Types de déformation

01

déformation linéaire

1. Déformation longitudinale : causée par le retrait longitudinal de la soudure ;

2. Déformation latérale : provoquée par le retrait latéral de la soudure ;

02

Déformation angulaire

La couche supérieure de la soudure d'angle présente une grande quantité de soudure et un grand retrait. Par conséquent, la déformation angulaire est principalement causée par le retrait latéral irrégulier de la soudure dans le sens de la hauteur.

03

Déformation en flexion

Pour les sections en forme de T, le retrait du cordon de soudure a une excentricité par rapport au centre de gravité, provoquant ainsi la courbure de la section vers le haut, de sorte que la déformation par flexion est provoquée par le retrait longitudinal du cordon de soudure excentrique.

04

déformation de torsion

Pendant le processus de soudage des structures en acier, certaines formes structurelles spéciales peuvent subir une déformation ondulée ou en spirale, appelée déformation de torsion, et ses causes sont complexes.

Facteurs affectant la déformation par soudage

La principale cause de déformation du soudage est due au chauffage inégal local de la construction soudée pendant le processus de soudage, ainsi qu'au refroidissement inégal ultérieur et à la structure elle-même ou à la retenue rigide externe, par l'intermédiaire de facteurs tels que la force, la température et la structure, provoquant ainsi une déformation inégale. une déformation par retrait se produit dans la zone du joint soudé.

1) Facteurs matériels : principalement dus aux propriétés physiques du matériau lui-même, en particulier le coefficient de dilatation thermique, la limite d'élasticité et le module élastique du matériau. Plus le coefficient de dilatation est grand, plus la déformation du matériau par soudage est importante. À mesure que le module élastique augmente, la déformation du soudage diminue, tandis qu'une limite d'élasticité plus élevée entraînera une contrainte résiduelle plus élevée et augmentera la déformation. Le coefficient de dilatation de l'acier inoxydable est supérieur à celui de l'acier au carbone, de sorte que la tendance à la déformation par soudage de l'acier inoxydable est supérieure à celle de l'acier au carbone pour deux matériaux de même épaisseur.

2) Facteurs structurels : La conception de la structure soudée a l’impact le plus critique sur la déformation par soudage. Le principe général est que plus le degré de contrainte augmente, plus la contrainte résiduelle de soudage augmente et la déformation de soudage diminue en conséquence.

1. La rigidité structurelle est la capacité d’une structure à résister à la déformation en traction et en flexion. Cela dépend principalement de la forme de la section transversale et de la taille de la structure.

2. Lorsque la structure en acier n'est pas très rigide, si les soudures sont disposées symétriquement dans la structure et que les procédures de soudage sont raisonnables, seul un retrait linéaire se produira ; lorsque les soudures sont disposées asymétriquement, une déformation par flexion se produira également ; le centre de gravité de la section soudée et du joint Lorsque le centre de gravité de la section est à la même position, tant que la procédure de soudage est raisonnable, seul un raccourcissement linéaire se produira ; lorsque le centre de gravité de la section de soudure s'écarte du centre de gravité de la section de joint, une déformation angulaire se produit également.

3) Facteurs de processus : Les principaux facteurs d'influence sont la méthode de soudage, l'apport de chaleur de soudage (courant et tension), le positionnement ou la méthode de fixation des composants, la séquence de soudage et l'utilisation de dispositifs de soudage. Le plus grand impact est la séquence de soudage.

1. Un courant de soudage important, un diamètre d'électrode épais et une vitesse de soudage lente provoqueront une déformation de soudage importante ; 2. La déformation du soudage automatique est faible, mais lors du soudage de plaques d'acier épaisses, la déformation du soudage automatique est légèrement supérieure à celle du soudage manuel ;

2. Soudage multicouche Lorsque le cordon de soudure de la première couche rétrécit le plus, le retrait des deuxième et troisième couches de cordons de soudure est respectivement de 20 % et 5 à 10 % de celui de la première couche. Plus il y a de couches, plus la déformation de soudage est importante ;

3. Intermittent Le retrait des soudures est inférieur à celui des soudures continues ;

4. Le retrait transversal des soudures bout à bout est 2 à 4 fois supérieur au retrait longitudinal ;

5. Une séquence de soudage incorrecte ou un échec de soudage des composants partiels en premier, puis un assemblage et un soudage sont faciles à produire. Grande déformation de soudage.

