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Soudage et assemblage-soudage

Guide d'auto-apprentissage

Soudage et assemblage-soudageCSMOFMI

Remerciements

Ce guide a été produit par le Comité sectoriel de la main-d'œuvre dans la fabrication métallique industrielle (CSMOFMI) en collaboration avec le Centre d'élaboration des moyens d'enseignement du Québec (CEMEQ), grâce à la contribution financière de la Commission des partenaires du marché du travail (CPMT).

Responsables du projet au CSMOFMI

Chargé de projet : Gilbert Riverin

Conseiller technique : Jean-Guy Ménard

Équipe de réalisation CEMEQ International Inc. (www.cemeq.qc.ca)

Responsable du projet : Jean-Pierre Gauthier

Coordonnateurs du projet : Ridha Ismail, Patrice Rioux Rédacteurs : Camille Routhier, conseillère technique

Gilles Desjardins, expert de contenu

Réviseure : Katherine Hamel

Correctrice d'épreuves : Véronique Lacroix

Graphistes : Katy Carrier, Isabelle Fillion, Sébastien Fortier, Patrick Payeur

Collaborateur : Marcel Roy

Dans le présent document, la forme masculine désigne aussi bien les femmes que les hommes. © Le Comité sectoriel de la main-d'œuvre dans la fabrication métallique industrielle (CSMOFMI), août 2010 Les droits de reproduction, d'adaptation ou de traduction de ce guide sont réservés au

CSMOFMI.

ISBN : 978-2-89620-269-0 (Centre d'élaboration des moyens d'enseignement du

Québec)

ISBN : 978-2-922946-11-6 (Comité sectoriel de la main-d'œuvre dans la fabrication métallique industrielle) Dépôt légal - Bibliothèque et Archives nationales du Québec, 2010 Dépôt légal - Bibliothèque et Archives Canada, 2010 1

Soudage et assemblage-soudage

CSMOFMI

TABLE DES MATIÈRES

Avant-propos ........................................................................

CHAPITRE 1

MÉTALLURGIE

Propriétés des métaux ........................................................................

..............................7 Fragilité ........................................................................ Ductilité ........................................................................ Ténacité ........................................................................ Malléabilité ........................................................................ Élasticité ........................................................................ Dureté ........................................................................

Résistance à l'abrasion ........................................................................

...........................9

Résistance à la corrosion ........................................................................

.......................9 Magnétisme ........................................................................

Caractéristiques thermiques et électriques ................................................................10

Exercice 1.1 ........................................................................ Métaux ferreux ........................................................................ Aciers au carbone ........................................................................ ...............................12 Aciers alliés ........................................................................ Aciers inoxydables ........................................................................ ...............................18 Fontes ........................................................................ Exercice 1.2 ........................................................................ Métaux non ferreux ........................................................................ ................................21 Aluminium ........................................................................ Magnésium ........................................................................ Cuivre ........................................................................ Nickel ........................................................................ Titane ........................................................................ Exercice 1.3 ........................................................................

Soudabilité des métaux ........................................................................

..........................24Facteurs de détermination des effets des opérations de soudage ...........................25

Énergie linéaire ........................................................................ ....................................26 Coefficient de dilatation ........................................................................ .....................27

Soudabilité des aciers au carbone et faiblement alliés ..............................................29

Soudabilité des aciers inoxydables ........................................................................

.....30 Soudabilité des fontes ........................................................................ .........................31

Soudabilité des métaux non ferreux ........................................................................

..31 Exercice 1.4 ........................................................................ Résumé ........................................................................

CHAPITRE 2

PROCÉDÉS DE SOUDAGE (MANUELS ET SEMI-AUTOMATIQUES)Procédés de soudage à l'arc ........................................................................

....................39 Notions d'électricité ........................................................................ .............................40 Exercice 2.1 ........................................................................

Caractéristiques des soudeuses à l'arc ........................................................................

42
Types de courant ........................................................................ ..................................44

Soudage et assemblage-soudage

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Exercice 2.2 ........................................................................ Métaux d'apport ........................................................................ .................................47 Flux et gaz protecteurs ........................................................................ ........................48 Exercice 2.3 ........................................................................ Modes de transfert ........................................................................ ..............................54 Exercice 2.4 ........................................................................ Procédés de soudage ........................................................................ ...........................58 Exercice 2.5 ........................................................................ Paramètres de soudage ........................................................................ .......................80 Exercice 2.6 ........................................................................ Résumé ........................................................................

CHAPITRE 3

NOTIONS DE MATHÉMATIQUE ET DE MÉTROLOGIE

Systèmes de mesures ........................................................................ ...............................85 Exercice 3.1 ........................................................................ Notions de mathématiques ........................................................................ ....................88

Opérations de base avec les fractions ........................................................................

