La contrainte résiduelle de soudage fait référence à la contrainte interne générée dans les structures soudées en raison de la déformation thermique contrainte pendant le processus de soudage. En particulier, lors de la fusion, de la solidification et du retrait par refroidissement du métal fondu, une contrainte thermique importante est générée en raison des contraintes, ce qui en fait le principal composant de la contrainte résiduelle. En revanche, la contrainte interne résultant des modifications de la structure métallographique au cours du processus de refroidissement est une composante secondaire de la contrainte résiduelle. Plus la rigidité de la structure est grande et plus le degré de contrainte est élevé, plus la contrainte résiduelle est importante et, par conséquent, plus son impact sur la capacité portante de la structure est important. Cet article traite principalement de l’impact des contraintes résiduelles de soudage sur les structures.
Impact des contraintes résiduelles de soudage sur les structures ou les composants
La contrainte résiduelle de soudage est la contrainte initiale présente sur la section transversale d'un composant avant même qu'il ne supporte une charge externe. Durant la durée de vie du composant, ces contraintes résiduelles se combinent aux contraintes de travail provoquées par les charges externes, entraînant une déformation secondaire et une redistribution des contraintes résiduelles. Cela réduit non seulement la rigidité et la stabilité de la structure, mais également, sous les effets combinés de la température et de l'environnement, affecte de manière significative la résistance à la fatigue, la résistance à la rupture fragile, la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte et à la fissuration par fluage à haute température.
Impact sur la rigidité structurelle
Lorsque la contrainte combinée des charges externes et des contraintes résiduelles dans une certaine zone de la structure atteint la limite d'élasticité, le matériau dans cette zone subira une déformation plastique localisée et perdra sa capacité à supporter des charges supplémentaires, provoquant une réduction de la section transversale effective. surface et, par conséquent, la rigidité de la structure. Par exemple, dans les structures comportant des soudures longitudinales et transversales (telles que les soudures des plaques nervurées sur les poutres en I) ou celles qui ont subi un redressage à la flamme, des contraintes de traction résiduelles importantes peuvent être générées dans des sections transversales plus grandes. Même si la plage de répartition de ces contraintes sur la longueur du composant peut ne pas être étendue, leur impact sur la rigidité peut néanmoins être substantiel. En particulier pour les poutres soudées soumises à un redressage approfondi à la flamme, il peut y avoir une diminution notable de la rigidité pendant le chargement et un rebond réduit pendant le déchargement, ce qui ne peut être négligé pour les structures ayant des exigences élevées en matière de précision dimensionnelle et de stabilité.
Impact sur la résistance à la charge statique
Pour les matériaux fragiles, qui ne peuvent pas subir de déformation plastique, la contrainte au sein du composant ne peut pas être répartie uniformément à mesure que la force externe augmente. Les pics de contraintes continueront d'augmenter jusqu'à atteindre la limite d'élasticité du matériau, provoquant une défaillance localisée et conduisant finalement à la rupture de l'ensemble du composant. La présence de contraintes résiduelles dans les matériaux fragiles réduit leur capacité portante, conduisant à des fractures. Pour les matériaux ductiles, l'existence de contraintes résiduelles de traction triaxiale dans des environnements à basse température peut gêner l'apparition d'une déformation plastique, réduisant ainsi considérablement la capacité portante du composant.
En conclusion, les contraintes résiduelles de soudage ont un impact significatif sur les performances des structures. Une conception raisonnable et un contrôle des processus peuvent réduire les contraintes résiduelles, améliorant ainsi la fiabilité et la durabilité des structures soudées.
Heure de publication : 01 août 2024
