OUTIL D EXPÉRIMENTATION. Soudage. Projet personnel d orientation (PPO)

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1 OUTIL D EXPÉRIMENTATION Soudage Projet personnel d orientation (PPO)

2 S O U D AG E Guide d activités Les informations contenues dans ces guides d activités sont données à titre indicatif et ne sont pas exhaustives. Ces guides d activités vous proposent plusieurs adresses de sites Web qui pourraient ne plus être actives au moment où vous souhaiterez les utiliser ou qui pourraient vous diriger vers des informations non souhaitées. Veuillez vérifier ces liens Internet avant leur diffusion auprès des élèves. De plus, la Commission scolaire de la Beauce-Etchemin ne pourra être tenue responsable du contenu de ces sites Web, de toute omission, erreur ou lacune et des conséquences qui en résulteraient. Certaines oeuvres contenues dans ce document ne sont pas sous licence Creative Commons puisqu elles sont protégées par Copyright. Ainsi, toutes reproductions ou modifications qui seraient apportées aux oeuvres identifiées par sont interdites. 2004, Vous êtes libres de reproduire, distribuer et communiquer cette création au public Vous êtes libres de modifier cette création. N.B. À l'exception des sections et des œuvres protégées par 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 droit d'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 de distribuer la création qui en résulte que sous un contrat identique 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 : 1 Version du document : 2.0 Propriété de la Commission scolaire de la Beauce-Etchemin,, 2007 i

3 Table des matières I N F O R M A T I O N S G É N É R A L E S 1 A C T I V I T É 5 LA LECTURE DE PLANS 76 Fiche de l élève 79 I N T R O D U C T I O N 3 Corrigé 80 A C T I V I T É 1 A N N E X E S 81 L IDENTIFICATION DE PIÈCES SOUDÉES DANS L ENVIRONNEMENT IMMÉDIAT 4 Fiche de l élève 13 Corrigé 15 A C T I V I T É 2 LA RECONNAISSANCE DES MÉTAUX ET DES MÉTHODES D IDENTIFICATION DES ÉCHANTILLONS 16 Fiche de l élève 22 Corrigé 24 A C T I V I T É 3 A DES ÉCHANTILLONS DE SOUDAGE ET DIFFÉRENTS MÉTAUX 25 A C T I V I T É 3 B DES ÉCHANTILLONS DE SOUDAGE ET DES PROCÉDÉS DE SOUDAGE 32 Fiche de l élève 46 Corrigé 47 A C T I V I T É 4 LE CONTRÔLE DE LA QUALITÉ 48 Fiche de l élève 58 Corrigé 74 ii

4 Informations générales Liste de matériel : La liste suivante énumère tout le matériel et les ressources nécessaires pour compléter l outil d expérimentation de 5 heures sur le soudage : Guide d activités Ordinateur multimédia Activité 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 (gris foncé), nickel et cuivre (orangé)) 5 morceaux de cire 1 couteau à lame rétractable (Ex-Acto) 1 bougie 1 aimant 1 lime à métaux Activité 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 informatique Conception : M. Marc Michaud enseignant en soudage au Pavillon technique M me Julie Trudel inspecteur CSW W178.2 niveau II, enseignante en soudage-montage Centre de formation du CWB 950, Michelin, Laval H7L 5L1 Téléphone : Télécopieur : Adaptation : Comité de validation pédagogique des guides d activités PPO 1

5 Remerciements : Nous tenons à remercier la généreuse contribution du Centre de formation CWB pour les nombreuses images qui ont été offertes. Plusieurs images contenues dans ce guide d activités sont la propriété du CWB. L utilisation de celles-ci a été autorisée par : Martin Daignault, B. Éd., coordonnateur de la formation, Québec et maritimes. Ces images sont protégées par Copyright et sont exclues de la licence Creative Commons. Toutes modifications ou utilisations de ces questions à d autres fins que celles prévues pour le cours PPO, en tout ou en partie, sont interdites. 2

6 Introduction Si le domaine du soudage vous intéresse, cet outil d expérimentation est conçu pour vous. En réalisant les activités qui vous sont présentées, vous aurez une meilleure idée de 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 on retrouve dans notre environnement dans le but de reconnaître les différents objets qui sont soudés. Manipuler différents métaux afin d en faire la distinction selon leurs propriétés physiques. Étudier et comparer des procédés de soudage avec les métaux de base les plus fréquemment utilisés. Vous initier au contrôle de la qualité. Lire des plans et des dessins techniques. 3

7 Activité 1 L identification de pièces soudées dans l environnement immédiat Vous êtes-vous déjà attardé, sur le chemin de l école, au nombre impressionnant d objets soudés que vous croisez du regard? Partout dans votre environnement immédiat, que ce soit par exemple à la maison ou dans la classe, vous retrouverez de nombreuses pièces qui ont été soudées. Matériel nécessaire : Photographies Fiche de l élève Tâches 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 votre environnement. 1- À l aide de la fiche de l élève incluse à la fin de l activité, énumérez une dizaine d objets qui se trouvent dans votre environnement et qui, selon vous, sont soudés. 2- Observez les seize photographies présentées. Pour chacune d elles, inscrivez un des éléments que vous croyez soudés. 4

8 FIGURE 1 FIGURE 2 5

9 FIGURE 3 FIGURE 4 6

10 FIGURE 5 FIGURE 6 7

11 FIGURE 7 FIGURE 8 8

12 FIGURE 9 FIGURE 10 9

13 FIGURE 11 FIGURE 12 10

14 FIGURE 13 FIGURE 14 11

15 FIGURE 15 FIGURE 16 12

16 Fiche de l élève 1 Nommez dix objets qui, selon vous, sont soudés et qui se trouvent dans votre environnement (école, maison, voisinage). Ex. : table de travail 13

17 Identification des photographies 2 Observez chacune des photographies et nommez un ou des éléments qui y sont représentés et qui, selon vous, sont soudés

