Une norme de fixations fixe une résistance maximale, parce que la pièce doit être soudée

Cette page ne donne aucun conseil de soudage, de procédé ou de choix, et nous ne sommes pas fournisseur de consommables de soudage. Elle rapporte ce que spécifie une norme. Elle ne part pas non plus d’une question de forum : les recherches sur le soudage des goujons et la résistance des goujons soudés n’ont rien donné de pertinent. Elle part donc d’une lacune de notre propre couverture, trouvée en passant en revue les familles d’éléments de fixation à la recherche de zéro résultat. Avant cette page, le site n’avait jamais employé les mots goujon à souder, bague céramique ou connecteur. Les outils de navigateur que nous utilisons habituellement restent indisponibles.

Une norme de fixations classée sous le soudage

Le document s’intitule Soudage, goujons et bagues céramiques pour le soudage à l’arc des goujons, troisième édition, 2017. C’est la première fois que ce site l’utilise. Son introduction lui donne une large portée : la gamme de types de goujons spécifiés « représente les applications courantes » et le document « peut être utilisé dans tous les domaines de l’industrie du travail des métaux » (traduction).

Ses références normatives trahissent une norme de fixations sous un titre de soudage. Elle renvoie à la norme des classes de qualité des fixations en acier au carbone et allié, à la norme des fixations en inox, à la norme des revêtements électrolytiques et à la norme des tolérances des fixations, ainsi qu’aux positions de soudage, à un rapport technique de groupement des matériaux, à une norme de composition des aciers inoxydables et à une norme de fil machine. Le goujon hérite de l’appareil ordinaire des fixations, et des exigences de soudage s’y superposent.

Deux petits détails méritent d’être notés avant le fond. Son article sur les termes se lit, en entier : « Aucun terme n’est défini dans le présent document. » Un article qui existe pour dire qu’il est vide. Et dans la liste des symboles, entre les diamètres et les hauteurs, figure c_d, la profondeur de la fissure dans la tête. Un symbole dimensionnel attribué à une fissure : la fissure est donc une caractéristique attendue, avec une taille, et non un défaut.

Treize types, trois procédés et une colonne de bagues presque vide

Le premier tableau définit ce que couvre le document, et il est organisé par technique de soudage plutôt que par forme d’élément de fixation. Selon notre décompte, il y a trois techniques et treize types de goujons.

• Soudage à l’arc des goujons avec amorçage par levée, avec bague céramique ou gaz de protection, couvrant huit types : entièrement fileté, presque entièrement fileté, partiellement fileté, fileté à tige réduite, non fileté, broche ou clou d’isolation, goujon à taraudage intérieur et connecteur
• Soudage à l’arc des goujons par levée à cycle court, couvrant trois types : fileté à collerette, non fileté et goujon à taraudage intérieur
• Soudage des goujons par amorçage à la pointe, couvrant à nouveau les trois mêmes formes sous d’autres symboles

Chaque type a un symbole de deux lettres, et chaque ligne comporte aussi une colonne pour le symbole de sa bague céramique. Cette colonne est remplie pour la première technique et porte un tiret pour les deux autres. L’une des deux choses nommées dans le titre de la norme s’applique à un tiers des procédés qu’elle contient.

Le connecteur est la seule ligne où la colonne des bagues contient deux symboles au lieu d’un. Et une note de bas de tableau laisse la liste ouverte : « D’autres types de goujons et de bagues céramiques peuvent être spécifiés selon les besoins pour des applications particulières. »

Quatre formes d’exigence différentes dans un même tableau

Vient ensuite le tableau des matériaux, d’où cette page tire son titre. Selon notre décompte, il énonce des exigences mécaniques sous quatre formes différentes, et seule la première est celle qu’attend un acheteur de fixations.

• Par référence. Les types filetés et non filetés soudés par levée sont de classe de qualité 4.8 selon la norme des fixations en acier au carbone, ou de l’une des six désignations inox selon la norme des fixations en inox, et les caractéristiques mécaniques sont tout simplement celles de ces documents
• Un plafond seulement. La broche d’isolation est en acier doux cuivré, d’une résistance à la traction inférieure à 450 newtons par millimètre carré, ou en inox austénitique d’une résistance à la traction inférieure à 700
• Un plancher seulement. La première nuance de connecteur exige une résistance à la traction d’au moins 450, une limite d’élasticité d’au moins 350 et un allongement d’au moins 15 pour cent
• Une plage fermée. La deuxième nuance de connecteur exige une résistance à la traction de 400 à 550, avec un allongement d’au moins 20 pour cent ; la troisième, en deux compositions inox nommées, exige de 500 à 780, avec un allongement d’au moins 25 pour cent

Une résistance maximale sur un élément de fixation est une chose réellement inhabituelle. Partout ailleurs sur ce site, la résistance est un plancher, et la dépasser revient au pire à gaspiller de l’argent. Ici, la dépasser met la pièce hors spécification, et la raison figure dans le même tableau : les nuances de connecteurs portent aussi des limites de composition chimique, dont une teneur en carbone d’au plus 0,2 pour cent et un carbone équivalent d’au plus 0,38 pour une nuance et d’au plus 0,35 pour l’autre.

