OUTIL D'EXPÉRIMENTATION Soudage

OUTIL D’EXPÉRIMENTATIONSoudageProjet personneld’orientation (PPO)

S O U D AG EGuide d’activitésLes informations contenues dans ces guides d’activités sont données à titre indicatif et ne sont pas exhaustives. Ces guides d’activités vousproposent plusieurs adresses de sites Web qui pourraient ne plus être actives au moment où vous souhaiterez les utiliser ou qui pourraient vousdiriger vers des informations non souhaitées. Veuillez vérifier ces liens Internet avant leur diffusion auprès des élèves. De plus, la Commissionscolaire de la Beauce-Etchemin ne pourra être tenue responsable du contenu de ces sites Web, de toute omission, erreur ou lacune et desconséquences qui en résulteraient. Certaines oeuvres contenues dans ce document ne sont pas sous licence Creative Commons puisqu’ellessont protégées par Copyright. Ainsi, toutes reproductions ou modifications qui seraient apportées aux oeuvres identifiées par © sont interdites.2004, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ca/deed.fr_CAVous êtes libres de reproduire, distribuer et communiquercette création au publicVous êtes libres de modifier cette création.N.B. À l'exception des sections et des œuvres protégéespar Copyright ou exclues de la licence Creative Commons.Paternité. Vous devez citer le nom de l'auteur original.Pas d'Utilisation Commerciale. Vous n'avez pas le droitd'utiliser cette création à des fins commerciales.Partage des Conditions Initiales à l'Identique. Si vous modifiez,transformez ou adaptez cette création, vous n'avez le droit dedistribuer la création qui en résulte que sous un contratidentique à celui-ci.La reproduction totale ou partielle de ce document est autorisée à condition d’en mentionner la source.La forme masculine est utilisée sans aucune discrimination, uniquement dans le but d’alléger le texte.Numéro de document : 1Version du document : 2.0Propriété de la Commission scolaire de la Beauce-Etchemin, ©, 2007i

S O U D A G ETable des matièresI N F O R M A T I O N SG É N É R A L E S 1A C T I V I T É 5LA LECTURE DE PLANS 76Fiche de l’élève 79I N T R O D U C T I O N 3Corrigé 80A C T I V I T É 1A N N E X E S 81L’IDENTIFICATION DE PIÈCES SOUDÉES DANSL’ENVIRONNEMENT IMMÉDIAT 4Fiche de l’élève 13Corrigé 15A C T I V I T É 2LA RECONNAISSANCE DES MÉTAUX ET DESMÉTHODES D’IDENTIFICATION DESÉCHANTILLONS 16Fiche de l’élève 22Corrigé 24A C T I V I T É 3 ADES ÉCHANTILLONS DE SOUDAGE ETDIFFÉRENTS MÉTAUX 25A C T I V I T É 3 BDES ÉCHANTILLONS DE SOUDAGE ET DES PROCÉDÉSDE SOUDAGE 32Fiche de l’élève 46Corrigé 47A C T I V I T É 4LE CONTRÔLE DE LA QUALITÉ 48Fiche de l’élève 58Corrigé 74ii

S O U D A G EInformations généralesListe de matériel :La liste suivante énumère tout le matériel et les ressources nécessaires pour compléterl’outil d’expérimentation de 5 heures sur le soudage :• Guide d’activités• Ordinateur multimédiaActivité 2• 5 échantillons numérotés de métaux carrés (aluminium (argenté mat),laiton, acier (gris foncé), nickel et cuivre (orangé))• 1 étoile à conduction (aluminium (argenté mat), laiton, acier (grisfoncé), nickel et cuivre (orangé))• 5 morceaux de cire• 1 couteau à lame rétractable (Ex-Acto)• 1 bougie• 1 aimant• 1 lime à métauxActivité 3A• 12 échantillons de soudage (1 à 12)Activité 3B• 6 échantillons de soudage (A à F)• CD-Rom Assistant en soudage disponible sur votre poste informatiqueConception :M. Marc Michaud enseignant en soudage au Pavillon techniqueM me Julie Trudelinspecteur CSW W178.2 niveau II, enseignante ensoudage-montageCentre de formation du CWB950, Michelin, LavalH7L 5L1Téléphone : 450-663-8668Télécopieur : 450-663-5565www.cwbgroup.orgAdaptation :Comité de validation pédagogique des guides d’activités PPO1

S O U D A G ERemerciements :Nous tenons à remercier la généreuse contribution du Centre de formation CWB pour lesnombreuses images qui ont été offertes. Plusieurs images contenues dans ce guided’activités sont la propriété du CWB. L’utilisation de celles-ci a été autorisée par : MartinDaignault, B. Éd., coordonnateur de la formation, Québec et maritimes. Ces images sontprotégées par Copyright et sont exclues de la licence Creative Commons. Toutesmodifications ou utilisations de ces questions à d’autres fins que celles prévues pour lecours PPO, en tout ou en partie, sont interdites.2

S O U D A G EIntroductionSi le domaine du soudage vous intéresse, cet outil d’expérimentation est conçu pourvous. En réalisant les activités qui vous sont présentées, vous aurez une meilleure idéede votre intérêt pour ce secteur.Voici un bref aperçu de ce qui vous est proposé dans ce guide. En réalisant les activités,vous aurez l’occasion de : Analyser des photographies de structures et de constructions que l’onretrouve dans notre environnement dans le but de reconnaître lesdifférents objets qui sont soudés. Manipuler différents métaux afin d’en faire la distinction selon leurspropriétés physiques. Étudier et comparer des procédés de soudage avec les métaux de baseles plus fréquemment utilisés. Vous initier au contrôle de la qualité. Lire des plans et des dessins techniques.3

S O U D A G EActivité1L’identification de pièces soudéesdans l’environnement immédiatVous êtes-vous déjà attardé, sur le chemin de l’école, au nombre impressionnant d’objetssoudés que vous croisez du regard? Partout dans votre environnement immédiat, que cesoit par exemple à la maison ou dans la classe, vous retrouverez de nombreuses piècesqui ont été soudées.Matériel nécessaire : Photographies Fiche de l’élèveTâches à réaliser :Cette première activité vous permettra de reconnaître les différentes structures,constructions et les différents objets qui sont soudés et qui se trouvent dans votreenvironnement.1- À l’aide de la fiche de l’élève incluse à la fin de l’activité, énumérez une dizained’objets qui se trouvent dans votre environnement et qui, selon vous, sont soudés.2- Observez les seize photographies présentées. Pour chacune d’elles, inscrivez undes éléments que vous croyez soudés.4

S O U D A G EFIGURE 1© Marc Michaud, 2007FIGURE 2© Marc Michaud, 20075

S O U D A G EFIGURE 3© Marc Michaud, 2007FIGURE 4© Marc Michaud, 20076

S O U D A G EFIGURE 5© Marc Michaud, 2007FIGURE 6© Marc Michaud, 20077

S O U D A G EFIGURE 7© Marc Michaud, 2007FIGURE 8© Marc Michaud, 20078

S O U D A G EFIGURE 9FIGURE 10© Marc Michaud, 2007© Marc Michaud, 20079

S O U D A G EFIGURE 11FIGURE 12© Marc Michaud, 2007© Marc Michaud, 200710

S O U D A G EFIGURE 15© Marc Michaud, 2007FIGURE 16© Marc Michaud, 200712

S O U D A G EFiche de l’élève1– Nommez dix objets qui, selon vous, sont soudés et qui se trouvent dans votreenvironnement (école, maison, voisinage).Ex. : table de travail13

S O U D A G EIdentification des photographies2– Observez chacune des photographies et nommez un ou des éléments qui y sontreprésentés et qui, selon vous, sont soudés.1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.14

