques potentiels de défaillance (classement des appareils en 3 catégories), ! De la composition chimique du métal de base, ! Du cahier des charges du donneur d'ordres. Dans ce cas, la mise au point de la procédure de soudage (DMOS), se fera en fonction des résultats obtenus par les différents essais destructifs : traction, flexion par choc, filiation de dureté Vickers, texture-pliage, macrographie et micrographie. Les éprouvettes servant aux essais, seront prélevées dans un assemblage de qualification. Exemple d'implantation des éprouvettes dans le coupon témoin : voir document page 88. L'homologation du descriptif de mode opératoire de soudage (DMOS), est faite par un organisme agréé (APAVE par exemple). Remarque : Cette partie du programme sera abordée et développée en STS durant le cours de Métallurgie, en vue de l'épreuve U62 du BTS ROC.

-85-


DESCRIPTIF DE MODE OPERATOIRE DE SOUDAGE DU CONSTRUCTEUR OU DU FABRICANT (DMOS) (voir EN 288-2) DMOSP N ° Nuance 1 Nuance 2 Type de joint : Spécification matériau de base : Méthode de préparation et nettoyage : N° de coulée : Groupe de matériau : Épaisseur du matériau de base(mm) : Diamètre du matériau de base(mm) : Schéma de préparation


N° des passes : Procédé de soudage : Position de soudage : Soudage auto, nb, de têtes balayage fréquence oscillations temporisation Soudeur ou soudeur opérateur : Produit d'apport : Fil(F) ou Électrode(E) *codification (désignation normalisée) *Marque et type : *Diamètre : *Conservation ou étuvage : Gaz de protection - flux *Pulvérulent codification (normalisée) : marque et type *Gazeux codification (normalisée) : marque et type *Envers débit l/min *Endroit débit l/min *Plasmagène : Électrode réfractaire / type et diamètre : Nature du courant : Polarité de l'électrode ou du fil : Intensité I en Ampères : Tension U en Volts : Soudage pulsé : Vitesse d'exécution d'une passe : cm/min, Vitesse de déroulement du fil : cm/min,


1

2

3

4

5

6


T° mini, préchauffage en °C T° maxi entre passes en °C Matériel de soudage machine poste Support envers (nature) : Gougeage (nature) : Post chauffage :

Non :

Oui :

Traitement thermique après soudage :

Non :

Oui :

Température °C

Réf :

Température maxi en °C et durée du maintient : Vitesse de refroidissement en °C/h :…… AUTRES INFORMATIONS : balayage (largeur maximale) oscillation : Fréquence, temporisation : Soudage pulsé détail : Angle de torche : Distance de maintien : Détail du plasma :

-86-

…Durée de maintien :……

Vitesse de montée en température en °C/H : de……….à………. de……….à……….


DESIGNATION NORMALISEE DES ELECTRODES ENROBEES (NF EN 499)

Symbole 35 38 42 46 50

Limite élastique Re (N/mm2) 355 380 420 460 500

Rendement %

1

≤ 105

2

≤ 100

3

>105 ≤ 125

4

>105 ≤ 125

5

>125 ≤ 160

6

>125 ≤ 180

7

>160

8

>160

Résistance A % R (N/mm2) 440-570 470-600 500-640 530-650 560-720

22 20 20 20 18

Symbole A C R RR RC RA RB B

E

Symbole

46

Type d'enrobage Acide Cellulosique Au rutile (enrobage semi-épais) Au rutile (très épais) Cellulosique au rutile Acide au rutile Basique au rutile basique

3

1Ni

B

(4

A

+20 °C

0

0 °C

2

-20 °C

3

-30 °C

4

-40 °C

5

-50 °C

6

-60 °C

* : désignation facultative

Mn Mo

CA

Mo

CC CA

ml/100g max 5 10 15

H )*

Toutes positions, sauf verticale descendante Bout à bout à plat, en gouttière, en angle à plat Bout à bout à plat, en gouttière Verticale descendante Position conformément au symbole 3 Ni