18 Corrigé 1 Nommez dix objets qui, selon vous, sont soudés et qui se trouvent dans votre environnement (école, maison, voisinage). À titre d exemples : 1. Pont 5. Structure de centre médical 2. Passerelle 6. Table 3. Escalier 7. Chaise 4. Structure de maison 2 Observez chacune des photographies et nommez un ou des éléments qui y sont représentés et qui, selon vous, sont soudés. 1. Barrière 2. Bateau 3. Passerelle de bateau, bateau, automobile 4. Godet 5. Bateau, bouée métallique 6. Bouée 7. Bouée métallique 8. Bouée métallique 9. Poubelle municipale, conteneur 10. Passerelle d embarquement 11. Pièces de structures d acier 12. Silo à grains 13. Escalier, galerie (balcon) en métal 14. Garde en métal, escalier, main courante 15. Ponceau, garde-fou 16. Bateau, brise-glace 15

19 Activité 2 La reconnaissance des métaux et des méthodes d identification dentification des échantillons Tous les métaux, qu ils soient ferreux ou non ferreux, possèdent des caractéristiques physiques qui leur sont propres. Ces caractéristiques sont très importantes, car elles nous renseignent sur les comportements de ces métaux lors du soudage, du chauffage ou du forgeage. À l aide de certaines notions avec lesquelles vous vous familiariserez ici, il est possible de distinguer 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 cire Matériel complémentaire : Assistant en soudage, leçon 2 : o Application de notions de métallurgie Introduction Reconnaître les métaux à préparer et à souder Tâches à réaliser : En utilisant les outils mis à votre disposition et en consultant le tableau descriptif des métaux 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 de ce document. 16

20 Tableau descriptif des métaux Les métaux et leurs alliages sont généralement divisés en deux catégories : 1 Les métaux ferreux 2 Les métaux non ferreux LES MÉTAUX FERREUX Ils contiennent un certain pourcentage de fer. C est le cas de l acier doux, de la fonte, des aciers faiblement et fortement alliés et des aciers inoxydables. LES ACIERS (ferreux) Alliage métallique dont l élément principal est le fer et qui contient un certain nombre d éléments d alliage, le plus courant étant le carbone. Ils sont magnétiques. Les aciers au carbone se retrouvent sous trois formes : Les aciers à bas carbone Les aciers à moyen carbone Les aciers à haut carbone LES ACIERS INOXYDABLES (ferreux) Pour être dit inoxydable, un acier doit contenir un minimum de 12 % de chrome. Les aciers inoxydables ont une bonne résistance à la corrosion. Cette résistance à la corrosion est due à une mince couche d oxyde de chrome ou de nickel qui protège l acier contre les milieux corrodants. Il y a trois catégories d aciers inoxydables : Acier inoxydable ferritique Acier inoxydable austénitique Acier inoxydable martensitique LES MÉTAUX NON FERREUX Ces métaux n ont aucun pourcentage de fer. Voici quelques exemples : l aluminium, le cuivre, le magnésium, le bronze, le laiton, le nickel, l or et l argent. APPLICATIONS Tôles, pièces forgées, boulons, écrous, vis, articles en tôle. Marteaux, vilebrequins forgés, engrenages, axes, tournevis, clés, etc. Rails, matrices de forgeage, lames de ressort, burins, marteaux, scies à ruban, outils de coupe, poinçons et forets. APPLICATIONS Les aciers inoxydables sont utilisés dans la décoration, l industrie alimentaire, chimique, photographique et papetière, les antennes, les ressorts, les ustensiles de cuisine, les pièces de four, les éléments chauffants, les éléments de structures d avion, les citernes de lait et les autobus. 17

21 ACIER LAMINÉ À FROID / ÉCROUISSAGE (COLD ROLLED) (ferreux) Le laminage est une technique de formage qui consiste à passer un lingot à plusieurs reprises entre des cylindres parallèles, appelés laminoirs, de manière à amincir graduellement le métal jusqu à l obtention de la dimension voulue. On y retrouve deux catégories : Laminé à chaud Laminé à froid (écrouissage) APPLICATIONS Beaucoup de barres de métal, de feuilles et de profilés sont laminés à froid. Acier laminé à froid Un acier laminé à froid donne un fini de surface très lisse et des dimensions très précises, contrairement aux produits laminés à chaud. Les écailles ayant été enlevées dans un bain d acide, l apparence et les propriétés mécaniques des produits laminés à froid sont nettement supérieures aux produits laminés à chaud. Acier laminé à chaud ALUMINIUM (non ferreux) L aluminium est le troisième élément, en quantité, de l écorce terrestre, après l oxygène et le silicium. Après avoir été longtemps considéré comme un métal précieux, il est maintenant le principal métal non ferreux industriel. L aluminium est un métal blanc. La légèreté est la caractéristique la plus connue de l aluminium. Il possède une bonne malléabilité, une bonne aptitude au formage, une résistance à la corrosion et une conductibilité thermique et électrique élevée. L aluminium n est ni toxique ni magnétique (c est pourquoi il est souvent utilisé pour le blindage des circuits électriques). APPLICATIONS L aluminium est largement utilisé pour la fabrication des ustensiles de cuisine, des éléments de décoration architecturale, des appareils de manutention et de stockage, des assemblages soudés, des instruments de manutention et de conservation des produits chimiques ou alimentaires, les réservoirs d essence et de mazout, les enceintes sous pression et les canalisations, les vélos, le cadrage des motos, etc. 18

