ISO 25239-3:2011
(Main)Friction stir welding — Aluminium — Part 3: Qualification of welding operators
Friction stir welding — Aluminium — Part 3: Qualification of welding operators
ISO 25239:2011 specifies requirements for the qualification of welding operators for the friction stir welding (FSW) of aluminium. In ISO 25239:2011, the term "aluminium" refers to aluminium and its alloys. ISO 25239:2011 does not apply to friction stir spot welding.
Soudage par friction-malaxage — Aluminium — Partie 3: Qualification des opérateurs soudeurs
L'ISO 25239-3:2011 spécifie les exigences relatives à la qualification des opérateurs soudeurs pour le soudage par friction-malaxage de l'aluminium. Dans l'ISO 25239-3:2011, le terme «aluminium» se rapporte à l'aluminium et ses alliages. L'ISO 25239-3:2011 ne s'applique pas au soudage par points par friction-malaxage.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 25239-3
First edition
2011-12-15
Friction stir welding — Aluminium —
Part 3:
Qualification of welding operators
Soudage par friction-malaxage — Aluminium —
Partie 3: Qualification des opérateurs soudeurs
Reference number
ISO 25239-3:2011(E)
©
ISO 2011
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ISO 25239-3:2011(E)
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Published in Switzerland
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ISO 25239-3:2011(E)
Contents Page
Foreword . iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Requirements . 1
4.1 Welding operator qualification . 1
4.2 Essential variables and ranges of qualification . 2
4.3 Qualification methods . 3
4.4 Test welds . 4
4.5 Test record . 5
5 Certificate . 5
5.1 General . 5
5.2 Period of validity . 6
Annex A (normative) Functional knowledge of the welding unit . 7
Annex B (informative) Knowledge of welding technology . 8
Annex C (informative) Qualification test certificate for FSW operators . 10
Bibliography . 12
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ISO 25239-3:2011(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 25239-3 was prepared by the International Institute of Welding, which has been approved as an
international standardizing body in the field of welding by the ISO Council.
ISO 25239 consists of the following parts, under the general title Friction stir welding — Aluminium:
Part 1: Vocabulary
Part 2: Design of weld joints
Part 3: Qualification of welding operators
Part 4: Specification and qualification of welding procedures
Part 5: Quality and inspection requirements
Requests for official interpretations of any aspect of this part of ISO 25239 should be directed to the ISO
Central Secretariat, who will forward them to the IIW Secretariat for an official response.
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ISO 25239-3:2011(E)
Introduction
Welding processes are widely used in the fabrication of engineered structures. During the second half of the
twentieth century, fusion welding processes, wherein fusion is obtained by the melting of parent material and
usually a filler metal, dominated the welding of large structures. Then, in 1991, Wayne Thomas at TWI
invented friction stir welding (FSW), which is carried out entirely in the solid phase (no melting).
The increasing use of FSW has created the need for this International Standard in order to ensure that
welding is carried out in the most effective way and that appropriate control is exercised over all aspects of the
operation. This International Standard focuses on the FSW of aluminium because, at the time of publication,
the majority of commercial applications for FSW involved aluminium. Examples include railway carriages,
consumer products, food processing equipment, aerospace structures, and marine vessels.
The parts of this International Standard are listed in the foreword.
Part 1 defines terms specific to FSW.
Part 2 specifies design requirements for FSW joints in aluminium.
Part 3 specifies requirements for the qualification of an operator for the FSW of aluminium.
Part 4 specifies requirements for the specification and qualification of welding procedures for the FSW of
aluminium. A welding procedure specification (WPS) is needed to provide a basis for planning welding
operations and for quality control during welding. Welding is considered a special process in the terminology
of standards for quality systems. Standards for quality systems usually require that special processes be
carried out in accordance with written procedure specifications. Metallurgical deviations constitute a special
problem. Because non-destructive testing of the mechanical properties is impossible at the present level of
technology, this has resulted in the establishment of a set of rules for qualification of the welding procedure
prior to the release of the WPS to actual production. ISO 25239-4 defines these rules.
