etude experimentale des deformation en soudage - CNR - SM
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Proposition de dossier<br />
C<strong>en</strong>tre national de ressources structures métalliques<br />
Nantes<br />
ETUDE EXPERIMENTALE DES<br />
DEFORMATION EN SOUDAGE<br />
Publics concernés : BEP ROC-<strong>SM</strong><br />
Bac Pro ROC-<strong>SM</strong><br />
Equipe pédagogique:<br />
Rémy AUBON<br />
Jean Michel LE MEUR<br />
ACADEMIE DE CRETEIL<br />
1
SOMMAIRE<br />
PRESENTATION<br />
Dilatation et retrait<br />
Les déformations <strong>en</strong> <strong>soudage</strong> pages 2-17<br />
PARTIE A<br />
Séqu<strong>en</strong>ce pédagogique N°1 : BEP Roc-sm pages 18-40<br />
PARTIE B<br />
Séqu<strong>en</strong>ce pédagogique N°2 : BAC PRO Roc-sm pages 41-69<br />
2
INTRODUCTION<br />
Les <strong>en</strong>treprises de notre secteur industriel mett<strong>en</strong>t <strong>en</strong> oeuvre <strong>des</strong> métaux. Qu’ils soi<strong>en</strong>t<br />
ferreux ou non ferreux, ils sont livrés <strong>en</strong> profilés, <strong>en</strong> tôles, <strong>en</strong> ban<strong>des</strong>, <strong>en</strong> feuillards : le métal a<br />
déjà subi <strong>des</strong> transformations dues à sa mise <strong>en</strong> forme pour la commercialisation (laminage à<br />
chaud ou à froid, étirage, emboutissage…).<br />
La fabrication d’ouvrages chaudronnés et de structures métalliques, soumet ces<br />
matériaux à <strong>des</strong> cycles thermiques sévères, principalem<strong>en</strong>t lors de l’assemblage par <strong>soudage</strong>.<br />
Le métal se dilate et se rétracte provoquant <strong>des</strong> contraintes dans la matière et <strong>des</strong> déformations<br />
souv<strong>en</strong>t importantes.<br />
Les professionnels doiv<strong>en</strong>t pr<strong>en</strong>dre <strong>en</strong> compte ces phénomènes dans la préparation du<br />
travail : l’<strong>en</strong>jeu est de supprimer ou de limiter autant que possible les pertes de temps pour<br />
« réparer » les conséqu<strong>en</strong>ces d’une mauvaise maîtrise du phénomène dilatation / retrait lors<br />
d’une fabrication.<br />
Dès la première soudure qu’ils réalis<strong>en</strong>t, les élèves observ<strong>en</strong>t <strong>des</strong> déformations sur leur<br />
pièce. Dans les premiers exercices, il s’agit souv<strong>en</strong>t d’éprouvettes planes avant <strong>soudage</strong>, ce<br />
qui permet d’autant mieux de visualiser les déformations sur un marbre.<br />
L’<strong>en</strong>seignant est am<strong>en</strong>é rapidem<strong>en</strong>t à donner <strong>des</strong> métho<strong>des</strong> pour « redresser »,<br />
« planer », plus simplem<strong>en</strong>t retrouver la géométrie souhaitée.<br />
La compréh<strong>en</strong>sion de la raison qui fait que le <strong>soudage</strong> déforme est pédagogiquem<strong>en</strong>t<br />
difficile à expliquer aux élèves car les phénomènes <strong>en</strong> jeu sont complexes. En lycée<br />
professionnel, il est exclu de partir d’équations.<br />
Nous proposons ci-après <strong>des</strong> manipulations permettant, à partir de montages simples,<br />
de mettre <strong>en</strong> évid<strong>en</strong>ce le phénomène de dilatation, le coeffici<strong>en</strong>t de dilatation linéaire pour<br />
quelques matériaux courants que les élèves vont mettre <strong>en</strong> œuvre, ainsi que l’effet du cycle<br />
thermique sur la zone soudée.<br />
Le but final est de donner <strong>des</strong> métho<strong>des</strong> dans les cas simples pour que les<br />
déformations soi<strong>en</strong>t minimisées après <strong>soudage</strong>.<br />
