Le soudage

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Le soudage

Le soudage est un procédé d'assemblage permanent. Il a pour objet d'assurer la continuité de la matière à assembler. Dans le cas des métaux, cette continuité est réalisée à l'échelle de l'édifice atomique.

• 1) PRESENTATION ET RAPPEL DU SOUDAGE
• 2) SOUDAGE PAR FUSION
• 2-1) Soudage aux gaz (47)
• 2-2) Soudage à l’arc
• 2-3) Soudage avec électrode enrobée (111)
• 2-4) Soudage MIG(131), MAG(135)
• 2-5) Soudage TIG (141)
• 2-6) Soudage sous flux en poudre(121)
• 3) SOUDAGE ALUMINOTHERMIQUE (71)
• 4) SOUDAGE PAR PRESSION/
• 4-1) Soudage par résistance (21)
• 4-2) Soudage à la forge. (43)
• 5) QUELQUES AUTRES PROCÉDÉS DE SOUDAGE

LE SOUDAGE VU PAR SAMI.

1) PRESENTATION ET RAPPEL DU SOUDAGE.

Soudage, procédé suivant lequel deux ou plusieurs pièces de métal ou de plastique sont assemblées par chauffage, par pression, ou par une combinaison des deux.
Le soudage par chauffage est la méthode la plus courante de nos jours. Rappelons grâce au développement de nouvelles techniques au XXe siècle, le monde industriel entra dans une phase de changement d’assemblage des métaux. C’est ainsi que le soudage remplaça progressivement le rivetage, l’agrafage et le boulonnage dans beaucoup de constructions comme les ponts, les bâtiments, les bateaux, les charpentes métalliques, les moules etc.
C’est aussi un procédé de base dans l’industrie automobile, l’ aviation, la fabrication de machines outils.
Lorsqu’on assemble deux pièces de métal , on doit tenir compte de leurs propriétés physiques, de l’usage auquel le produit final est destiné et des installations de production disponibles. C’est pourquoi il existe plusieurs méthodes de soudage par fusion ou par pression, adaptées à chaque cas de figure. Parmi les procédés de soudage les plus employés aujourd’hui, on peut mentionner le soudage aux gaz, le soudage aluminothermique, le soudage à l’arc, le soudage par résistance, le soudage laser et le soudage par faisceau d’électrons.

2) SOUDAGE PAR FUSION

2-1) Soudage aux gaz (47)

Le soudage aux gaz est un procédé qui utilise la chaleur dégagée par la combustion d’un gaz. Avec le chalumeau, on applique directement la flamme sur les bords des métaux à assembler. O n fait fondre sur le joint un métal d’apport en forme de baguette. Le soudage au chalumeau a l’avantage de recourir à un équipement portable. Par ailleurs, il ne nécessite pas d’alimentation électrique. Les surfaces à souder et la baguette de soudage sont revêtues de fondant, un matériau fusible qui protège le métal à souder de l’air.

2-2) Soudage à l’arc

Les techniques de soudage à l’arc, sont plus utilisés et courantes dans l’industrie notamment pour l’assemblage des pièces en acier, qui utilise une alimentation en courant électrique alternatif ou continu. Ce courant est utilisé pour créer un arc électrique qui génère suffisamment de chaleur pour faire fondre le métal et réaliser la soudure. La quantité de chaleur dégagée par l’arc électrique permet une fusion instantanée des bords des pièces à souder et du méta d’apport. Le rendement énergétique de l‘arc varie en fonction du procédé de soudage, de la nature du courant de celle du matériau et de l’épaisseur des pièces à souder.

2-3) Soudage avec électrode enrobée (111)

Dans ce procédé, une électrode métallique est enrobée de fondant et reliée à une source de courant électrique. Le métal à souder est relié à l‘autre borne de cette même source de courant. En pointant l‘électrode sur le métal, un cordon se forme.
La chaleur intense de l’arc fait fondre les deux parties à souder, ainsi que l’électrode métallique qui fournit le métal d’apport pour la soudure. Ce procédé de soudage est très utilisé pour le soudage des aciers de construction, aciers non alliés ou faiblement alliés et pour une moindre mesure pour les aciers réfractaires, et alliages spéciaux. On l’utilise parfois aussi pour le soudage des fontes, des alliages cuivreux et pour des travaux de rechargement. Il permet également de souder tous les types de joints en toute position même sur les chantiers et pour toutes épaisseurs(e>1mm) avec un faible coût en équipement.

