Introduction au Procédé de Soudage par Résistance Électrique

La première technique du soudage par résistance électrique était le soudage par points inventée par Pr. Elihu Thomson en 1877. Puis, la première machine de soudage a été construite et brevetée en 1885-[MES99]. Les raisons pour lesquelles le soudage par point est largement répandu dans l’industriel automobile sont le faible coût de fabrication par rapport à la qualité de l’assemblage obtenu, et l’automatisation de procédé. Environ 3000- 4000 points soudés par ce procédé se trouvent dans une structure caisse en blanc-[NAT92]. Les procédés de soudage par résistance électrique incluent le soudage par point, le soudage à la molette, et le soudage par bossage. Typiquement pour ces procédés, des électrodes en cuivre sont utilisées pour passer le courant et pour appliquer l’effort de serrage. Les paramètres de soudage sont l’intensité, le temps, l’effort, et l’électrode. La plupart de ces procédés se réalisent par l’usage du courant AC monophasé avec une forte intensité, qui est l’ordre de dizaine de kilo-Ampère. Le courant DC « moyenne fréquence » s’envisage également dans la pratique. Pour le soudage à la molette, les molettes sont en cuivre et fonctionnent comme des électrodes, qui sont un passage d’intensité en serrant des pièces. Les pièces des tôles sont mises bout à bout et la soudure continue se fait par le mouvement de rotation des électrodes (§Fig. 1-1b). Ce procédé est commode dans l’industrie automobile, e.g. la fabrication de réservoir de carburant.

Principe du Procédé.

Au début du soudage, la résistance de contact entre deux tôles est plus importante que celle de la tôle à basse température. Par conséquent, l’interface chauffe plus rapidement que les pièces. Lorsque la température augmente, la résistance de contact diminue considérablement avec la température. Le développement du noyau et de la ZAT progresse alors dans l’assemblage par l’augmentation de la résistivité de la tôle avec la température. le maintien : cette phase a pour but de solidifier le noyau et la ZAT. La qualité des phases métallurgiques résiduelles et le comportement mécanique du point dépendent directement de la durée de cette phase. Les pièces sont maintenues par un effort, qui a généralement la même magnitude que celui de soudage. La chaleur s’évacue vers le circuit de refroidissement par l’eau dans deux électrodes. La durée du temps de maintien est normalement la même que celle du soudage. En fin d’un cycle, c’est la remontée de l’électrode supérieure. L’ensemble des deux tôles peut alors être translaté afin de procéder à un nouveau soudage par point. Électrode : Les électrodes sont des éléments essentiels pour ce procédé. Un type d’électrode en profil tronconique à face active hémisphérique est présenté sur la Fig. 1.3. C’est un paramètre externe, qui influe directement sur le domaine de soudabilité car il gouverne la taille du contact aux interfaces par son profil de face active. L’électrode joue trois rôles principaux.

Electrique et thermique. L’électrode en alliage de cuivre à dispersoïde-(Cu-Al2O3) avec une meilleure tenue mécanique à chaud est également commercialisée, mais avec un prix plus élevé. La géométrie de l’électrode est variable selon les applications. Le profil de face active et le diamètre de l’électrode influent directement sur le procédé. En ce qui concerne les paramètres du domaine de soudabilité, on peut constater que plus le diamètre de la face active est grand, plus le courant et l’effet Joule sont répartis en surface à cause de l’augmentation de la taille du contact. Au contraire, l’utilisation de diamètre d’électrode trop petit ne permet d’obtenir la taille du noyau suffisamment large, et par conséquent entraîne une moine tenue mécanique du point. En effet, pour établir un domaine de soudabilité, la sélection du diamètre d’électrode, à priori, conseillée par la norme est cohérence avec l’épaisseur des tôles à souder.déformation thermique répétée en compression à chaud. Cet agrandissement de face active réduit notamment le diamètre du noyau souhaité. En premier lieu, le recalage de l’intensité s’effectue en augmentant sa magnitude pour maintenir la taille de diamètre du noyau défini. Avec un certain nombre de points soudés après recalage, il est inévitable de remplacer les électrodes à cause du mauvais état de la face active. Le nombre maximum des points soudés avant le remplacement dé nit la durée de vie des électrodes. Elle dépend principalement du type de revêtement ainsi que la qualité de surface pour une nuance donnée. Elle pourrait être de plusieurs dizaines de milliers pour l’assemblage de tôles nues et de quelques centaines de points pour l’assemblage de tôles à revêtement organique.