Enfin, <strong>des</strong> exemples industriels illustreront que cette problématique est une vraie<br />
préoccupation <strong>des</strong> responsables du <strong>soudage</strong> et <strong>des</strong> soudeurs dans l’industrie. Ils montr<strong>en</strong>t aux<br />
élèves quelle sera la réalité de leur futur emploi dans ce domaine.<br />
3
I RAPPELS<br />
Dilatation<br />
On peut quantifier l’augm<strong>en</strong>tation de volume, ce qui prés<strong>en</strong>te surtout un intérêt pour<br />
les liqui<strong>des</strong> et les gaz.<br />
En revanche, pour les soli<strong>des</strong>, cas qui nous intéresse <strong>en</strong> <strong>soudage</strong>, on cherche plutôt à<br />
connaître l’augm<strong>en</strong>tation de longueur, dans une, deux, ou trois directions selon le but<br />
recherché.<br />
Si l’on appelle Δl l’augm<strong>en</strong>tation de longueur <strong>en</strong>tre la température θ 1 et la température<br />
θ 2 d’un solide de longueur initiale l, elle peut se déterminer ainsi :<br />
Δl = α l (θ 2 - θ 1 ) où l et Δl sont exprimés dans la même unité (m ou mm) ;<br />
θ 1 et θ 2 sont exprimés <strong>en</strong> degrés celsius ou kelvin (dans<br />
la mesure où il s’agit d’une différ<strong>en</strong>ce de températures, elle a la même valeur dans les 2<br />
unités) ;<br />
α est le coeffici<strong>en</strong>t de dilatation linéaire, exprimé <strong>en</strong><br />
mm/mm/°C (ou °K), ou <strong>en</strong>core par la même valeur <strong>en</strong> m/m/°C, ou, <strong>en</strong> simplifiant, <strong>en</strong> °C -1<br />
(cette dernière expression étant « moins concrète » pour les élèves, surtout <strong>en</strong> pré-bac).<br />
La difficulté pour évaluer le Δl <strong>en</strong> <strong>soudage</strong> vi<strong>en</strong>t du fait que la température de<br />
l’ouvrage n’est pas uniforme, mais que la zone autour de la soudure est le siège d’un fort<br />
gradi<strong>en</strong>t thermique.<br />
Est-il besoin de souligner que Δl peu être négatif, lorsque l’on quantifie le retrait, ou<br />
que la température de fonctionnem<strong>en</strong>t est inférieure à l’ambiante (appareils cryogéniques).<br />
Valeur de α (voir tableau extrait du Codap)<br />
Elle est intrinsèque au matériau, mais évolue aussi avec la température. Pour simplifier<br />
le calcul, on donne la valeur de α <strong>en</strong>tre 20°C (température ambiante à laquelle l’ouvrage est<br />
conv<strong>en</strong>tionnellem<strong>en</strong>t fabriqué), et la (une <strong>des</strong>) température d’étude ou de fonctionnem<strong>en</strong>t.<br />
Si l’on pr<strong>en</strong>d pour référ<strong>en</strong>ce un acier non allié, matériau le plus courant dans nos<br />
ateliers, <strong>en</strong>tre l’ambiante et 300°C, on peut dire, toutes choses égales par ailleurs, que :<br />
un acier inoxydable austénitique, ou le cuivre se dilate 1,5 fois plus ;<br />
un alliage léger se dilate 2 fois plus ;<br />
le zirconium se dilate 2 fois moins.<br />
Si l’on extrapole les valeurs données, on peut déterminer qu’une barre d’acier non allié<br />
de longueur 1m chauffée uniformém<strong>en</strong>t jusqu’à température de fusion (1400°C) va se dilater<br />
d’<strong>en</strong>viron 20mm).<br />
A l’inverse, une zone fondue par <strong>soudage</strong> de largeur 10mm va se rétracter,<br />
transversalem<strong>en</strong>t à la soudure, d’<strong>en</strong>viron 0,2mm <strong>en</strong>tre la température de solidification et<br />
l’ambiante.<br />
Si le retrait est libre, cela n’aura qu’une incid<strong>en</strong>ce mineure. Encore que pour <strong>des</strong><br />
largeurs fondues plus importantes (tôles épaisses), et sur de gros appareils comportant de<br />