22 CUIVRE (non ferreux) Le cuivre est la troisième ressource en importance au Québec, avec des exportations de 244,3 millions de dollars en 2001, soit 11,6 % de la production métallique totale. La province compte une demi-douzaine de mines, qui produisent également souvent d autres métaux. Le cuivre a pour propriétés essentielles la conductibilité électrique et thermique élevée et la bonne résistance à la corrosion. De plus, le cuivre n est pas magnétique et possède une couleur agréable; il peut être soudé, brasé, collé et se prête bien à des revêtements de surfaces. APPLICATIONS L affinité du cuivre avec d autres éléments permet la fabrication de plus d un millier d alliages. L industrie électrique est le principal domaine d utilisation du cuivre. En plomberie, les tuyaux de cuivre sont encore largement employés, bien que ceux en polybutylène (plastique) soient de plus en plus populaires. LAITON (non ferreux) Le laiton est connu depuis la préhistoire. Les Grecs le connaissaient aussi dans l'antiquité. Il a été découvert bien avant le zinc. Le laiton est un alliage de cuivre et de zinc, dans des proportions très variables. La corrosion fait apparaître à la surface du laiton une couche appelée vert-de-gris. APPLICATIONS Le laiton est très facile à usiner mais il est relativement fragile. On l'utilise depuis longtemps pour la fabrication d'instruments de précision, d'éléments décoratifs pour le mobilier, d'instruments de musique, pour la robinetterie, etc. Le laiton est le plus utilisé des alliages de cuivre. C'est l'un des principaux métaux utilisés par l'industrie du décolletage (fabrication de petites pièces tournées en très grandes séries). Les objets ménagers en laiton, en cuivre et en bronze ne manquent pas, qu'il s'agisse d'objets décoratifs, d'articles d'usage domestique, de quincaillerie, d'incrustations dans le mobilier ou d'outils. Les possibilités de tailles et de formes sont pratiquement infinies, et il suffit de soins et de précautions élémentaires pour en assurer l'entretien. 19

23 NICKEL (non ferreux) En 2003, le Canada a produit 162,8 milliers de tonnes de nickel. Le Canada se classe au troisième rang en matière de production de nickel partout dans le monde avec 12,7 % de la production mondiale totale. Le nickel a pour propriétés essentielles la malléabilité et une résistance élevée à l oxydation et à la corrosion. De plus, le nickel est magnétique et est un métal blanc argenté qui possède un éclat poli. APPLICATIONS Il est utilisé dans les pièces de monnaie, pour le placage du fer, du cuivre, du laiton, dans certaines combinaisons chimiques et dans certains alliages. Il est magnétique et est fréquemment accompagné de cobalt. Il est particulièrement apprécié dans les différents alliages. Le nickel est aussi utilisé dans la cathode des accus nickel-cadmium et nickel-métal hydrure composant les batteries. Le nickel est utilisé pour certain types de cordes de guitares électriques. 20

24 Propriétés physiques des métaux DURETÉ MALLÉABILITÉ MAGNÉTISME La dureté est la rigidité d un matériau. Elle est définie comme la résistance qu elle oppose à la pénétration d un corps plus dur qu elle. Par exemple, l acier est plus dur que l aluminium, car il est plus dur à rayer. Donc la dureté dépend de la facilité avec laquelle un corps peut déformer ou détruire la surface d un autre matériau en y pénétrant. La malléabilité est l aptitude d un métal à être mis en forme par déformation plastique. Tous les procédés de compression tels que le forgeage, le martelage et le laminage sont utilisés avec des matériaux malléables. L or, l aluminium, l argent, le plomb, etc., sont des métaux très malléables. Le magnétisme est la propriété des métaux ferreux d être attirés par un aimant. Les métaux non ferreux comme l aluminium, le laiton, le cuivre ne sont pas du tout magnétiques. Seul le nickel est considéré entre les deux car il est, dans certains documents, considéré magnétique, et dans d autres, peu magnétique. Contraire de magnétique : amagnétique. CONDUCTIVITÉ THERMIQUE La conductivité thermique détermine la vitesse à laquelle le métal transfère la chaleur à partir de la zone chauffée. C est la chaleur qui passe à travers un bloc. Elle est particulièrement importante en soudage parce qu elle permet de déterminer le préchauffage nécessaire et la quantité de chaleur requise pour le soudage. L argent a la meilleure conductivité thermique de tous les métaux. 21

25 Complétez ce tableau de la façon suivante : Fiche de l élève Pour la reconnaissance des matériaux, utilisez les échantillons carrés présents dans votre coffret-projet. Pour la méthode d identification des échantillons, utilisez l étoile à conduction 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 la même taille. Placez ces morceaux de cire sur chacune des extrémités des branches 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 les branches de l étoile, selon le type de métal impliqué. Pour les autres manipulations, référez-vous aux informations présentées aux 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 les chiffres 1 à 5 (1 représentant le meilleur conducteur de chaleur). 22

26 Résultats des diverses expériences sur la reconnaissance des matériaux et l identification des échantillons ÉCHANTILLONS COULEUR MAGNÉTIQUE (AVEC AIMANT) DURETÉ (AVEC LIME) CONDUCTIVITÉ THERMIQUE (AVEC BOUGIE) 1. ALUMINIUM 2. LAITON 3. ACIER 4. NICKEL 5. CUIVRE 23

27 Corrigé Résultats des diverses expériences sur la reconnaissance des matériaux et l identification des échantillons ÉCHANTILLONS COULEUR MAGNÉTIQUE (AVEC AIMANT) DURETÉ (AVEC LIME) CONDUCTIVITÉ THERMIQUE (AVEC BOUGIE) 1. ALUMINIUM ARGENTÉ MAT NON LAITON JAUNE DORÉ NON ACIER GRIS FONCÉ OUI 3 ou NICKEL JAUNE PÂLE OUI 1 ou CUIVRE ORANGÉ NON

28 Activité 3A Des échantillons de soudage et différents métaux Cette activité vous permet d observer différents échantillons de soudage effectués à l aide des 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 descriptives Tâches à réaliser : 1- À l aide des fiches descriptives (qui présentent les procédés de soudage, une brève description du profil du cordon selon le métal de base et les applications spécifiques), vous devez comparer chaque échantillon avec différents métaux de base. Ces fiches se trouvent aux pages suivantes. 2- Vous aurez également l occasion de comparer les soudures avec le même procédé, mais sur un métal de base différent. 25

29 Fiche descriptive Échantillons 1 et 2 Les stries sont des demi-cercles 1. SMAW SUR ACIER DOUX DESCRIPTION PROFIL DU CORDON : Stries régulières et arrondies Cordon d aspect rugueux Projections APPLICATIONS : fer forgé, tuyauteries, gazoducs, réparations de machineries lourdes, chantiers navals. 2. SMAW SUR ACIER INOXYDABLE DESCRIPTION PROFIL DU CORDON : Stries plus rondes, plus fines Aspect du cordon lisse Coloré bleuté avant nettoyage APPLICATIONS : gazoducs, secteurs alimentaires, vaisseaux sous pression. 26