6. Les méthodes de soudage telles que le soudage automatique à l'arc submergé, le soudage à l'arc manuel et le soudage sous protection gazeuse CO2 génèrent différentes quantités de chaleur et provoquent différentes déformations.

Contrôle de la déformation du soudage

mesures de conception

1

Sélection raisonnable de la taille et de la forme du soudage

Tout en garantissant la capacité portante structurelle, utilisez autant que possible des tailles de soudure plus petites pour réduire l'impact de l'apport de chaleur de soudage sur les propriétés des matériaux.

2

Sélection raisonnable de la longueur et de la quantité de soudure

Dans la mesure du possible, des profilés et des pièces embouties doivent être utilisés ; là où les soudures sont nombreuses et denses, une structure de joint coulé-soudé peut être utilisée pour réduire le nombre de soudures. De plus, augmenter de manière appropriée l'épaisseur de la plaque murale pour réduire le nombre de nervures, ou utiliser une structure profilée au lieu d'une structure à nervures peut empêcher la déformation structurelle de la plaque mince.

3

Organiser raisonnablement la position du cordon de soudure

Disposez les soudures pour qu'elles soient symétriques autant que possible par rapport à l'axe neutre de la section, ou rapprochez les soudures de l'axe neutre, ce qui a un bon effet sur la réduction de la déformation par flexion des poutres et des poteaux.

Mesures de processus

1

méthode anti-déformation

L'utilisation de l'anti-déformation pour contrôler la déformation du soudage est la méthode de soudage la plus couramment utilisée. Pendant l'assemblage, sur la base des tests de processus et de l'expérience en construction, une pré-déformation appropriée des composants dans la direction opposée à la déformation de soudage est effectuée pour contrôler la déformation de soudage. Cette méthode doit être testée au préalable. Selon les exigences de conception de la soudure, une plaque d'acier avec le même matériau et les mêmes spécifications est sélectionnée pour réaliser à l'avance une éprouvette à souder, de sorte que la forme de soudure et la hauteur du pied de soudure répondent aux exigences de conception. Une fois le soudage terminé, il est mesuré après refroidissement à température ambiante. Pour la déformation de la plaque d'aile, la valeur mesurée est utilisée comme paramètre pour supprimer la déformation. La presse exprime la valeur de déformation sur la ligne centrale de la plaque d'aile, de sorte que les deux extrémités de la plaque d'aile soient à l'avance dans un état retourné pour compenser la déformation de soudage. Une fois soudé, il sera tout simplement plat. Cette méthode nécessite une presse hydraulique du tonnage correspondant.

2

méthode de marge

Lors du découpage, la longueur ou la largeur réelle de la pièce doit être suffisamment supérieure à la taille de conception pour compenser le retrait de la soudure. Cette méthode convient pour éviter le retrait et la déformation de la soudure. Lors de la mise en place de la table de montage, tenez compte du retrait. Généralement, 5 mm sont autorisés lorsque la longueur de l'élément de flexion n'est pas supérieure à 24 m, et 8 mm sont autorisés lorsque la longueur est supérieure à 24 m.

3

Méthode de fixation rigide

Lors du soudage, un dispositif est installé sur la plate-forme ou sur les composants qui se chevauchent pour augmenter la rigidité avant le soudage. De cette manière, la déformation par retrait due au chauffage et au refroidissement pendant le soudage est limitée par la force externe du dispositif fixe. Cependant, cette méthode ne convient qu’à la plasticité. Les meilleurs aciers de construction à faible teneur en carbone et les aciers de construction faiblement alliés ne conviennent pas à l'acier à teneur moyenne en carbone et à l'acier avec une moins bonne soudabilité.

① Fixez la soudure sur la plate-forme rigide (convient pour une fixation rigide lors de l'épissage de plaques minces).

② Combinez les constructions soudées en une structure plus rigide ou symétrique (adaptée au contrôle de structures telles que les poutres en T).

③ Utilisez des accessoires de soudage pour augmenter la rigidité et la retenue de la structure.

④Utilisez des supports temporaires pour augmenter la retenue structurelle.

