CHAPITRE III
RESULTATS ET DISCUSSIONS
Chapitre III Résultats et discussions
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III.1 INTRODUCTION
Les méthodes conventionnelles des jonctions
métalliques sont plus utilisées en constructions navales,
automobiles, industrie pétrolière...etc et elles sont
dominées par une fusion locale. L'opération de soudage est
accompagnée fréquemment par un cycle d'échauffement et de
refroidissement non uniforme des structures assemblées. Ceci conduit
à la création des contraintes résiduelles et des
distorsions et leurs estimations nécessitent une résolution
numérique d'un problème thermomécanique complexe dont le
comportement des matériaux est élastoplastique.
Généralement la procédure de la résolution se fait
en deux étapes. La première consiste à la
détermination de la distribution de la température dans le
modèle de la soudure à partir d'une analyse thermique
bidimensionnelle. L'historique de la température est utilisé
comme une charge thermique pour le calcul du champ de contraintes
résiduelles et les distorsions dans la structure. Les
propriétés physiques et mécaniques du matériau
dépendent de la température, en particulier les coefficients
d'expansion thermique. Le problème thermique est résolu
indépendamment à celui de la mécanique.
Les contraintes résiduelles de soudure favorisent la
rupture des matériaux fragiles, permettent de réduire la
résistance à la rupture du matériau et leur durée
de vie. Les contraintes internes de tension contribuent ainsi au
développement du phénomène de la corrosion au voisinage
proche de la soudure. Souvent les distorsions de soudure mènent à
des problèmes tels que l'obtention des dimensions imprécis ce qui
complique le montage des pièces et augmente le coût du produit.
III.2 SOUDAGE MONOPASSE
III.2.1 Distribution de la température
La figure III.1 représente l'évolution de la
température en un point quelconque de la zone fondue. Initialement les
deux matériaux de base se trouvent à la température
ambiante, le passage de la torche de soudure engendre une
élévation de la température jusqu'à la
température de fusion du métal d'apport puis elle diminue
progressivement en fonction du temps. Le même cycle de chauffage et de
refroidissement est observé
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Chapitre III Résultats et discussions
dans les différents points de la circonférence
qui assurent la jonction métallique. Le temps de chauffage dépend
de la vitesse de déplacement de la torche de soudure.
Figure III.1 : Evolution de la
température de la zone fondue en fonction du temps.
Les résultats obtenus par la méthode des
éléments finis montrent clairement la variation de la
température en fonction de la distance d, séparant un point de
l'axe longitudinal du milieu de la ligne de soudure. La température est
déterminée par une simulation numérique au moment
où la source de chaleur se trouve en un point quelconque de la liaison
métallique. Le contour de température présente les
isothermes au niveau de la zone de fusion (ZF), la zone affectée
thermiquement (ZAT) et le métal de base (MB) (voir figure III.2). On
constate que la température du bain fondu atteint sa valeur maximale
(1450°C) et elle diminue progressivement jusqu'à la
température ambiante de l'extrémité libre du métal
de base. Le profil de la température montre la bonne concordance avec
celui mesuré par l'auteur (Hansen [19]).
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Chapitre III Résultats et discussions
Figure III.2 : Etat thermique de la structure
à la fin du chauffage.
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