Le soudage à l'arc est une compétence fondamentale dans le domaine de la fabrication et de la réparation métallique. Le soudage à l'arc utilise un arc électrique pour chauffer et fusionner les métaux. Cette méthode se distingue du soudage MIG et TIG, qui utilisent respectivement un fil continu et une électrode non consommable.
Pour débuter, il est essentiel de connaître les types d'électrodes et les réglages de l'appareil à souder. Chaque électrode et réglage est spécifique à un type de métal ou une épaisseur donnée. Les techniques de soudage à l'arc peuvent varier selon le type de joint et la position de soudage.
La sécurité est primordiale en soudage à l'arc, tout comme en soudage MIG et TIG. Choisir l'équipement approprié est crucial. Les soudeuses à l'arc varient en fonction de leur puissance et de leurs fonctionnalités, tout comme les soudeuses MIG ou TIG.
Maîtriser le soudage à l'arc demande de la pratique et de la patience. En comprenant les bases, en appliquant les bonnes techniques et en choisissant le bon équipement, vous pourrez efficacement mener à bien vos projets de soudage.
Le métal d'apport est transféré par un arc électrique jaillissant entre l'âme de l'électrode enrobée et la pièce. La chaleur dégagée par l'arc électrique fait fondre simultanément, le métal de base (la pièce), l'âme métallique et l'enrobage de l'électrode, créant ainsi le bain de fusion qui recueille les gouttes de métal d'apport et de laitier fondus transférées dans le plasma de cet arc.
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Une partie des constituants de l'électrode est volatilisée, contribuant à créer l'atmosphère dans laquelle l'arc jaillit. L'enrobage fondu, de faible densité recouvre le bain de fusion formant le laitier qui protège le métal déposé pendant et après la solidification.
L'adjonction de poudre de fer dans l'enrobage permet d'augmenter le rendement de métal déposé.
Exemple :
Formule permettant d'approcher le bon réglage de l'intensité suivant le diamètre de l'électrode : (Ø - 1) x 50 = Intensité de soudage.
Exemple : pour une électrode Ø 2,5 mm (2,5 - 1) x 50 = 75 A.
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Le facteur de marche est défini par la norme EN 60974-1.
Cycle de fonctionnement 10 minutes.
À température ambiante 40 °C.
Exemple : 250 A à 60% signifie que, en cycle stabilisé en température, la source de courant pourra fournir 250 A avec un cycle de 6 minutes de soudage et 4 minutes d'arrêt.
A 100% de facteur de marche, la source de courant peut fournir en permanence l'intensité correspondante à 40 °C de température ambiante.
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T1 : Température de déclenchement par la sécurité thermique.
Signification :
Les électrodes sont constituées d'une baguette métallique appelée AME et d'un revêtement adhérent.
Fonctionnent sur tous types de générateurs à courant : Alternatif (AC), si la tension à vide du poste (Uo) est supérieure à 65 V (voir 70 V pour certaines). Courant continu (DC), avec branchement de la pince porte-électrode au pôle -.
Applications : Travaux nécessitant des cordons de soudure avec besoin de caractéristiques mécaniques élevées, notamment les RESILIANCES, c'est-à-dire "résistance aux chocs et rupture du métal à basse température".
Exemple : constructions de ponts, wagonnage, charpente, appareils à pression... Tout assemblage fortement sollicité. L'emploi d'électrodes à enrobage Basique nécessite un étuvage de celles-ci, à 350 °C pendant 2 h, afin d'éliminer au maximum l'eau contenue dans l'enrobage, qui génère lors de l'utilisation un dégagement d'hydrogène, source de "Fissuration".
Un arc électrique est établi entre une électrode non fusible en tungstène et la pièce à souder. L'électrode, le métal d'apport en cours de fusion, le bain de fusion et les zones avoisinantes sont protégés contre l'action de l'oxygène et de l'azote de l'air par une atmosphère de gaz neutre, généralement de l'argon.
Par commodité, ce procédé est désigné sous le nom de TIG, initiales des mots anglais "Tungsten Inert Gas".
Exemple :
Exemple :
Les procédés de soudage MIG MAG mettent en oeuvre un arc sous une protection gazeuse. L'électrode est fusible et sert de métal d'apport. L'électrode, le métal transféré dans l'arc et le bain de fusion sont protégés de l'air ambiant par un flux de gaz qui est inerte dans le cas du soudage MIG et actif dans le cas du soudage MAG.
Cette définition explique les noms MIG, de l'anglais "Métal Inert Gas", et MAG "Metal Active Gas".