4

Choisissez une séquence d’assemblage et de soudage raisonnable

La plate-forme de production et d'assemblage de structures en acier doit avoir une surface horizontale standard. La rigidité de la plate-forme doit garantir que les composants ne perdent pas de température ou ne coulent pas sous la pression de leur propre poids, afin de garantir la rectitude des composants. Les petites structures peuvent être assemblées en une seule fois, fixées par pointage, puis complétées en une seule fois selon une séquence de soudage appropriée.

① Pour les structures soudées de grande taille et complexes, tant que les conditions le permettent, divisez-les en plusieurs composants avec des structures simples, soudez-les séparément, puis effectuez l'assemblage final. Les bases aux extrémités des fermes et des fermes de toit, ainsi que les plaques de support du cadre de lucarne des fermes de toit doivent être soudées en composants à l'avance, puis assemblées aux fermes de toit et aux fermes après correction. La séquence de soudage des fermes de toit et des fermes est la suivante : soudez d'abord les côtés extérieurs des plaques de connexion des membrures supérieure et inférieure. couture, puis soudez la couture intérieure des plaques de connexion de membrure supérieure et inférieure, puis soudez les soudures de la plaque de connexion et de la plaque d'âme, et enfin soudez la tige d'âme, le coussinet entre la membrure supérieure et la membrure inférieure. Une fois qu'un côté de la ferme est complètement soudé, retournez-le et effectuez le soudage de l'autre côté. La séquence de soudage est la même. Lors du soudage manuel, un nombre pair de soudeurs doit être utilisé pour souder symétriquement du milieu des cordes supérieure et inférieure aux deux extrémités en même temps. Lors de l'assemblage, afin d'éviter des contraintes excessives et une déformation des composants pendant le processus d'assemblage, les spécifications ou les formes des différents types de pièces doivent être conformes aux exigences prescrites en matière de taille et de modèle. Il n'est pas conseillé d'utiliser une force externe importante pour forcer l'assemblage pendant l'assemblage afin d'éviter qu'après le soudage, une contrainte de retenue excessive ne se produise dans les composants et qu'une déformation se produise.

②La soudure à souder doit être proche de l'axe neutre de la section structurelle.

③ Pour les structures avec des soudures disposées asymétriquement, le côté avec moins de soudures doit être soudé en premier lors de l'assemblage et du soudage.

④Pour les structures avec disposition symétrique des sections, la séquence d'assemblage et de soudage consiste d'abord à assembler l'ensemble puis à souder. La méthode de soudage diagonal doit être utilisée pour équilibrer la déformation pendant le soudage. Dans le même temps, un cadre rabattable ou un moule rotatif doit être utilisé pour former une soudure de position en forme de bateau. Sinon, un nombre pair de soudeurs doivent respectivement utiliser le soudage à plat et le soudage aérien, et souder du milieu vers les deux extrémités.

⑤ Lors du soudage de soudures longues (plus de 1 m), la direction et la séquence indiquées sur la figure 12 peuvent être utilisées pour souder afin de réduire la déformation par retrait après le soudage.

5

Mesures du processus de soudage

Pendant la construction par soudage, le courant de soudage, la vitesse, la direction et la séquence appropriés doivent être sélectionnés pour réduire la déformation. Lors du soudage de composants métalliques, les plus courts doivent être soudés en premier, puis les plus longs ; les verticaux doivent être soudés en premier, puis les plats ; les joints bout à bout doivent être soudés en premier, puis les joints de chevauchement doivent être soudés du milieu vers les deux côtés et de l'intérieur vers l'extérieur. Les soudures concentrées doivent utiliser le soudage par saut, et les soudures longues doivent utiliser le soudage segmenté en retrait et le soudage symétrique.

Méthode de correction de la déformation du soudage

Lorsque le degré de déformation par flexion et torsion des composants dépasse les spécifications actuelles de la structure en acier et les exigences de conception, ils doivent être corrigés. Les méthodes comprennent : une méthode de correction mécanique, une méthode de correction de flamme et une méthode de correction hybride. Pendant la construction, il peut être raisonnablement choisi en fonction de la situation réelle. Lors de la correction, les principes suivants doivent être suivis : globale d'abord, puis partielle ; d'abord principal, puis secondaire ; d'abord en bas, puis en haut ; d'abord les pièces principales, puis les pièces auxiliaires.