30 Fiche descriptive Échantillons 3 et 4 3. GTAW SUR ACIER INOXYDABLE DESCRIPTION PROFIL DU CORDON : Stries uniformes et arrondies Aspect du cordon très lisse APPLICATIONS : chaises, rampes, comptoirs de cuisine, restauration, soudage des tuyaux de haute pression. 4. GTAW SUR ALUMINUM DESCRIPTION PROFIL DU CORDON : Stries épaisses et arrondies Stries régulières Couleur gris mat APPLICATIONS : chaises, rampes, articles de cuisine, motoneiges, bicyclettes, motos. 27

31 Fiche descriptive Échantillons 5, 6, 7 et 8 5. GMAW SUR ACIER DOUX DESCRIPTION PROFIL DU CORDON : Stries plus régulières, fines et légèrement arrondies Stries plus rapprochées APPLICATIONS : fabrication de structures d acier, remorques, chantiers navals, fabrication d autobus. Procédé très répandu. 6. GMAW SUR ACIER DOUX DESCRIPTION PROFIL DU CORDON : Stries plus poreuses dues à l augmentation de chaleur de l arc Stries quasi inexistantes Aspect plus mat APPLICATIONS : réparations de toutes sortes. 28

32 7. GMAW SUR ACIER DOUX (TÔLES MINCES) DESCRIPTION PROFIL DU CORDON : Stries petites et plus allongées Aspect mat APPLICATIONS : réservoirs hydrauliques 8. GMAW SUR ACIER ALUMINIUM DESCRIPTION PROFIL DU CORDON : Stries épaisses Stries poreuses et arrondies Stries irrégulières APPLICATIONS : rampes, motoneiges, bicyclettes, motos, remorques. 29

33 Fiche descriptive Échantillon 9 9. FCAW SUR ACIER DOUX DESCRIPTION PROFIL DU CORDON : Aucune strie Aspect mat et grisâtre Cordon plus épais APPLICATIONS : structures d acier, ponts, aciers de fortes épaisseurs. Fiche descriptive Échantillon SAW SUR ACIER DOUX DESCRIPTION PROFIL DU CORDON : Stries très grosses et allongées Stries pointues Aspect brillant APPLICATIONS : structures d acier, aciers de fortes épaisseurs, ponts, turbines, centrales hydroélectriques. 30

34 Fiche descriptive Échantillons 11 et RSW SUR ACIER INOXYDABLE DESCRIPTION DU POINT DE SOUDURE: Point de soudure creusé Aspect de chauffage autour du point (coloré) APPLICATIONS : industrie automobile, assemblage de pièces de structures de trains, métros. Tôles minces. 12. RSW SUR ACIER DOUX 31

35 Activité 3B Des échantillons de soudage et des procédés de soudage L activité précédente vous a permis d avoir un premier contact avec les différents procédés de soudage. Vous avez maintenant l occasion d approfondir vos connaissances afin 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 élève Outil complémentaire : Assistant en soudage : Leçons 4, 6, 7, 8 et 9 Tâches à réaliser : 1- Faites une première lecture des fiches descriptives afin de saisir l information qui décrit les différents procédés de soudage. 2- Remplissez la fiche de l élève en identifiant chacun des procédés avec les échantillons fournis. Attention, vous aurez à expliquer vos choix! 32

36 Fiches descriptives APPLICATION DU PROCÉDÉ SMAW Shield Métal Arc Welding PRINCIPE DU SOUDAGE À L ARC AVEC ÉLECTRODES ENROBÉES Bien qu il ait été surclassé pour certaines applications, par des procédés ayant un meilleur taux de dépôt, le soudage à l arc avec électrodes enrobées est encore couramment utilisé. Il permet une grande flexibilité, par rapport aux différents matériaux, et il permet le soudage dans toutes les positions. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT La fusion est obtenue par la chaleur d un arc électrique qui est établi entre une électrode métallique enrobée et la pièce à souder. Le métal d apport est transféré à travers l arc jusqu au joint à souder où il se mélange avec le métal de base fondu. Au fur et à mesure que l arc se déplace le long du joint, la fusion de l électrode et du métal de base forme un bain de fusion qui va se refroidir et se solidifier pour produire ce qu on appelle un CORDON DE SOUDURE. L enrobage, pour sa part, assure un rôle de protection au niveau du bain de fusion et du cordon. PROCÉDÉ DE SOUDAGE À L ARC AVEC ÉLECTRODES ENROBÉES Image : module 4 Centre GOODERHAM d apprentissage industriel CWB, Ce 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 wagons APPLICATIONS 33

37 PHOTOGRAPHIES 34

38 ÉQUIPEMENT DE SOUDAGE À L ARC ÉLECTRIQUE SMAW 35

39 APPLICATION DU PROCÉDÉ GTAW Gas Tungsten Arc Welding PRINCIPE DU SOUDAGE À L ARC SOUS GAZ AVEC ÉLECTRODE DE TUNGSTÈNE Le procédé de soudage à l arc avec électrode de tungstène sous protection gazeuse est un procédé de soudage avec électrode réfractaire (non fusible). L arc électrique jaillit entre la pièce à souder et une électrode de tungstène qui ne participe pas à la fusion lors du soudage. Le bain de fusion, la zone environnante ainsi que l électrode de tungstène sont tous protégés de l 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 et ne participent pas au métal fondu de la soudure. Le gaz inerte le plus couramment utilisé est l argon pur. Une soudure réalisée sans métal d apport est appelée soudure autogène et elle est couramment utilisée pour le soudage des métaux minces. Pour le soudage des métaux plus épais, il devient essentiel d ajouter du métal d apport. PROCÉDÉ DE SOUDAGE À L ARC AVEC ÉLECTRODE DE TUNGSTÈNE Image : module 4 Centre GOODERHAM d apprentissage industriel CWB, Ce 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 acier inoxydable, 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