88
Exercice 3.2 ........................................................................ Règle de trois ........................................................................ Exercice 3.3 ........................................................................

Conversions de fractions en décimales et vice-versa .................................................91

Exercice 3.4 ........................................................................ Calculs d'angles ........................................................................

Somme des angles intérieurs ........................................................................

..............93 Types d'angles ........................................................................ ......................................94 Exercice 3.5 ........................................................................ Longueur d'un arc de cercle ........................................................................ ................96 Exercice 3.6 ........................................................................ Théorème de Pythagore ........................................................................ .........................99 Exercice 3.7 ........................................................................

Instruments de mesure et de précision ........................................................................

104
Respect des tolérances ........................................................................ ......................104

Vérification dimensionnelle des soudures ................................................................104

Exercice 3.8 ........................................................................ Résumé ........................................................................

CHAPITRE 4

PROCÉDÉS DE COUPAGE, DE GOUGEAGE ET DE CHANFREINAGE

Préparation des pièces ........................................................................

..........................109 Coupage ........................................................................ Oxycoupage ........................................................................ Coupage au jet de plasma ........................................................................ ................113

Paramètres influant sur la qualité de la coupe ........................................................116

Défauts de coupe et causes ........................................................................

..............117 Exercice 4.1 ........................................................................

Préparation des joints (chanfreinage) ........................................................................

..122 Épaisseur du métal ........................................................................ ............................122

Propriétés requises du cordon de soudure ...............................................................122

Coûts de préparation du joint et du dépôt de la soudure ......................................122

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Soudage et assemblage-soudage

CSMOFMI

Nature du métal ........................................................................ ................................122

Dimensions, forme et type d'assemblage à souder .................................................122

Préparation des joints en V, en demi-V ....................................................................123

Préparation des joints en J et des joints en U ..........................................................124

Vérification des préparations des joints ...................................................................125

Gougeage ........................................................................ Gougeage à l'arc-air ........................................................................ ..........................126 Gougeage à l'arc plasma ........................................................................ ...................127

Autres procédés de gougeage ........................................................................

..........128 Qualité du gougeage ........................................................................ ........................128 Nettoyage des pièces ........................................................................ ............................129 Exercice 4.2 ........................................................................ Résumé ........................................................................

CHAPITRE 5

DÉFORMATIONS LIÉES AU SOUDAGE

Déformations thermiques ........................................................................ .....................135

Types de déformations thermiques ........................................................................

..138 Exercice 5.1 ........................................................................

Méthodes pour éviter les déformations ......................................................................143

Chauffage et préchauffage ........................................................................

..............143

Contrôle de la température pendant le soudage ....................................................144

Méthodes de traitement thermique après soudage ...............................................144

Refroidissement ........................................................................ .................................145

Méthodes de positionnement et de maintien .........................................................145

Exercice 5.2 ........................................................................

Optimisation de l'angle des chanfreins ........................................................................

150
Procédure de soudage ........................................................................ ..........................151 Séquence de soudage ........................................................................ .......................151 Exercice 5.3 ........................................................................ Résumé ........................................................................

CHAPITRE 6

DÉFAUTS DE SOUDURE

Fissurations ........................................................................ Fissuration à chaud ........................................................................ ............................158 Fissuration à froid ........................................................................ ..............................159 Exercice 6.1 ........................................................................

Défauts communs et causes ........................................................................

..................161 Soufflures ........................................................................ Pollution ferreuse ........................................................................ ..............................162 Inclusions ........................................................................

Retassures et criques de solidification ......................................................................163

Morsures et caniveaux ........................................................................ .......................163 Effondrements et trous ........................................................................ .....................164

Défauts géométriques du cordon ........................................................................

.....165 Débordements du cordon ........................................................................ .................166

Défauts de pénétration ........................................................................

.....................166 Collage ou manque de fusion ........................................................................ ...........167 Projections ........................................................................

Soudage et assemblage-soudage

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CSMOFMI

Exercice 6.2 ........................................................................

Contrôle de la qualité d'un cordon de soudure ..........................................................174

Tolérance générale ........................................................................ ............................174 Détection des défauts ........................................................................ .......................174 Résumé ........................................................................

CHAPITRE 7

LECTURE DE PLANS ET PRÉPARATION

Symbolisation en soudage ........................................................................ ....................177 Symboles de base ........................................................................ ..............................177 Symboles de préparation ........................................................................ ..................178 Symboles de soudure ........................................................................ .........................180 Symboles complémentaires ........................................................................ ...............181

Codes des positions de soudage ........................................................................