0.3 – 0.6

1.4

0.6 – 1.2

2Ni

1.4

1.8 – 2.6

3Ni

1.4

>2.6 – 3.8

Mn1Ni

>1.4 – 2.0

0.6 – 1.2

1NiMo

1.4

0.3 – 0.6

0.6 – 1.2

Toute autre composition convenue

-87-

CC

CC

1.4 > 1.4 – 2.0

CC

Position de soudage

1Ni

Z

CC

2

5

Mn 2.0

CC

Toutes positions

4

Symbole Aucun symbole Mo

CA

1

3

Z

3

CC

CC

H5 H10 H15

Symbole général

Température d'énergie moyenne de rupture à 47 J Aucune exigence

CA

Symbole

Symbole

Symbole

Type de courant


ASSEMBLAGE DE QUALIFICATION BOUT À BOUT DE TÔLES

IMPLANTATION DES ÉPROUVETTES


Aire 1 pour : - 1 éprouvette de traction - 1 éprouvette de pliage endroit - et 1 éprouvette de pliage envers ou 2 éprouvettes de pliage côté

b

Sens de soudage

Aire 2 pour : - éprouvettes de flexion par choc ou éprouvettes additionnelles si exigées

Aire 3 pour : - 1 éprouvette de traction - 1 éprouvette de pliage endroit - et 1 éprouvette de pliage envers ou 2 éprouvettes de pliage côté Aire 4 pour : - 1 section macrographique - 1 section pour essai de dureté

a

a


a = 3t (valeur minimale 150mm) b = 6t (valeur minimale 350mm) t : épaisseur de la tôle

La macrographie doit révéler clairement la ligne de fusion, la Z.A.T., la distribution des passes et doit comporter une partie du métal de base non affecté thermiquement. La filiation de dureté HV10 conforme à la norme EN 288-3 doit donner des résultats conformes au tableau 2 de la dite norme.

-88-


SOUDAGE A L'ARC AVEC ELECTRODES ENROBEES BAREME POUR SOUDAGE EN ANGLE INTERIEUR A PLAT

Gorge Diamètre Nombre a électrodes de passes (mm) (mm)

a

Nb Élect./mètre

Vitesse de soudage (m/h) (1)

3

1

4

2

16

4

1

5

2.5

15

5

1

6.3

2.7

14

6

1

6.3

3.5

10

7

1

8

3

4 2*5 5 2*6.3

3.7 4 2.5 4.5

10

3

6.3

8

4

12

6

3*5 3*6.3

7 8

2.3

14

6

6.3

16

1.9

4.6 4.3

(1) Les vitesses de soudage ne tiennent pas compte du temps de piquage du laitier, du changement d'électrode, etc… Elles s'entendent donc pour une cadence de soudage à 100 %.

PARAMETRES DE SOUDAGE Courant de soudage CC polariCA té à l'élec- Tension trode à vide Électrode enrobage rutile

- ou +

≥ 45 V

I.s. (A)

U.s. (V)

50 (∅ ∅ - 1) 20 + (0.04*Is)

Électrode enrobage basique

+

≥ 65 V

-89-

40*∅ ∅

En (Kj/cm)

60 * U * I 1000 * V

V (cm/min)


-90-

0

S=

10000

20000

Efforts (N)

A% =

KCV0°C KV 0°C

KV =

KCU =

KCU

H1 = 0.9 m

10

Eprouvette

KCV =

Ø 10

Re =

A%

H0 = 1m Entaille en U (KCU)

H1

Rm

K. = P(H0-H1)

couteau

CALCULS

H1 = 0.893 m

10

KV : en Joules 2 KCV et KCU : en Joules/cm P : Newtons H0 et H1 : mètre S : cm 2

Entaille en V (KCV)

température d'essai 0°

P(H0-H1) S

10

Rm =

Re

Lu = 63

Allongements (mm)

P=300N

Résilience KC. =

RAPPEL

MOUTON DE CHARPY

5

CALCULS

Lo = 50

Courbe de traction (Efforts / Allongements)

ESSAI DE TRACTION

S235 J0

8


-91-

5

A% =

A% =

Re

Rm

Lu = 60

25

A%

H1 = 0.923 m

KV =

KCV =

KCU =

10

Eprouvette

Entaille en U (KCU)

KCU-20°C KCV-20°C KV -20°C

% Allongement

H0 = 1m

Rm =

20

couteau

CALCULS

H1 = 0.907 m

Entaille en V (KCV)