40 ÉQUIPEMENT DE SOUDAGE À L ARC ÉLECTRIQUE AVEC ÉLECTRODE DE TUNGSTÈNE 37

41 APPLICATION DU PROCÉDÉ DE SOUDAGE GMAW Gas Métal Arc Welding PRINCIPE DU SOUDAGE À L ARC AVEC ÉLECTRODES AVEC FIL FUSIBLE La figure ci-dessous démontre le procédé de soudage à l arc sous protection gazeuse avec un fil plein (GMAW). Si on le compare au procédé de soudage à l arc avec électrode enrobée (SMAW), le métal constituant l électrode est nu (il n y a aucun enrobage). Le fil-électrode provenant de la bobine se dévide continuellement en passant dans la torche ou le pistolet de soudage. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT L arc jaillit entre la pièce et un fil-électrode fusible nu qui se dévide continuellement. La chaleur engendrée par l arc fait fondre l extrémité du fil-électrode ainsi qu une partie du métal de base. L arc transfère dans le bain de fusion le métal de l extrémité du fil-électrode en fusion vers la pièce où il se mélange au métal de base fondu et forme la soudure. PROCÉDÉ DE SOUDAGE À L ARC ÉLECTRIQUE AVEC FIL FUSIBLE Image : module 4 Centre GOODERHAM d apprentissage industriel CWB, Ce 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 Structures 38

42 ÉQUIPEMENT DE SOUDAGE AU FIL PLEIN GMAW 39

43 APPLICATION DU PROCÉDÉ FCAW Flux Cored Arc Welding PRINCIPE DU SOUDAGE À L ARC ÉLECTRIQUE AVEC FIL FOURRÉ Le procédé de soudage à l arc avec fil fourré sous protection gazeuse combine certaines caractéristiques particulières du procédé de soudage à l arc avec électrode enrobée (SMAW) et du soudage à l arc avec fil plein sous protection gazeuse (GMAW). Le fil-électrode est continu mais il est fourré au lieu d être plein. On peut donc comparer un fil fourré à une électrode enrobée à l envers. Il est rempli de flux. Comme dans le procédé GMAW, la chaleur engendrée par l arc fait fondre l extrémité de l électrode et une partie du métal de base au niveau du joint soudé. L arc transfère vers la pièce le métal fondu à l extrémité de l électrode pour former le métal déposé. En même temps, le gaz de protection sortant de la buse de la torche recouvre le bain de fusion. La protection additionnelle du gaz produit une pénétration 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 FOURRÉ Image : module 4 Centre GOODERHAM d apprentissage industriel CWB, Ce 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

44 ÉQUIPEMENT DE SOUDAGE AU FIL FOURRÉ FCAW 41

45 APPLICATION DU PROCÉDÉ SAW Submerge Arc Welding PRINCIPE DU SOUDAGE À L ARC SUBMERGÉ Il se produit un arc électrique entre une électrode et le métal de base. L arc est recouvert d un flux en granules. Une partie de ce flux protège le bain de fusion et une autre partie est fondue et diluée avec le métal d apport. Le procédé à l arc submergé utilise deux produits d apport distincts : le fil-électrode est entraîné vers le bain de fusion grâce à un système de dévidage, et le FLUX, qui est en poudre, provient d un distributeur 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 plutôt submergé par une couche de flux en poudre qui le rend non visible. PROCÉDÉ DE SOUDAGE À L ARC SUBMERGÉ Image : module 4 Centre GOODERHAM d apprentissage industriel Ce procédé de soudage donne un cordon qui a des stries régulières, pointues, très grosses et allongées, d aspect brillant. APPLICATIONS Assemblage des pièces, tuyaux sous pression Ponts et bâtiments Navires et wagons CWB, 42

46 ÉQUIPEMENT DE SOUDAGE À L ARC SUBMERGÉ 43

47 APPLICATION DU PROCÉDÉ RSW Resistance Spot Welding PRINCIPE DU SOUDAGE PAR RÉSISTANCE Les procédés de soudage par résistance utilisent comme source de chaleur les effets d un courant électrique traversant l assemblage; ils sont mis en œuvre avec pression, sans métal d apport, sur les joints à recouvrement ou en bout. Image : module 4 Centre GOODERHAM d apprentissage industriel CWB, PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT En soudage par points, les pièces à souder sont serrées entre deux électrodes de cuivre énergiquement refroidies. Au passage du courant à basse tension, il y a échauffement par effet joule dans toute l épaisseur des pièces au droit des électrodes. Les résistances de contact électrode, pièce devant être le plus faible possible, l échauffement maximum se produit à l interface des pièces et, à la faveur de ce contact, il se forme un noyau de métal liquide maintenu en place grâce à l effort exercé par les électrodes. Le soudage par résistance diffère du soudage à l arc dans la mesure où une pression extérieure est appliquée 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 des cadences élevées. Il peut être robotisé et automatisé. Beaucoup d objets et de pièces de tôles. Mobilier métallique. 44

48 PRINCIPE DE SOUDAGE PAR RÉSISTANCE CWB, Image : module 4 Centre GOODERHAM d apprentissage industriel Ce procédé de soudage donne un point creusé avec un aspect de chauffage autour du point. 45

49 Fiche de l élève EN UTILISANT LES INFORMATIONS PRÉCÉDENTES, IDENTIFIEZ LES ÉCHANTILLONS DE SOUDAGE ET EXPLIQUEZ VOS CHOIX. ÉCHANTILLON A ÉCHANTILLON B ÉCHANTILLON C ÉCHANTILLON D ÉCHANTILLON E ÉCHANTILLON F 46

50 Corrigé ÉCHANTILLON A Procédé SMAW. Soudage à l arc électrique avec électrode enrobée. Ce procédé de soudage donne un cordon qui a des stries régulières, arrondies, d aspect rugueux, avec des projections. ÉCHANTILLON B Procédé GTAW. Soudage à l arc électrique avec électrode réfractaire. Ce procédé de soudage donne un cordon qui a des stries régulières, uniformes et arrondies, d aspect très lisse, sans projection. ÉCHANTILLON C Procédé 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 et arrondies, d aspect lisse, avec quelques projections. ÉCHANTILLON D Procédé 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 et grisâtre, sans aucune projection. ÉCHANTILLON E Procédé SAW. Soudage à l arc submergé. Ce procédé de soudage donne un cordon qui a des stries régulières, pointues, très grosses et allongées, d aspect brillant. ÉCHANTILLON F Procédé RSW. Soudage par résistance/résistance par points. Ce procédé de soudage donne un point creusé avec un aspect de chauffage autour du point. 47