S O U D A G ECorrigé1– Nommez dix objets qui, selon vous, sont soudés et qui se trouvent dans votreenvironnement (école, maison, voisinage).À titre d’exemples :1. Pont 5. Structure de centre médical2. Passerelle 6. Table3. Escalier 7. Chaise4. Structure de maison2– Observez chacune des photographies et nommez un ou des éléments qui y sontreprésentés et qui, selon vous, sont soudés.1. Barrière2. Bateau3. Passerelle de bateau, bateau, automobile4. Godet5. Bateau, bouée métallique6. Bouée7. Bouée métallique8. Bouée métallique9. Poubelle municipale, conteneur10. Passerelle d’embarquement11. Pièces de structures d’acier12. Silo à grains13. Escalier, galerie (balcon) en métal14. Garde en métal, escalier, main courante15. Ponceau, garde-fou16. Bateau, brise-glace15

S O U D A G EActivité2La reconnaissance des métauxet des méthodes d’identification dentification des échantillonsTous les métaux, qu’ils soient ferreux ou non ferreux, possèdent des caractéristiquesphysiques qui leur sont propres. Ces caractéristiques sont très importantes, car elles nousrenseignent sur les comportements de ces métaux lors du soudage, du chauffage ou duforgeage.À l’aide de certaines notions avec lesquelles vous vous familiariserez ici, il est possible dedistinguer visuellement certaines de ces caractéristiques physiques.Matériel nécessaire : Fiche de l’élève Tableau descriptif des métaux Fiche des propriétés physiques des métaux Aimant Lime Bougie Étoile à conduction Morceaux de cireMatériel complémentaire : Assistant en soudage, leçon 2 :o Application de notions de métallurgie Introduction Reconnaître les métaux à préparer et à souderTâches à réaliser :En utilisant les outils mis à votre disposition et en consultant le tableau descriptif desmétaux ainsi que la fiche des propriétés physiques des métaux, aux pages suivantes,complétez les informations demandées sur la fiche de l’élève présentée à la page 22 dece document.16

S O U D A G ETableau descriptif des métauxLes métaux et leurs alliages sont généralement divisés en deux catégories :1– Les métaux ferreux2– Les métaux non ferreuxLES MÉTAUX FERREUXIls contiennent un certain pourcentage defer. C’est le cas de l’acier doux, de la fonte,des aciers faiblement et fortement alliés etdes aciers inoxydables.LES ACIERS(ferreux)Alliage métallique dont l’élément principalest le fer et qui contient un certain nombred’éléments d’alliage, le plus courant étantle carbone. Ils sont magnétiques.Les aciers au carbone se retrouvent soustrois formes :– Les aciers à bas carbone– Les aciers à moyen carbone– Les aciers à haut carboneLES ACIERS INOXYDABLES(ferreux)Pour être dit inoxydable, un acier doit contenirun minimum de 12 % de chrome. Les aciersinoxydables ont une bonne résistance à lacorrosion. Cette résistance à la corrosion estdue à une mince couche d’oxyde de chromeou de nickel qui protège l’acier contre lesmilieux corrodants.Il y a trois catégories d’aciers inoxydables :– Acier inoxydable ferritique– Acier inoxydable austénitique– Acier inoxydable martensitiqueLES MÉTAUX NON FERREUXCes métaux n’ont aucun pourcentage defer. Voici quelques exemples : l’aluminium,le cuivre, le magnésium, le bronze, lelaiton, le nickel, l’or et l’argent.APPLICATIONSTôles, pièces forgées, boulons, écrous, vis,articles en tôle.Marteaux, vilebrequins forgés, engrenages,axes, tournevis, clés, etc.Rails, matrices de forgeage, lames deressort, burins, marteaux, scies à ruban,outils de coupe, poinçons et forets.APPLICATIONSLes aciers inoxydables sont utilisés dans ladécoration, l’industrie alimentaire,chimique, photographique et papetière, lesantennes, les ressorts, les ustensiles decuisine, les pièces de four, les élémentschauffants, les éléments de structuresd’avion, les citernes de lait et les autobus.© Marc Michaud, 200717

S O U D A G EACIER LAMINÉ À FROID /ÉCROUISSAGE (COLD ROLLED)(ferreux)Le laminage est une technique de formagequi consiste à passer un lingot à plusieursreprises entre des cylindres parallèles,appelés laminoirs, de manière à amincirgraduellement le métal jusqu’à l’obtentionde la dimension voulue.On y retrouve deux catégories :– Laminé à chaud– Laminé à froid (écrouissage)APPLICATIONSBeaucoup de barres de métal, de feuilles etde profilés sont laminés à froid.Acier laminé à froidUn acier laminé à froid donne un fini desurface très lisse et des dimensions trèsprécises, contrairement aux produitslaminés à chaud. Les écailles ayant étéenlevées dans un bain d’acide, l’apparenceet les propriétés mécaniques des produitslaminés à froid sont nettement supérieuresaux produits laminés à chaud.© Marc Michaud, 2007Acier laminé à chaud© Marc Michaud, 2007ALUMINIUM(non ferreux)L’aluminium est le troisième élément, enquantité, de l’écorce terrestre, aprèsl’oxygène et le silicium. Après avoir étélongtemps considéré comme un métalprécieux, il est maintenant le principalmétal non ferreux industriel.L’aluminium est un métal blanc. Lalégèreté est la caractéristique la plusconnue de l’aluminium. Il possède unebonne malléabilité, une bonne aptitude auformage, une résistance à la corrosion etune conductibilité thermique etélectrique élevée. L’aluminium n’est nitoxique ni magnétique (c’est pourquoi il estsouvent utilisé pour le blindage des circuitsélectriques).APPLICATIONSL’aluminium est largement utilisé pour lafabrication des ustensiles de cuisine, deséléments de décoration architecturale, desappareils de manutention et de stockage,des assemblages soudés, des instrumentsde manutention et de conservation desproduits chimiques ou alimentaires, lesréservoirs d’essence et de mazout, lesenceintes sous pression et lescanalisations, les vélos, le cadrage desmotos, etc.© Marc Michaud, 200718

S O U D A G ECUIVRE(non ferreux)Le cuivre est la troisième ressource enimportance au Québec, avec desexportations de 244,3 millions de dollars en2001, soit 11,6 % de la productionmétallique totale. La province compte unedemi-douzaine de mines, qui produisentégalement souvent d’autres métaux.Le cuivre a pour propriétés essentielles laconductibilité électrique et thermiqueélevée et la bonne résistance à lacorrosion.De plus, le cuivre n’est pas magnétique etpossède une couleur agréable; il peut êtresoudé, brasé, collé et se prête bien à desrevêtements de surfaces.APPLICATIONSL’affinité du cuivre avec d’autres élémentspermet la fabrication de plus d’un millierd’alliages. L’industrie électrique est leprincipal domaine d’utilisation du cuivre. Enplomberie, les tuyaux de cuivre sont encorelargement employés, bien que ceux enpolybutylène (plastique) soient de plus enplus populaires.© Marc Michaud, 2007LAITON(non ferreux)Le laiton est connu depuis la préhistoire.Les Grecs le connaissaient aussi dansl'Antiquité. Il a été découvert bien avant lezinc. Le laiton est un alliage de cuivre etde zinc, dans des proportions trèsvariables.La corrosion fait apparaître à la surface dulaiton une couche appelée vert-de-gris.APPLICATIONSLe laiton est très facile à usiner mais il estrelativement fragile. On l'utilise depuislongtemps pour la fabrication d'instrumentsde précision, d'éléments décoratifs pour lemobilier, d'instruments de musique, pour larobinetterie, etc. Le laiton est le plus utilisédes alliages de cuivre. C'est l'un desprincipaux métaux utilisés par l'industrie dudécolletage (fabrication de petites piècestournées en très grandes séries).Les objets ménagers en laiton, en cuivre eten bronze ne manquent pas, qu'il s'agissed'objets décoratifs, d'articles d'usagedomestique, de quincaillerie, d'incrustationsdans le mobilier ou d'outils. Les possibilitésde tailles et de formes sont pratiquementinfinies, et il suffit de soins et deprécautions élémentaires pour en assurerl'entretien.19