nombreuses soudures transversales, on devra t<strong>en</strong>ir compte de ce retrait dans la longueur finale<br />
de l’appareil.<br />
Si le retrait est empêché (pièces bridées, par exemple), celui-ci devra être<br />
« comp<strong>en</strong>sé » par un allongem<strong>en</strong>t <strong>des</strong> fibres du métal. Si ce dernier n’est pas suffisamm<strong>en</strong>t<br />
ductile pour supporter cet allongem<strong>en</strong>t, il se produira une rupture <strong>en</strong>tre la température de<br />
4
solidification et l’ambiante : c’est ce qui est communém<strong>en</strong>t appelé « fissuration à chaud »<br />
dans le domaine du <strong>soudage</strong>.<br />
NB : la fissuration dite « à froid », est de type fragile, et n’<strong>en</strong>tre pas dans le cadre de<br />
cette étude.<br />
II- Déformations dues au phénomène<br />
Contraction simple<br />
Effet de pliage<br />
Déformation transversale<br />
Déformation angulaire<br />
Effet de serrage<br />
Effet de cintrage<br />
Déformation longitudinale<br />
5
III- SOLUTIONS PROFESSIONNELLES<br />
(Application <strong>en</strong> <strong>soudage</strong>)<br />
• Pré déformations :<br />
Pré déformation<br />
Pré (avant déformation <strong>soudage</strong>)<br />
• Contrôle <strong>des</strong> échauffem<strong>en</strong>ts :<br />
(p<strong>en</strong>dant <strong>soudage</strong>)<br />
Soudage simultané<br />
Soudage <strong>en</strong> ‘pas de pélerin’<br />
6
IV- LE BRIDAGE<br />
• Définition : Empécher tous les déplacem<strong>en</strong>ts, mouvem<strong>en</strong>ts, par un moy<strong>en</strong><br />
mécanique.<br />
• Lors d’un bridage, la dilatation du métal est empêchée (s<strong>en</strong>s du bridage).<br />
Le matériau subit d’énormes contraintes alors que certaines dim<strong>en</strong>sions<br />
rest<strong>en</strong>t les mêmes lors de l’échauffem<strong>en</strong>t (maint<strong>en</strong>ues par un moy<strong>en</strong><br />
mécanique).<br />
• Que se passe t-il lors du refroidissem<strong>en</strong>t ?<br />
Les élém<strong>en</strong>ts chauffés dont les longueurs sont restées inchangées p<strong>en</strong>dant<br />
la chauffe vont se rétracter. Le phénomène de retrait s’effectue même si la<br />
dilatation n’a pas eu lieu, les longueurs <strong>des</strong> élém<strong>en</strong>ts une fois le<br />
refroidissem<strong>en</strong>t terminé seront inférieures à celles avant l’échauffem<strong>en</strong>t,<br />
conséqu<strong>en</strong>ce à connaître lors de la mise <strong>en</strong> place d’élém<strong>en</strong>ts dans un<br />
montage par exemple, ou pour respecter les cotes de fabrication.<br />
7
LES DEFORMATIONS EN SOUDAGE<br />
1-GENERALITES<br />
Trop souv<strong>en</strong>t, après le <strong>soudage</strong> d’un <strong>en</strong>semble, nous constatons la déformation de<br />
certains élém<strong>en</strong>ts, véritable problème que nous subissons et qu’il nous faut réduire par<br />
<strong>des</strong> moy<strong>en</strong>s qui ne sont pas toujours favorables à la résistance mécanique du joint soudé.<br />
Il est naturellem<strong>en</strong>t toujours préférable d’éviter les déformations à chaque fois que cela<br />
est possible ou de les réduire dans les meilleures conditions. C’est le but de cette étude.<br />
Sous l’effet du cycle thermique de <strong>soudage</strong>, non uniforme dans la masse <strong>des</strong> pièces, la<br />
dilatation empêchée conduit toujours à <strong>des</strong> déformations de retrait (raccourcissem<strong>en</strong>t de<br />
certaines zones) et à <strong>des</strong> contraintes résiduelles.<br />
Nous admettons, pour simplifier l’approche du problème, de considérer séparém<strong>en</strong>t<br />
