Choisir la meilleure technique de soudage de tôle :un guide professionnel

Le soudage de tôles est l’un des moyens les plus efficaces de créer des joints solides et permanents dans des composants métalliques minces. La tôle peut être manipulée de nombreuses manières :pliage, curling, poinçonnage, estampage et bien plus encore. Mais parfois, les fabricants n'ont pas besoin de couper ou de déformer leur tôle :il leur suffit de fixer deux tôles ensemble.

Une façon d'assembler des tôles consiste à utiliser des éléments de fixation tels que des vis et des rivets en tôle. Les fixations en tôle sont abordables, créent des connexions solides et peuvent être facilement retirées pour faciliter le démontage ou le recyclage des pièces en tôle. Ils sont également rentables lorsqu'un projet nécessite simplement une simple fixation mécanique.

Cependant, les fabricants peuvent souhaiter une liaison plus permanente qu'une vis ou un rivet, ou ils peuvent avoir besoin que leur joint en tôle soit ultra résistant ou étanche.

Pour obtenir un joint solide, permanent et esthétique, les fabricants se tournent généralement vers le soudage, un procédé qui existe depuis des millénaires. Le soudage de tôles utilise la chaleur pour faire fondre et fusionner deux pièces de métal de base, formant ainsi un joint solide sans avoir besoin de pièces supplémentaires.

Puisqu'il existe de nombreux types de soudage, cet article examine les meilleurs procédés de soudage pour la tôle, notamment le soudage par points, le soudage par points, le MIG/TIG et autres. Il examine quelles techniques de soudage sont les meilleures pour différents matériaux, calibres et applications finales, fournissant également un tableau des types de soudage utile pour une prise de décision rapide.

Pourquoi souder la tôle ?

Le soudage de tôles d'acier et d'autres métaux est un processus courant dans les ateliers et les usines du monde entier, y compris chez 3ERP, un fournisseur fiable de services de fabrication de tôles.

Cela est dû en partie au grand nombre de méthodes de soudage, en partie au fait qu'il existe de nombreuses tôles adaptées au soudage et en partie au fait que le soudage offre de nombreux avantages mécaniques. Par exemple, l'acier inoxydable utilisé dans de nombreuses structures soudées offre une résistance à la corrosion, ce qui le rend idéal pour les environnements extérieurs ou exigeants.

Les raisons de la popularité de la tôle soudée incluent :

• Plusieurs méthodes de soudage  :Différents types de soudage dans la tôle peuvent convenir à différentes applications.
• Polyvalence des matériaux  :Il existe de nombreux calibres et types de métaux à souder, notamment l'acier, l'acier inoxydable et l'aluminium.
• Joint solide et permanent :Contrairement aux fixations, le soudage crée un joint solide et permanent entre deux composants métalliques.
• Étanche à l'eau et à l'air  : Le soudage de la tôle peut créer une étanchéité complète, ce qui la rend adaptée aux réservoirs et aux enceintes.
• Attrait esthétique  :Certains types de soudage peuvent créer un joint propre et esthétique qui préserve l'attrait esthétique du métal.
• Consolidation de pièces  :Le soudage fusionne deux pièces de métal ensemble plutôt que de nécessiter un composant séparé comme une attache, ce qui réduit potentiellement le coût et la complexité.

Les soudeurs de tôlerie doivent maîtriser diverses techniques de soudage, car différentes techniques conviennent à différents scénarios :certaines sont idéales pour souder des tôles fines, d'autres pour souder de petites pièces, tandis que d'autres sont particulièrement adaptées à certains types de métaux utilisés dans le soudage.

Dans cette section, nous examinons certains des principaux procédés de soudage utilisés chez 3ERP pour assembler des pièces en tôle.

Soudage MIG (soudage à l'arc sous gaz et métal)

Avantages :Rapide, abordable, bon pour les débutants

Idéal pour :Acier doux, matériaux épais

Le soudage au gaz inerte (MIG) est un sous-type de soudage à l'arc sous gaz (GMAW) qui utilise un arc semi-automatique ou entièrement automatique pour réaliser une soudure. MIG est une méthode de soudage à électrode consommable, ce qui signifie que le fil continu alimenté par le pistolet de soudage fonctionne à la fois comme une électrode transportant l'électricité et  le métal d'apport formant le joint.