S O U D A G ENICKEL(non ferreux)En 2003, le Canada a produit 162,8 milliersde tonnes de nickel. Le Canada se classeau troisième rang en matière de productionde nickel partout dans le monde avec 12,7% de la production mondiale totale.Le nickel a pour propriétés essentielles lamalléabilité et une résistance élevée àl’oxydation et à la corrosion. De plus, lenickel est magnétique et est un métal blancargenté qui possède un éclat poli.APPLICATIONSIl est utilisé dans les pièces de monnaie,pour le placage du fer, du cuivre, du laiton,dans certaines combinaisons chimiques etdans certains alliages. Il est magnétique etest fréquemment accompagné de cobalt. Ilest particulièrement apprécié dans lesdifférents alliages.Le nickel est aussi utilisé dans la cathodedes accus nickel-cadmium et nickel-métalhydrure composant les batteries.Le nickel est utilisé pour certain types decordes de guitares électriques.20

S O U D A G EPropriétés physiques des métauxDURETÉMALLÉABILITÉMAGNÉTISMELa dureté est la rigidité d’un matériau. Elleest définie comme la résistance qu’elleoppose à la pénétration d’un corps plus durqu’elle.Par exemple, l’acier est plus dur quel’aluminium, car il est plus dur à rayer.Donc la dureté dépend de la facilité aveclaquelle un corps peut déformer ou détruirela surface d’un autre matériau en ypénétrant.La malléabilité est l’aptitude d’un métal àêtre mis en forme par déformationplastique. Tous les procédés decompression tels que le forgeage, lemartelage et le laminage sont utilisés avecdes matériaux malléables. L’or,l’aluminium, l’argent, le plomb, etc., sontdes métaux très malléables.Le magnétisme est la propriété des métauxferreux d’être attirés par un aimant. Lesmétaux non ferreux comme l’aluminium, lelaiton, le cuivre ne sont pas du toutmagnétiques. Seul le nickel est considéréentre les deux car il est, dans certainsdocuments, considéré magnétique, et dansd’autres, peu magnétique.Contraire de magnétique : amagnétique.CONDUCTIVITÉ THERMIQUELa conductivité thermique détermine lavitesse à laquelle le métal transfère lachaleur à partir de la zone chauffée. C’estla chaleur qui passe à travers un bloc. Elleest particulièrement importante en soudageparce qu’elle permet de déterminer lepréchauffage nécessaire et la quantité dechaleur requise pour le soudage. L’argent ala meilleure conductivité thermique de tousles métaux.21

S O U D A G EComplétez ce tableau de la façon suivante :Fiche de l’élève Pour la reconnaissance des matériaux, utilisez les échantillons carrésprésents dans votre coffret-projet. Pour la méthode d’identification des échantillons, utilisez l’étoile àconduction présente dans votre coffret-projet.NOTE : Pour utiliser l’étoile à conduction, vous devez procéder ainsi : Taillez au besoin de petits morceaux de cire à l’aide du couteau(Ex-Acto). Assurez-vous qu’ils sont approximativement de lamême taille. Placez ces morceaux de cire sur chacune des extrémités desbranches de l’étoile à conduction. Allumez la bougie. Placez au-dessus de la flamme le centre de l’étoile à conduction.La chaleur va se répartir à des vitesses différentes dans lesbranches de l’étoile, selon le type de métal impliqué.Pour les autres manipulations, référez-vous aux informations présentéesaux pages précédentes.Voyons maintenant comment remplir le tableau des résultats.a) Dans la colonne « couleur », inscrivez la couleur appropriée.b) Dans la colonne « magnétique », inscrivez OUI ou NON.c) Dans la colonne « dureté », inscrivez en ordre croissant les chiffres 1 à 5(1 représentant le plus dur).d) Dans la colonne « conductivité thermique », inscrivez en ordre croissant leschiffres 1 à 5 (1 représentant le meilleur conducteur de chaleur).22

S O U D A G ERésultats des diverses expériences sur la reconnaissance des matériaux etl’identification des échantillonsÉCHANTILLONSCOULEURMAGNÉTIQUE(AVEC AIMANT)DURETÉ(AVEC LIME)CONDUCTIVITÉ THERMIQUE(AVEC BOUGIE)1. ALUMINIUM2. LAITON3. ACIER4. NICKEL5. CUIVRE23

S O U D A G ECorrigéRésultats des diverses expériences sur la reconnaissance des matériaux etl’identification des échantillonsÉCHANTILLONS COULEUR MAGNÉTIQUE(AVEC AIMANT)DURETÉ(AVEC LIME)CONDUCTIVITÉ THERMIQUE(AVEC BOUGIE)1. ALUMINIUM ARGENTÉ MAT NON 1 22. LAITON JAUNE DORÉ NON 5 33. ACIER GRIS FONCÉ OUI 3 ou 4 44. NICKEL JAUNE PÂLE OUI 1 ou 2 55. CUIVRE ORANGÉ NON 2 124

S O U D A G EActivité3ADes échantillons de soudage etdifférents métauxCette activité vous permet d’observer différents échantillons de soudage effectués à l’aidedes procédés suivants :• Soudage à l’arc électrique avec électrode enrobée (SMAW)• Soudage à l’arc électrique avec électrode réfractaire (GTAW)• Soudage à l’arc électrique avec fil fusible (GMAW)• Soudage à l’arc électrique avec fil tubulaire (FCAW)• Soudage à l’arc submergé (SAW)• Soudage par résistance (RSW)Note : Les abréviations entre parenthèses seront utilisées dans les prochaines pages.Matériel nécessaire : 12 échantillons de soudage Métaux d’apport Fiches descriptivesTâches à réaliser :1- À l’aide des fiches descriptives (qui présentent les procédés de soudage, unebrève description du profil du cordon selon le métal de base et les applicationsspécifiques), vous devez comparer chaque échantillon avec différents métaux debase. Ces fiches se trouvent aux pages suivantes.2- Vous aurez également l’occasion de comparer les soudures avec le mêmeprocédé, mais sur un métal de base différent.25

S O U D A G EFiche descriptiveÉchantillons 1 et 2Les striessont desdemi-cercles1. SMAW SUR ACIER DOUX© Marc Michaud, 2007DESCRIPTION PROFIL DU CORDON :– Stries régulières et arrondies– Cordon d’aspect rugueux– ProjectionsAPPLICATIONS : fer forgé, tuyauteries, gazoducs, réparations de machineries lourdes,chantiers navals.2. SMAW SUR ACIERINOXYDABLE© Marc Michaud, 2007DESCRIPTION PROFIL DU CORDON :– Stries plus rondes, plus fines– Aspect du cordon lisse– Coloré bleuté avant nettoyageAPPLICATIONS : gazoducs, secteurs alimentaires, vaisseaux sous pression.26

S O U D A G EFiche descriptiveÉchantillons 3 et 43. GTAW SUR ACIERINOXYDABLE© Marc Michaud, 2007DESCRIPTION PROFIL DU CORDON :– Stries uniformes et arrondies– Aspect du cordon très lisseAPPLICATIONS : chaises, rampes, comptoirs de cuisine, restauration, soudage destuyaux de haute pression.4. GTAW SUR ALUMINUM© Marc Michaud, 2007DESCRIPTION PROFIL DU CORDON :– Stries épaisses et arrondies– Stries régulières– Couleur gris matAPPLICATIONS : chaises, rampes, articles de cuisine, motoneiges, bicyclettes, motos.27

