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Principaux facteurs affectant la qualité des soudures
Le soudage par résistance exploite l'effet thermique du courant électrique. Lorsqu'un courant traverse deux plaques métalliques à souder, la forte chaleur générée par la résistance du circuit de soudage fait fondre les plaques, qui sont ensuite assemblées sous pression puis refroidies. La résistance de soudage se compose de deux parties : la résistance de contact entre les plaques métalliques et la résistance intrinsèque des plaques elles-mêmes. Par conséquent, pour obtenir une bonne soudure, il est nécessaire de réduire la résistance de contact tout en augmentant la résistance intrinsèque du matériau.
Pour maîtriser la qualité des soudures, il convient d'ajuster les cinq paramètres de base suivants : la résistance à la soudure, la pression de soudage, le recouvrement, la vitesse de soudage et un autre facteur variable : la nature du fer-blanc. Ces facteurs déterminent l'espacement, le degré de fusion, la forme et la microstructure des points de soudure. Ces paramètres étant interdépendants, toute modification de l'un d'eux nécessite un réajustement des conditions de soudage.
(1) Relation entre la vitesse et le courant de soudage : Toutes choses égales par ailleurs, pour obtenir une bonne soudure, la vitesse et le courant de soudage doivent être réglés de manière à assurer une fusion adéquate du fer-blanc et la bonne connexion des points de soudure. Lorsque la vitesse de soudage augmente, le courant doit être augmenté proportionnellement. Si la vitesse de soudage est trop faible, le fer-blanc risque de surchauffer, ce qui ralentit le refroidissement des points de soudure par rapport à la contraction du fer-blanc et provoque la formation de larges trous aux points de soudure. À l'inverse, une vitesse de soudage trop élevée peut entraîner la non-connexion des points de soudure. De plus, un chauffage insuffisant du fer-blanc peut créer des trous allongés ou des soudures à l'étain entre les plaques.
(2) Relation entre la pression et le courant de soudage. La couche d'étain à la surface du fer-blanc est un métal conducteur de faible résistance. Sa faible dureté la rend facilement déformable sous pression, réduisant ainsi considérablement la résistance de surface et facilitant le soudage. Le courant de soudage augmente avec la pression, car une pression plus élevée accroît la surface de contact du fer-blanc, réduisant la résistance de contact et nécessitant donc une augmentation relative du courant. La pression de soudage doit être ajustée dans une plage appropriée. Une pression trop faible produira un cordon de soudure trop épais, compliquant la réparation. À l'inverse, une pression trop élevée permet d'obtenir facilement un cordon de soudure plat.
(3) Relation entre le recouvrement et le courant de soudage : Un recouvrement plus important requiert davantage de chaleur de soudage, ce qui augmente le courant de soudage. Dans des conditions de soudage données, si le recouvrement est supérieur à la normale, la surface soumise à une même pression de soudage augmente, réduisant ainsi la densité de courant et augmentant légèrement la résistance de contact. Il en résulte un apport de chaleur insuffisant et des soudures froides. À l’inverse, un recouvrement insuffisant peut entraîner un sur-soudage et une extrusion accrue.
(4) Influence des propriétés du fer-blanc sur le soudage
1. Épaisseur de la couche d'étain : L'épaisseur de la couche d'étain sur le fer-blanc influe sur la qualité de la soudure. Bien que la couche d'étain présente une faible résistance de contact et soit un bon conducteur, si son épaisseur est trop faible (inférieure à 0,5 g/m²) et que la couche d'alliage est relativement épaisse, la résistance de contact superficielle de cette dernière augmente, ce qui nuit à la qualité de la soudure. En particulier, pour un même lot de fer-blanc, si l'épaisseur de la couche d'alliage varie considérablement ou si la teneur en étain de l'alliage est trop élevée, un soudage à froid peut facilement se produire, même avec les mêmes paramètres. Pour le fer-blanc à forte épaisseur de couche d'étain, l'espacement des points de soudure, obtenu à courant de soudage égal, est plus faible qu'avec une faible épaisseur de couche d'étain ; une bonne soudure nécessite donc de réduire la vitesse de soudage. De plus, si le courant de soudage est trop élevé, l'étain peut pénétrer le long des joints de grains du fer lors de la fusion, ce qui peut potentiellement provoquer une corrosion intergranulaire dans certaines boîtes de conserve.
2. Épaisseur : L’épaisseur de la tôle d’étain influe sur le réglage des paramètres de soudage, notamment sur les machines à souder à grande vitesse. Plus l’épaisseur de la tôle est importante, plus le courant de soudage requis est élevé et plus les limites supérieures et inférieures des conditions de soudage sont réduites.
3. Dureté : Le réglage du courant de soudage est lié à la dureté du fer-blanc. Lorsque la dureté augmente, le courant de soudage doit être réduit en conséquence. Dans des conditions de soudage données, les variations d'épaisseur et de dureté du fer-blanc, dans les limites normales, n'affectent pas le soudage. Cependant, si l'épaisseur et la dureté varient significativement au sein d'un même lot, la qualité du soudage devient instable, ce qui peut entraîner des problèmes de soudage à froid ou de sursoudage. Par exemple, sous une pression donnée, si la dureté du fer-blanc augmente excessivement, la résistance de contact superficielle entre les deux plaques augmente, nécessitant une réduction du courant de soudage.
4. Qualité de l'acier de base : Lorsque l'acier de base présente une teneur élevée en carbone, le courant de soudage doit être augmenté. De plus, la présence de nombreuses inclusions dans l'acier de base accroît la résistance au soudage et favorise les projections. En résumé, lors de la production de différents types de boîtes vides ou du changement de type de fer-blanc, il est nécessaire d'adapter les paramètres de soudage.
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Date de publication : 14 juillet 2025