51 Activité 4 Le contrôle de la qualité Le contrôle de la qualité est une étape primordiale en soudage. Cette activité vous permettra d avoir une meilleure idée de ce en quoi consiste cette étape. Vous serez par la suite en mesure d identifier les méthodes d inspection existantes, de reconnaître qu il existe des normes établies et de repérer les défauts de soudage les plus couramment rencontrés. Matériel nécessaire : Tâches à réaliser : Radiographie des soudures Photographies et documentation Échantillons de soudures avec des défauts apparents Fiche de l élève 1- Analysez la documentation et les photographies des pages suivantes. Ainsi, vous découvrirez les cinq différentes méthodes d inspection. 2- À l aide des échantillons de soudures, comparez et identifiez les principaux défauts de soudage. 3- Afin de vérifier votre compréhension, répondez au questionnaire de la fiche de l élève. 48

52 MÉTHODES D INSPECTION 1. L INSPECTION VISUELLE Le contrôle de l inspection visuelle est très important en soudage, car il sert de base pour approuver 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 inspecteur désigné doit tout d abord examiner les dessins techniques, les spécifications, les modes opératoires de soudage, les produits d apport utilisés, l équipement de soudage et les qualifications des soudeurs assignés au poste de soudage. L inspecteur doit également s assurer que les matériaux utilisés sont conformes aux spécifications exigées. L inspection visuelle des soudures consiste à inspecter, à l aide de différents outils, les soudures, les profils et les défauts de soudage selon les tolérances établies dans les normes. 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 soudures 49

53 2. LES MACROGRAPHIES Les macrographies sont des représentations réelles de la pénétration des soudures dans le 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 la soudure 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 plus fréquemment utilisé est le nital 2 % (solution d acide). Le produit fait noircir la soudure et permet alors de voir la pénétration dans le métal de base. Laboratoire SGS,

54 FIGURE 1 ACIER INOXYDABLE JOINT EN T EXCELLENTE PÉNÉTRATION Laboratoire SGS, 2007 ZOOM FIGURE 1 La ligne de contour noire démontre que le métal d apport a bien pénétré dans le métal de base. La ligne pointillée représente l épaisseur du métal de base. Laboratoire SGS,

55 3. LE CONTRÔLE RADIOGRAPHIQUE Le contrôle radiographique est la méthode de contrôle la plus couramment utilisée pour détecter des défauts à l intérieur des pièces. On peut utiliser deux types de radiographies : avec les rayons X et avec les rayons GAMMA. Cependant, les équipements requis sont très lourds et il y a toujours un certain risque d absorber des rayonnements, ce qui peut être très dommageable pour la santé à court et à long terme. Il faut prendre des précautions spéciales pour faire ce type d inspection et l inspecteur qualifié doit posséder toutes les compétences nécessaires afin d effectuer son travail en toute sécurité. La radiographie doit être effectuée par des techniciens certifiés, conformément à la norme 48-GP-4M. Accréditation du personnel affecté au contrôle non destructif des matériaux (méthode de contrôle par radiographie industrielle) de l Office des normes générales du canada (ONGC). Une affiche doit toujours être installée à proximité d où sera effectuée l inspection par radiographie. Laboratoire SGS,

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

57 4. CONTRÔLE PAR ULTRASONS Le contrôle par ultrasons est une méthode d inspection impliquant des ondes sonores, qui varient entre 20 kilohertz (khz) et 10 Mégahertz (MHz). Le son est utilisé depuis bien des années pour contrôler certains produits. Aujourd hui, le contrôle par ultrasons est une méthode de contrôle non destructif très sophistiquée au point de vue technique. Pour détecter les défauts de soudure à l aide de l ultrason, il faut déplacer à la main un petit palpeur sur la surface de la pièce, à côté du joint de soudure, et observer les indications sur l écran de la machine. Le palpeur doit être utilisé avec un liquide (glycérine) afin qu il glisse bien sur la pièce. Le palpeur produit alors un faisceau d ultrasons qui traverse le métal et qui, ensuite, est réfléchi sur l'écran. Ce signal se nomme un écho (c est exactement le même principe que l 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 normes générales du Canada (ONGC). Accréditation du personnel affecté au contrôle non destructif des matériaux (méthode de contrôle métallurgique par ultrasons). APPAREIL ULTRASONS d c Laboratoire SGS,

58 c 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, 2007 VUE DE HAUT soudure palpeur 55

59 Palpeur : On l insère sur le côté, ce qui transmet des ondes sur la machine. Lorsqu il y a une irrégularité, le pic sur l écran est plus élevé que les autres. 5. CONTRÔLE PAR MAGNÉTOSCOPIE Le contrôle par magnétoscopie est une méthode d inspection des défauts de surface qui permet de détecter les discontinuités telles que les fissures qui débouchent à la surface de la pièce. Étant donné que cette méthode dépend du magnétisme des pièces, elle se limite 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 modes d opération ainsi que de l interprétation des résultats. Le principe de la magnétoscopie est bien simple. On utilise un champ magnétique. Tout le monde sait qu un aimant a deux pôles. Un courant électrique traverse les deux pôles et un champ magnétique est créé autour du courant. On dépose une poudre métallique sur le joint et, en actionnant la poignée, la poudre est projetée à l extérieur du joint. S il y a un défaut de surface, la poudre entre à l intérieur de la fissure et on peut, dès lors, constater un défaut de soudure. CWB, Image : module 11 Centre GOODERHAM d apprentissage industriel 56

60 DÉMONSTRATION AVEC UNE CULASSE Poudre métallique Aimant à culasse CWB, Image : module 11 Centre GOODERHAM d apprentissage industriel On appelle cet appareil un YOKE ou une culasse. Cet appareil est branché dans une prise de courant standard. Le personnel effectuant le contrôle par particules magnétiques peut être certifié selon la norme 48-GP-8M de l Office des normes générales du Canada (ONGC). Accréditation du personnel affecté au contrôle non destructif des matériaux (méthode de contrôle par magnétoscopie). 57

