Qu’est-ce que le soudage par recouvrement ? Causes, prévention et réparation

Le recouvrement en soudure est une discontinuité qui peut se manifester par un simple excès de métal en bordure de cordon. Le véritable problème se situe en dessous : le métal d'apport déborde du pied ou de la racine de la soudure sans fusion adéquate avec le matériau sous-jacent.

Cela fait du chevauchement des soudures bien plus qu'un simple problème esthétique. Une mauvaise fusion et un profil de soudure abrupt peuvent affecter le contrôle et la résistance à la fatigue. Un bon contrôle du bain de fusion est donc essentiel, que le travail soit réalisé par soudage à l'arc conventionnel ou par un procédé contrôlé tel qu'un système de soudage laser portatif Dynalasers.

Qu'est-ce que le recouvrement en soudage ?

Qu’est-ce que le recouvrement en soudage ? En soudage par fusion, le recouvrement désigne le métal d’apport qui dépasse du bord de la soudure (pied ou racine). Au niveau du recouvrement, le métal déposé recouvre la surface adjacente au lieu de former la transition de fusion prévue.

Une erreur fréquente consiste à confondre le recouvrement en soudage avec un joint à recouvrement. Ce sont deux choses différentes. Un joint à recouvrement désigne deux pièces positionnées de manière à ce que l'une chevauche l'autre. Un défaut de soudage par recouvrement désigne une irrégularité de la soudure.

Le chevauchement est souvent illustré sur le côté d'un cordon de soudure, mais il peut se produire ailleurs. L'interprétation de l'AWS, présentée dans les recommandations sectorielles, étend également la définition du chevauchement aux amorces et aux extrémités de soudure. Ceci est important lors du contrôle, car une amorce d'aspect froid ou une finition roulée ne doivent pas être systématiquement ignorées sous prétexte qu'elles se situent en fin de cordon.

À quoi ressemble un chevauchement de soudure ?

Une soudure par recouvrement présente souvent un rebord ou un bord roulé, là où le métal déposé déborde sur le matériau de base adjacent. Sur une soudure d'angle, ce défaut est généralement plus facile à repérer au pied de la soudure. Il peut également se former au début ou à la fin de la soudure, là où le bain de fusion n'a pas été contrôlé avec précision.

Cependant, la forme des perles à elle seule ne suffit pas à trancher.

Une soudure très convexe ou surdimensionnée ne présente pas automatiquement un recouvrement. Lors d'un contrôle visuel, il est essentiel de déterminer si le métal d'apport déborde effectivement du pied ou de la racine sans fusion suffisante. Un cordon de soudure important, même correctement fusionné, peut présenter un profil imparfait ou un renforcement excessif sans pour autant constituer un véritable défaut de soudure.

Cette distinction est importante car, sinon, un inspecteur pourrait classer une soudure inesthétique comme un chevauchement alors que le problème réel est tout autre.

Qu’est-ce qui provoque le chevauchement en soudage ?

Il n'existe pas de réglage unique de la machine qui explique à lui seul l'origine du chevauchement en soudage . Ce phénomène se produit généralement lorsque l'apport de chaleur, le taux de dépôt, la vitesse d'avance, la position de la torche et l'état de surface ne permettent pas une fusion correcte des bords du bain de fusion.

Réglages de la machine et de l'apport de chaleur incorrects

On attribue parfois le chevauchement simplement à un « courant trop élevé » ou à un « courant trop faible ». C'est une simplification excessive.

Le problème réside dans le rapport entre l'apport de chaleur et la quantité de métal déposé. Si la chaleur effective est insuffisante au bord de la soudure pour faire fondre et fusionner la surface adjacente, le métal déposé peut s'écouler par-dessus. Un dépôt excessif peut produire un résultat visible similaire lorsque le bain de fusion devient trop important pour être contrôlé.

Pour le soudage MIG , la tension, le débit de fil, le courant, la vitesse de déplacement et la position de l'arc doivent donc fonctionner de concert plutôt que d'être réglés indépendamment.

La vitesse de déplacement est trop lente.

La lenteur des déplacements est l'une des causes de chevauchement les plus fréquemment citées en soudage.

Lorsque la torche reste trop longtemps au même endroit, le métal d'apport continue de s'accumuler. Le bain de fusion, trop important, peut déborder au-delà du point de soudure prévu au lieu de maintenir une transition contrôlée avec le matériau de base.