Ce sont des limites de soudabilité. On ne demande pas à la pièce d’être aussi résistante que possible. On lui demande de fondre dans le métal de base de façon prévisible, et une résistance obtenue par la chimie va à l’encontre de cela. Nous n’expliquons pas comment se calcule le carbone équivalent, car la norme ne donne pas la formule et le document auquel elle renvoie pour le groupement des matériaux n’a pas été lu.

Deux métaux dans un goujon, et une propriété de cisaillement prouvée en traction

Le même article contient une construction qu’il vaut la peine de connaître. « Les goujons peuvent être constitués de deux matériaux différents assemblés par soudage par friction (goujon bimatériau). » Et la note explique pourquoi : la partie soudée correspond au métal de base, pour éviter les problèmes de matériaux dissemblables en soudage par fusion, tandis que le reste est généralement en acier fortement allié pour une meilleure résistance à la corrosion.

Donc un élément de fixation, deux métaux, réunis par un troisième procédé, précisément pour que l’extrémité qui devient soudure corresponde à ce sur quoi elle est soudée. L’inquiétude habituelle quand on associe deux métaux porte sur ce qui se passe ensuite ; ici, l’enjeu de conception est ce qui se passe pendant.

Juste après vient une seule ligne sous l’intitulé résistance au cisaillement : « La résistance au cisaillement doit être vérifiée par un essai de la résistance minimale à la traction des goujons. » La propriété qui donne son nom au connecteur de cisaillement est vérifiée par un essai de traction. C’est une démarche familière, et le même réflexe apparaît partout où un résultat d’essai doit être rattaché avec soin à ce qu’il mesure réellement.

La conformité est une chose que l’acheteur demande

Un dernier passage, tiré de l’article sur les informations de commande. À la commande, le fabricant doit obtenir quatre éléments, et le premier est formulé de façon conditionnelle : « une référence au présent document si l’acheteur exige la conformité », puis les quantités, la désignation complète du produit et les autres exigences convenues, les exigences à basse température étant données en exemple.

La conformité à la norme est une information de commande, fournie lorsque l’acheteur la demande. C’est la même forme que le comportement par défaut que ce site a trouvé dans la norme des exigences générales pour les boulons, où un attribut non précisé est tranché par le fabricant plutôt que par le document.

Deux autres dispositions du même article sont utiles. Les tolérances des goujons filetés revêtus s’appliquent avant revêtement. Et sauf spécification contraire, les six types à cycle court et à amorçage à la pointe de classe de qualité 4.8 doivent être livrés avec un revêtement électrolytique de cuivre, une finition par défaut énoncée positivement plutôt que laissée ouverte.

Ce que cela établit et ce que cela n’établit pas

• Il existe une norme internationale pour les goujons de soudage à l’arc et leurs bagues céramiques, troisième édition 2017, et ce site ne l’avait jamais utilisée
• Selon notre décompte, elle couvre trois techniques de soudage et treize types de goujons, avec des symboles de bague donnés seulement pour la première technique et un tiret pour les deux autres
• La broche d’isolation a une résistance à la traction maximale, pas minimale, inférieure à 450 ou à 700 newtons par millimètre carré selon le matériau
• Deux nuances de connecteurs ont des plages de résistance à la traction bornées aux deux extrémités, 400 à 550 et 500 à 780
• Les nuances de connecteurs portent des limites de composition chimique, dont des maxima de carbone et de carbone équivalent, qui sont des contraintes de soudabilité et non de résistance
• Un goujon peut être constitué de deux matériaux soudés par friction pour que l’extrémité soudée corresponde au métal de base
• La résistance au cisaillement est vérifiée par un essai de traction, en une phrase
• La conformité à la norme est une information de commande fournie si l’acheteur l’exige
• Nous n’avons pas lu les articles dimensionnels ni ce qui les suit, et aucune dimension de goujon ne figure sur cette page. Aucune des normes citées n’a été lue pour cette page, et la formule du carbone équivalent n’est pas donnée ici
• Aucun conseil de soudage, de procédé ou de choix n’est donné

Ce qu’il faut retenir, c’est l’inversion. Un élément de fixation qui se pose en fondant doit être spécifié de façon à bien fondre, ce qui transforme la résistance, de quelque chose à maximiser, en quelque chose à maintenir dans une bande. Un rappel utile qu’une classe de qualité est la réponse à une question, et que cette question n’est pas toujours « à quel point est-ce résistant ».

Cet article traite de l’étape 1 : support. L’ordre complet est support, filetage, tête, empreinte, finition et documentation. L’article anglais Specifying a screw explique pourquoi le modifier entraîne une reprise.