.......182 Symboles en soudage ........................................................................ ........................184 Exercice 7.1 ........................................................................ Lecture de plans ........................................................................ ....................................192 Projection orthogonale ........................................................................ .....................192 Exercice 7.2 ........................................................................ Plan ........................................................................ Exercice 7.3 ........................................................................ Exercice 7.4 ........................................................................ Résumé ........................................................................

CHAPITRE 8

TECHNIQUES D'ASSEMBLAGE : TRAÇAGE ET DÉVELOPPEMENT

DE PATRONS

Traçage de lignes et de points de référence sur les pièces .........................................221

Développement de patrons ........................................................................ ..............224 Exercice 8.1 ........................................................................ Résumé ........................................................................

ANNEXES

Bibliographie ........................................................................

Guide d'utilisation

: Les compétences requises dans le manuel ................................237 Corrigé des exercices ........................................................................ .............................241 5

Introduction

Soudage et assemblage-soudage

CSMOFMI

Avant-propos

Le présent guide d'autoapprentissage se veut un complément au carnet d'apprentissage et au guide du compagnon élaborés dans le cadre du Programme d'apprentissage en milieu de travail pour les métiers de soudeur et d'assembleur-soudeur. Il vise un double objectif : d'une part, offrir à l'apprenti, qui en éprouverait le besoin, un moyen de combler certaines lacunes en ce qui a trait aux savoirs associés à son métier, et d'autre part, offrir au compagnon un document de référence pour le soutenir dans sa pratique de compagnonnage.

Le guide est divisé en 8 chapitres qui traitent des différents thèmes reliés au soudage et à

l'assemblage-soudage. On y présente d'abord des notions de métallurgie (chapitre 1), pour s'intéresser ensuite aux principaux procédés de soudage manuels et semi-automatiques (chapitre 2), de même qu'aux principaux procédés de coupage, de gougeage et de chanfreinage (chapitre 4). Un chapitre est consacré aux notions de base en mathématique (chapitre 3) et un autre à la lecture de plans et à la symbolisation en soudage (chapitre 7). De même, la question de la déformation liée au soudage (chapitre 5) ainsi que la question des défauts de soudure (chapitre 6) font chacune l'objet d'un chapitre. Enfin, on aborde des techniques qui se rapportent plus spécifiquement à la fonction d'assembleur, soit le traçage des pièces et le développement de patrons (chapitre 8). Chaque chapitre contient des exercices pour aider l'apprenti à assimiler les notions abordées. Évidemment, ce guide, à lui seul, n'est pas suffisant pour préparer un employé à travailler en soudage. Ainsi, toute la question fondamentale de la santé et de la sécurité

du travail a été évacuée, puisqu'elle doit faire l'objet d'une formation spécifique de la

part de l'employeur. En fait, ce guide est avant tout un document de support destiné à l'apprenti désireux d'approfondir la connaissance de son métier et d'améliorer sa pratique. Ultimement, cependant, ce sont les compagnons qui demeurent responsables de la

transmission des savoirs et des savoir-faire reliée à l'exercice de la profession. Aussi, les questions supplémentaires suscitées par ce guide devraient-elles leur être adressées.

Repères visuels

Saviez-vous que.

Mesure de santé et de sécurité à

observer.Exercice visant à mettre à l'épreuve vos connaissances. Vérifiez vos réponses à l'aide du corrigé.Consigne particulière de travail, mise en garde ou truc du métier.Rappel

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Soudage et assemblage-soudage

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Introduction

CSMOFMI

Chapitre 1

Soudage et assemblage-soudage

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CSMOFMI

Le travail du soudeur s'effectue sur une vaste gamme de métaux. Afin d'être en mesure de

choisir ou de justifier le choix d'un procédé de soudage et d'un métal d'apport approprié, on

doit évidemment connaître les propriétés et la soudabilité de la pièce à souder. C'est là que des notions de métallurgie trouvent toute leur utilité. Ce premier chapitre propose donc un

aperçu des propriétés physiques de différents métaux et présente, plus particulièrement,

les métaux les plus communément soudés.

Propriétés des métaux

Les métaux se distinguent en fonction de différentes caractéristiques qui leur confèrent

des propriétés spécifiques. Celles-ci déterminent non seulement leur soudabilité, mais aussi la fonction du métal dans un assemblage.

Fragilité

La fragilité désigne la caractéristique d'un métal qui se brise facilement sous l'effet d'un choc ou d'une déformation. Il se déforme peu ou pas du tout, et se casse facilement.

Ductilité

À l'opposé, la ductilité représente la capacité

d'un métal à se déformer sans se rompre. Il peut être étiré, allongé ou soumis à des forces

de torsion. Les matériaux ductiles sont difficiles à casser parce que les fissures ou les défauts créés par une déformation se propagent difficilement. Rupture facile, aucune flexionDéformationfacileMÉTALLURGIE

Soudage et assemblage-soudage

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