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Soudage à l'électrode enrobée (MMA-SMAW)

Le soudage à l'électrode enrobée (dénommé dans la réglementation sous le terme SMAW - Shielded Metal Arc Welding) est la technologie de soudage la plus diffusée au monde, grâce à ses appareils simples à utiliser et à la grande polyvalence offerte. C'est aussi la procédure la mieux adaptée pour être utilisée en plein air ou sur chantier car l'appareil est transportable.
Préparation des bords : pour obtenir de bonnes soudures, il vaut toujours mieux travailler sur des pièces propres, sans oxyde, rouille ou autre agent contaminant.
Choix de l'électrode : le diamètre de l'électrode à utiliser dépend de l'épaisseur du matériau, de la position, du type de joint et du type de chanfrein. Des électrodes de gros diamètre demandent des courants élevés avec un apport thermique consécutif lors du soudage.
Amorçage et maintien de l'arc : l'arc électrique est créé en frottant la pointe de l'électrode sur la pièce à souder, branchée au câble de mise à la terre. Une fois que l'arc est amorcé, il faut retirer rapidement la baguette jusqu'à la distance de soudure normale. Pour améliorer l'amorçage de l'arc, il faut en général une augmentation initiale du courant par rapport au courant de base de soudage. Une fois qu'il est amorcé, l'arc électrique débute la fusion de la partie centrale de l'électrode qui se dépose sous forme de gouttes sur la pièce à souder. L'enrobage externe de l'électrode fournit, en se consommant, le gaz de protection pour la soudure qui sera ainsi de bonne qualité. Pour éviter que les gouttes de matériau fondu provoquent l'extinction de l'arc, en court-circuitant l'électrode avec le bain de fusion suite à une approche accidentelle entre les deux, il convient d'augmenter momentanément le courant de soudage jusqu'à la fin du court-circuit. Lorsque l'électrode reste collée à la pièce à souder, il faut réduire au minimum le courant de court-circuit.
Exécution de la soudure : l'angle d'inclinaison de l'électrode varie selon le nombre de passes. Le mouvement de l'électrode est effectué normalement par des oscillations et des arrêts sur les côtés du cordon afin d'éviter une accumulation excessive du matériau d'apport au centre.
Élimination du laitier : la soudure par électrodes enrobées impose l'élimination du laitier à chaque passe, à effectuer à l'aide d'un petit marteau ou par le brossage dans le cas de laitier friable.
Soudage TIG (arc en soudure
continue)

La procédure de soudage TIG (dénommé dans la réglementation sous le terme par GTAW) base ses principes sur un arc électrique qui s'amorce entre une électrode non consommable (tungstène pur ou allié, ayant une température de fusion d'environ 3370°C) et la pièce. Une atmosphère de gaz inerte (Argon) protège le bain. Pour éviter de dangereuses inclusions de tungstène, l'électrode ne doit jamais être en contact avec la pièce à protéger. C'est pour cette raison qu'une décharge est créée par le biais d'un générateur H.F. (HF Start) qui permet d'amorcer l'arc électrique à distance. Il existe aussi un autre type de départ, avec des inclusions de tungstène réduites : le départ en lift (TIG Lift), qui ne prévoit pas de haute fréquence mais une situation initiale de court-circuit à faible courant, entre l'électrode et la pièce. Au moment où l'électrode se soulève, l'arc est créé et le courant augmente jusqu'à la valeur de soudage configurée. Pour améliorer la qualité de la partie finale du cordon de soudure, il faut pouvoir contrôler avec précision la descente du courant de soudage et il faut que le gaz s'écoule dans le bain de fusion pendant quelques secondes après l'extinction de l'arc.
Polarité D.C.S.P. - Direct Current Straight Polarity. Il s'agit de la polarité la plus utilisée (polarité directe). Elle permet une usure limitée de l'électrode car 70% de la chaleur se concentre sur l'anode (la pièce). Des bains étroits et profonds sont obtenus, avec des vitesses élevées d'avancement et par conséquent, avec un faible apport thermique. Avec cette polarité, la plupart des matériaux peut être soudée à part l'aluminium (et les alliages) et le magnésium.