Au cours du processus MIG, l'arc se forme entre la pointe du fil et la surface de la pièce en tôle. Cela génère suffisamment de chaleur pour faire fondre à la fois le fil et la tôle, leur permettant de fusionner en refroidissant. Le processus offre une bonne vitesse et fiabilité même sur des matériaux plus épais.

Les principaux avantages du soudage MIG de la tôle sont son faible coût, sa facilité d'utilisation et ses vitesses très rapides. Le procédé est donc idéal pour les travaux de tôlerie qui privilégient l'efficacité à la précision ou à l'esthétique.

Les tôles de soudage MIG appropriées comprennent l'acier doux, l'acier inoxydable et autres, bien que des tôles plus épaisses soient plus faciles à travailler.

Soudage TIG (soudage à l'arc sous gaz tungstène)

Avantages :Soudures précises et propres

Idéal pour :Acier inoxydable ou aluminium, métaux fins, coutures apparentes

Le soudage au gaz inerte au tungstène (TIG) ou le soudage à l'arc au gaz tungstène (GTAW) utilise également un arc électrique pour faire fondre la tôle et former une soudure. Cependant, l'électrode TIG est une électrode en tungstène non consommable, distincte du matériau de remplissage consommable.

Pour souder la tôle au TIG, le soudeur TIG utilise une main pour introduire la tige séparée de matériau d'apport dans le bain de soudure tout en utilisant l'autre pour diriger l'électrode. Cela rend le processus plus difficile que le soudage MIG, mais cela peut conduire à des résultats supérieurs.

Les principaux avantages du soudage TIG de la tôle incluent un haut niveau de précision et un joint propre et esthétique.

Les tôles TIG possibles comprennent l'aluminium, le titane et les métaux exotiques, ainsi que des métaux plus faciles à souder comme les aciers. Le TIG est également meilleur que le MIG pour réaliser des soudures sur des tôles fines et pour souder des joints visibles.

Soudage par points

Avantages :Automatisé, efficace pour l'assemblage de tôles à grande échelle

Idéal pour :Panneaux automobiles, production de masse, tôle fine

Le soudage par points de la tôle est le processus de création de très petites soudures entre deux pièces de tôle. C'est un type de soudage par résistance électrique.

Au cours du processus de soudage par points, deux électrodes façonnées en alliage de cuivre concentrent le courant de soudage pour créer un « point » entre deux pièces de tôle superposées jusqu'à 3 mm d'épaisseur, espacées de 1 mm. Les électrodes pressent simultanément les feuilles ensemble pour former la soudure.

Les avantages du soudage par points incluent des vitesses rapides, une consommation d'énergie limitée et une faible déformation des pièces en tôle. L’ensemble du processus peut également être automatisé et exécuté par des robots. Cependant, la résistance des soudures est faible et les coûts d'équipement peuvent être élevés, et le procédé n'est pas adapté aux tôles épaisses.

L’une des principales applications du soudage par points de tôles est la production en série de pièces automobiles, de nombreuses voitures comportant des milliers de points de soudure individuels. En général, le soudage par points convient aux tôles fines, en particulier aux matériaux comme l'acier à faible teneur en carbone, l'acier doux, l'acier inoxydable et l'acier galvanisé.

Soudage par points et points

Avantages :Faible déformation sur les métaux fins, rapide, facile

Idéal pour :Joints non critiques ou temporaires, combinant avec MIG/TIG

Le soudage par points et le soudage par pointage sont deux procédés de soudage distincts mais liés pour la tôle. Le soudage par points, également appelé soudage par sauts ou soudage intermittent, consiste à utiliser une tige d'apport pour réaliser de petits joints entre deux pièces de tôle à intervalles réguliers. Il est utilisé lorsqu'une couture entièrement soudée n'est pas requise.

Le soudage par pointage est un autre procédé de soudage rapide et efficace pour la tôle. Une soudure par pointage est appliquée pour attacher deux pièces de métal, formant une liaison assez faible mais gardant les pièces alignées, généralement afin qu'une connexion plus solide puisse être réalisée ultérieurement. Cela ressemble au soudage par points mais ne crée pas de liaison solide et permanente.