S O U D A G EFiche descriptiveÉchantillons 5, 6, 7 et 85. GMAW SUR ACIER DOUX© Marc Michaud, 2007DESCRIPTION PROFIL DU CORDON :– Stries plus régulières, fines etlégèrement arrondies– Stries plus rapprochéesAPPLICATIONS : fabrication de structures d’acier, remorques, chantiers navals,fabrication d’autobus. Procédé très répandu.6. GMAW SUR ACIER DOUX© Marc Michaud, 2007DESCRIPTION PROFIL DU CORDON :– Stries plus poreuses dues àl’augmentation de chaleur de l’arc– Stries quasi inexistantes– Aspect plus matAPPLICATIONS : réparations de toutes sortes.28

S O U D A G E7. GMAW SUR ACIER DOUX(TÔLES MINCES)© Marc Michaud, 2007DESCRIPTION PROFIL DU CORDON :– Stries petites et plus allongées– Aspect matAPPLICATIONS : réservoirs hydrauliques8. GMAW SUR ACIERALUMINIUM© Marc Michaud, 2007DESCRIPTION PROFIL DU CORDON :– Stries épaisses– Stries poreuses et arrondies– Stries irrégulièresAPPLICATIONS : rampes, motoneiges, bicyclettes, motos, remorques.29

S O U D A G EFiche descriptiveÉchantillon 99. FCAW SUR ACIER DOUX© Marc Michaud, 2007DESCRIPTION PROFIL DU CORDON :– Aucune strie– Aspect mat et grisâtre– Cordon plus épaisAPPLICATIONS :structures d’acier, ponts, aciers de fortes épaisseurs.Fiche descriptiveÉchantillon 1010. SAW SUR ACIER DOUX© Marc Michaud, 2007DESCRIPTION PROFIL DU CORDON :– Stries très grosses et allongées– Stries pointues– Aspect brillantAPPLICATIONS :structures d’acier, aciers de fortes épaisseurs, ponts, turbines,centrales hydroélectriques.30

S O U D A G EFiche descriptiveÉchantillons 11 et 12© Marc Michaud, 200711. RSW SUR ACIERINOXYDABLEDESCRIPTION DU POINT DE SOUDURE:– Point de soudure creusé– Aspect de chauffage autour du point(coloré)APPLICATIONS :industrie automobile, assemblage de pièces de structures detrains, métros. Tôles minces.12. RSW SUR ACIER DOUX© Marc Michaud, 200731

S O U D A G EActivité3BDes échantillons de soudage et desprocédés de soudageL’activité précédente vous a permis d’avoir un premier contact avec les différentsprocédés de soudage. Vous avez maintenant l’occasion d’approfondir vos connaissancesafin d’arriver à analyser plus en détail ces procédés.Matériel nécessaire : Six échantillons de soudage (A à F) Métaux d’apport Fiches descriptives :– Description du procédé– Principe de fonctionnement– Applications Photographies des équipements de soudage Fiche de l’élèveOutil complémentaire :Assistant en soudage : Leçons 4, 6, 7, 8 et 9Tâches à réaliser :1- Faites une première lecture des fiches descriptives afin de saisir l’information quidécrit les différents procédés de soudage.2- Remplissez la fiche de l’élève en identifiant chacun des procédés avec leséchantillons fournis. Attention, vous aurez à expliquer vos choix!32

S O U D A G EFiches descriptivesAPPLICATION DU PROCÉDÉ SMAWShield Métal Arc WeldingPRINCIPE DU SOUDAGE À L’ARC AVEC ÉLECTRODES ENROBÉESBien qu’il ait été surclassé pour certaines applications, par des procédés ayant un meilleur taux dedépôt, le soudage à l’arc avec électrodes enrobées est encore couramment utilisé. Il permet unegrande flexibilité, par rapport aux différents matériaux, et il permet le soudage dans toutes lespositions.PRINCIPE DE FONCTIONNEMENTLa fusion est obtenue par la chaleur d’un arc électrique qui est établi entre une électrode métalliqueenrobée et la pièce à souder. Le métal d’apport est transféré à travers l’arc jusqu’au joint à souder oùil se mélange avec le métal de base fondu. Au fur et à mesure que l’arc se déplace le long du joint, lafusion de l’électrode et du métal de base forme un bain de fusion qui va se refroidir et se solidifierpour produire ce qu’on appelle un CORDON DE SOUDURE. L’enrobage, pour sa part, assure unrôle de protection au niveau du bain de fusion et du cordon.PROCÉDÉ DE SOUDAGE À L’ARC AVEC ÉLECTRODES ENROBÉESImage : module 4 Centre GOODERHAM d’apprentissage industriel© CWB, www.cwbgroup.orgCe procédé de soudage donne un cordon qui a des stries régulières, arrondies, d’aspect rugueux,avec des projections.– Assemblage des pièces– Tuyaux sous pression– Ponts et bâtiments– Navires et wagonsAPPLICATIONS33

S O U D A G EPHOTOGRAPHIES© Marc Michaud, 200734

S O U D A G EÉQUIPEMENT DE SOUDAGE À L’ARC ÉLECTRIQUE SMAW© Marc Michaud, 200735

S O U D A G EAPPLICATION DU PROCÉDÉ GTAWGas Tungsten Arc WeldingPRINCIPE DU SOUDAGE À L’ARC SOUS GAZ AVEC ÉLECTRODE DE TUNGSTÈNELe procédé de soudage à l’arc avec électrode de tungstène sous protection gazeuse est unprocédé de soudage avec électrode réfractaire (non fusible). L’arc électrique jaillit entre la pièce àsouder et une électrode de tungstène qui ne participe pas à la fusion lors du soudage. Le bain defusion, la zone environnante ainsi que l’électrode de tungstène sont tous protégés del’atmosphère ambiante par une couverture de gaz inerte.Les gaz inertes, tels que l’argon et l’hélium, ne participent pas aux réactions chimiques dans l’arc etne participent pas au métal fondu de la soudure. Le gaz inerte le plus couramment utilisé est l’argonpur. Une soudure réalisée sans métal d’apport est appelée soudure autogène et elle est courammentutilisée pour le soudage des métaux minces. Pour le soudage des métaux plus épais, il devientessentiel d’ajouter du métal d’apport.PROCÉDÉ DE SOUDAGE À L’ARC AVEC ÉLECTRODE DE TUNGSTÈNEImage : module 4 Centre GOODERHAM d’apprentissage industriel© CWB, www.cwbgroup.orgCe procédé de soudage donne un cordon qui a des stries régulières, uniformes et arrondies,d’aspect très lisse, sans projection.APPLICATIONS– Particulièrement utilisé pour le soudage de plaques minces– Utilisé pour le soudage de tous les métaux ayant une faible soudabilité tels que l’acierinoxydable, l’aluminium, le nickel, le monel, l’inconel, le titane, etc.– Construction aéronautique, domaine de la restauration (comptoir de viande, réfrigérateur, etc.),réservoir, citerne, bicyclette, moto, industrie alimentaire et chimique, pièce décorative, etc.36

S O U D A G EÉQUIPEMENT DE SOUDAGE À L’ARC ÉLECTRIQUE AVEC ÉLECTRODE DE TUNGSTÈNE© Marc Michaud, 200737

S O U D A G EAPPLICATION DU PROCÉDÉ DE SOUDAGE GMAWGas Métal Arc WeldingPRINCIPE DU SOUDAGE À L’ARC AVEC ÉLECTRODES AVEC FIL FUSIBLELa figure ci-dessous démontre le procédé de soudage à l’arc sous protection gazeuse avec un filplein (GMAW). Si on le compare au procédé de soudage à l’arc avec électrode enrobée (SMAW), lemétal constituant l’électrode est nu (il n’y a aucun enrobage). Le fil-électrode provenant de la bobinese dévide continuellement en passant dans la torche ou le pistolet de soudage.PRINCIPE DE FONCTIONNEMENTL’arc jaillit entre la pièce et un fil-électrode fusible nu qui se dévide continuellement. La chaleurengendrée par l’arc fait fondre l’extrémité du fil-électrode ainsi qu’une partie du métal de base. L’arctransfère dans le bain de fusion le métal de l’extrémité du fil-électrode en fusion vers la pièce où il semélange au métal de base fondu et forme la soudure.PROCÉDÉ DE SOUDAGE À L’ARC ÉLECTRIQUE AVEC FIL FUSIBLEImage : module 4 Centre GOODERHAM d’apprentissage industriel© CWB, www.cwbgroup.orgCe procédé de soudage donne un cordon qui a des stries régulières, rapprochées et arrondies,d’aspect lisse, avec quelques projections.APPLICATIONS– Procédé très utilisé en industrie– Métaux minces– Remorques– Structures38

