Procédé de soudage expliqué en détail
Le terme « soudage » fait référence à l’assemblage de plusieurs pièces à l’aide d’une source de chaleur et/ou par la compression, de telle sorte que ces pièces forment un continuum. La source de chaleur utilisée pour le soudage est généralement un arc électrique généré par le poste à souder. Le soudage basé sur un arc est appelé soudage à l'arc.
La fusion des pièces peut se produire uniquement sur la base de la chaleur produite par l'arc de sorte que les pièces à souder fondent ensemble. Cette méthode peut notamment être utilisée en soudage TIG.
Habituellement, un métal d'apport est toutefois fondu dans le cordon de soudure, ou soudé, soit à l'aide d'un dévidoir à travers la torche de soudage (soudage MIG/MAG), soit en utilisant une électrode de soudage à alimentation manuelle. Dans ce scénario, le métal d'apport doit avoir approximativement le même point de fusion que le matériau soudé.
Avant de commencer le soudage, les bords des pièces à souder sont façonnés en une rainure de soudage adéquate, par exemple une rainure en V. Au fur et à mesure que le soudage progresse, l'arc fusionne les bords de la rainure et le métal d'apport, créant ainsi un bain de soudure.
Pour que la soudure soit durable, le bain de soudure doit être protégé de l'oxygénation et des effets de l'air ambiant, par exemple avec des gaz de protection ou du laitier. Le gaz de protection est alimenté dans le bain de soudure en fusion par la torche de soudage. L'électrode de soudage est également revêtue d'un matériau qui produit du gaz de protection et du laitier sur le bain de soudure en fusion.
Les matériaux les plus couramment soudés sont les métaux, tels que l'aluminium, l'acier doux et l'acier inoxydable. Le plastique peut également être soudé. En soudage plastique, la source de chaleur est de l'air chaud ou une résistance électrique.
Arc de soudage
L'arc de soudage nécessaire au soudage provient d'une explosion d'électricité entre l'électrode de soudage et la pièce à souder. L'arc est généré lorsqu'une impulsion de tension suffisamment importante est générée entre les pièces. En soudage TIG, cela peut être accompli par un amorçage à gâchette ou lorsque le matériau soudé est frappé avec l'électrode de soudage (allumage par frappe).
Ainsi, la tension est déchargée comme un éclair permettant à l'électricité de circuler à travers l'entrefer, ce qui crée un arc à une température de plusieurs milliers de degrés centigrades, pouvant atteindre 10 000 °C (18 000 degrés Fahrenheit). Un courant continu du poste à souder à la pièce ouvrée est établi à travers l'électrode de soudage et, par conséquent, la pièce ouvrée doit être mise à la terre avec un câble de mise à la terre dans le poste à souder avant de commencer le soudage.
En soudage MIG/MAG, l'arc est établi lorsque le matériau d'apport touche la surface de la pièce ouvrée et qu'un court-circuit est généré. Ensuite, un courant de court-circuit efficace fait fondre l'extrémité du fil d'apport et un arc de soudage est établi. Pour obtenir une soudure lisse et durable, l’arc de soudage doit être stable. Par conséquent, il est important pour le soudage MIG/MAG d'utiliser une tension de soudage et une vitesse de dévidage adaptées aux matériaux de soudage et à leurs épaisseurs.
De plus, la technique de travail du soudeur affecte la régularité de l'arc et donc la qualité de la soudure. La distance entre l'électrode de soudage et la rainure ainsi qu'une vitesse régulière de la torche de soudage sont importantes pour la réussite du soudage. L'évaluation de la tension correcte et de la vitesse de dévidage est une composante importante de la compétence du soudeur.
Les postes à souder modernes ont toutefois plusieurs caractéristiques qui facilitent le travail du soudeur, telles que l'enregistrement des paramètres de soudage précédemment utilisés ou l'utilisation de courbes de synergie prédéfinies, ce qui facilite le réglage des paramètres de soudage pour la tâche à accomplir.
Gaz de protection EN SOUDAGE
Le gaz de protection joue souvent un rôle important dans la productivité et la qualité du soudage. Comme son nom l'indique, le gaz de protection protège le bain de soudure en fusion qui se solidifie. L'oxygénation, la présence d'impuretés et l'humidité de l'air affaiblissent la résistance à la corrosion de la soudure, y engendrent des défauts de porosité et amoindrissent sa durabilité en modifiant les caractéristiques géométriques du joint. De plus, le gaz de protection refroidit la torche de soudage. Les composants du gaz de protection les plus courants sont l'argon, l'hélium, le dioxyde de carbone et l'oxygène.