déformations et contraintes résiduelles alors qu’<strong>en</strong> fait, ce sont les contraintes qui<br />
<strong>en</strong>g<strong>en</strong>dr<strong>en</strong>t, dans certaines conditions, <strong>des</strong> déformations.<br />
2-CONTRAINTES RESIDUELLES<br />
a) les contraintes résiduelles directes<br />
Elles sont dues à un empêchem<strong>en</strong>t à la libre dilatation dans le joint soudé. Les parties<br />
restées froi<strong>des</strong> s’oppos<strong>en</strong>t à la dilatation et au retrait du métal. (autobridage)<br />
On ne peut pas les éviter car elles sont dues à la répartition non uniforme du flux<br />
thermique.<br />
b) Les contraintes résiduelles de bridage<br />
Elles naiss<strong>en</strong>t à chaque fois que les élém<strong>en</strong>ts à souder sont bridés <strong>en</strong> position ou <strong>en</strong><br />
raison de la conception de l’<strong>en</strong>semble (exemple : Poutre triangulée). Nous ne pouvons les<br />
éviter totalem<strong>en</strong>t mais il est possible de les réduire <strong>en</strong> adoptant <strong>des</strong> séqu<strong>en</strong>ces de <strong>soudage</strong><br />
qui retard<strong>en</strong>t le bridage <strong>des</strong> élém<strong>en</strong>ts<br />
c) Les contraintes résiduelles parasites<br />
Elles sont extérieures à l’opération de <strong>soudage</strong>, elles s’exerc<strong>en</strong>t sur le joint p<strong>en</strong>dant<br />
l’opération (exemple : masse de l’<strong>en</strong>semble <strong>en</strong> porte à faux).<br />
Il est possible de les éviter <strong>en</strong> adoptant <strong>des</strong> dispositions <strong>en</strong> conséqu<strong>en</strong>ce (exemple :<br />
souti<strong>en</strong> de l’<strong>en</strong>semble pour éviter l’effet de flexion.)<br />
8
3- DIFFERENT TYPES DE RETRAIT<br />
Les déformations de retrait, <strong>en</strong>g<strong>en</strong>drées par la dilatation empêchée suiv<strong>en</strong>t<br />
nécessairem<strong>en</strong>t la symétrie axiale de la répartition du flux thermique (voir ci-<strong>des</strong>sous)<br />
Leur apparition est liée aux facteurs suivants :<br />
a) La quantité de chaleur introduite dans le joint soudé,<br />
b) La géométrie du joint,<br />
c) La nature du matériau,<br />
d) Les facteurs d’exécution (procédé, nombre de passes, position, …etc.)<br />
e) Les facteurs de bridage ou d’auto bridage <strong>des</strong> élém<strong>en</strong>ts à souder.<br />
I ) Le retrait longitudinal (RL)<br />
Le raccourcissem<strong>en</strong>t se produit parallèlem<strong>en</strong>t à la direction du cordon de soudure<br />
( voir figure page suivante). C’est l’effet de la contraction du métal d’apport qui est<br />
prépondérant. Le décalage du cordon de soudure par rapport à l’axe neutre de la pièce,<br />
<strong>en</strong>traîne secondairem<strong>en</strong>t une flexion longitudinale.<br />
II ) Le retrait transversal (RT)<br />
Il se produit perp<strong>en</strong>diculairem<strong>en</strong>t à la direction du cordon de soudure, dans le plan<br />
<strong>des</strong> pièces. Il est lié à la largeur du joint soudé, influ<strong>en</strong>cé par la section du métal fondu,<br />
la forme <strong>des</strong> chanfreins, le jeu <strong>en</strong>tre les pièces, le mode opératoire (nombres de passes) et<br />
par les facteurs de bridage.<br />
9
Le retrait transversal peut se traduire par un retrait angulaire (Rα) défini par la<br />
rotation <strong>des</strong> pièces et par l’effet de pliage dû aux écarts <strong>des</strong> retraits dans les différ<strong>en</strong>tes<br />
couches <strong>en</strong> épaisseur <strong>des</strong> pièces : cordon plus étroit à la racine qu’à la dernière passe.<br />
