Étude du comportement à la rupture de points de soudure par résistance sur tôles en acier extra doux et en acier biphasé

par Souad Ben Souda

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Dominique François.

Soutenue en 1986

à Compiègne .

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  • Résumé

    L'objectif de ce travail est une meilleure compréhension du comportement à la rupture de points de soudure par résistance sur tôles d'acier extra doux ou d'acier biphasé d'épaisseur 1. 5 mm • L'étude bibliographique montre la difficulté de caractériser la qualité des assemblages réalisés en aciers à haute limite d'élasticité, et, en conséquence celle de la définition des conditions de soudage pour ces nouveaux aciers. Une analyse théorique de la rupture d'un point de soudure peut être faite, dans deux cas extrêmes, à l'aide de modèles simplifiés qui tendent à rendre compte du comportement global du point : pour les ruptures par déboutonnage, il s'agit d'un calcul de charge limite, y compris par la méthode des éléments finis dans le cas des sollicitations de traction ; pour les ruptures d'interface, par contre, c' est la mécanique élastique linéaire de la rupture qui est utilisée. Les éprouvettes sont assemblées par point de soudure par résistance selon quatre modalités de soudage : un cycle "industriel" classique, un cycle à temps de soudage long, un cycle avec recuit et un cycle utilisant une électrode de gros diamètre. Les examens métallographiques des points de soudure montrent la variation de structure à travers le point et permettent de comparer les configurations des points pour les différentes modalités de soudage et nuances d'acier. Ces examens permettent aussi le relevé de caractéristiques géométriques qui seront utilisées dans l’ analyse de la rupture du point. L'examen des extrémités soudées montre que celles-ci sont plus ou moins riches en oxydes et qu'elles sont de deux types : un type aigu et un type plus émoussé. Des filiations de microdureté à travers le point de soudure montrent l'existence d'un fort gradient dans la zone affectée thermiquement à l'endroit justement où se trouve le fond d'entaille. Ces variations de la microdureté permettent de comparer, entre elles, les différentes modalités de soudage et :mettent aussi en évidence l'influence de la nuance d'acier. Les essais mécaniques sont des essais de traction et des essais de torsion. Ils sont conduits jusqu'à la rupture totale ou interrompus à différents niveaux de la sollicitation (une éprouvette par niveau). Les résultats obtenus pour les différentes modalités de soudage etnuances d'acier sont comparés entre eux et à ceux obtenus par l'étude théorique à partir de l'analyse des surfaces de rupture et de la prise en compte des modifications des propriétés mécaniques locales. Les essais mécaniques sont des essais de traction et des essais de torsion. Ils sont conduits jusqu'à la rupture totale ou interrompus à différents niveaux de la sollicitation (une éprouvette par niveau). Les résultats obtenus pour les différentes modalités de soudage et nuances d'acier sont comparés entre eux et à ceux obtenus par l'étude théorique à partir de l'analyse des surfaces de rupture et de la prise en compte des modifications des propriétés mécaniques locales. Les essais ont montré que la rupture commence par la séparation des interfaces dans la zone de diffusion et se termine soit par rupture d1 interface, soit par déboutonnage. Pour les deux modes de ruine, la plasticité est très étendue. L'influence de la forme du noyau et de la propreté de l'interface dans la zone ddiffusion sur le type de rupture et le niveau correspondant de la sollicitation de traction ou de torsion a été mise en évidence. Les essais ont par ailleurs montré une nette amélioration de la tenue du point pour l'acier biphasé par rapport à l'acier extra doux. L'étude met en évidence l'intérêt de l'essai de torsion qui conduit à une dispersion moindre des résultats que 1'essai de traction. Elle montre par ailleurs qu'il faut être prudent vis-à-vis des critères classiques de qualité d'un point de soudure : taille de zone fondue importante, indentation du point de soudure et rupture par déboutonnage. Pour les points bruts de soudage, la connaissance du couple à rupture en torsion permet d'avoir une idée de la charge â rupture en traction à l'aide de droites de corrélation, fonction du carbone équivalent.


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  • Détails : 1 vol. (226 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 34 réf.

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : SCI.COMP.1986.5
  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
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  • Cote : 1986 BEN 55
  • Bibliothèque : CentraleSupélec. bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : D7 49150
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