Polarité D.C.R.P. - Direct Current Reverse Polarity. La polarité est inverse et permet le soudage des alliages recouverts d'une couche d'oxyde réfractaire avec une température de fusion supérieure à celle du métal. Il n'est pas possible d'utiliser des courants élevés car cela provoquerait une usure élevée de l'électrode.
Polarité D.C.S.P. - Pulsé - Direct Current Straight Polarity Pulsed. L'adoption du courant continu pulsé permet de mieux contrôler le bain de fusion dans des conditions particulièrement difficiles. Le bain de fusion est formé d'impulsions de pic alors que le courant de base maintient l'arc allumé. Cela facilite le soudage de petites épaisseurs avec des déformations moindres, un meilleur facteur de forme et donc un danger moindre de fissures à chaud et d'inclusions gazeuses. En augmentant la fréquence, l'on obtint un arc plus étroit, plus concentré et plus stable et une plus grande qualité de soudage des épaisseurs fines.
Soudage TIG des aciers et du cuivre.
La procédure TIG est très efficace dans les soudages des aciers tant au carbone qu'alliés, pour la première passe sur les tubes et dans les soudures qui doivent présenter un bel aspect esthétique. Une polarité directe est demandée.
Préparation des bords : la procédure demande un nettoyage soigné des bords et leur préparation précise.
Choix et préparation de l'électrode : nous conseillons d'utiliser des électrodes en tungstène thorié (2% de thorium-couleur rouge) ou en alternative des électrodes cériées ou lanthanées aux diamètres suivants :
Matériau d'apport : les baguettes d'apport doivent posséder des propriétés mécaniques comparables à celles du matériau de base. Nous déconseillons d'utiliser des bandes obtenues du matériau de base car elles peuvent contenir des impuretés dues à l'usinage pouvant compromettre les soudures.
Gaz de protection : l'argon pur (99,99%) est quasiment toujours utilisé.
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Ø électrode (mm) |
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gamme de courant(A) |
| 1.0 |
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15+75 |
| 1.6 |
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60+150 |
| 2.4 |
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130+240 |
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α (°) |
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gamme de courant (A) |
| 30 |
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0+30 |
| 60+90 |
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30+120 |
| 90+120 |
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120+250 |
Métal d'apport. Les baguettes d’apport doivent avoir
des propriétés mécaniques identiques à celles du
matériau de base. Il est déconseillé d’utiliser des
chutes provenant pièce à souder car elles peuvent
contenir des impuretés dues à la manipulation et
compromettre le soudage.
Gaz de protection. On utilise presque toujours l'Argon
pur (99,99%).
Soudage MIG/MAG (GMAW)

Un système MIG/MAG est formé d’un
générateur à courant continu, d’un dévidoir de fil,
d’une bobine de fil, d’une torche et de gaz.
Le courant est transféré à l’arc par l’électrode fusible
(câble placé sur la polarité positive) ; le métal fondu
est déposé sur la pièce à souder à travers. L’alimentation
du fil est nécessaire pour remplacer le fil d’apport
fondu durant la soudure.
