Des soudures solides sont cruciales dans de nombreux secteurs, de la construction automobile à la fabrication de structures métalliques. Une soudure défaillante peut entraîner des conséquences graves. Ce guide détaillé explore les techniques de soudage à l'arc pour obtenir des soudures de qualité professionnelle, en mettant l'accent sur la sécurité et le dépannage.
Le soudage à l'arc utilise un arc électrique pour fondre les métaux, créant ainsi un joint solide et durable une fois refroidi. La maîtrise des paramètres et des techniques est essentielle pour assurer la résistance et la qualité de la soudure.
Choix du matériel et préparation
Le succès du soudage repose sur le choix judicieux du matériel et une préparation rigoureuse des pièces.
Types de postes à souder à l'arc
Plusieurs types de postes à souder à l'arc existent, chacun adapté à des applications spécifiques : les postes MMA (électrode enrobée), réputés pour leur simplicité et polyvalence ; les postes MIG/MAG (Metal Inert Gas / Metal Active Gas), offrant une vitesse de soudage plus rapide et une meilleure qualité de cordon, particulièrement adaptés aux tôles fines et aux métaux ferreux; et enfin, les postes TIG (Tungstène Inert Gas), idéaux pour les soudures de haute précision sur les métaux plus exigeants tels que l'acier inoxydable et l'aluminium. Le choix dépendra de l'épaisseur du métal, du type de joint et des propriétés requises pour la soudure. La sélection d'un poste avec une plage d'intensité et de tension réglables est essentielle pour un contrôle précis du processus de soudage.
Sélection des électrodes et fils d'apport
Le choix des électrodes ou des fils d'apport est crucial pour la qualité de la soudure. Il doit correspondre au type de métal à souder. Par exemple, pour l'acier doux, les électrodes E6013 (pour les travaux généraux) et E7018 (pour des applications exigeantes) sont couramment utilisées. L'acier inoxydable nécessite des électrodes spécifiques comme les 308LSi et 316L. L'aluminium utilise des fils d'apport comme les ER4043 et ER5356. Le diamètre de l'électrode ou du fil doit également être adapté à l'épaisseur du matériau. Un stockage correct, à l'abri de l'humidité, est vital pour préserver les performances des électrodes.
- Acier doux: E6013, E7018
- Acier inoxydable: 308LSi, 316L
- Aluminium: ER4043, ER5356
Préparation des pièces à souder: nettoyage et préparation des joints
Un nettoyage minutieux des surfaces est primordial. La rouille, la peinture, la graisse et les contaminants doivent être entièrement éliminés pour assurer une bonne adhérence du métal d'apport. L'ébavurage des bords et le chanfreinage (pour les pièces épaisses) optimisent la pénétration de la soudure. L'ajustement précis des pièces est crucial pour un joint uniforme et une soudure solide. Un espacement incorrect peut entraîner des défauts tels que des porosités ou un manque de pénétration. Pour les joints d'une épaisseur supérieure à 6 mm, il est généralement recommandé de réaliser un chanfrein en V ou en X pour faciliter la pénétration de la soudure et éviter les fissures.
Équipements de sécurité pour le soudage à l'arc
La sécurité est primordiale. Le port d'un masque de soudeur homologué, certifié pour protéger des rayons UV et IR, est impératif. Des gants de soudeur résistants à la chaleur, des vêtements de protection couvrant tout le corps (manches longues, pantalons longs, chaussures fermées), et une protection respiratoire (casque avec filtre) sont également essentiels, surtout pour les travaux en espaces confinés. Une bonne ventilation est indispensable pour éliminer les fumées toxiques produites pendant le soudage. Le respect des normes de sécurité (EN ISO 11611, par exemple) est crucial.
Techniques de soudage pour des soudures solides
La maîtrise des techniques de soudage est essentielle pour obtenir des soudures de haute qualité.