III ) Le retrait suivant l’épaisseur<br />
Celui-ci peut être négligé car il est peu important. Par contre, il peut dans certains<br />
cas, <strong>en</strong>g<strong>en</strong>drer <strong>des</strong> contraintes résiduelles importantes propices à la naissance de fissures<br />
(fortes épaisseurs) Arrachem<strong>en</strong>t<br />
10
4- LES DEFORMATIONS LIEES AUX PHENOMENES DE RETRAIT<br />
L’étude détaillée d’un <strong>en</strong>semble soudé nous permet de déterminer au regard <strong>des</strong><br />
« mécanismes de retrait » le type et le s<strong>en</strong>s prévisible <strong>des</strong> déformations.<br />
a) Les déformations longitudinales<br />
Le raccourcissem<strong>en</strong>t de la zone soudée peut s’expliquer comme étant la conséqu<strong>en</strong>ce<br />
d’une force dite « de retrait » La ligne d’application de cette force se trouvant au c<strong>en</strong>tre<br />
d’inertie de la surface où sont conc<strong>en</strong>trées les contraintes résiduelles de traction (g).<br />
La figure page suivante schématise <strong>en</strong> traits interrompus, le s<strong>en</strong>s prévisible <strong>des</strong><br />
déformations.<br />
En fonction de la position de (g) par rapport à G, c<strong>en</strong>tre d’inertie de la section normale<br />
de l’<strong>en</strong>semble soudé, la flèche à mi-longueur (f) mesure la concavité (figure a) ou la<br />
convexité (figure b)<br />
La distance de G à g provoque un mom<strong>en</strong>t de flexion tel que :<br />
Mf = Fr * k<br />
Avec Fr = Force de retrait.<br />
Lorsque g se confond avec G, soit K = 0, le mom<strong>en</strong>t de flexion est nul.<br />
Nous avons donc dans ce cas une compression pure, donc pas de déformation de flexion.<br />
C’est une disposition constructive intéressante car elle permet, dans le s<strong>en</strong>s longitudinal,<br />
<strong>des</strong> déformations minimales.<br />
11
) Les déformations dues au retrait transversal<br />
1- la rotation angulaire ( Rα)<br />
Ce sont les plus faciles à prévoir, par pré-déformation angulaire ou par bridage <strong>en</strong><br />
position (si le matériau le permet)<br />
2- L’effet de pliage (voir figure ci-<strong>des</strong>sus)<br />
Il apparaît dans le cas <strong>des</strong> cordons d’angle. C’est surtout la largeur (h) du cordon qui<br />
provoque l’effet de pliage.<br />
Dés que l’épaisseur est suffisante, (c) devi<strong>en</strong>t négligeable. L’effet de pliage (c), pour une<br />
gorge de valeur (a), est proportionnel à la largeur de l’aile ou de la semelle ( l ) .<br />
5- DEFORMATIONS MINIMALES<br />
A chaque fois que cela est possible, il est nécessaire d’avoir pour objectif le<br />
minimum de déformation; leur réduction après <strong>soudage</strong> est parfois néfaste à la<br />
résistance mécanique de l’<strong>en</strong>semble et augm<strong>en</strong>te les coûts de fabrication.<br />
12
Nous avons vu précédemm<strong>en</strong>t que si le c<strong>en</strong>tre d’inertie de la section normale de<br />
l’<strong>en</strong>semble soudé se confondait, au c<strong>en</strong>tre d’application de la force de retrait, soit de G à<br />
g = K = 0, la déformation serait minimale.<br />
Cette condition doit satisfaire la relation :<br />
S 1 . X 1 = S 2 . X 2<br />
Où S est l’aire d’une <strong>des</strong> deux sections et X la distance du c<strong>en</strong>tre d’inertie de la section à<br />
(g), c<strong>en</strong>tre d’inertie de la zone soudée.<br />
Les figures de la page suivante donn<strong>en</strong>t quelques exemples pouvant satisfaire la relation.<br />
Il faut toutefois noter que la section utilisée ne doit pas être le siège de contraintes<br />
