Soudage : les différentes technologies et définition

Le soudage (ou la soudure) est une opération consistant à assembler 2 (ou plus) éléments de manière permanente, tout en assurant la continuité entre ces éléments. L’assemblage se fait soit par chauffage, soit par pression, soit par les 2 combinés, et avec ou sans produit d’apport.
Le choix du procédé de soudage dépend de plusieurs facteurs :

• L'épaisseur du matériau à souder.
   
• Le lieu du soudage: Les soudages à l’arc submergé et MAG sont plus adaptés pour l'atelier. Le procédé MMA quant à lui, peut être utilisé sur chantier.
   
• L'accès au joint. : L'équipement de soudage et la torche ou la tête de soudage doivent pouvoir atteindre la surface à souder.
   
• La position de soudage : Les soudages SAW et MAG avec transfert par pulvérisation ne conviennent pas pour du soudage vertical ou en position plafond. Le procédé MAG avec transfert par grosses gouttes est acceptable pour du soudage vertical ou en position plafond, mais le procédé MMA reste le plus adapté pour des travaux en position plafond, en particulier sur chantier.
   
• La composition de l'acier : Les aciers qui contiennent peu de carbone nécessitent des niveaux de préchauffage plus faibles.
   
• Le coût.

 

Le soudage MIG/MAG est un procédé de soudage semi-automatique utilise la chaleur d’un arc électrique pour chauffer le métal à souder et le métal d’apport (fil fourré ou fil plein) jusqu’à atteindre leur point de fusion. Le processus se passe sous protection gazeuse, afin de protéger le bain de fusion de l’oxydation :

• MIG : c’est un gaz inerte (Argon ou Hélium) qui est propulsé,
   
• MAG : c’est un gaz actif qui est utilisé (mélange Argon/CO2 ou Argon/oxygène).
   
• Le choix du gaz dépendra de la méthode de soudage recherchée.
   
• Les postes à souder MIG/MAG sont généralement équipés d’un dévidoir de fil continu.
   

Le soudage MIG pulsé est une technique de soudage semi-automatique ou automatique où le courant produit par le générateur varie, imposant une forme d’onde bien précisependant la soudure.

Cette technique permet de minimiser les risques de déformations car l’énergie dégagée est plus faible. Ainsi, le soudage MIG Pulsé est adapté aux tôles minces (2.5mm d’épaisseur).
 

Le soudage TIG nécessite des transformateurs électriques qui multiplient l’intensité du courant en créant un court-circuit, dans le but de créer un arc électrique entre une électrode non fusible au tungstène et les éléments à assembler. Ce procédé permet le soudage des principaux métaux : acier, aluminium, inox...

Le gaz utilisé pour le soudage TIG est obligatoirement un gaz inerte, comme l‘indique le nom de ce procédé de soudage : Tungsten Inert Gas. Les gaz de protection jouent un rôle essentiel dans la protection du processus de soudage, de même que la transmission ciblée de chaleur, de sorte que l’argon et des mélanges à l’argon sont utilisés ici.

Les gaz de protection jouent un rôle essentiel dans la protection du processus de soudage, de même que la transmission ciblée de chaleur, de sorte que l’argon et des mélanges à l’argon sont utilisés ici.

L’argon est le gaz le plus commun, mais il peut être combiné à de l’hélium afin de décupler l’énergie de l’arc, et accélérer le processus de soudage. Remplacer l’hélium par de l’hydrogène permetd’obtenir encore plus de performances, car l’hydrogène facilite la pénétration de la fusion. Enfin, l’argon et l’azote combinés sont utilisés pour le soudage d’aciers complexes.

C’est la nature du matériau à souder qui détermine si l'on soude en courant continu (pôle négatif à l'électrode) ou en courant alternatif. La quantité de matériau d'apport étant indépendante du courant de soudage, le bain de fusion est parfaitement maîtrisable et le procédé peut s'appliquer à toutes les positions de soudage.

Un poste à souder TIG complet comporte : le poste à souder, une bouteille de gaz, un cordon de raccordement qui relie la source électrique et le gaz à la torche, et enfin la torche de soudage.
 

Le chalumeau portatif permet de souder « à la flamme », c'est-à-dire en apportant une flamme directement sur les éléments à souder.