61 Fiche de l élève À l aide des informations présentées dans les pages suivantes sur les défauts de soudure, répondez aux questions suivantes. QUESTION 1 Dans le document Défauts de soudure, l échantillon n o 1 démontre une fissure. Quelles méthodes d inspection seraient appropriées pour identifier ce défaut? Cochez la ou les méthodes d inspection. Expliquez votre choix. Inspection visuelle Macrographie Radiographie Ultrasons Particules magnétiques QUESTION 2 Dans le document Défauts de soudure, l échantillon n o 4 démontre une fissure et un manque de fusion à la racine. Quelles méthodes d inspection seraient appropriées pour identifier ces défauts? Cochez la ou les méthodes d inspection. Expliquez votre choix. Inspection visuelle Macrographie Radiographie Ultrasons Particules magnétiques 58

62 QUESTION 3 Parmi les échantillons de défauts de soudure, lequel ou lesquels peuvent être identifiés par une inspection visuelle? Expliquez votre choix. Échantillon 1 Échantillon 3 Échantillon 4 Échantillon 5 Échantillon 6 Échantillon 7 Échantillon 10 Échantillon 12 QUESTION 4 D après les documents de l activité 5, quel est le défaut de soudure qui est inacceptable selon les normes en vigueur? Porosité Fissure Inclusion de laitier Projections Manque de fusion Porosité vermiculaire QUESTION 5 Quelles méthodes d inspection requièrent des techniciens certifiés selon la norme 48-GP- 4M? Inspection visuelle Macrographie Radiographie Ultrasons Particules 59

63 DÉFAUTS DE SOUDURE LES FISSURES Procédé de soudage utilisé : FCAW ÉCHANTILLON 1 La fissure se trouve au centre du cordon. SOUDURE INACCEPTABLE Dans la NORME CSA W59-M1989 (norme portant sur construction soudée en acier) ce genre de fissures est inacceptable. 60

64 DÉFAUTS DE SOUDURE LES FISSURES Procédé de soudage utilisé : FCAW ÉCHANTILLON 2 La fissure se trouve au centre du cordon. SOUDURE INACCEPTABLE Dans la NORME CSA W59-M1989 (norme portant sur construction soudée en acier) ce genre de fissures est inacceptable. 61

65 DÉFAUTS DE SOUDURE LES FISSURES ET INCLUSIONS DE LAITIER À LA RACINE Procédé de soudage utilisé : FCAW ÉCHANTILLON 3 SOUDURE INACCEPTABLE 62

66 DÉFAUTS DE SOUDURE LES FISSURES ET LE MANQUE DE FUSION À LA RACINE Procédé de soudage utilisé : FCAW ÉCHANTILLON 4 SOUDURE INACCEPTABLE 63

67 DÉFAUTS DE SOUDURE INCLUSION DE LAITIER Procédé de soudage utilisé : FCAW ÉCHANTILLON 5 SOUDURE INACCEPTABLE 64

68 DÉFAUTS DE SOUDURE SOUFFLURE VERMICULAIRE Procédé de soudage utilisé : FCAW ÉCHANTILLON 6 SOUDURE INACCEPTABLE 65

69 DÉFAUTS DE SOUDURE MANQUE DE SOUDURE ET POROSITÉS Procédé de soudage utilisé : GMAW ÉCHANTILLON 7 SOUDURE INACCEPTABLE 66

70 DÉFAUTS DE SOUDURE SOUDURES IRRÉGULIÈRES Procédé de soudage utilisé : GMAW ÉCHANTILLON 8 SOUDURE INACCEPTABLE 67

71 DÉFAUTS DE SOUDURE FISSURE DE CRATÈRE, INCLUSION DE LAITIER ET PROJECTIONS Procédé de soudage utilisé : SMAW ÉCHANTILLON 9 SOUDURE INACCEPTABLE 68

72 DÉFAUTS DE SOUDURE INCLUSION DE LAITIER, POROSITÉ ET PROJECTIONS Procédé de soudage utilisé : SMAW ÉCHANTILLON 10 SOUDURE INACCEPTABLE 69

73 DÉFAUTS DE SOUDURE DÉBORDEMENT, POROSITÉS Procédé de soudage utilisé : FCAW ÉCHANTILLON 11 SOUDURE INACCEPTABLE 70

74 DÉFAUTS DE SOUDURE PROJECTIONS, SILICE Procédé de soudage utilisé : GMAW ÉCHANTILLON 12 SOUDURE INACCEPTABLE 71

75 DÉFAUTS DE SOUDURE SOUDURE IRRÉGULIÈRE Procédé de soudage utilisé : GMAW ÉCHANTILLON 13 SOUDURE INACCEPTABLE 72

76 DÉFAUTS DE SOUDURE CANIVEAUX, DÉBORDEMENT Procédé de soudage utilisé : GMAW ÉCHANTILLON 14 SOUDURE INACCEPTABLE 73

77 Corrigé QUESTION 1 Dans le document Défauts de soudure, l échantillon n o 1 démontre une fissure. Quelles méthodes d inspection seraient appropriées pour identifier ce défaut? Cochez la ou les méthodes d inspection. Expliquez votre choix. Inspection visuelle Macrographie Radiographie Ultrasons Particules magnétiques La fissure se trouve à l extérieur du joint, en surface, ce qui permet de la détecter visuellement. On peut également faire une vérification avec l inspection par particules magnétiques parce que la fissure débouche en surface. QUESTION 2 Dans le document Défauts de soudure, l échantillon n o 4 démontre une fissure et un manque de fusion à la racine. Quelles méthodes d inspection seraient appropriées pour identifier ces défauts? Cochez la ou les méthodes d inspection. Expliquez votre choix. Inspection visuelle Macrographie Radiographie Ultrasons Particules magnétiques Les 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 dans les défauts. La radiographie permet de bien les observer sur le film. L ultrason permet de détecter une onde anormale. 74

78 QUESTION 3 Parmi les échantillons de défauts de soudure, lequel ou lesquels peuvent être identifiés par une inspection visuelle? Expliquez votre choix. Échantillon 1 Échantillon 3 Échantillon 4 Échantillon 5 Échantillon 6 Échantillon 7 Échantillon 10 Échantillon 12 Les 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 bon diagnostic. QUESTION 4 D après les documents de l activité 5, quel est le défaut de soudure qui est inacceptable selon les normes en vigueur? Porosité Fissure Inclusion de laitier Projections Manque de fusion Porosité vermiculaire QUESTION 5 Quelles méthodes d inspection requièrent des techniciens certifiés selon la norme 48-GP- 4M? Inspection visuelle Macrographie Radiographie Ultrasons Particules magnétiques 75