10


Température d'essai -20°

KV = P(H0-H1)

10

Re =

15

P(H0-H1) S

H1

CALCULS

Lo = 50

10

A%

P=300N

Résilience KC. =

RAPPEL

MOUTON DE CHARPY

5

Par calcul

Lecture graphique

0

200

400

600

Contraintes T (N/mm ou MPa)

2

Courbe de traction (contraintes / % d'allongement)

ESSAI DE TRACTION

S355 J2

8

Ø 10


SYMBOLES ADDITIONNELS DES ACIERS DU GROUPE 1

SOUS GROUPE 1 Énergie de rupture KV mini (Joules)

Température d'essai (°C)

27

40

50

JR

KR

LR

20

JO

K0

L0

0

J2

K2

L2

- 20

J3

K3

L3

- 30

J4

K4

L4

- 40

J5

K5

L5

- 50

J6

K6

L6

- 60

-92-


Vous êtes responsable de la fabrication de la traverse définie sur le plan N°2000. Les différents éléments qui la composent, seront assemblés par soudage à l'arc avec électrodes enrobées. Pour cela, vous disposez de 4 types d'électrodes définis ci-dessous, suivant la norme NF EN 499. Électrodes A Électrodes B Électrodes C Électrodes D

E 380 RC 11 E 382 RC 11 E 382 B 32 H5 E 424 B 12 H10

DONNER LA SIGNIFICATION DES 2 ACIERS DE BASE À PARTIR DE LEUR DÉSIGNATION RESPECTIVE S

235

JO

S KV 0°C ≥ 27J

355

J2 KV - 20°C ≥ 27J

Limite élastique minimale Re=235 MPa

Limite élastique minimale Re=355 MPa

Acier de construction

Acier de construction

CALCULER LES CARACTÉRISTIQUES MÉCANIQUES DES ACIERS S 235 JO ET S 355 J À PARTIR DES DONNÉES PAGES 90 ET 91 Voir pages 97 et 98

CHOISIR LE TYPE D'ÉLECTRODE ADÉQUAT POUR CET ASSEMBLAGE Il est choisi en fonction : ! de la nature, de la composition chimique et des caractéristiques mécaniques des 2 matériaux de base, ! des conditions opératoires, ! du prix de revient. Le type d'électrode retenu doit posséder des caractéristiques mécaniques égales ou supérieures à celles du ou des métaux de base. Pour ce qui concerne la résistance à la traction, la valeur Rm du métal de base doit être incluse dans l'encadrement donné par la norme NF EN 499. Dans le cas du soudage de 2 aciers différents, le métal d'apport sera choisi en fonction du matériau qui aura les caractéristiques mécaniques les plus sévères. Dans le cas de solutions multiples répondant à cette exigence, choisir alors le type d'électrode le moins onéreux.

-93-


Définir l'électrode qui répondra aux exigences souhaitées Choisir le métal de base référence et rappeler dans le tableau ci-dessous ses principales caractéristiques mécaniques

Re (N/mm2 ou MPa)

METAL DE BASE REFERENCE : S 355 J2 Rm A% (N/mm2 ou MPa) (%)

355

520

KV

20

-20°C (j) 28

Compléter le tableau ci-dessous à partir de la désignation de chaque électrode et du document page 87. Pour chacune des électrodes, écrire dans chaque case le chiffre (1) ou (0) suivant que les caractéristiques mécaniques ou les conditions opératoires sont compatibles ou in compatibles avec celles du métal de base référence.

METAL D'APPORT Électrodes Re (N/mm2 ou MPa) Rm (N/mm2 ou MPa) A% (%) KV à –20 °C (J) Conditions opératoires (position de soudage) TOTAL Prix de revient par électrode

A

B

C

D

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

3

5

5

5

1,22 F

1,24 F

1,95 F

1,98 F

Donner le type d'électrode retenu : Électrode B : …….E 382 RC 11

-94-


En fonction de celle-ci, donner : ! Le courant de soudage préconisé : …………………………Alternatif ou continu ! La tension à vide minimale (U0) de la source de courant … U 0 ≥ 45 V ! La polarité à l'électrode : ………… Négative si courant continu (Polarité directe)