Les chalumeaux utilisent la combustion simultanée de deux gaz : l’acétylène ou le propane et l’oxygène. L’oxygène est utilisé comme carburant tandis que l’acétylène ou le propane seront des combustibles produisant une flamme après allumage de la torche. Dans le cas d’un mélange oxygène+ acétylène, il est aussi possible d’utiliser le chalumeau pour des opérations d’oxycoupage.
 

Le soudage autogène consiste à assembler, sous l'effet de la chaleur, deux pièces de métal en un tout. La chaleur est obtenue par la combustion d'acétylène avec de l'oxygène. Cela génère un bain de fusion, qui forme un joint –avec ou sans matériau d'apport– entre les deux pièces de métal.
 

Le point commun entre tous les processus autogènes est que la source de chaleur est une flamme générée par la combustion d'un gaz avec de l'oxygène ou de l'air. Cette flamme doit pouvoir produire une chaleur ciblée et très concentrée. La chaleur requise détermine la combinaison gaz/oxygène qui doit être choisie.
 

Le soudage plasma est une méthode de soudage à l’arc réalisée sous protection par gaz inerte (argon pur, argon+hélium, argon+ azote, argon+ hydrogène), et avec une électrode en tungstène (non fusible). L’ajout d’un métal d’apport n’est pas forcément nécessaire.

Cette méthode peut atteindre une température de 10000°C, ce qui lui permet de souder les aciers noirs et l’inox mais pas l’aluminium.

Il existe 2 sortes de soudage plasma : par arc soufflé (ou non transféré) ou transféré. Dans les 2 cas, l’utilisation d’une torche spécialement adaptée au soudage plasma est indispensable.

• Soudage plasma à arc soufflé : l’arc électrique se crée entre l’électrode et l’intérieur de la tuyère d’alimentation en gaz.
• Soudage plasma à arc transféré (PAT) : l’arc électrique se crée entre l’électrode et l’élément à souder.
   

Le brasage (ou brasure) consiste à assembler de façon permanente deux pièces grâce à l’ajout d’un métal d’apport, évitant ainsi l’utilisation de pièces d’union telles que les agrafes ou les rivets. Contrairement au soudage ou au soudo-brasage, ce métal d’apport n’entre pas en fusion avec le métal des pièces à assembler, c’est le métal d’apport en fusion seul qui effectuera la fixation des éléments à joindre.

Presque tous les métaux peuvent être brasés, si leur température de point de fusion ne dépasse pas celle du métal d’apport.

Les appareils les plus communément utilisés pour le brasage sont les postes à souder gaz, les chalumeaux et les lampes à souder pour des brasures dites « à la flamme » tandis que les brasures « au fer chauffant » nécessitent un fer à souder ou une station de soudage.
 

Le facteur de marche est une norme qui indique la charge admissible calculée sur 10 minutes à température ambiante de 40°C. Ce facteur peut être plus élevé lorsque le poste à souder est utilisé à température normale. Un facteur de marche de 60 % signifie que le temps d'arc est de 6 minutes et le temps de pause de 4 minutes.
 

Un arc électrique est un courant électrique visible dans une matière isolante comme le gaz et qui permet la fusion nécessaire au soudage à l’arc.

Selon le mode de transfert, on distingue :

• Le court-circuit (ou arc court ou short arc) est la méthode de soudage la plus utilisée. Elle convient particulièrement au soudage MIG/MAG de faibles épaisseurs.
• L’arc intermédiaire est adapté au soudage MAG des tôles d’une épaisseur moyenne. Les courts-circuits sont discontinus et le transfert du métal se fait par grosses gouttes.
• Le soudage en spray (fusion en pluie) permet d’éviter les projections, d’augmenter la vitesse de soudage et assure la stabilité de l’arc. Les gouttes sont fines et le transfert se fait sans court-circuit. Il est adapté au soudage MIG/MAG à plat des tôles assez épaisses.
• L’arc long est utilisé sur des tôles épaisses, en soudage MAG à haute puissance. Il crée de grosses gouttes et beaucoup de projections.
• L’arc pulsé avec lequel une goutte de métal en fusion se détache à chaque pulsation du courant, sans court-circuit. Il permet de souder en MIG/MAG ou à l’arc avec électrode enrobée avec des fils plus épais, et particulièrement ceux en aluminium. Comparé aux autres types d’arcs, l’arc pulsé est celui qui fait le moins de projections. De plus, il combine les avantages du soudage en court-circuit et ceux du soudage en spray : l’arc est stable et le soudage ne nécessite qu’un faible courant.