importantes (par exemple : les profils étirés à froid) qui vi<strong>en</strong>n<strong>en</strong>t contrarier le<br />
phénomène de compression pure.<br />
• Solutions opératoires<br />
Il faut prévoir à chaque fois que cela est possible <strong>des</strong> séqu<strong>en</strong>ces de <strong>soudage</strong> qui limit<strong>en</strong>t<br />
l’importance <strong>des</strong> déformations ou qui équilibr<strong>en</strong>t les phénomènes de retrait. (Voir<br />
paragraphe ).<br />
D’autre part, la pré-déformation élastique, lorsqu’elle peut-être mise <strong>en</strong> œuvre, est<br />
toujours l’une <strong>des</strong> meilleures solutions car elle n’introduit pas de nouvelles contraintes<br />
dans l’<strong>en</strong>semble soudé.<br />
13
Exemples d’application<br />
a) Gousset soudé sur poteau <strong>en</strong> profil creux rond (voir ci-<strong>des</strong>sous)<br />
La relation : 2 S 1 x X 1 = e x b² permet d’obt<strong>en</strong>ir les déformations minimales :<br />
Soit : Profil ø76.1 : 2 = 38mm<br />
et épaisseur du gousset = 5mm<br />
Donc b= √(2 S 1 x X 1 / e) donc b = 117mm<br />
On pourra donc souder un plat de 120 x 5<br />
15
Poutre reconstituée soudée<br />
La figure ci-<strong>des</strong>sous représ<strong>en</strong>te une poutre reconstituée soudée qui doit être obt<strong>en</strong>ue<br />
parfaitem<strong>en</strong>t rectiligne. La flèche réglem<strong>en</strong>taire <strong>des</strong> poteaux soumis au flambem<strong>en</strong>t doit<br />
toujours être inférieure à 1/1000 de la hauteur. Soit, dans ce cas, inférieure à 6mm<br />
<strong>en</strong>viron, ce qui suppose une fabrication soignée.<br />
Pour cet exemple, c’est le mode opératoire qui va permettre d’obt<strong>en</strong>ir <strong>des</strong> déformations<br />
minimales.<br />
Sur la figure page suivante, on donne l’ordre <strong>des</strong> opérations de <strong>soudage</strong> pour obt<strong>en</strong>ir <strong>des</strong><br />
déformations minimales.<br />
Prévisions <strong>des</strong> déformations<br />
16
Séqu<strong>en</strong>ces de <strong>soudage</strong> et résultats obt<strong>en</strong>us :<br />
Sur la figure 1, nous avons effectué 4 cordons successifs 1,2,3,4<br />
Sur la figure 2, nous avons effectué 2x2 cordons simultanés 1,1’ – 2,2’<br />
Sur la figure 3, nous avons effectué 2*2 cordons simultanés 1,1’ –2,2’ avec <strong>des</strong><br />
<strong>en</strong>tretoises et une mise <strong>en</strong> position à l’horizontale.<br />
Résultats :<br />
• dans le cas 1 la flèche est de 4,6mm<br />
• dans le cas 2 la flèche est de +de 8mm<br />
• dans le cas 3 la flèche est très faible.<br />
6- CONCLUSION.<br />
Les déformations <strong>en</strong> cours de <strong>soudage</strong> mérit<strong>en</strong>t un exam<strong>en</strong> sérieux, au regard <strong>des</strong><br />
phénomènes mécaniques et thermiques du joint soudé. Elles ne sont pas une « fatalité »,<br />
nous pouvons, dans bi<strong>en</strong> <strong>des</strong> cas, les prévoir, les éviter ou les comp<strong>en</strong>ser avant <strong>soudage</strong>,<br />
au moins pour les cas les plus courants. L’abs<strong>en</strong>ce de modèle mathématique qui<br />
permettrait de manière rigoureuse la prévision et la comp<strong>en</strong>sation <strong>des</strong> déformations ne<br />
doit pas nous disp<strong>en</strong>ser d’<strong>en</strong> prévoir le s<strong>en</strong>s, le type, d’<strong>en</strong> chiffrer au mieux<br />
l’importance, et de vérifier l’exactitude de la prévision après <strong>soudage</strong>.<br />
17
Séqu<strong>en</strong>ces<br />
Pédagogiques<br />
18
SEQUENCE N°1 :<br />
Mettre <strong>en</strong> évid<strong>en</strong>ce le phénomène de dilatation <strong>des</strong><br />