S O U D A G EÉQUIPEMENT DE SOUDAGE AU FIL PLEIN GMAW© Marc Michaud, 200739

S O U D A G EAPPLICATION DU PROCÉDÉ FCAWFlux Cored Arc WeldingPRINCIPE DU SOUDAGE À L’ARC ÉLECTRIQUE AVEC FIL FOURRÉLe procédé de soudage à l’arc avec fil fourré sous protection gazeuse combine certainescaractéristiques particulières du procédé de soudage à l’arc avec électrode enrobée (SMAW) etdu soudage à l’arc avec fil plein sous protection gazeuse (GMAW). Le fil-électrode est continumais il est fourré au lieu d’être plein. On peut donc comparer un fil fourré à une électrode enrobéeà l’envers. Il est rempli de flux.Comme dans le procédé GMAW, la chaleur engendrée par l’arc fait fondre l’extrémité de l’électrodeet une partie du métal de base au niveau du joint soudé. L’arc transfère vers la pièce le métal fondu àl’extrémité de l’électrode pour former le métal déposé. En même temps, le gaz de protection sortantde la buse de la torche recouvre le bain de fusion. La protection additionnelle du gaz produit unepénétration profonde et un taux de dépôt très élevé.Le déplacement de l’arc le long du joint peut être mécanisé (soudage automatique) ou manuel (semiautomatique).PROCÉDÉ DE SOUDAGE À L’ARC ÉLECTRIQUE AVEC FIL FOURRÉImage : module 4 Centre GOODERHAM d’apprentissage industriel© CWB, www.cwbgroup.orgCe procédé de soudage donne un cordon plus épais qui n’a aucune strie, d’aspect mat et grisâtre,sans aucune projection.APPLICATIONS– Ce procédé convient au soudage des pièces de moyennes et fortes épaisseurs.– Il est couramment utilisé pour la fabrication d’équipements de construction.– Il est majoritairement utilisé aussi dans la fabrication de structures en acier.– Depuis plus récemment, le procédé de soudage FCAW est utilisé pour le soudage des tuyaux.40

S O U D A G EÉQUIPEMENT DE SOUDAGE AU FIL FOURRÉ FCAW© Marc Michaud, 200741

S O U D A G EAPPLICATION DU PROCÉDÉ SAWSubmerge Arc WeldingPRINCIPE DU SOUDAGE À L’ARC SUBMERGÉIl se produit un arc électrique entre une électrode et le métal de base. L’arc est recouvert d’un fluxen granules. Une partie de ce flux protège le bain de fusion et une autre partie est fondue etdiluée avec le métal d’apport.Le procédé à l’arc submergé utilise deux produits d’apport distincts : le fil-électrode est entraîné versle bain de fusion grâce à un système de dévidage, et le FLUX, qui est en poudre, provient d’undistributeur à débit réglable. Une partie du flux fond et produit un laitier qui recouvre le bain de fusion;l’excédent non fondu et resté intact est recueilli et peut être réemployé. L’arc est recouvert ou plutôtsubmergé par une couche de flux en poudre qui le rend non visible.PROCÉDÉ DE SOUDAGE À L’ARC SUBMERGÉImage : module 4 Centre GOODERHAM d’apprentissage industrielCe procédé de soudage donne un cordon qui a des stries régulières, pointues, très grosses etallongées, d’aspect brillant.APPLICATIONS– Assemblage des pièces, tuyaux sous pression– Ponts et bâtiments– Navires et wagons© CWB, www.cwbgroup.org42

S O U D A G EÉQUIPEMENT DE SOUDAGE À L’ARC SUBMERGÉ© Marc Michaud, 200743

S O U D A G EAPPLICATION DU PROCÉDÉ RSWResistance Spot WeldingPRINCIPE DU SOUDAGE PAR RÉSISTANCELes procédés de soudage par résistance utilisent comme source de chaleur les effets d’un courantélectrique traversant l’assemblage; ils sont mis en œuvre avec pression, sans métal d’apport, sur lesjoints à recouvrement ou en bout.Image : module 4 Centre GOODERHAM d’apprentissage industriel© CWB, www.cwbgroup.orgPRINCIPE DE FONCTIONNEMENTEn soudage par points, les pièces à souder sont serrées entre deux électrodes de cuivreénergiquement refroidies. Au passage du courant à basse tension, il y a échauffement par effet jouledans toute l’épaisseur des pièces au droit des électrodes. Les résistances de contact électrode, piècedevant être le plus faible possible, l’échauffement maximum se produit à l’interface des pièces et, à lafaveur de ce contact, il se forme un noyau de métal liquide maintenu en place grâce à l’effort exercépar les électrodes.Le soudage par résistance diffère du soudage à l’arc dans la mesure où une pression extérieure estappliquée et qu’il n’utilise généralement ni flux ni métal d’apport.APPLICATIONS– Le soudage par résistance est utilisé surtout dans l’industrie automobile, car il permet descadences élevées. Il peut être robotisé et automatisé.– Beaucoup d’objets et de pièces de tôles.– Mobilier métallique.44

S O U D A G EPRINCIPE DE SOUDAGE PAR RÉSISTANCE© CWB, www.cwbgroup.orgImage : module 4 Centre GOODERHAM d’apprentissage industrielCe procédé de soudage donne un point creusé avec un aspect de chauffage autour du point.45

S O U D A G EFiche de l’élèveEN UTILISANT LES INFORMATIONS PRÉCÉDENTES, IDENTIFIEZ LESÉCHANTILLONS DE SOUDAGE ET EXPLIQUEZ VOS CHOIX.ÉCHANTILLON AÉCHANTILLON BÉCHANTILLON CÉCHANTILLON DÉCHANTILLON EÉCHANTILLON F46

S O U D A G ECorrigéÉCHANTILLON AProcédé SMAW. Soudage à l’arc électrique avec électrode enrobée.Ce procédé de soudage donne un cordon qui a des stries régulières, arrondies, d’aspectrugueux, avec des projections.ÉCHANTILLON BProcédé GTAW. Soudage à l’arc électrique avec électrode réfractaire.Ce procédé de soudage donne un cordon qui a des stries régulières, uniformes etarrondies, d’aspect très lisse, sans projection.ÉCHANTILLON CProcédé GMAW. Soudage à l’arc électrique avec fil fusible ou fil plein.Ce procédé de soudage donne un cordon qui a des stries régulières, rapprochées etarrondies, d’aspect lisse, avec quelques projections.ÉCHANTILLON DProcédé FCAW. Soudage à l’arc électrique avec fil fourré.Ce procédé de soudage donne un cordon plus épais qui n’a aucune strie, d’aspect mat etgrisâtre, sans aucune projection.ÉCHANTILLON EProcédé SAW. Soudage à l’arc submergé.Ce procédé de soudage donne un cordon qui a des stries régulières, pointues, trèsgrosses et allongées, d’aspect brillant.ÉCHANTILLON FProcédé RSW. Soudage par résistance/résistance par points.Ce procédé de soudage donne un point creusé avec un aspect de chauffage autour dupoint.47