Le gaz de protection peut être inerte ou actif. Un gaz inerte ne provoque aucune réaction sur le bain de soudure en fusion, tandis qu'un gaz actif participe au procédé de soudage en stabilisant l'arc et en sécurisant le transfert régulier de matériau vers la soudure. Du gaz inerte est utilisé dans le soudage MIG (soudage au gaz inerte à l'arc métallique) tandis que du gaz actif est utilisé dans le soudage MAG (soudage au gaz actif à l'arc métallique).
Un exemple de gaz inerte est l'argon, qui ne réagit pas avec la soudure fondue. C'est le gaz de protection le plus fréquemment utilisé pour les soudages TIG. Cependant, le dioxyde de carbone et l'oxygène réagissent avec la soudure fondue, tout comme un mélange de dioxyde de carbone et d'argon.
L'hélium (He) est également un gaz de protection inerte. L’hélium et un mélange d’hélium et d’argon sont utilisés pour les soudages TIG et MIG. L'hélium offre une meilleure pénétration latérale et une plus grande vitesse de soudage par rapport à l'argon.
Le dioxyde de carbone (CO2) et l'oxygène (O2) sont des gaz actifs utilisés comme composant dit oxygénant pour stabiliser l'arc et assurer une transmission fluide du matériau lors du soudage MAG. La proportion de ces composants gazeux dans le gaz de protection est déterminée par le type d'acier.
Normes et standards de soudage
Plusieurs normes et standards internationaux s'appliquent aux procédés de soudage, ainsi qu'à la structure et aux caractéristiques des postes et des fournitures de soudage. Ils contiennent des définitions, des instructions et des restrictions pour les procédures et les structures de machines pour augmenter la sécurité des procédés et des machines et pour garantir la qualité des produits.
Par exemple, la norme générale pour les postes de soudage à l'arc est CEI 60974-1, tandis que les conditions techniques de livraison et les formes, dimensions, tolérances et étiquettes des produits sont spécifiées dans la norme SFS-EN 759.
Sécurité lors du soudage
Plusieurs facteurs de risque sont liés au soudage. L’arc produit une lumière extrêmement puissante et des radiations ultraviolettes qui peuvent provoquer des dommages oculaires. Les éclaboussures et les étincelles de métal fondu peuvent brûler la peau et créer un risque d'incendie, et les fumées générées lors du soudage peuvent être dangereuses lorsqu'elles sont inhalées.
Cependant, ces dangers peuvent être évités par une bonne préparation et en utilisant l'équipement de protection approprié.
La protection contre les risques d'incendie peut être réalisée en vérifiant au préalable l'environnement du site de soudage et en retirant les matériaux inflammables de la proximité du site. En outre, des extincteurs doivent être facilement accessibles. Les personnes extérieures ne doivent pas être autorisées à pénétrer dans la zone de danger.
Les yeux, les oreilles et la peau doivent être protégés avec un équipement de protection approprié. Un masque de soudage doté d'une visière teintée protège les yeux, les cheveux et les oreilles. Des gants de soudage en cuir et une tenue de soudage robuste et ininflammable protègent les bras et le corps des étincelles et de la chaleur.
Les fumées de soudage peuvent être évitées au moyen d'une ventilation suffisante sur le chantier.
En savoir plus sur la sécurité du soudage
Méthodes de soudage
Les méthodes de soudage peuvent être classées selon la méthode utilisée pour produire la chaleur de soudage et la façon dont le matériau d'apport est introduit dans la soudure. La méthode de soudage utilisée est choisie en fonction des matériaux à souder et de l'épaisseur du matériau, de l'efficacité de production requise et de la qualité visuelle souhaitée de la soudure.
Les méthodes de soudage les plus couramment utilisées sont soudage MIG/MAG, soudage TIG et soudage à la baguette (arc métallique manuel). Le procédé le plus ancien, le plus connu et encore assez courant est le soudage manuel à l'arc métallique MMA, qui est couramment utilisé dans les lieux de travail d'installation et les sites extérieurs qui exigent une bonne accessibilité.
La méthode de soudage TIG plus lente permet de produire des résultats de soudage extrêmement fins et est donc utilisée dans des soudures qui seront visibles ou qui nécessitent une précision particulière.
Le soudage MIG/MAG est une méthode de soudage polyvalente, dans laquelle le matériau d'apport n'a pas besoin d'être introduit séparément dans la soudure fondue. Au lieu de cela, le fil passe à travers la torche de soudage entouré par le gaz de protection directement dans la soudure fondue.
Il y a aussi d'autres méthodes de soudage convenant à des besoins spéciaux, tels que le soudage au laser, au plasma, par points, l'arc submergé, les ultrasons et le soudage par friction.