C’est aussi pourquoi réduire la vitesse de déplacement pour « obtenir une meilleure pénétration » n’est pas toujours une solution efficace. Un temps de soudage plus long ne garantit pas une meilleure fusion si le bain de fusion devient difficile à contrôler.

Angle de la torche ou de l'électrode incorrect

L'angle de la torche change en fonction de la direction de la chaleur et du métal d'apport.

Si l'arc est trop décalé d'un côté du joint, le bord opposé risque de ne pas recevoir suffisamment de chaleur pour une fusion optimale. La gravité accentue ce phénomène lors des soudures horizontales et verticales, où le bain de fusion a naturellement tendance à s'affaisser d'un côté.

La taille des électrodes ou des fils a également son importance. Un dépôt de matériau de remplissage supérieur à ce que le joint et l'apport de chaleur peuvent supporter rend la piscine plus difficile à contrôler.

Mauvaise préparation de la surface

La calamine, la rouille, l'oxyde, l'huile, la peinture et autres contaminants peuvent perturber l'interaction entre le bain de fusion et le métal de base.

Cela ne signifie pas que toute soudure contaminée présentera un chevauchement, mais une mauvaise préparation constitue un obstacle supplémentaire lorsque le bord de la soudure est déjà mal chauffé ou que la torche est mal positionnée. Nettoyer le joint avant de souder fait donc partie intégrante de la prévention du chevauchement, et n'est pas qu'une simple question d'esthétique.

Pourquoi le chevauchement des soudures pose-t-il problème ?

La quantité de métal visible dans une soudure ne renseigne pas sur la quantité effectivement fusionnée. C'est pourquoi un important recouvrement de soudure ne doit pas être interprété comme un renforcement ou une résistance accrue.

Les principaux points à prendre en compte sont la fusion et la géométrie . Un métal déposé sur le matériau de base sans fusion adéquate ne contribue pas de la même manière qu'un métal d'apport de qualité. Par ailleurs, un bord roulé ou abrupt crée une transition géométrique inadéquate susceptible de concentrer les contraintes.

Cela revêt une importance particulière pour les composants soumis à des vibrations ou à des charges cycliques. Les fissures de fatigue ont tendance à favoriser les concentrations de contraintes locales ; la qualité de la transition soudure-métal de base peut donc avoir son importance, même si la soudure paraît épaisse.

Comment éviter le chevauchement en soudure

En soudage, la prévention des chevauchements repose principalement sur la maîtrise du bain de fusion, tout en assurant un apport d'énergie suffisant aux bords du joint. Corriger un seul paramètre sans tenir compte des autres revient à remplacer un défaut de soudure par un autre.

Pour les travaux répétitifs sur tôles minces, un procédé à alimentation énergétique stable facilite le maintien de cet équilibre. Les soudeuses laser à fibre portatives Dynalasers combinent une puissance laser contrôlée et un système d'alimentation de fil intégré sur les systèmes compatibles. Ceci permet aux opérateurs de coordonner la chaleur, les mouvements et l'apport de métal d'apport tout en limitant la zone affectée thermiquement.

Cela ne supprime pas la nécessité d'une préparation ou d'une technique de joint correcte, mais un meilleur contrôle du processus réduit le nombre de variables auxquelles un opérateur doit faire face au niveau du bain de fusion.

Comment corriger le chevauchement en soudure

La méthode pour corriger les défauts de soudage dépend de leur étendue et des exigences de réception de la pièce. Le principe fondamental est d'éliminer le défaut sous-jacent plutôt que de le masquer.

Pour une réparation, la séquence typique est la suivante :

1. Inspectez la zone touchée et déterminez l'étendue du chevauchement.
2. Retirer, le cas échéant, les matériaux qui se chevauchent ou qui sont mal fusionnés.
3. Préparer et nettoyer la zone à réparer.
4. Corrigez la cause initiale, telle que la vitesse de déplacement, l'apport de chaleur, l'angle ou le débit du produit de remplissage.
5. Ressouder là où c'est nécessaire.
6. Inspectez la zone réparée en fonction des critères d'acceptation applicables.

Le simple dépôt d'un nouveau cordon de soudure sur le défaut de recouvrement est une mauvaise stratégie de réparation. Une nouvelle couche peut masquer l'interface d'origine sans pour autant résoudre le problème de fusion sous-jacent.

La réparation doit rétablir une fusion saine et un profil de soudure acceptable, et non pas seulement lisser l'aspect de la surface.