1

méthode de correction mécanique

La méthode de correction mécanique utilise la force mécanique pour corriger la déformation du soudage. Des machines spéciales de correction, ou redresseuses, des presses, des vérins et diverses petites machines sont souvent utilisés pour presser et corriger la déformation des composants. Lors de la correction, placez la partie déformée du composant entre les deux supports, et appliquez lentement une force sur la partie saillante du composant pour la corriger.

2

méthode de correction de flamme

Le principe d'utilisation de la correction de flamme est le même que celui de la déformation par soudage, mais il s'utilise de manière inverse. En apportant de la chaleur au métal, celui-ci atteint un état plastique, provoquant ainsi une déformation. Une fois le composant chauffé localement, il dépend de la différence de dilatation et de contraction de la zone de chauffage. , provoquant la déformation du composant dans une direction prédéterminée pour atteindre l'objectif de correction. Lorsque vous utilisez des flammes pour chauffer des composants de correction, veillez à maintenir les composants à l’état libre. Certains composants ayant un poids propre important doivent être soulevés de la plate-forme avec un écarteur après chauffage pour éviter que le frottement généré par leur propre poids n'empêche la déformation et n'affecte l'effet de correction. Grâce à la méthode de correction de flamme, la flexion latérale et la cambrure d'une colonne en acier de 20 m de long peuvent être corrigées dans un délai de 6 mm, et la déflexion sous la plaque d'aile peut être contrôlée dans un délai de 2 mm, ce qui est bien inférieur aux exigences des spécifications. Cependant, avec la correction de flamme, il est difficile de déterminer quantitativement le lieu de chauffage, la température de chauffage, la durée, la longueur de la zone, etc. dans la construction réelle. Cela repose principalement sur l’expérience accumulée.

L’utilisation de la correction de flamme est pratique et rapide, mais vous devez faire attention à plusieurs éléments essentiels de base. Tout d'abord, la température de chauffage doit être bien maîtrisée, généralement entre 650 et 850°C ; la température de chauffage doit être contrôlée dans différents environnements et températures ; lorsque la déformation des composants présentant une déformation importante ne peut pas être complètement éliminée par un seul chauffage, le chauffage d'origine doit être échelonné. Le point chaud est chauffé et corrigé une deuxième fois ; une séquence de correction raisonnable est adoptée, corrigeant d'abord les irrégularités et l'inclinaison de la plaque d'aile, puis corrigeant la courbure et l'arc latéraux ; pendant le processus de correction, la situation de correction doit être vérifiée fréquemment avec une règle, un fil d'acier fin, un niveau, etc., pour éviter une surcorrection et de nouvelles déformations.

3

Méthode de martelage

La méthode de martelage peut non seulement éliminer la contrainte résiduelle du joint soudé, mais peut également être utilisée pour étendre le métal dans la soudure et la zone de déformation plastique par compression autour d'elle afin d'éliminer la déformation de soudage. La méthode de martelage est souvent utilisée pour corriger la structure de la plaque qui n'est pas trop épaisse, mais cette méthode Les inconvénients de cette méthode sont une intensité de travail élevée et une mauvaise qualité de surface.

4

Méthode de correction des impulsions électromagnétiques fortes (méthode du marteau électromagnétique)

Cette méthode utilise la force d'impact du champ électromagnétique formée par une forte impulsion électromagnétique pour produire une déformation sur la soudure qui est opposée à la déformation résiduelle afin d'atteindre l'objectif de correction. Son principe de fonctionnement est que le condensateur haute tension se décharge à travers un marteau électromagnétique composé d'une bobine en forme de disque, et qu'un fort champ électromagnétique pulsé est induit entre la bobine et le travail pour former une impulsion de pression relativement uniforme pour la correction. L'avantage d'utiliser cette méthode de correction est qu'il n'y aura pas de marques de dommages d'impact sur la surface de la pièce, telles que celles provoquées par le martelage, et que l'énergie d'impact peut être contrôlée. Cependant, cette méthode ne peut être utilisée que pour des composants soudés à parois minces en aluminium, cuivre et autres matériaux à haute conductivité. .

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