Les avantages du soudage par points et par pointage incluent la vitesse, le faible coût et le faible niveau de difficulté. Cependant, les soudures ne sont ni solides ni étanches.

Les deux procédés sont assez polyvalents en termes de matériaux de pièce à usiner, et tous deux conviennent à la réalisation rapide de joints non critiques. Le soudage par pointage est généralement combiné à un procédé de soudage à plus haute résistance comme le MIG/TIG, qui peut être effectué plus tard.

Plasma  Arc  Soudage

Avantages :Haute précision

Idéal pour :Aéronautique, électronique, fabrication de précision

Le soudage à l'arc plasma (PAW) est une forme de soudage à l'arc étroitement liée au GTAW/TIG. L'arc électrique est réalisé entre une électrode de tungstène, située à l'intérieur du corps de la torche, et la pièce en tôle. Le placement de l'électrode à l'intérieur de la torche sépare l'arc plasma de son enveloppe de gaz de protection.

Pendant le processus de soudage à l'arc plasma de la tôle, le courant peut être ajusté pour s'adapter à différentes jauges. Le plasma chaud fait fondre les deux feuilles ensemble, formant un joint solide et précis.

Les avantages du soudage à l’arc plasma incluent un haut niveau de précision, des vitesses rapides et une faible demande de puissance. La qualité esthétique des soudures finies est également élevée. Cependant, c'est l'un des procédés de soudage les plus coûteux.

Le soudage à l'arc plasma est idéal pour les applications d'assemblage de tôles qui nécessitent des feuilles très fines. Il offre un contrôle très fin avec un faible risque de distorsion. Il est efficace même lors du soudage de matériaux sensibles à une chaleur excessive. Il s'agit de l'un des procédés de soudage les plus utilisés dans la fabrication de précision, en particulier dans des domaines tels que l'aérospatiale, l'électronique et la santé, ou pour le soudage de métaux réactifs.

Autres techniques de soudage

Une grande variété de procédés de soudage peuvent être utilisés pour les applications de tôlerie. D'autres techniques de soudage de tôle incluent :

• Soudage de fusibles  : Le soudage par fusion ou fusion fait fondre deux pièces ensemble, créant ainsi des soudures étanches mais d'apparence rugueuse sur l'acier ou l'acier inoxydable.
• Soudage continu :Le soudage en continu ou en filet est une technique de soudage à l'arc qui crée une soudure longue et continue le long d'un joint entre deux tôles. Dans le sertissage de tôles, le joint est solide et étanche mais risque de déformation de la pièce et nécessite un nettoyage important.
• Soudage par faisceau d'électrons  :Le soudage par faisceau d'électrons est un processus coûteux qui utilise une source de chaleur par faisceau d'électrons pour fusionner les pièces de tôle avec une grande précision, même sur des matériaux difficiles.
• Soudage laser :Le soudage au laser fonctionne de manière similaire au soudage par faisceau d'électrons, produisant des résultats comparables. Il est légèrement plus polyvalent mais offre moins de pénétration.

Tableau comparatif du soudage de tôles

Le tableau ci-dessous montre comment certains des meilleurs procédés de soudage de tôle se comparent en termes de coût de travail, de résistance de soudure, de vitesse de soudage et de qualité esthétique. Pour un examen plus détaillé sur la façon de choisir la bonne technique de soudage, consultez la section suivante ou parlez à un expert de 3ERP.

MIG TIG Fusible Spot Vure de bord Point Couture Plasma Coût FaibleÉlevéFaibleFaibleFaibleMoyenMoyenForce ÉlevéTrès élevéMoyenÉlevéFaibleMoyenÉlevéÉlevéVitesse ÉlevéFaibleMoyenTrès élevéTrès élevéÉlevéÉlevéÉlevéFinition MoyenÉlevéÉlevéFaibleMoyenÉlevéMoyen

Comment choisir la bonne méthode de soudage

Le choix de la bonne méthode de soudage de tôle dépend de facteurs tels que le type de tôle, son calibre (épaisseur), l'ampleur du travail (c'est-à-dire le nombre de pièces à souder) et le type de soudure requis.