Méthodes adoptées. Pour la soudure sous protection de
gaz, la façon dont les gouttes se détachent de l’électrode
permet d’avoir deux systèmes de transfert. La première
méthode appelée “TRANSFERT PAR COURTS-CIRCUITS” met l’électrode
directement en contact avec le bain. Il se produit donc
un court-circuit qui fond le fil qui s’interrompt, l’arc
se rallume ensuite et le cycle se répète. Une autre
méthode pour obtenir le transfert des gouttes est celle
appelée “TRANSFERT PAR PULVERISATION AXIALE”. Elle
permet aux gouttes de se détacher de l’électrode et de
tomber dans le bain de fusion en un deuxième temps. Le
procédé MIG pulsé est un procédé de transfert MIG à arc
stable parfaitement étudié et contrôlé dans lequel l'énergie
est transférée dans l'arc par impulsions, c'est à dire,
que l'intensité de soudage est conçue pour fournir
instantanément une pulsation d'énergie élevée. Ceci
permet le transfert contrôlé et la séparation d'une
seule gouttelette de métal d'apport. L'intensité est
ainsi maintenue à une valeur capable d'entretenir l'arc
de soudage, mais sans transfert de matière. Dans ces
conditions, le bain de soudage peut refroidir,
permettant le dépôt régulier et contrôlé du métal fondu
sur la pièce à souder. Le procédé MIG pulsé permet une
vitesse de soudage largement plus élevée que celui du
procédé MIG spray arc classique, grâce à une méthode de
dépôt plus efficace. De plus, on observe une réduction
substantielle de projections et de fumées et en usinage,
moins de déformation et une meilleure finition.
Paramètres de soudage. La visibilité de l’arc évite à l’opérateur
de suivre strictement les panneaux de réglage, ce qui
lui permet de contrôler le bain de fusion. - La tension
influe directement sur l’aspect du cordon, mais la
taille du cordon peut être modifiée en fonction des
exigences en agissant manuellement sur le mouvement de
la torche afin d’obtenir des dépôts variables avec une
tension constante. -La vitesse d’avancement du fil
dépend de l’intensité de soudage. Dans les deux procédés,
MIG Short-Arc/Spray-Arc et MIG pulsé, et selon les
générateurs utilisés, des réglages synergiques rapides
et simples des paramètres sont possibles, définis
automatiquement selon les conditions d'opération (matériau,
épaisseur, gaz, fil, vitesse), contrôlés dynamiquement
et régulés durant le procédé de soudage grâce à un
système de contrôle par microprocesseur. Ceci permet d'obtenir
d'excellents résultats en termes de quantité, qualité et
aspect quelque soient les conditions et les applications.
Gaz utilisables. La soudure MIG-MAG se caractérise
surtout par le type de gaz utilisé, inerte pour la
soudure MIG (Metal Inert Gas) et actif pour la soudure
MAG (Metal Active Gas).
Dioxyde de carbone (CO2). En utilisant le CO2 comme gaz
de protection, on obtient une pénétration optimale avec
une grande vitesse d'avancement et de bonnes propriétés
mécaniques, en ayant peu de frais. L'emploi de ce gaz
donne malgré tout de gros problèmes sur la composition
chimique finale des joints car il y a une perte d'éléments
facilement oxydables et, en même temps, une augmentation
de carbone dans le bain. La soudure avec du CO2 pur
donne également d’autres types de problèmes tels que la
présence excessive de projections et la formation de
porosités dues au monoxyde de carbone. Argon. Ce gaz
inerte est utilisé pour souder des alliages légers mais
il est préférable d’ajouter un pourcentage de 2% d’oxygène
et de CO2 pour souder l’acier inoxydable au
chrome-nickel, ce qui contribue à la stabilité de l’arc
et à améliorer la forme du cordon. Hélium. Utilisé à la
place de l'argon, ce gaz permet davantage de pénétration
(sur de grosses épaisseurs) et augmente la vitesse d'avancement.
Mélange Argon-Hélium. Il permet d'obtenir un arc plus
stable par rapport à l'hélium pur, davantage de
pénétration et de vitesse par rapport à l'argon. Mélange
Argon-CO2. Ce type de mélange est utilisé pour souder
des matériaux ferreux, surtout dans des conditions d’ARC
COURT (short arc), car il améliore l’apport thermique
spécifique. On peut néanmoins l’utiliser également dans
des conditions d’ARC LONG/PULVERISATION AXIALE (spray
arc). Le mélange contient normalement un pourcentage
entre 8 et 20% de CO2 et environ 5% de O2. |