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Calculateur d'apport de chaleur de soudage et norme ISO 4063
Calculer l'apport de chaleur (kJ/mm), le temps de refroidissement t8/5, la recommandation de préchauffage et l'équivalent carbone. Inclut la référence au procédé ISO 4063.
Résultats
Calcul de l'apport de chaleur (EN 1011-1)
L'apport de chaleur correspond à l'énergie fournie par unité de longueur de soudure :
- η — facteur d'efficacité thermique (dépendant du procédé)
- V — tension d'arc (volts)
- I — courant de soudage (ampères)
- S — vitesse de déplacement (mm/min)
Facteurs d'efficacité thermique
| ISO 4063 n° | Processus | η (EN 1011-1) |
|---|---|---|
| 121 | SAW (arc submergé) | 1.0 |
| 111 | SMAW (électrode enrobée / MMA) | 0.8 |
| 131 | MIG (gaz inerte) | 0.8 |
| 135 | MAG (gaz actif) | 0.8 |
| 136 | FCAW (à fil fourré) | 0.8 |
| 141 | TIG / GTAW | 0.6 |
Estimation du temps de refroidissement t8/5
Le temps de refroidissement de 800 °C à 500 °C détermine la microstructure finale. Modèle 2D simplifié de Rosenthal pour les plaques épaisses :
Équivalent carbone et préchauffage
La formule d'équivalent carbone de l'IIW prédit la soudabilité et les besoins en préchauffage :
Exemple pratique
Compte tenu de ce qui précède : Procédé 135 (η=0,8), V=28V, I=250A, S=300 mm/min, CE=0,42
Énergie de l'arc = (28 × 250 × 60) / (300 × 1000) = 1,40 kJ/mm
Apport de chaleur Q = 0,8 × 1,40 = 1,12 kJ/mm
CE = 0,42 → Soudabilité acceptable, préchauffage 100–150 °C recommandé
⚠️ Remarque : L'estimation du temps de refroidissement (t8/5) est simplifiée. Le refroidissement réel dépend de la géométrie du joint, du préchauffage, de la température entre passes et des conditions ambiantes. Consulter la norme EN 1011-2 pour les applications critiques.
| # | Processus | Description | η |
|---|---|---|---|
| 111 | SMAW | Arc à l'électrode enrobée (bâtonnet/MMA) | 0.8 |
| 114 | FCAW-S | Fil fourré auto-protégé | 0.8 |
| 121 | SAW | Soudage à l'arc submergé | 1.0 |
| 131 | MIG | Gaz inerte métallique (Ar) — aluminium, acier inoxydable | 0.8 |
| 135 | MAG | Gaz actif pour métaux (CO₂/Ar+CO₂) — acier au carbone | 0.8 |
| 136 | FCAW-G | Noyau fourré + gaz actif | 0.8 |
| 137 | FCAW-G | Noyau fourré + gaz inerte | 0.8 |
| 138 | MCAW | Fil à âme métallique + gaz actif | 0.8 |
| 141 | TIG | Soudage TIG (GTAW) | 0.6 |
| 15 | Plasma | Soudage à l'arc plasma | 0.6 |
| 311 | OAW | Soudage oxyacétylénique | 0.45 |
| 42 | Frottement | Soudage par friction | — |
| 52 | Laser | Soudage au faisceau laser | 0.9 |
Apport de chaleur Q = (η × V × I × 60) / (S × 1000) en kJ/mm. Il détermine la vitesse de refroidissement, qui conditionne la microstructure de la soudure, la dureté, la ténacité et la largeur de la ZAT.
Trop élevé → grossissement du grain, ténacité réduite, déformation excessive. Trop faible → manque de fusion, risque de fissuration à l'hydrogène.
Selon l'EN 1011-1 : SAW = 1,0, SMAW/MIG/MAG/FCAW = 0,8, TIG = 0,6. Le SAW est le plus élevé car le lit de flux retient presque toute la chaleur. Le TIG perd davantage par rayonnement de l'arc exposé.
t8/5 est le temps de refroidissement de la ZAT de 800 °C à 500 °C. Cette plage de températures est critique pour la transformation de phase des aciers au carbone. Un t8/5 court (< 5 s) → formation de martensite. Un t8/5 long (> 25 s) → microstructure douce mais potentiellement fragile.
Formule IIW : CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15. Saisissez la valeur du certificat d'essai du matériau, ou utilisez le calculateur d'équivalence de nuance d'acier pour l'estimer à partir de la nuance.
Un préchauffage est nécessaire lorsque CE > 0,35, que l'épaisseur de tôle > 25 mm ou que la teneur en hydrogène est élevée. Il ralentit le refroidissement pour éviter la fissuration à l'hydrogène et la formation de martensite. Plage typique : 75–250 °C selon le CE et l'épaisseur.
Les procédures décrites sur cette page ont été développées et testées sur le terrain par l'équipe Vibromera à l'aide du Balanset-1A, un équilibreur portable à deux canaux et analyseur de vibrations pour l'équilibrage des rotors sur site.
Instruments professionnels pour applications industrielles.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko est ingénieur en analyse vibratoire, ainsi que fondateur et PDG de Vibromera. Depuis plus de 15 ans, il équilibre des équipements rotatifs sur le terrain plutôt que sur banc d'essai : broyeurs, ventilateurs industriels, concasseurs, centrifugeuses, arbres et broches. C'est de ce travail que sont nés les instruments Balanset — conçus comme un outil qu'un spécialiste peut emporter jusqu'à la machine et utiliser seul, sur site, et non comme un équipement de laboratoire. Vibromera a été fondée en 2017 et est basée à Porto, au Portugal, depuis 2023. Le développement, l'assemblage et le support de la gamme Balanset se font ici. L'instrument phare est le Balanset-1A, un analyseur portable pour l'équilibrage à un et deux plans et pour le diagnostic vibratoire. Nikolai est personnellement impliqué dans le support client, dans le traitement des cas d'équilibrage difficiles et dans le développement du logiciel. Il travaille avec des clients du monde entier, dans toutes les langues.