Questions fréquentes

Existe-t-il une norme pour les goujons à souder ?

Oui. Une norme internationale sur les goujons et bagues céramiques pour le soudage à l’arc des goujons, troisième édition datée de 2017. Elle spécifie les exigences, dimensions, matériaux et caractéristiques mécaniques, et son introduction indique qu’elle peut être utilisée dans tous les domaines de l’industrie du travail des métaux.

Une norme de fixations fixe-t-elle une résistance maximale ?

Celle-ci, oui. Pour le type broche d’isolation, elle donne une résistance à la traction inférieure à 450 newtons par millimètre carré en acier doux cuivré, ou inférieure à 700 en inox austénitique. Ce sont des plafonds et non des planchers.

Pourquoi un maximum existerait-il ?

Le même tableau porte des limites de composition chimique pour les nuances de connecteurs, dont un carbone d’au plus 0,2 pour cent et un carbone équivalent d’au plus 0,38 ou 0,35 selon la nuance. Ce sont des contraintes de soudabilité. Cette page ne donne pas la formule du carbone équivalent, que la norme n’énonce pas.

Certaines nuances ont-elles une plage plutôt qu’une limite ?

Deux nuances de connecteurs. L’une exige une résistance à la traction de 400 à 550 newtons par millimètre carré avec un allongement d’au moins 20 pour cent, et une autre, en deux compositions inox nommées, de 500 à 780 avec un allongement d’au moins 25 pour cent.

Combien de types de goujons sont couverts ?

Selon notre décompte, treize, répartis sur trois techniques de soudage : soudage à l’arc par levée avec bague céramique ou gaz de protection, soudage à l’arc par levée à cycle court, et soudage des goujons par amorçage à la pointe. Chaque type a un symbole de deux lettres.

Tous utilisent-ils une bague céramique ?

Non. La colonne du symbole de bague est remplie pour la technique par levée et porte un tiret pour les deux autres ; l’une des deux choses nommées dans le titre de la norme s’applique donc à un tiers des procédés qu’elle contient.

Un goujon peut-il être fait de deux matériaux ?

Oui. La norme indique que les goujons peuvent être constitués de deux matériaux différents assemblés par soudage par friction, et note que la partie soudée correspond au métal de base pour éviter les problèmes de matériaux dissemblables en soudage par fusion, tandis que le reste est généralement en acier fortement allié pour une meilleure résistance à la corrosion.

Comment la résistance au cisaillement est-elle vérifiée ?

La norme dit en une phrase que la résistance au cisaillement doit être vérifiée par un essai de la résistance minimale à la traction des goujons.

Commander selon la norme se fait-il automatiquement ?

C’est listé comme information de commande. Le fabricant doit obtenir une référence au document si l’acheteur exige la conformité, ainsi que les quantités, la désignation complète du produit et les autres exigences convenues.

Références

• ISO 13918:2017, troisième édition, Welding, Studs and ceramic ferrules for arc stud welding. Aperçu gratuit de douze pages couvrant le sommaire, l’introduction et les articles 1 à 5, y compris le tableau des types et le tableau des matériaux et caractéristiques mécaniques

L’article sur les termes, la liste des symboles et le tableau des matériaux et caractéristiques mécaniques ont chacun été vérifiés sur des images de pages rendues. C’est la première fois que ce site utilise cette norme, et avant cette page les mots goujon à souder, bague céramique et connecteur n’y apparaissaient nulle part. Les articles dimensionnels et tout ce qui suit n’ont pas été lus, et aucune dimension de goujon n’apparaît ici. Aucune des normes citées n’a été lue pour cette page, notamment les documents sur les classes de qualité, l’inox, les revêtements, les tolérances, le fil machine, la composition des inox et le groupement des matériaux ; là où le tableau y renvoie, cette page signale seulement qu’il le fait. La formule du carbone équivalent n’est pas donnée, car la norme ne l’énonce pas et le document auquel elle renvoie pour le groupement des matériaux n’a pas été lu. Les éléments suivants sont nos propres décomptes, pas des affirmations de la norme : qu’elle couvre trois techniques de soudage et treize types de goujons ; que la colonne des symboles de bague est remplie pour une technique et porte un tiret pour les deux autres ; et que le tableau des matériaux énonce des exigences mécaniques sous quatre formes différentes. La deuxième édition de 2008 a été téléchargée mais rien n’en est cité. Cet article ne part pas d’une question de forum ; les recherches sur le soudage des goujons et la résistance des goujons soudés n’ont rien donné de pertinent, il part donc d’une lacune trouvée en passant en revue les familles d’éléments de fixation à la recherche d’une couverture nulle. Aucun conseil de soudage, de procédé ou de choix n’est donné et aucune marque n’est citée. Les outils de navigateur que ce site utilise habituellement restent indisponibles.