métaux lors de la montée <strong>en</strong> température et de retrait<br />
lors du refroidissem<strong>en</strong>t.<br />
SEQUENCE N°2 :<br />
Mettre <strong>en</strong> évid<strong>en</strong>ce les déformations <strong>en</strong> <strong>soudage</strong> et<br />
savoir y remédier.<br />
19
PARTIE A<br />
20
SEQUENCE N°1<br />
DOCUMENTS<br />
Fiche de préparation<br />
Fiche de déroulem<strong>en</strong>t<br />
PEDAGOGIQUES<br />
DOCUMENTS<br />
PROFESSEUR<br />
Fiche contrat<br />
Cours<br />
Expérim<strong>en</strong>tation<br />
DOCUMENTS<br />
ELEVES<br />
Fiche contrat<br />
Cours<br />
Expérim<strong>en</strong>tation<br />
ACTIVITE<br />
FORMATIVE<br />
21
FICHE DE PREPARATION<br />
Problématique de la séqu<strong>en</strong>ce :<br />
Objectif de la séqu<strong>en</strong>ce :<br />
Etude du phénomène dilatation retrait.<br />
Pr<strong>en</strong>dre consci<strong>en</strong>ce du phénomène pour prévoir les déformations.<br />
Etre capable de repérer et signaler les év<strong>en</strong>tuelles déformations.<br />
Connaissances à acquérir :<br />
SAVOIR<br />
S8<br />
Connaissances<br />
(Notions, Concepts)<br />
S8.02 Préparation <strong>des</strong> joints<br />
soudés<br />
LES ASSEMBLAGES<br />
Limites <strong>des</strong> connaissances<br />
Niveau<br />
Précaution à pr<strong>en</strong>dre <strong>en</strong><br />
prévision <strong>des</strong> déformations<br />
dues à la dilatation et au<br />
retrait.<br />
Enoncer les mesures à pr<strong>en</strong>dre avant<br />
<strong>soudage</strong> 2<br />
Pré requis :<br />
Evaluation :<br />
-Utilisation d’un chalumeau chauffeur.<br />
-Formative : réaliser à l’atelier les expérim<strong>en</strong>tations et conclure.<br />
22
FICHE CONTRAT<br />
Nom : Classe :<br />
BEP 2 année<br />
Prénom : Date :<br />
Support d’étude :<br />
Appareils permettant<br />
l’observation de la dilatation<br />
et du retrait<br />
CONTRAT.<br />
Etre capable de (on demande) :<br />
Etre capable de :<br />
Condition ressource (on donne) :<br />
- Descriptif <strong>des</strong> appareils<br />
- Appareils de mesure dilatation retrait.<br />
- Fiche d’expérim<strong>en</strong>tation.<br />
Evaluation :<br />
-Réaliser l’expérim<strong>en</strong>tation.<br />
-Expliquer le phénomène.<br />
Reconnaître le phénomène : dilatation-retrait<br />
Repérer et signaler les év<strong>en</strong>tuelles déformations.<br />
23
DOCUMENT<br />
PROFESSEUR<br />
24
DILATATION RETRAIT<br />
l) Définition :<br />
Sous l’effet de la chaleur, un matériau métallique aura t<strong>en</strong>dance à se dilater.<br />
(Augm<strong>en</strong>tation de son volume initial.)<br />
Le retrait est la réciprocité : diminution de son volume initial.<br />
2) Généralités :<br />
sont contrariés dans leurs effets par les différ<strong>en</strong>tes parties <strong>des</strong> pièces assemblées, plus ou moins<br />
affectées thermiquem<strong>en</strong>t.<br />
Le retrait est équival<strong>en</strong>t ou s<strong>en</strong>siblem<strong>en</strong>t équival<strong>en</strong>t et de s<strong>en</strong>s contraire à la dilatation<br />
lorsque les pièces chauffées se dilat<strong>en</strong>t librem<strong>en</strong>t.<br />
EN SOUDAGE : la dilatation et le retrait<br />
3) Principe :<br />
a) prés<strong>en</strong>tation <strong>des</strong> appareils<br />
1) dilatation libre 2) dilatation empêchée<br />
Montre par le mouvem<strong>en</strong>t d’une aiguille<br />
sur un cadran, la dilatation du métal lors de<br />
la montée <strong>en</strong> température, le retrait lors du<br />
refroidissem<strong>en</strong>t.<br />
Montre le retrait du métal lors du<br />
refroidissem<strong>en</strong>t : chute du tube.<br />
25