S O U D A G EActivité4Le contrôle de la qualitéLe contrôle de la qualité est une étape primordiale en soudage. Cette activité vouspermettra d’avoir une meilleure idée de ce en quoi consiste cette étape. Vous serez par lasuite en mesure d’identifier les méthodes d’inspection existantes, de reconnaître qu’ilexiste des normes établies et de repérer les défauts de soudage les plus courammentrencontrés.Matériel nécessaire :Tâches à réaliser : Radiographie des soudures Photographies et documentation Échantillons de soudures avec des défauts apparents Fiche de l’élève1- Analysez la documentation et les photographies des pages suivantes. Ainsi, vousdécouvrirez les cinq différentes méthodes d’inspection.2- À l’aide des échantillons de soudures, comparez et identifiez les principaux défautsde soudage.3- Afin de vérifier votre compréhension, répondez au questionnaire de la fiche del’élève.48

S O U D A G EMÉTHODES D’INSPECTION1. L’INSPECTION VISUELLELe contrôle de l’inspection visuelle est très important en soudage, car il sert de base pourapprouver plusieurs types d’ensembles soudés.C’est une des méthodes d’inspection les plus utilisées en industrie, car elle est rapide,facile à exécuter et peu coûteuse.L’inspection doit débuter toujours avant les opérations de fabrication. L’inspecteurdésigné doit tout d’abord examiner les dessins techniques, les spécifications, les modesopératoires de soudage, les produits d’apport utilisés, l’équipement de soudage et lesqualifications des soudeurs assignés au poste de soudage.L’inspecteur doit également s’assurer que les matériaux utilisés sont conformes auxspécifications exigées.L’inspection visuelle des soudures consiste à inspecter, à l’aide de différents outils, lessoudures, les profils et les défauts de soudage selon les tolérances établies dans lesnormes.L’inspecteur en soudage utilise différents outils de travail dont :• Vernier• Ruban d’acier• Règle en acier• Équerre combinée• Équerre• Cordeau• Jauge d’épaisseur• Compas intérieur• Rapporteur d’angle• Fausse équerre• Jauges à soudures49

S O U D A G E2. LES MACROGRAPHIESLes macrographies sont des représentations réelles de la pénétration des soudures dansle métal de base. Le principe est fort simple : on prend un échantillon de la pièce soudée,on le coupe en deux, on polit la pièce et, par la suite, on dépose un produit* qui attaque lasoudure et permet de voir la qualité et la profondeur de pénétration.* le produit utilisé varie en fonction du métal de base. Pour l’acier doux, le produit d’attaque le plusfréquemment utilisé est le nital 2 % (solution d’acide).Le produit fait noircir lasoudure et permet alorsde voir la pénétrationdans le métal de base.© Laboratoire SGS, 200750

S O U D A G EFIGURE 1ACIER INOXYDABLEJOINT EN TEXCELLENTE PÉNÉTRATION© Laboratoire SGS, 2007ZOOM FIGURE 1La ligne de contour noire démontre que le métald’apport a bien pénétré dans le métal de base.La ligne pointillée représentel’épaisseur du métal de base.© Laboratoire SGS, 200751

S O U D A G E3. LE CONTRÔLE RADIOGRAPHIQUELe contrôle radiographique est la méthode de contrôle la plus couramment utilisée pourdétecter des défauts à l’intérieur des pièces.On peut utiliser deux types de radiographies : avec les rayons X et avec les rayonsGAMMA.Cependant, les équipements requis sont très lourds et il y a toujours un certain risqued’absorber des rayonnements, ce qui peut être très dommageable pour la santé à court età long terme. Il faut prendre des précautions spéciales pour faire ce type d’inspection etl’inspecteur qualifié doit posséder toutes les compétences nécessaires afin d’effectuerson travail en toute sécurité.La radiographie doit être effectuée par des techniciens certifiés, conformément à la norme48-GP-4M. Accréditation du personnel affecté au contrôle non destructif des matériaux(méthode de contrôle par radiographie industrielle) de l’Office des normes générales ducanada (ONGC).Une affiche doit toujours être installée à proximité d’où sera effectuée l’inspection parradiographie.© Laboratoire SGS, 200752

S O U D A G ELa radiographie montre le squelette de la soudure interne. La radiographie reste uneméthode d’inspection d’interprétation, c’est-à-dire que c’est vraiment l’expérience del’inspecteur qui fait en sorte qu’il reconnaît ou non les défauts. Bien sûr, il existe deschartes et des normes sur les défauts de radiographies, mais il demeure que le travail esttrès difficile puisque de nombreuses interprétations peuvent être faites.ab© Laboratoire SGS, 2007a– La ligne noire représente un défaut de soudage dans le centre du joint : ce défautse nomme « manque de fusion ».b– On voit très bien le squelette de la soudure, on peut même voir les stries.53

S O U D A G E4. CONTRÔLE PAR ULTRASONSLe contrôle par ultrasons est une méthode d’inspection impliquant des ondes sonores, quivarient entre 20 kilohertz (kHz) et 10 Mégahertz (MHz).Le son est utilisé depuis bien des années pour contrôler certains produits. Aujourd’hui, lecontrôle par ultrasons est une méthode de contrôle non destructif très sophistiquée aupoint de vue technique.Pour détecter les défauts de soudure à l’aide de l’ultrason, il faut déplacer à la main unpetit palpeur sur la surface de la pièce, à côté du joint de soudure, et observer lesindications sur l’écran de la machine.Le palpeur doit être utilisé avec un liquide (glycérine) afin qu’il glisse bien sur la pièce. Lepalpeur produit alors un faisceau d’ultrasons qui traverse le métal et qui, ensuite, estréfléchi sur l'écran. Ce signal se nomme un écho (c’est exactement le même principe quel’échographie).Le contrôle par ultrasons demande une très grande compétence de la part du technicien.Ce dernier doit être certifié conformément à la norme 48-GP-7M de l’Office des normesgénérales du Canada (ONGC). Accréditation du personnel affecté au contrôle nondestructif des matériaux (méthode de contrôle métallurgique par ultrasons).APPAREIL ULTRASONSdc© Laboratoire SGS, 200754

S O U D A G Ec– La console d’ultrasons émet des ondes longitudinales et des ondes transversales.Les pics que l’on voit en rouge sont les ondes émises par le palpeur sur la pièce.DÉMONSTRATION AVEC L’APPAREIL ULTRASONS© Laboratoire SGS, 2007VUE DE HAUTsoudurepalpeur55

S O U D A G EPalpeur : On l’insère sur le côté, ce qui transmet des ondes sur la machine. Lorsqu’il y aune irrégularité, le pic sur l’écran est plus élevé que les autres.5. CONTRÔLE PAR MAGNÉTOSCOPIELe contrôle par magnétoscopie est une méthode d’inspection des défauts de surface quipermet de détecter les discontinuités telles que les fissures qui débouchent à la surfacede la pièce. Étant donné que cette méthode dépend du magnétisme des pièces, elle selimite aux métaux ferreux.C’est un moyen de contrôle simple, peu coûteux et qui nécessite peu d’équipement.Cependant, il demande une très bonne compréhension de la méthode, des modesd’opération ainsi que de l’interprétation des résultats.Le principe de la magnétoscopie est bien simple. On utilise un champ magnétique. Tout lemonde sait qu’un aimant a deux pôles. Un courant électrique traverse les deux pôles etun champ magnétique est créé autour du courant. On dépose une poudre métallique surle joint et, en actionnant la poignée, la poudre est projetée à l’extérieur du joint. S’il y a undéfaut de surface, la poudre entre à l’intérieur de la fissure et on peut, dès lors, constaterun défaut de soudure.© CWB, www.cwbgroup.orgImage : module 11 Centre GOODERHAM d’apprentissage industriel56