Paramètres de soudage: intensité, vitesse et longueur d'arc
L'intensité du courant affecte la pénétration et la largeur du cordon de soudure. Une intensité trop faible conduit à un manque de pénétration, tandis qu'une intensité trop élevée peut causer des projections et un cordon irrégulier. La vitesse de soudage doit être constante pour un cordon uniforme. L'angle de l'électrode par rapport à la pièce influence la forme du cordon de soudure. Une longueur d'arc adéquate (généralement de 1,5 à 3 mm pour les électrodes enrobées) est essentielle pour un arc stable et une pénétration optimale. Une longueur d'arc incorrecte affecte la qualité et la pénétration de la soudure. Pour un acier de 3 mm d'épaisseur soudé avec une électrode de 3,25 mm, une intensité de 120 A et une vitesse de 20 cm/minute pourraient être appropriées.
Techniques d'amorçage de l'arc
L'amorçage de l'arc, le démarrage du processus de soudage, peut se faire de plusieurs manières: par grattage (frotter l'électrode sur la pièce), par percussion (taper légèrement l'électrode sur la pièce), ou par contact (contact bref de l'électrode avec la pièce). La méthode choisie dépend du type d'électrode et de l'expérience du soudeur. Un amorçage propre et rapide est préférable pour éviter les projections et les défauts de démarrage.
Techniques de progression: contrôle du bain de fusion
Le mouvement de l'électrode est crucial pour le contrôle du bain de fusion et la formation du cordon. Les techniques de progression incluent le soudage en ligne droite, en zig-zag (pour un meilleur remplissage), en cercle (pour les soudures circulaires), etc. Le contrôle du bain de fusion est essentiel pour prévenir les défauts tels que la porosité, les inclusions et le manque de pénétration. Un bain de fusion trop large ou trop étroit peut indiquer un mauvais réglage de l'intensité ou de la vitesse de soudage.
- Soudage en ligne droite: pour des joints simples et droits.
- Soudage en zig-zag: pour un meilleur remplissage et une meilleure pénétration.
- Soudage circulaire: pour les soudures circulaires ou les points de soudure.
Soudage en plusieurs passes
Pour les soudures épaisses (plus de 6mm), le soudage en plusieurs passes est nécessaire pour une pénétration complète et une distribution uniforme de la chaleur. Chaque passe doit être refroidie légèrement avant l'application de la suivante. La préparation des passes (passes de fond, passes de recouvrement) est importante pour la résistance et la qualité de la soudure. Un bon choix de la taille du cordon pour chaque passe est crucial. Pour une soudure de 12mm d'épaisseur, il faudrait au minimum 4 passes bien réalisées.
Contrôle qualité et dépannage
Un contrôle qualité rigoureux et la capacité de dépannage sont essentiels pour garantir la fiabilité des soudures.
Détection des défauts de soudage
Divers défauts peuvent compromettre la qualité d'une soudure: la porosité (trous dans le métal), les fissures (brèches dans la structure), le manque de pénétration (absence de fusion complète), les inclusions (matières étrangères dans le cordon), les projections (gouttelettes de métal projetées sur la soudure). L'identification de ces défauts permet de diagnostiquer les causes et d'adapter les paramètres de soudage.
Méthodes de contrôle non destructif (CND)
Le contrôle visuel est la méthode la plus basique, mais des techniques de CND plus avancées, comme le ressuage (détection des fissures superficielles), la magnétoscopie (détection de défauts dans les métaux ferreux), et les ultrasons (détection de défauts internes) permettent une évaluation plus approfondie de la qualité des soudures.
Dépannage des problèmes courants
Un arc instable peut être dû à une mauvaise longueur d'arc, une électrode humide ou usée, ou un mauvais réglage du courant. Le manque de pénétration peut résulter d'une intensité trop faible, d'une vitesse de soudage trop élevée ou d'une mauvaise préparation des surfaces. Les projections excessives sont souvent liées à un courant trop élevé, une longueur d'arc trop courte ou un mauvais angle d'électrode. La résolution des problèmes nécessite de l'expérience et une compréhension approfondie des paramètres de soudage. Une formation adéquate est fortement recommandée. Un soudeur expérimenté peut effectuer environ 50 soudures par heure.
La maîtrise du soudage à l'arc demande de la pratique et de la patience. Une formation adéquate, combinée à une pratique régulière, est essentielle pour réaliser des soudures solides et fiables.