La relation entre la vitesse de soudage et la qualité de la soudure

La relation entre la vitesse de soudage et la qualité de la soudure doit être appréhendée de manière dialectique, et aucune de ces deux composantes ne doit être négligée. Elle se manifeste principalement lors des phases de chauffage et de cristallisation.

1. Phase de chauffage

Lors du soudage à haute fréquence de tubes en joint continu, le bord de l'ébauche est chauffé de la température ambiante à la température de soudage. Durant cette phase, ce bord est totalement exposé à l'air, sans aucune protection. Ceci provoque inévitablement des réactions intenses avec l'oxygène, l'azote et d'autres substances présentes dans l'air, augmentant significativement les teneurs en azote et en oxydes dans le cordon de soudure. On a mesuré une augmentation de la teneur en azote de 20 à 45 fois, et de la teneur en oxygène de 7 à 35 fois. Parallèlement, une grande quantité d'éléments d'alliage, tels que le manganèse et le carbone, bénéfiques à la soudure, sont brûlés et s'évaporent, ce qui entraîne une diminution des propriétés mécaniques du cordon. Ainsi, plus la vitesse de soudage est lente, plus la qualité du cordon de soudure est médiocre.

De plus, plus le bord du tube chauffé est exposé à l'air, c'est-à-dire plus la vitesse de soudage est lente, plus les oxydes non métalliques produits en profondeur sont nombreux. Ces oxydes profonds sont difficiles à éliminer complètement du cordon de soudure lors de la cristallisation ultérieure. Après cristallisation, ils persistent dans le cordon sous forme d'inclusions non métalliques, formant une interface fragile et distincte. Ceci nuit à la cohérence de la microstructure de la soudure et réduit sa résistance. À l'inverse, plus la vitesse de soudage est élevée, plus le temps d'oxydation est court et moins les oxydes non métalliques produits sont nombreux. Ces derniers, limités à la couche superficielle, peuvent être facilement éliminés du cordon de soudure lors de l'extrusion ultérieure. Il n'y a donc pas de résidus excessifs d'oxydes non métalliques dans le cordon de soudure, et sa résistance est élevée.

2. Étape de cristallisation

D'après les principes de la métallographie, l'obtention de soudures à haute résistance nécessite d'affiner au maximum la microstructure du cordon de soudure. L'approche fondamentale consiste à former un nombre suffisant de germes cristallins en un laps de temps réduit, afin qu'ils entrent en contact avant de croître significativement et que la cristallisation ne s'achève. Ceci requiert une vitesse de soudage accrue pour que le cordon de soudure quitte rapidement la zone de chauffe, permettant ainsi une cristallisation rapide à un degré de sous-refroidissement plus élevé. L'augmentation du degré de sous-refroidissement accroît significativement la vitesse de nucléation, tandis que la vitesse de croissance augmente moins, contribuant ainsi à l'affinage du grain du cordon de soudure.

Par conséquent, que ce soit du point de vue de la phase de chauffage du processus de soudage ou du refroidissement après soudage, sous réserve du respect des conditions de soudage de base, plus la vitesse de soudage est rapide, meilleure est la qualité du cordon de soudure.

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