En fonction de la valeur de la gorge des soudures définies sur le plan, et à l'aide du document page 89, déterminer : ! Le nombre de passes et le(s) diamètre(s) des électrodes retenu(s) ! Les paramètres de soudage qui en résultent. Gorge = 1 passe avec électrodes de diamètre 6.3 Is = 265 A Us = 30.6 V

En = 29,19 KJ/cm

-95-


DESCRIPTIF DE MODE OPERATOIRE DE SOUDAGE DU CONSTRUCTEUR OU DU FABRICANT (DMOS) (voir EN 288-2) DMOSP N ° Nuance 1 Nuance 2 2000 Type de joint : Spécification matériau de base : FW S355J2 S235J0 Méthode de préparation et nettoyage : N° de coulée : Groupe de matériau : Oxycoupage Épaisseur du matériau de base(mm) : 10 mm 12 mm Diamètre du matériau de base(mm) : Schéma de préparation


10

2

12

1




1

2

3

4

5

6

111 PB

E E382RC11 SAF 6,3

CC 252 30.6

29192

T° mini, préchauffage en °C T° maxi entre passes en °C Matériel de soudage machine poste Support envers (nature) : Gougeage (nature) : Post chauffage : Non : Oui : Température °C …Durée de maintien :…… Traitement thermique après soudage : Non : x Oui : Réf : Vitesse de montée en température en °C/H : Température maxi en °C et durée du maintient : Vitesse de refroidissement en °C/h :…… de……….à………. AUTRES INFORMATIONS : de……….à………. balayage (largeur maximale) oscillation : Fréquence, temporisation : Soudage pulsé détail : Angle de torche : Distance de maintien : Détail du plasma :

-96-


0

S = 78.5 mm

18450

31400

2

Efforts (N)

-97-

Ø 10

A% = ( 63 - 50 ) / 50 = 26

235

400

26

60

40

32

KV = 40 * 0.8 = 32 J

KCV = 300 ( 1- 0.893 ) / 0.8 = 40 J

KCV0°C KV 0°C

CALCULS

H1 = 0.893 m

Entaille en V (KCV)

Rm = 31400 / 78.5 = 400MPa

KCU

couteau

KCU = 300 ( 1- 0.9 ) / 0.5 = 60 J

A%

H1 = 0.9 m

10

Eprouvette

Entaille en U (KCU)

H0 = 1

Rm

K. = P(H0-H1)

10


Température de l'essai 0°

P(H0-H1) S

H1 10

Re = 18450 / 78.5 = 235 MPa

Re

Lu = 63

Allongements (mm)

P=300N

Résilience KC. =

RAPPEL

MOUTON DE CHARPY

5

CALCULS

Lo = 50

Courbe de traction (Efforts / Allongements)

ESSAI DE TRACTION

S235 J0

8


-98-

5

Ø 10

A% = ( 60 - 50 ) / 50 = 20

A% = 20

Rm = 520 MPa

Rm 520

355

Lu = 60

25

Re

20

20

A%

H1 = 0.923 m

46

35

28

10

Eprouvette

Entaille en U (KCU)

KCU KCV-20°C KV -20°C

% Allongement

H0 = 1

couteau

CALCULS

H1 = 0.907 m

Entaille en V (KCV)

KV = 35 * 0.8 = 28 J

KCV = 300 (1- 0.907) / 0.8 = 35 J

KCU = 300 ( 1- 0.923 ) / 0.5 = 46 J

10

Re = 355 MPa

15

KV = P(H0-H1)

10


Température de l'essai -20°

P(H0-H1) S

H1

CALCULS

Lo = 50

10

A%

P=300N

Résilience KC. =

RAPPEL

MOUTON DE CHARPY

5

Par calcul

Lecture graphique

0

200

355

400

520

600

Contraintes T (N/mm ou MPa)

2

Courbe de traction (contraintes / % d'allongement)

ESSAI DE TRACTION

S355 J2

8


EVALUATION

-99-


Vous êtes responsable de l'assemblage des 2 oreilles de levage et de leur fourrure respective, appartenant à une calandre en acier P 355. Les différents éléments, définis sur le plan de définition page 103, seront assemblés par soudage à l'arc avec électrodes enrobées. Pour cela, vous disposez de 3 types d'électrodes définis ci-après : Électrodes A Électrodes B Électrodes C

E 382 B 32 H5 E 380 RC 11 E 424 B12 H10

DONNER LA SIGNIFICATION DES 3 MATÉRIAUX SUIVANTS : S 235 JO :………………………………………………………………………………………. S 355 J2 :……………………………………………………………………………………….. P 355 :…………………………………………………………………………………………...