En soudage manuel, ces produits sont appelés "semi-automatiques" parce que le fil est dévidé automatiquement dès l'amorçage de l'arc.
La soudure MAG (Metal Active Gas) quant à elle, nécessite un gaz actif (mélange Argon/Co²) pour souder des aciers au carbone. Ce sont essentiellement des gaz sous pression, stockés dans des cartouches indépendantes jetables pour les volumes de 1,8 à 3 litres, ou en bouteilles consignées pour les volumes de 130 litres à 10 m3. Dans les deux cas, MIG MAG, la consommation de gaz est exprimée en Litres/minute. Il s’agit d’un débit inhérent à la taille des buses de la torche.
Le courant de sortie d’un générateur à courant continu (DC), générateur typique pour les soudeurs à onduleur, offre fondamentalement deux options de branchement. Dans ce cas, nous parlons du branchement à polarité directe et du branchement à polarité inverse.
Le branchement à polarité directe se distingue par le fait que la chaleur produite par l'arc électrique sera plus concentrée sur la pièce, favorisant ainsi la fusion et la pénétration. En effet, la température du bain de fusion atteint jusqu'à 3500 °C, tandis que la température à la pointe de l'électrode peut atteindre jusqu'à 2800 °C. En polarité directe, il y a donc moins de risque de mauvaise fusion et de manque de pénétration, ce qui signifie en termes simples une meilleure résistance de la soudure.
Ce type de polarité n'est pas recommandé pour le soudage de petites épaisseurs.
Pour réaliser le branchement en polarité directe, on connecte la pince porte-électrode au (-) et la pince de masse au (+).
Le branchement à polarité inverse se caractérise par le fait que la chaleur produite par l'arc sera plus concentrée à la pointe de l'électrode, favorisant ainsi la stabilité de l'arc. Dans ce cas, la température du bain de fusion atteindra jusqu'à 2800 °C, tandis que la température à la pointe de l'électrode peut atteindre 3500 °C.
Tous travaux de soudure doivent être réalisés dans un endroit ventilé et à l’abri de produits inflammables pour éviter le risque d’incendie provoqué par d’éventuelles projections.
Optez pour des vêtements en tissus ininflammables, ajustés, à manches longues, exempts de plis, afin qu’ils vous protègent des radiations de l’arc électrique et des projections de particules incandescentes.
Portez-les fermés et exempts de matières inflammables imprégnées (tâches de graisse, solvants, carburants).
Complétez-les d’un tablier en basane, ou équivalent, et d’un casque de protection, ou, à défaut, d’une coiffe incombustible.
Choisissez des gants de protection adaptés pour les soudeurs et au procédé de soudage (NF EN 12477 - gants de protection pour soudeurs / NF EN 407 - Gants de protection contre les risques thermiques).
Les chaussures et bottes sont choisies selon les travaux réalisés et leurs conditions de réalisation (NF EN ISO 20345 - NF EN ISO 20346).
Cagoule de soudeur, masque de soudeur et lunettes de protection : l'écran constitué de matériaux ininflammables comporte une fenêtre équipée d’un filtre oculaire protégeant des rayonnements lumineux émis. Choisissez l’opacité du filtre en fonction du procédé de soudage et de l’intensité du courant de soudage (NF EN 169).
Pour les travaux de pointage, le soudeur a la possibilité de porter des lunettes dotées de filtres d’opacité (NF EN 169). Il peut également être équipé d’un casque avec filtres à cristaux liquides dont l’obscurcissement est commandé par l’allumage de l’arc.
Outre un environnement bruyant, le soudage à l’arc peut occasionner une émission sonore dont le niveau peut atteindre 85 dB(A) pour certains procédés.
Le port de protecteurs individuels contre le bruit (PICB) est recommandé à partir de 80 dB(A) et indispensable à partir de 85 dB(A).
Choisissez le type de protection selon l’atténuation acoustique souhaitée (normes NF EN 352-1 - Serre-tête, NF EN 352-2 - Bouchons d’oreilles, NF EN 352-3 - Serre-tête monté sur casque de protection).
Dans les locaux, en complément de la protection collective si elle n’est pas suffisante, le soudeur et toute personne à proximité doit porter un appareil de protection respiratoire.
Le type d’équipement le plus adapté est la cagoule de soudage à adduction d'air (NF EN 14593-1 - NF EN 14594).
Les appareils de type masque à cartouche filtrante nécessitent d’adapter le type de cartouche aux poussières/aérosols (P3), fumées et gaz émis. En outre, la durée de vie de la cartouche est difficile à évaluer.
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