Part 5 specifies a method for determining the capability of a manufacturer to use the FSW process for the
production of aluminium products of the specified quality. It defines specific quality requirements, but does not
assign those requirements to any specific product group. To be effective, welded structures should be free
from serious problems in production and in service. To achieve that goal, it is necessary to provide controls
from the design phase through material selection, fabrication, and inspection. For example, poor design can
create serious and costly difficulties in the workshop, on site or in service. Incorrect material selection can
result in welding problems, such as cracking. Welding procedures have to be correctly formulated and
qualified to avoid imperfections. To ensure the fabrication of a quality product, management should
understand the sources of potential trouble and introduce appropriate quality and inspection procedures.
Supervision should be implemented to ensure that the specified quality is achieved.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 25239-3:2011(E)
Friction stir welding — Aluminium —
Part 3:
Qualification of welding operators
1 Scope
This part of ISO 25239 specifies requirements for the qualification of welding operators for the friction stir
welding (FSW) of aluminium. In this part of ISO 25239, the term «aluminium» refers to aluminium and its
alloys.
This part of ISO 25239 does not apply to friction stir spot welding.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
1)
ISO 17636 (all parts), Non-destructive testing of welds — Radiographic testing
ISO 17640, Non-destructive testing of welds — Ultrasonic testing — Techniques, testing levels, and
assessment
ISO 25239-1, Friction stir welding — Aluminium — Part 1: Vocabulary
ISO 25239-4:2011, Friction stir welding — Aluminium — Part 4: Specification and qualification of welding
procedures
ISO 25239-5:2011, Friction stir welding — Aluminium — Part 5: Quality and inspection requirements
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 25239-1 apply.
4 Requirements
4.1 Welding operator qualification
Welding operators shall be qualified by one of the following tests, as detailed in 4.3:
standard welding test, see 4.3.1;
1)
To be published. (Revision of ISO 17636:2003)
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ISO 25239-3:2011(E)
welding procedure test, see 4.3.2;
pre-production welding test or production welding test, see 4.3.3;
production welding sample test, see 4.3.4.
In addition, the welding operator's knowledge of the welding unit to be used for the qualification test shall be
tested. See Annex A.
Any of the welding operator qualification tests can be supplemented by a test of knowledge related to welding
technology. Such a test is recommended, but it is not mandatory. Annex B includes an example of such an
examination.
The essential variables and ranges of qualification are specified in 4.2 and the validity is specified in Clause 5.
Provided that the welding operator works in accordance with a welding procedure specification (WPS), the
range of qualification shall be limited only as specified in 4.2.
A suggested form for the welding operator's qualification certificate is shown in Annex C.
4.2 Essential variables and ranges of qualification
4.2.1 General
The qualification of welding operators is based on essential variables, as specified in 4.2.2 to 4.2.5. For each
essential variable, a range of qualification is defined. If a welding operator is required to weld outside the
range of qualification, then a new qualification test is required.
NOTE Friction stir welding is a mechanized process. However, because it is also a solid-state welding process, the
essential variables are different from those applicable to fusion welding processes.
4.2.2 Friction stir welding methods
A successful welding operator qualification test made with any type of FSW method qualifies an operator only
for that welding method. This subclause applies to FSW methods that include, but are not limited to, robotic,
single spindle, multiple spindle, bobbin tool, retractable probe, or any other FSW method defined in the WPS
used for that qualification test.
4.2.3 Welding equipment
The following changes require a new qualification:
a change from welding with a joint sensor to welding without, although welding without a joint sensor also
qualifies an operator to weld with a joint sensor;
a change from one type of welding machine to another type of welding machine that requires additional
training to operate — a test made with any type of machine qualifies only that type of machine, although
the addition or removal of jigs and fixtures, feeding units and other ancillary equipment does not change
the type of machine;
addition, removal or change of control system.
4.2.4 Parent materials
A successful test weld made in any aluminium alloy qualifies an operator for all aluminium alloys.
A successful test weld of any parent material thickness qualifies an operator for all parent material thicknesses.
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ISO 25239-3:2011(E)
A successful test weld of any parent material form (including, but not limited to, sheet, tube, castings, forgings
or extrusions) qualifies an operator for all parent material forms and for all tube diameters.
4.2.5 Weld joint geometry
A successful test weld made in any weld joint geometry qualifies an operator for all weld joint geometries.
4.3 Qualification methods
4.3.1 Qualification based on standard welding test
The test piece shown in Figure 1 shall be used for the standard welding test. A welding operator who has
successfully completed the welding test in accordance with 4.4 shall be considered qualified for the method
and type of welding machine used for the test.