S O U D A G EDÉMONSTRATION AVEC UNE CULASSEPoudre métalliqueAimant à culasse© CWB, www.cwbgroup.orgImage : module 11 Centre GOODERHAM d’apprentissage industrielOn appelle cet appareil un YOKE ou une culasse. Cet appareil est branché dans uneprise de courant standard.Le personnel effectuant le contrôle par particules magnétiques peut être certifié selon lanorme 48-GP-8M de l’Office des normes générales du Canada (ONGC). Accréditation dupersonnel affecté au contrôle non destructif des matériaux (méthode de contrôle parmagnétoscopie).57

S O U D A G EFiche de l’élèveÀ l’aide des informations présentées dans les pages suivantes sur les défauts desoudure, répondez aux questions suivantes.QUESTION 1Dans le document Défauts de soudure, l’échantillon n o 1 démontre une fissure. Quellesméthodes d’inspection seraient appropriées pour identifier ce défaut? Cochez la ou lesméthodes d’inspection. Expliquez votre choix.Inspection visuelleMacrographieRadiographieUltrasonsParticules magnétiquesQUESTION 2Dans le document Défauts de soudure, l’échantillon n o 4 démontre une fissure et unmanque de fusion à la racine. Quelles méthodes d’inspection seraient appropriées pouridentifier ces défauts? Cochez la ou les méthodes d’inspection. Expliquez votre choix.Inspection visuelleMacrographieRadiographieUltrasonsParticules magnétiques58

S O U D A G EQUESTION 3Parmi les échantillons de défauts de soudure, lequel ou lesquels peuvent être identifiéspar une inspection visuelle? Expliquez votre choix.Échantillon 1Échantillon 3Échantillon 4Échantillon 5Échantillon 6Échantillon 7Échantillon 10Échantillon 12QUESTION 4D’après les documents de l’activité 5, quel est le défaut de soudure qui est inacceptableselon les normes en vigueur?PorositéFissureInclusion de laitierProjectionsManque de fusionPorosité vermiculaireQUESTION 5Quelles méthodes d’inspection requièrent des techniciens certifiés selon la norme 48-GP-4M?Inspection visuelleMacrographieRadiographieUltrasonsParticules59

S O U D A G EDÉFAUTS DE SOUDURELES FISSURESProcédé de soudage utilisé : FCAWÉCHANTILLON 1© Marc Michaud, 2007La fissure se trouve au centre du cordon.SOUDURE INACCEPTABLEDans la NORME CSA W59-M1989 (norme portant sur construction soudée en acier) cegenre de fissures est inacceptable.60

S O U D A G EDÉFAUTS DE SOUDURELES FISSURESProcédé de soudage utilisé : FCAWÉCHANTILLON 2© Marc Michaud, 2007La fissure se trouve au centre du cordon.SOUDURE INACCEPTABLEDans la NORME CSA W59-M1989 (norme portant sur construction soudée en acier) cegenre de fissures est inacceptable.61

S O U D A G EDÉFAUTS DE SOUDURELES FISSURES ET INCLUSIONS DE LAITIER À LA RACINEProcédé de soudage utilisé : FCAWÉCHANTILLON 3© Marc Michaud, 2007SOUDURE INACCEPTABLE62

S O U D A G EDÉFAUTS DE SOUDURELES FISSURES ET LE MANQUE DE FUSION À LA RACINEProcédé de soudage utilisé : FCAWÉCHANTILLON 4© Marc Michaud, 2007SOUDURE INACCEPTABLE63

S O U D A G EDÉFAUTS DE SOUDUREINCLUSION DE LAITIERProcédé de soudage utilisé : FCAWÉCHANTILLON 5© Marc Michaud, 2007SOUDURE INACCEPTABLE64

S O U D A G EDÉFAUTS DE SOUDURESOUFFLURE VERMICULAIREProcédé de soudage utilisé : FCAWÉCHANTILLON 6© Marc Michaud, 2007SOUDURE INACCEPTABLE65

S O U D A G EDÉFAUTS DE SOUDUREMANQUE DE SOUDURE ET POROSITÉSProcédé de soudage utilisé : GMAWÉCHANTILLON 7© Marc Michaud, 2007SOUDURE INACCEPTABLE66

S O U D A G EDÉFAUTS DE SOUDURESOUDURES IRRÉGULIÈRESProcédé de soudage utilisé : GMAWÉCHANTILLON 8© Marc Michaud, 2007SOUDURE INACCEPTABLE67

S O U D A G EDÉFAUTS DE SOUDUREFISSURE DE CRATÈRE, INCLUSION DE LAITIER ET PROJECTIONSProcédé de soudage utilisé : SMAWÉCHANTILLON 9© Marc Michaud, 2007SOUDURE INACCEPTABLE68

S O U D A G EDÉFAUTS DE SOUDUREINCLUSION DE LAITIER, POROSITÉ ET PROJECTIONSProcédé de soudage utilisé : SMAWÉCHANTILLON 10© Marc Michaud, 2007SOUDURE INACCEPTABLE69

S O U D A G EDÉFAUTS DE SOUDUREDÉBORDEMENT, POROSITÉSProcédé de soudage utilisé : FCAWÉCHANTILLON 11© Marc Michaud, 2007SOUDURE INACCEPTABLE70

S O U D A G EDÉFAUTS DE SOUDUREPROJECTIONS, SILICEProcédé de soudage utilisé : GMAWÉCHANTILLON 12© Marc Michaud, 2007SOUDURE INACCEPTABLE71

S O U D A G EDÉFAUTS DE SOUDURESOUDURE IRRÉGULIÈREProcédé de soudage utilisé : GMAWÉCHANTILLON 13© Marc Michaud, 2007SOUDURE INACCEPTABLE72

S O U D A G EDÉFAUTS DE SOUDURECANIVEAUX, DÉBORDEMENTProcédé de soudage utilisé : GMAWÉCHANTILLON 14© Marc Michaud, 2007SOUDURE INACCEPTABLE73

S O U D A G ECorrigéQUESTION 1Dans le document Défauts de soudure, l’échantillon n o 1 démontre une fissure. Quellesméthodes d’inspection seraient appropriées pour identifier ce défaut? Cochez la ou lesméthodes d’inspection. Expliquez votre choix.Inspection visuelleMacrographieRadiographieUltrasonsParticules magnétiquesLa fissure se trouve à l’extérieur du joint, en surface, ce qui permet de la détectervisuellement. On peut également faire une vérification avec l’inspection par particulesmagnétiques parce que la fissure débouche en surface.QUESTION 2Dans le document Défauts de soudure, l’échantillon n o 4 démontre une fissure et unmanque de fusion à la racine. Quelles méthodes d’inspection seraient appropriées pouridentifier ces défauts? Cochez la ou les méthodes d’inspection. Expliquez votre choix.Inspection visuelleMacrographieRadiographieUltrasonsParticules magnétiquesLes deux défauts sont des défauts internes, que l’on peut difficilement détecter à l’œil nu.La macrographie permet de voir les défauts, à condition que la coupe soit en plein dansles défauts. La radiographie permet de bien les observer sur le film. L’ultrason permet dedétecter une onde anormale.74

S O U D A G EQUESTION 3Parmi les échantillons de défauts de soudure, lequel ou lesquels peuvent être identifiéspar une inspection visuelle? Expliquez votre choix.Échantillon 1Échantillon 3Échantillon 4Échantillon 5Échantillon 6Échantillon 7Échantillon 10Échantillon 12Les échantillons 1, 6, 7, 10 et 12 peuvent facilement être détectés à l’œil nu. Cependant,les autres sont tous des défauts internes. Donc, ils ne peuvent faire l’objet d’un bondiagnostic.QUESTION 4D’après les documents de l’activité 5, quel est le défaut de soudure qui est inacceptableselon les normes en vigueur?PorositéFissureInclusion de laitierProjectionsManque de fusionPorosité vermiculaireQUESTION 5Quelles méthodes d’inspection requièrent des techniciens certifiés selon la norme 48-GP-4M?Inspection visuelleMacrographieRadiographieUltrasonsParticules magnétiques75