2-4) Soudage MIG(131), MAG(135)

La chaleur nécessaire à la fusion des pièces à souder est fournie par un arc électrique libre qui jaillit entre le fil électrode fusible et les pièces.
L’électrode peut être un fil nu ou recouvert de fondant ; l’électrode fond en formant des gouttelettes qui se mêlent au métal liquide pour former la soudure.
La protection de l’arc et du bain de fusion sont assurés par un gaz inerte( argon, hélium) ou un gaz actif(CO2) qui donnent leur nom au procédé: MIG ; MAG .
Ce procédé (MIG, MAG) permet le soudage de nombreux alliages ferreux ou non ferreux en toute position pour des épaisseurs de 0,5mm en régime de court-circuit ; pour des épaisseurs ≥ 5mm en régime de forte intensité(Spray arc). La productivité du procédé est nettement supérieure à celle du soudage à l’ arc avec électrode enrobée.
Le procédé peut être automatisé et l’état des soudures ne nécessite aucune finition mais en revanche ce procédé réclame de la part de l’opérateur une bonne qualification car le risque de collage est réel et pas toujours décelable d’où un choix judicieux des paramètres. Les métaux les plus courants peuvent être assemblés par ce procédé.
Le soudage doit se faire dans une atmosphère calme, à l‘abri du vent, des courants d’air violent ; ce qui engendre parfois quelques difficultés sur les chantiers.

2-5) Soudage TIG (141)

La chaleur nécessaire au soudage est produit par un arc électrique jaillissant entre une électrode en Tungstène et les pièces à souder.

Ce procédé utilise une électrode réfractaire en tungstène, placée dans l’atmosphère d’un gaz inerte, tel l’argon, l’hélium ou hydrogène. Ce gaz protège ainsi le métal de l’oxydation.

La chaleur de l’arc formé entre l’électrode et le métal fait fondre es bords du métal ; on peut ajouter un métal d’apport à la soudure, sous forme d’une barre métallique nue au niveau de l’arc ou du point de soudure.

Le métal d’apport est indépendant de la torche de soudage et se présente sous forme de baguette tenue par l’utilisateur ; ou sous forme de fil si le soudage est automatique. Le TIG permet le soudage des métaux et alliages ferreux et non ferreux en particulier l’aluminium, le cuivre, et le nickel en toute position.

Argon+Hélium, le mélange améliore la pénétration pour le soudage des aciers inoxydable.

Argon+Hélium+Hydrogène, le mélange augmente la tension de l’arc, il permet une plus grande vitesse de soudage. Le procédé TIG est excellent il s’applique souvent au faible épaisseur(eps ≤ 10mm), le cordon de soudure est de très bel aspect, propre et le bain de fusion n’est pas pollué. Dans certains cas on l’utilise pour le soudage multi passe de pièces épaisses et pour l’exécution de passe de fond. Les joints réalisés sont de très haute qualité.

En revanche le rendement énergétique de l’arc est peu élevé (40%), la vitesse de soudage est beaucoup plus lente que dans les autres procédé.

2-6) Soudage sous flux en poudre(121)

Le soudage sous flux en poudre s’apparente au soudage MIG mais n’utilise pas de gaz pour protéger la soudure. L’arc et l’extrémité du fil sont enveloppés dans une couche d’un matériau granulaire et fusible ( flux en poudre), choisi pour produire une bonne soudure.
Ce procédé est très efficace mais n’est en général utilisé qu’avec les aciers.

3) SOUDAGE ALUMINOTHERMIQUE (71)

Dans le soudage aluminothermie, la chaleur est générée par chimique d’un mélange de poudre d’aluminium avec des oxydes métalliques. L’aluminium s’unit à l’oxygène et produit de la chaleur, libérant de l’acier liquide. Cet acier sert de matériau d’apport pour la soudure. Le soudage aluminothermique est surtout employé pour souder des joints dans de grosses sections en fer ou acier , utilisé également pour souder des rails sur les voies ferrées.

4) SOUDAGE PAR PRESSION

4-1) Soudage par résistance (21).

Dans le procédé par résistance, la chaleur provient de l’effet Joule produit par un courant électrique qui traverse le métal. Les pièces à souder sont serrées entre deux électrodes puis on exerce une forte pression sur les pièces en y appliquant brièvement un courant élevé. Le point où les deux métaux se touchent crée une résistance électrique du métal au passage du courant. Cette résistance provoque un dégagement de chaleur qui fait fondre les métaux et forme la soudure. Le soudage par résistance s’utilise beaucoup dans la fabrication de tôles métalliques et de câbles. Il est particulièrement adapté à des soudures répétitives effectuées par des machines automatiques ou semi-automatique.

4-2) Soudage à la forge. (43)

Le soudage à la forge fut pratiqué pendant des siècles par les forgerons et artisans qui travaillent avec les métaux. Les métaux sont chauffés dans le four et soudés par martelage ou à l’aide de toute autre pression mécanique. Ce procédé à la forge est rarement utilisé dans les industries ; de nos jours le soudage à la forge est moins avantageux et très fatiguant pour l’être humain.

5) QUELQUES AUTRES PROCÉDÉS DE SOUDAGE

L’utilisation de faisceaux d’électrons et de lasers pour souder des pièces s’est répandue avec l’ampleur des industries au monde dans la seconde moitié du 20ème siècle. Ces méthodes produisent des soudures de haute qualité en un temps très court. Le soudage au laser (751) et le soudage par faisceau d’électron(76) ont de nombreuses applications de nos jours surtout dans les industries automobiles, aérospatiales, aéronautiques …
Lors de ces procédé de soudage ou quel que soit le type de procédé il est indispensable de se protéger contre les émanations gazeuses, les blessures par projection, brûlures sans oublier de prendre toutes les précautions pour se prévenir contre les explosions et incendies.

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