Dimensions in millimetres
a
2323
4
1
l ≥ 50 l ≥ 50 l ≥ 50
1 2 1
l ≥ 500
3
Key
1 weld
2 root bend test piece
3 face bend test piece
4 macroscopic examination test specimen
l minimum length of weld from the edge of the test piece to a test specimen
1
l minimum length of weld between face bend and root bend test specimens
2
l minimum total length of weld
3
a
Weld direction.
The width of the test piece shall be sufficient
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 25239-3
Première édition
2011-12-15
Soudage par friction-malaxage —
Aluminium —
Partie 3:
Qualification des opérateurs soudeurs
Friction stir welding — Aluminium —
Part 3: Qualification of welding operators
Numéro de référence
ISO 25239-3:2011(F)
©
ISO 2011
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ISO 25239-3:2011(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit
de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
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ISO 25239-3:2011(F)
Sommaire Page
Avant-propos . iv
Introduction . v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Exigences . 2
4.1 Qualification des opérateurs soudeurs . 2
4.2 Variables essentielles et domaines de validité . 2
4.3 Méthodes de qualification . 3
4.4 Soudures d'essai . 5
4.5 Enregistrement des contrôles, examens et essais . 6
5 Certificat . 6
5.1 Généralités . 6
5.2 Durée de validité . 7
Annexe A (normative) Connaissance fonctionnelle de l'équipement de soudage . 8
Annexe B (informative) Connaissance de la technologie de soudage . 9
Annexe C (informative) Certificat de qualification des opérateurs soudeurs pour le soudage par
friction-malaxage . 11
Bibliographie . 13
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ISO 25239-3:2011(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 25239-3 a été élaborée par l'Institut international de la soudure, qui a été approuvé par le Conseil de
l'ISO en tant qu'organisme international de normalisation dans le domaine du soudage.
L'ISO 25239 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Soudage par friction-
malaxage — Aluminium:
Partie 1: Vocabulaire
Partie 2: Conception des assemblages soudés
Partie 3: Qualification des opérateurs soudeurs
Partie 4: Descriptif et qualification des modes opératoires de soudage
Partie 5: Exigences de qualité et de contrôle
Il convient que les demandes d'interprétations officielles de l'un quelconque des aspects de la présente partie
de l'ISO 25239 soient faites par écrit et envoyées au Secrétariat central de l'ISO qui les transmettra au
Secrétariat de l'IIW en vue d'obtenir une réponse officielle.
iv © ISO 2011 – Tous droits réservés
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ISO 25239-3:2011(F)
Introduction
Les procédés de soudage sont largement utilisés dans la fabrication de structures ouvragées. Au cours de la
deuxième moitié du vingtième siècle, les procédés de soudage par fusion faisant intervenir la fusion du métal
de base et, généralement, d'un métal d'apport de soudage ont dominé le soudage des structures de grandes
dimensions. Ensuite, en 1991, Thomas Wayne au TWI a mis au point le soudage par friction-malaxage, qui
est entièrement réalisé en phase solide (sans fusion).
L'utilisation croissante du soudage par friction-malaxage a rendu nécessaire l'élaboration de la présente
Norme internationale afin de garantir que le soudage est réalisé de la manière la plus efficace et que tous les
aspects de l'opération font l'objet d'un contrôle approprié. La présente Norme internationale se focalise sur le
soudage par friction-malaxage de l'aluminium parce que, au moment de la publication, la majorité des
applications commerciales du soudage par friction-malaxage concernait l'aluminium, par exemple les
véhicules ferroviaires, les produits de grande consommation, les équipements de transformation des aliments,
l'aéronautique et les bateaux.
Les différentes parties de la présente Norme internationale sont énumérées dans l'Avant-propos.
La Partie 1 donne les termes et définitions propres au soudage par friction-malaxage.
La Partie 2 spécifie les exigences de conception relatives aux assemblages en aluminium soudés par friction-
malaxage.
La Partie 3 spécifie les exigences relatives à la qualification des opérateurs soudeurs pour le soudage par
friction-malaxage de l'aluminium.