79 Activité 5 La lecture de plans Les mathématiques sont importantes dans le travail du soudeur assembleur. Elles lui permettent de trouver des dimensions manquantes sur un plan, de calculer le poids des assemblages pour juger l équipement de levage et de manutention à utiliser. Il sera peutêtre habileté, dans certaines petites industries, à répondre aux clients pour l estimation du coût des pièces fabriquées. Il devra donc calculer la quantité de matériel à utiliser ou à commander pour la fabrication de ces assemblages et le prix des pièces qu il vendra aux clients. La lecture de plans est un élément essentiel pour devenir un soudeur monteur ou assembleur. L assembleur a beaucoup de responsabilités dans la fabrication des structures, des remorques, des ponts, des wagons, des boîtes de camions, etc. C est lui qui 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 de l assemblage soient conformes aux dessins et aux spécifications du client et des normes qui régissent les différentes industries : transport routier, maritime ou ferroviaire, aéronautique, pétrolière, les ascenseurs, les équipements de levage (les grues, les ponts roulants dans les industries), etc. Les symboles de soudage sont un alphabet, un langage qui permet aux ingénieurs, aux superviseurs et aux contremaîtres de communiquer de manière claire et précise les spécifications du soudage à exécuter. Le soudeur doit alors comprendre les spécifications et le travail que l on attend de lui : la dimension et la longueur du cordon de soudure, le type de procédé (GMAW, FCAW, SMAW, GTAW), la soudure qui doit être exécutée en premier, s il faut préchauffer la pièce, la postchauffer, meuler la surface de la soudure, le type d inspection qu il faudra faire. Voyons ensemble à quoi peut ressembler un plan d assemblage. Cependant, comme dans tout langage, il y a un alphabet. Examinons des éléments de base pour qu on puisse bien se comprendre. Un plan est comme une carte routière. Le fleuve, les rivières et les lacs sont généralement bleu pâle, les autoroutes sont désignées par un trait jaune 76

80 entouré de deux traits rouges, les routes secondaires sont identifiées par des traits rouges et les petits traits gris ou noirs indiquent les chemins de campagne. Il y a aussi le numéro 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 pièce cachée ou en arrière d une autre, il y a les dimensions de la pièce ou de l assemblage, la dimension et l emplacement des trous à percer, l identification de chaque pièce, les symboles de soudage, le type de matériel à utiliser et bien d autres renseignements utiles à la fabrication des pièces et de l assemblage. Figure 1 La figure 1 nous montre la même pièce vue en trois dimensions. La vue du haut représente 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 projection orthogonale, les dimensions, les annotations et les symboles sont plus faciles à identifier. 77

81 Matériel nécessaire : Fiche de l élève Annexes 1, 2 et 3 Tâches à réaliser : 1- Analyser les plans présentés dans les annexes 1, 2 et Complétez la fiche de l élève en répondant aux questions. 78

82 Fiche de l élève En parcourant les dessins en annexes, répondez aux questions suivantes. Observez bien car 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 sont nécessaires 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 ses dimensions? 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 façon suivante : épaisseur, largeur et longueur. Il est important de respecter cet ordre pour décrire les pièces. 5 Sur le plan représenté à l annexe 1, vous pouvez observer les symboles de soudage FCAW et GMAW. En vous référant aux notions données à l activité 3B, indiquez ce que signifient ces deux symboles. FCAW GMAW 79

83 Corrigé 1- Vue de dessus 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 : 1 Dimensions : Épaisseur : 10 mm Largeur : 104 mm Longueur : 230 mm b) Type d acier : 44W 5 Flux Cored Arc Welding Gas Metal Arc Welding 80

84 Annexes La lecture de plans 81

85 Annexe 1 82

86 Annexe 2 83

87 Annexe 3 84

88 Fiche descriptive Description de l'outil Si le domaine du soudage vous intéresse, cet outil d expérimentation est conçu pour vous. En réalisant les activités qui vous sont présentées, vous aurez une meilleure idée de votre intérêt pour ce secteur. Voici un bref aperçu de ce qui vous est proposé dans ce guide. En réalisant les activités, vous aurez à : Analyser des photographies de structures et de constructions que l on trouve dans notre environnement dans le but de reconnaître les différents objets qui sont soudés. Manipuler différents métaux afin d en faire la distinction selon leurs propriétés physiques. Étudier et comparer des procédés de soudage avec les métaux de base les plus fréquemment utilisés. Vous initier au contrôle de la qualité. Lire des plans et des dessins techniques. Niveau Expérimentation Programmes concernés Veuillez noter que la notion de «programmes concernés» est considérée au sens large du terme. Nous avons pris soin de considérer tout programme pouvant toucher de près ou de loin la ressource. Programmes concernés DEP Soudage haute pression Soudage-montage Techniques d'usinage Usinage sur machines-outils à commande numérique 1

89 Programmes concernés DEC Avionique Contrôle des matériaux (métallurgie) Fabrications mécano-soudées (métallurgie) Procédés de transformation (métallurgie) Techniques de construction aéronautique Technologie de la mécanique du bâtiment Programmes concernés BACC Chimie Génie des matériaux Génie des matériaux et de la métallurgie Génie des mines et de la minéralurgie Ingénierie de l'aluminium Secteurs d'intérêts Bâtiment et travaux publics Métallurgie Production manufacturière et équipement industriel Sciences et ingénierie Types de supports Texte Auteur Julie Trudel Lefebvre et Marc Michaud Informations techniques Support du matériel CD Imprimés Microsoft Word Langue Version Spécifications techniques requises Français 1.2 Informations légales Coût d'utilisation Droits d'auteur Oui Non 2

90 Inventaire Activité 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 métaux Activité 3A 12 échantillons de soudage (1 à 12) Activité 3B 6 échantillons de soudage (A à F)