Chevauchement et sous-dépouille en soudage

Le chevauchement et le retrait apparaissent tous deux autour du pied de la soudure, ce qui peut parfois prêter à confusion lors d'un examen visuel. La distinction la plus simple consiste à observer l'évolution du matériau.

En cas de défauts de soudure par recouvrement ou par sous-coupe , la correction peut donc être très différente. L'ajout de métal d'apport peut convenir pour certaines réparations par sous-coupe, tandis qu'un simple ajout de métal sur un recouvrement existant peut laisser le problème initial en dessous.

Comment le chevauchement des soudures est-il inspecté et accepté ?

L'inspection visuelle est généralement la première méthode utilisée pour identifier les chevauchements. Les inspecteurs doivent examiner attentivement le pied et la racine de la soudure lorsqu'ils sont accessibles, ainsi que les débuts et les fins de cordon, plutôt que de se fier uniquement au centre du cordon.

Lorsque la procédure ou la spécification applicable l'exige, les méthodes CND de surface telles que les essais par ressuage ou par particules magnétiques peuvent fournir des informations supplémentaires sur les indications de rupture de surface pertinentes autour de la zone.

L'acceptation est plus complexe que de simplement rejeter toute irrégularité visible. Le code applicable, le dessin, le cahier des charges, les exigences du client et les normes internes de qualité déterminent les critères qui régissent réellement le travail.

Un inspecteur ne doit pas appliquer arbitrairement les exigences d'acceptation d'un code de soudage non pertinent simplement parce qu'elles sont plus strictes. Si un projet exige une norme particulière d'aspect des soudures ou une inspection supplémentaire, ces exigences doivent être clairement définies dans la documentation applicable.

Ceci est particulièrement important pour déterminer si un défaut de chevauchement apparent lors du soudage est un défaut rédhibitoire, nécessite une réparation ou requiert un examen plus approfondi.

FAQ

Le recouvrement de soudure est-il la même chose que le rechargement de soudure ?

Non. Le chevauchement de soudure est un défaut de soudure dans lequel le métal déposé s'étend au-delà du pied ou de la racine prévus sans la fusion requise.

Le rechargement par soudage est un procédé intentionnel. Une couche de métal d'apport est déposée sur une surface afin d'améliorer sa résistance à la corrosion et à l'usure, de restaurer ses dimensions ou de modifier son aspect. Une terminologie similaire ne rend pas les deux procédés équivalents.

Les cordons de soudure qui se chevauchent constituent-ils toujours un défaut de soudure ?

Non. Le chevauchement des soudures ou des cordons de soudure peut être intentionnel lors des opérations de soudage multipasse, de rechargement, de placage et de brasage. Les passes adjacentes peuvent se recouvrir partiellement pour créer une couche déposée continue.

Le défaut décrit dans cet article est différent. Il se produit lorsque le métal d'apport déborde de la limite de soudure prévue sans former la transition fondue requise.

Une longueur de soudure supplémentaire rend-elle un chevauchement acceptable ?

Pas automatiquement. Le fait qu'une soudure soit plus longue que la longueur minimale indiquée sur un dessin ne signifie pas en soi qu'une discontinuité située en dehors de la longueur utile requise peut être ignorée.

L'acceptation doit encore être déterminée à partir du code, des plans, du cahier des charges, des exigences d'inspection et des autres documents régissant les travaux. Si une longueur de soudure supplémentaire est autorisée, cela ne signifie pas nécessairement que toute condition à l'intérieur de cette longueur supplémentaire est acceptable.

Conclusion

Le soudage par recouvrement s'appréhende mieux comme un problème de fusion et de profil de soudure, et non simplement comme un « excès de métal d'apport ». Une identification correcte implique d'examiner le pied ou la racine de la soudure, de comprendre comment le métal a fusionné et de distinguer un véritable recouvrement d'un cordon simplement convexe ou surdimensionné.

Une bonne préparation, des paramètres équilibrés, un apport de métal d'apport contrôlé et une technique rigoureuse demeurent les principaux moyens de prévenir ce problème. Pour les fabrications où un faible apport de chaleur et un contrôle précis sont essentiels, les systèmes de soudage laser portables Dynalasers offrent une alternative pour réaliser des soudures maîtrisées, tout en réduisant la chaleur superflue et en simplifiant le soudage à fil continu pour les applications appropriées.