DÉTERMINER LE TYPE D'ÉLECTRODE ADÉQUAT POUR SOUDER LES OREILLES SUR LEUR FOURRURE RESPECTIVE (RÉPONDRE SOUS LA FORME DU TABLEAU SUIVANT) METAL D'APPORT Électrodes A

B

C

1,95 F

1,22 F

1,98 F

Caract. Méca.

Prix de revient par électrode Électrode retenue : Légende : (1) : compatible (0) : incompatible

-101-


DÉTERMINER LES PARAMÈTRES DE SOUDAGE Donner : ! le diamètre des électrodes : …………………………………………………………….. ! le nombre de passes : …………………………………………………………………… ! l'intensité de soudage : ………………………………………………………………….. ! la tension de soudage : ………………………………………………………………….. ! la vitesse de soudage : …………………………………………………………………... ! l'énergie nominale de soudage : ………………………………………………………… ! la polarité à l'électrode (courant continu) : ……………………………………………... ! Uo mini du générateur (courant alternatif) : …………………………………………….

CHOISIR LE GÉNÉRATEUR DE SOUDAGE ADÉQUAT Pour exécuter le soudage des 2 pièces, vous disposez de 2 générateurs de soudage G1 et G2 dont les caractéristiques sont définies sur leur plaque signalétique respective suivante : Générateur G1

Générateur G2

Type :

Circuit de soudage :

Type :

Circuit de soudage :

ESAB M2

CA

SAFEX C2

CC

U0

X

Is

Us

U0

X

Is

Us

(V)

%

(A)

(V)

(V)

%

(A)

(V)

50

40

300

23

70

60

300

24

60

60

200

24

90

75

200

25

CHOISIR LE GÉNÉRATEUR ADÉQUAT : ………………………………… Justifiez votre choix : ………………………………………………………………..…………………………………. ……………………………..………………………………………………………………..…... …………………………………………………………………………………………………...

REMPLIR LE DMOS JOINT Documentation autorisée pages : 87,89 et 92

-102-


A-A

A R 62

2

Ø 50

10

111

100

3 180 7

111

1

Ø 1460

A

CARATERISTIQUES MECANIQUES DES MATERIAUX Désignation S235 J0

Re

Rm

(MPa)

(MPa)

235

400

A%

KCU 2

(J/cm )

26

60 à 0° C

S355 J2

355

520

20

46

3

2

Fourrure

S355 J2

ép. : 20

2

2

Oreille

S235 J0

ép. : 14

1

1

Calandre

P355

ép. : 20

Désignation

Matière

2

KV

(J/cm )

(J)

40

32

à 0° C

35

à -20° C

Rep Nb

KCV

à -20° C

à 0° C

28 à -20° C

Observation

LEVAGE A4

2000

oreillelevage.dwg

-103-


DESCRIPTIF DE MODE OPERATOIRE DE SOUDAGE DU CONSTRUCTEUR OU DU FABRICANT (DMOS) (voir EN 288-2) DMOSP N ° Nuance 1 Nuance 2 Type de joint : Spécification matériau de base : Méthode de préparation et nettoyage : N° de coulée : Groupe de matériau : Épaisseur du matériau de base(mm) : Diamètre du matériau de base(mm) : Schéma de préparation




1

2

3

4

5

6


T° mini, préchauffage en °C T° maxi entre passes en °C Matériel de soudage machine poste Support envers (nature) : Gougeage (nature) : Post chauffage : Non : Oui : Température °C …Durée de maintien :…… Traitement thermique après soudage : Non : Oui : Réf : Vitesse de montée en température en °C/H : Température maxi en °C et durée du maintient : Vitesse de refroidissement en °C/h :…… de……….à………. AUTRES INFORMATIONS : de……….à………. balayage (largeur maximale) oscillation : Fréquence, temporisation : Soudage pulsé détail : Angle de torche : Distance de maintien : Détail du plasma :

-104-


Cahier de Soudage Important

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