La Partie 4 spécifie les exigences relatives au descriptif et à la qualification des modes opératoires de
soudage pour le soudage par friction-malaxage de l'aluminium. Des descriptifs de modes opératoires de
soudage sont nécessaires pour servir de base à la planification des opérations de soudage et au contrôle
qualité pendant le soudage. Le soudage est considéré comme un procédé particulier dans la terminologie des
normes relatives aux systèmes qualité. Ces dernières exigent généralement que les procédés particuliers
soient exécutés conformément à des descriptifs de modes opératoires écrits. Au plan métallurgique, ces
écarts posent un problème particulier. Étant donné que l'évaluation des propriétés mécaniques est impossible
dans l'état actuel de la technologie, au moyen d'essais non destructifs, un ensemble de règles a été établi
pour la qualification du mode opératoire de soudage avant la diffusion du descriptif de ce mode opératoire de
soudage à la production réelle. L'ISO 25239-4 définit ces règles.
La Partie 5 spécifie une méthode permettant de déterminer l'aptitude d'un fabricant à utiliser le procédé de
soudage par friction-malaxage pour la fabrication de produits en aluminium ayant la qualité spécifiée. Elle
définit des exigences spécifiques de qualité, mais n'assigne pas ces exigences à un groupe spécifique de
produits. Pour être efficaces, il convient que les structures soudées soient exemptes de problèmes sérieux en
production et en service. Pour atteindre cet objectif, il est nécessaire de prévoir des contrôles depuis la phase
de conception jusqu'au choix des matériaux, à la fabrication et à l'inspection ultérieure. Par exemple, une
mauvaise conception du soudage peut induire des difficultés sérieuses et coûteuses en atelier, sur le site ou
en service. Un mauvais choix des matériaux peut se traduire par des problèmes de soudage, tels que des
fissurations. Les modes opératoires de soudage doivent être correctement formulés et approuvés pour éviter
les défauts. Pour garantir la fabrication d'un produit de qualité, il convient que l'encadrement évalue les
sources de problème potentiel et mette en place des procédures de qualité et de contrôle appropriées. Il
convient qu'une surveillance soit mise en œuvre pour s'assurer que la qualité requise a été atteinte.
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NORME INTERNATIONALE ISO 25239-3:2011(F)
Soudage par friction-malaxage — Aluminium —
Partie 3:
Qualification des opérateurs soudeurs
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 25239 spécifie les exigences relatives à la qualification des opérateurs soudeurs
pour le soudage par friction-malaxage de l'aluminium. Dans la présente partie de l'ISO 25239, le terme
«aluminium» se rapporte à l'aluminium et ses alliages.
La présente partie de l'ISO 25239 ne s'applique pas au soudage par points par friction-malaxage.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 17636 (toutes les parties), Contrôle non destructif des assemblages soudés — Contrôle par
1)
radiographie
ISO 17640, Contrôle non destructif des assemblages soudés — Contrôle par ultrasons — Techniques,
niveaux d'essai et évaluation
ISO 25239-1, Soudage par friction-malaxage — Aluminium — Partie 1: Vocabulaire
ISO 25239-4:2011, Soudage par friction-malaxage — Aluminium — Partie 4: Descriptif et qualification des
modes opératoires de soudage
ISO 25239-5:2011, Soudage par friction-malaxage — Aluminium — Partie 5: Exigences de qualité et de
contrôle
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 25239-1 s'appliquent.
1) À publier. (Révision de l'ISO 17636:2003)
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ISO 25239-3:2011(F)
4 Exigences
4.1 Qualification des opérateurs soudeurs
Les opérateurs soudeurs doivent être qualifiés par l'une des épreuves suivantes, décrites de manière détaillée
en 4.3:
essai de soudage normalisé, voir 4.3.1;
épreuve de qualification d'un mode opératoire de soudage, voir 4.3.2;
essai de soudage de préproduction ou essai de soudage de production, voir 4.3.3;
essai de soudage sur échantillons de production, voir 4.3.4.
Par ailleurs, les connaissances de l'opérateur soudeur concernant l'équipement de soudage devant être utilisé
pour l'épreuve de qualification doivent être évaluées. Voir l'Annexe A.
Chaque épreuve de qualification de l'opérateur soudeur peut être complétée par une évaluation des
connaissances en rapport avec les techniques de soudage. Cette évaluation est recommandée, mais pas
obligatoire. L'Annexe B donne un exemple d'examen de ce type.
Les variables essentielles et leurs domaines de validité sont spécifiés en 4.2 et la validité est spécifiée à
l'Article 5. Sous réserve que l'opérateur de soudage travaille conformément à un descriptif de mode opératoire
de soudage (DMOS) approuvé, le domaine de validité ne doit être limité que comme spécifié en 4.2.