S O U D A G EActivité5La lecture de plansLes mathématiques sont importantes dans le travail du soudeur assembleur. Elles luipermettent de trouver des dimensions manquantes sur un plan, de calculer le poids desassemblages pour juger l’équipement de levage et de manutention à utiliser. Il sera peutêtrehabileté, dans certaines petites industries, à répondre aux clients pour l’estimation ducoût des pièces fabriquées. Il devra donc calculer la quantité de matériel à utiliser ou àcommander pour la fabrication de ces assemblages et le prix des pièces qu’il vendra auxclients.La lecture de plans est un élément essentiel pour devenir un soudeur monteur ouassembleur. L’assembleur a beaucoup de responsabilités dans la fabrication desstructures, des remorques, des ponts, des wagons, des boîtes de camions, etc. C’est luiqui doit lire les plans, distinguer chacune des pièces du dessin, repérer les annotations,les symboles de soudage et les différents types de lignes propres au dessin technique.Ensuite, il doit déterminer un ordre d’assemblage pour que les dimensions del’assemblage soient conformes aux dessins et aux spécifications du client et des normesqui régissent les différentes industries : transport routier, maritime ou ferroviaire,aéronautique, pétrolière, les ascenseurs, les équipements de levage (les grues, les pontsroulants dans les industries), etc.Les symboles de soudage sont un alphabet, un langage qui permet aux ingénieurs, auxsuperviseurs et aux contremaîtres de communiquer de manière claire et précise lesspécifications du soudage à exécuter. Le soudeur doit alors comprendre les spécificationset le travail que l’on attend de lui : la dimension et la longueur du cordon de soudure, letype de procédé (GMAW, FCAW, SMAW, GTAW), la soudure qui doit être exécutée enpremier, s’il faut préchauffer la pièce, la postchauffer, meuler la surface de la soudure, letype d’inspection qu’il faudra faire.Voyons ensemble à quoi peut ressembler un plan d’assemblage. Cependant, commedans tout langage, il y a un alphabet. Examinons des éléments de base pour qu’on puissebien se comprendre. Un plan est comme une carte routière. Le fleuve, les rivières et leslacs sont généralement bleu pâle, les autoroutes sont désignées par un trait jaune76

S O U D A G Eentouré de deux traits rouges, les routes secondaires sont identifiées par des traitsrouges et les petits traits gris ou noirs indiquent les chemins de campagne. Il y a aussi lenuméro des chemins, des réserves fauniques, des points d’intérêt touristique, etc.Pour un dessin technique c’est la même recette, mais pas les mêmes ingrédients.Certains traits indiquent les contours des pièces et les lignes tiretées indiquent une piècecachée ou en arrière d’une autre, il y a les dimensions de la pièce ou de l’assemblage, ladimension et l’emplacement des trous à percer, l’identification de chaque pièce, lessymboles de soudage, le type de matériel à utiliser et bien d’autres renseignements utilesà la fabrication des pièces et de l’assemblage.Figure 1© Marc Michaud, 2007La figure 1 nous montre la même pièce vue en trois dimensions. La vue du hautreprésente la vue isométrique. La vue du bas, la « vue en projection orthogonale »,représente le dessin technique que l’on trouve dans les ateliers. Dans la projectionorthogonale, les dimensions, les annotations et les symboles sont plus faciles à identifier.77

S O U D A G EMatériel nécessaire : Fiche de l’élève Annexes 1, 2 et 3Tâches à réaliser :1- Analyser les plans présentés dans les annexes 1, 2 et 3.2- Complétez la fiche de l’élève en répondant auxquestions.78

S O U D A G EFiche de l’élèveEn parcourant les dessins en annexes, répondez aux questions suivantes. Observez biencar la lecture de plans se résume à de l’observation, tout simplement.1– Quelle projection orthogonale ne se retrouve pas sur le dessin de l’annexe 1?______________________________________________________________2– En vous référant à l’annexe 1, selon la légende, combien de pièces sontnécessaires pour fabriquer cet assemblage?______________________________________________________________3– Combien voyez-vous de symboles de soudage sur le dessin de l’annexe 1?______________________________________________________________4– Quel numéro porte la pièce représentée aux annexes 2 et 3 et quelles sont sesdimensions?Réponse : Pièce numéro :Dimensions : Épaisseur :Largeur :Longueur :Quel est le type d’acier nécessaire pour fabriquer cette pièce? ______________En lecture de plans, l’ordre d’écriture des dimensions d’une pièce se présente de la façonsuivante : épaisseur, largeur et longueur. Il est important de respecter cet ordre pour décrireles pièces.5– Sur le plan représenté à l’annexe 1, vous pouvez observer les symboles desoudage FCAW et GMAW. En vous référant aux notions données à l’activité 3B,indiquez ce que signifient ces deux symboles.FCAWGMAW79

S O U D A G ECorrigé1- Vue de dessus.2– 11 pièces.Sur le plan de l’annexe 1, en haut à droite, se trouve la liste de matériel.3– Cinq.Quatre sur la vue de face et un sur la vue de profil.4– a) Pièce numéro : 1Dimensions :Épaisseur : 10 mmLargeur : 104 mmLongueur : 230 mmb) Type d’acier : 44W5– Flux Cored Arc WeldingGas Metal Arc Welding80

S O U D A G EAnnexes1-2-3La lecture de plans81

S O U D A G EAnnexe 182

S O U D A G EAnnexe 283

S O U D A G EAnnexe 384

S O U D A G EFiche descriptiveDescriptionde l'outilSi le domaine du soudage vous intéresse, cet outild’expérimentation est conçu pour vous. En réalisant les activitésqui vous sont présentées, vous aurez une meilleure idée de votreintérêt pour ce secteur.Voici un bref aperçu de ce qui vous est proposé dans ce guide. Enréalisant les activités, vous aurez à : Analyser des photographies de structures et deconstructions que l’on trouve dans notre environnementdans le but de reconnaître les différents objets qui sontsoudés. Manipuler différents métaux afin d’en faire la distinctionselon leurs propriétés physiques. Étudier et comparer des procédés de soudage avec lesmétaux de base les plus fréquemment utilisés. Vous initier au contrôle de la qualité. Lire des plans et des dessins techniques.NiveauExpérimentationProgrammesconcernésVeuillez noter que la notion de « programmes concernés » estconsidérée au sens large du terme. Nous avons pris soin deconsidérer tout programme pouvant toucher de près ou deloin la ressource.ProgrammesconcernésDEPSoudage haute pressionSoudage-montageTechniques d'usinageUsinage sur machines-outils à commande numérique1

S O U D A G EProgrammesconcernésDECAvioniqueContrôle des matériaux (métallurgie)Fabrications mécano-soudées (métallurgie)Procédés de transformation (métallurgie)Techniques de construction aéronautiqueTechnologie de la mécanique du bâtimentProgrammesconcernésBACCChimieGénie des matériauxGénie des matériaux et de la métallurgieGénie des mines et de la minéralurgieIngénierie de l'aluminiumSecteursd'intérêtsBâtiment et travaux publicsMétallurgieProduction manufacturière et équipement industrielSciences et ingénierieTypes desupportsTexteAuteurJulie Trudel Lefebvre et Marc MichaudInformationstechniquesSupport dumatérielCDImprimésMicrosoft WordLangueVersionSpécificationstechniquesrequisesFrançais1.2InformationslégalesCoût d'utilisationDroits d'auteurOuiNon2

S O U D A G EInventaireActivité 2• 5 échantillons numérotés de métaux carrés (aluminium, laiton, acier,nickel et cuivre)• 1 étoile à conduction (aluminium, laiton, acier, nickel et cuivre)• 5 morceaux de cire• 1 couteau à lame rétractable (Ex-Acto)• 1 bougie• 1 aimant• 1 lime à métauxActivité 3A• 12 échantillons de soudage (1 à 12)Activité 3B• 6 échantillons de soudage (A à F)