Guide du soudage par faisceau d'électrons pour débutants

Guide du soudage par faisceau d’électrons pour débutants

Ce Guide du soudage par faisceau d’électrons pour débutants vise à permettre aux ingénieurs, qui ne connaissent pas cette technique, d’en apprendre les bases.

Table des matières

  1. Qu’est-ce que le soudage par faisceau d’électrons ?
  2. Applications et matériaux.
  3. Conceptions des joints.
  4. Méthodes d’inspection.
  5. Considérations pour la conception.
Electron Beam Welding Guide

Qu’est-ce que le soudage par faisceau d’électrons ?

Le soudage par faisceau d’électrons consiste à bombarder une surface métallique avec un flux d’électrons très concentré. Il en résulte une source de chaleur très concentrée (dia. d’environ 0,1 mm) et intense qui fait fondre le métal. En dirigeant le faisceau vers un joint et en déplaçant ce joint sous le faisceau, on obtient une fusion complètement homogène des surfaces à assembler. Cette activité est réalisée dans une chambre à vide, ce qui évite la perte d’énergie du faisceau due aux molécules d’air et assure une atmosphère pratiquement inerte.

Quand le faisceau frappe le joint, il crée un « trou » dans le matériau qui est entouré d’un manchon en fusion du métal de base. Alors que la pièce se déplace sous le faisceau, ce manchon en fusion se solidifie et crée le joint. Le joint soudé qui en résulte est en fait une zone refondue sous vide du matériau de base.

Applications

Le soudage par faisceau d’électrons est utilisé dans presque tous les secteurs : l’aérospatial, la médecine, l’automobile, le nucléaire, la défense, le pétrole et gaz, le génie civil et même les arts.

Des pièces peuvent être soudées avec des détails finis ou partiellement finis à l’aide d’un large éventail de matériaux. Les matériaux les plus couramment utilisés sont le titane, l’acier inoxydable, l’inconel, l’aluminium, le cuivre, l’acier à faible teneur en carbone, le bronze, l’alliage austénitique, l’Hastelloy et le magnésium.

Beginners guide to Electron Beam Welding

Avantages

Le soudage par faisceau d’électrons est particulièrement efficace pour souder des pièces délicates, lorsque le produit pourrait être affecté par une chaleur excessive. Il constitue également une alternative moins coûteuse aux techniques traditionnelles quand le soudage de sections profondes, réalisé en un seul passage avec un soudage F.E., peut remplacer les multiples passages des méthodes TIG, MIG ou à l’arc.

Les autres avantages sont une distorsion minimale, une ZAT (zone affectée thermiquement) très étroite et, étant donné que le soudage se déroule normalement dans un environnement sous vide, une réduction du risque de contamination de la soudure par l’hydrogène. Cet avantage est indéniable pour le soudage du titane et de ses alliages.

Conceptions des joints

Voici un éventail de différentes conceptions de joints qui conviennent au soudage par faisceau d’électrons. Une soudure qui pénètre complètement, comme illustrée à la figure 1, est souvent utilisée quand l’assemblage ne nécessite aucun usinage après la soudure. Les figures 2 et 4 montrent des conceptions de joints qui prévoient un positionnement pour les pièces à assembler, ce qui simplifie l’assemblage. Ce type de configuration se prête également à la finition des détails usinés, bien que le matériau supplémentaire nécessaire au positionnement du joint soit parfois éliminé après la soudure. La figure 3 correspond à un joint qui, en dépit d’une pénétration totale, nécessitera probablement l’élimination de la partie supérieure du joint après la soudure. On évitera ainsi une propagation d’une fissure provenant de la section non fondue du joint.

Electron Beam Joint Welding
Electron Beam Joint Welding
Electron Beam Joint Welding
Electron Beam Joint Welding

Techniques d’inspection

La plupart des techniques END habituelles peuvent être utilisées pour vérifier l’intégrité des soudures par faisceau d’électrons : rayons X, détection de défauts de pénétration, ultrasons et détection de défauts magnétiques.

Considérations pour la conception.

  • Les matériaux sélectionnés conviennent-ils au soudage par faisceau d’électrons ?  Consultez la liste dans la section 2 du Guide du soudage par faisceau d’électrons pour débutants
  • Un faisceau d’électrons peut-il atteindre le joint ? Assurez-vous que rien ne peut éclipser le chemin du faisceau.
  • Le joint peut-il être conçu comme auto-positionnant ou un appareil sera-t-il nécessaire ?
  • Les tolérances des joints doivent prévoir un espacement maximum de 0,1 mm. Dans certains cas, cet espacement sera même encore plus étroit.
  • Tenez compte de la proximité des composants qui peuvent être affectés par la température.
  • La conception comprendra-t-elle des détails ou pièces de taille finie qui nécessiteront un usinage après la soudure ? Si les pièces finies doivent être soudées, le niveau de retrait de la soudure devra être pris en compte.
  • La plupart des matériaux perdent une partie de leurs propriétés mécaniques après une soudure. Il sera donc nécessaire d’évaluer les exigences de résistance.
Inspection techniques: x-ray, PFD, ultrasonic and MFD

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Ce Guide du soudage par faisceau d’électrons pour débutants vise à permettre aux ingénieurs, qui ne connaissent pas cette technique, d’en apprendre les bases.