Un modèle de certificat de qualification d'opérateur soudeur est proposé à l'Annexe C.
4.2 Variables essentielles et domaines de validité
4.2.1 Généralités
La qualification des opérateurs soudeurs est fondée sur des variables essentielles, telles que décrites dans
les paragraphes 4.2.2 à 4.2.5. Pour chaque variable essentielle, un domaine de validité est défini. Si
l'opérateur soudeur doit souder en dehors du domaine de validité de sa qualification, alors une nouvelle
épreuve de qualification est nécessaire.
NOTE Le soudage par friction-malaxage est un procédé mécanisé. Néanmoins, du fait qu'il s'agit d'un procédé de
soudage à l‘état solide, les variables essentielles diffèrent de celles applicables aux procédés de soudage par fusion.
4.2.2 Méthodes de soudage par friction-malaxage
Une épreuve de qualification d'un opérateur soudeur réalisée avec un type de méthode de soudage par
friction-malaxage ne qualifie que cette méthode de soudage. Le présent paragraphe s'applique aux méthodes
de soudage par friction-malaxage qui comprennent, sans toutefois s'y limiter, les méthodes de soudage par
friction-malaxage robotisé, monobroche, multibroche, à outil à double épaulement, à pion ajustable ou toute
autre méthode de soudage par friction-malaxage définie dans le DMOS utilisé pour l'épreuve de qualification.
4.2.3 Equipement de soudage
Les modifications suivantes exigent une nouvelle qualification:
passage d'un soudage avec détecteur de joint à un soudage sans détecteur de joint. Une épreuve de
soudage sans détecteur de joint qualifie également pour le soudage avec détecteur de joint, mais pas
l'inverse;
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ISO 25239-3:2011(F)
passage d'un type de machine de soudage à un autre type de machine de soudage qui requiert une
formation supplémentaire pour son fonctionnement. Une épreuve réalisée avec un type de matériel ne
qualifie que pour ce type de matériel. L'ajout ou la suppression d'outillages de positionnement et
accessoires de fixation, de dispositifs de remplissage et d'autres équipements auxiliaires ne modifie pas
le type de machine;
adjonction, suppression ou modification du système de commande.
4.2.4 Métaux de base
Une soudure d'essai réalisée avec succès pour un alliage d'aluminium qualifie pour tous les alliages
d'aluminium.
Une soudure d'essai réalisée avec succès pour une épaisseur d'un métal de base qualifie pour toutes les
épaisseurs du métal de base.
Une soudure d'essai réalisée avec succès sur un métal de base de forme particulière (comprenant, sans
toutefois s'y limiter, les tôles, tubes, pièces moulées, pièces forgées ou pièces extrudées) qualifie pour toutes
les formes de métal de base et pour tous les diamètres de tubes.
4.2.5 Géométrie de l'assemblage soudé
Une soudure d'essai réalisée avec succès sur une géométrie d'assemblage soudé qualifie pour toutes les
géométries d'assemblages.
4.3 Méthodes de qualification
4.3.1 Qualification fondée sur un essai de soudage normalisé
L'éprouvette d'essai indiquée à la Figure 1 doit être utilisée pour l'essai de soudage normalisé. Un opérateur
soudeur ayant réalisé avec succès le soudage d'un assemblage de qualification conformément à 4.4 doit être
considéré comme étant qualifié pour le procédé et le type de machine de soudage utilisés pour l'essai.
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ISO 25239-3:2011(F)
Dimensions en millimètres
a
2323
4
1
l ≥ 50 l ≥ 50 l ≥ 50
1 2 1
l ≥ 500
3
Légende
1 soudure
2 éprouvette d'essai pour l'essai de pliage envers
3 éprouvette d'essai pour l'essai de pliage endroit
4 éprouvette d'essai pour l'examen macrographique
l longueur minimale de soudure entre le bord de l'éprouvette et l'éprouvette de pliage
1
l longueur minimale de soudure entre l'éprouvette de pliage endroit et l'éprouvette de pliage envers
2
l longueur minimale totale de la soudure
3
a
Sens du soudage.
La largeur de l'éprouvette doit être suffisante pour prélever les éprouvettes de pliage.
Figure 1 — Emplacem
...
Questions, Comments and Discussion
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