Type et calibre du matériau

Certaines techniques de soudage de tôles sont mieux adaptées à certains métaux et alliages. Par exemple, alors que l'acier doux peut être soudé par la plupart des soudeurs, un matériau comme l'aluminium répond mieux à un processus comme le TIG en raison de son utilisation du courant alternatif et de son haut niveau de précision.

• Acier doux  :La plupart des procédés de soudage
• Acier inoxydable :TIG, MIG, soudage par points
• Aluminium :TIG, soudage par faisceau laser, soudage par faisceau d'électrons
• Cuivre, laiton, bronze :MIG, TIG
• Titane :TIG, soudage par points, soudage continu

Certains procédés de soudage ne doivent pas être utilisés avec certains métaux. Par exemple, les métaux très réactifs comme l’aluminium et le titane ne sont généralement pas adaptés au soudage à la baguette ni même au soudage MIG. Et la plupart des procédés de soudage ne parviennent pas à souder correctement deux métaux distincts ayant des points de fusion très différents :l'aluminium et l'acier, par exemple.

Le calibre de la tôle compte également. Pour les feuilles minces, les processus de précision comme le TIG fonctionnent mieux, avec un risque de déformation minimal. Cependant, d'autres procédés comme le MIG et le soudage par points peuvent également être utilisés.

Les tôles plus épaisses sont adaptées aux processus tels que le soudage MIG et à l'arc plasma, ainsi qu'à d'autres techniques telles que le soudage à l'arc avec noyau de flux et le soudage à la baguette.

Échelle de production

L'échelle de production a un impact sur le choix du procédé de soudage de la tôle. Certains procédés conviennent mieux aux pièces uniques ou aux petits lots, tandis que d'autres conviennent à la production de masse.

Dans l’ensemble, les méthodes de soudage manuelles comme MIG et TIG sont meilleures pour les petits travaux. L'accès à l'équipement manuel et à la main-d'œuvre manuelle est relativement faible, et le coût par pièce est raisonnable, même en petites quantités.

Pour la production en série ou en masse (plus de 1 000 pièces), une autre option doit être envisagée. L’une de ces options est le soudage par points ; bien que cela nécessite un certain travail manuel, il est incroyablement rapide, permettant un débit élevé même dans de gros volumes, d'où sa popularité dans l'industrie automobile. Le processus peut être automatisé pour augmenter encore la vitesse.

D'autres processus qui peuvent être automatisés à l'échelle de l'usine incluent le MIG robotisé, le soudage au laser et le soudage par faisceau d'électrons.

Conception de joint préférée

Comme spécifié par l'American Welding Society (AWS), les cinq principaux types de joints soudés sont les joints bout à bout, à recouvrement, d'angle, en T (té) et de bord. Différents procédés de soudage peuvent être meilleurs pour réaliser ces types de joints spécifiques.

Quelques exemples de processus sont répertoriés ci-dessous, bien que les soudeurs qualifiés soient capables d'exécuter la plupart des conceptions de joints avec la plupart des processus.

• Joints bout à bout :Lorsque deux pièces de métal sont assemblées bord à bord dans le même plan, le TIG excelle en raison de son contrôle précis de la chaleur, tandis que le soudage MIG et par fusion est bien utile lorsque la vitesse compte plus que l'apparence.
• Joints à recouvrement  :Lorsque deux feuilles se chevauchent, des techniques plus rapides et moins précises peuvent être utilisées telles que le MIG et le soudage par points.
• Joints d'angle :Là où deux feuilles se rencontrent dans un coin, le TIG excelle encore, bien que d'autres procédés comme le MIG puissent également être utilisés. Le soudage à l'arc plasma est une autre option.
• Joints en T  : Lorsqu'une feuille est positionnée à 90 ° par rapport à une autre pour former une forme en T, le soudage MIG et par points sont deux options viables.
• Joints de bord  :Lorsque les tôles sont assemblées au niveau des bords de bride, elles sont adaptées aux processus tels que le TIG et le soudage continu.

Conseils et astuces pour le soudage de la tôle

Savoir souder des tôles nécessite une bonne connaissance de la technique de soudage choisie, ainsi que des considérations spécifiques liées à la tôle (par rapport aux autres formes de pièces). Bien que de longs livres puissent être écrits sur n'importe quel processus de soudage individuel, nous avons répertorié ci-dessous quelques trucs et astuces clés pour le soudage de la tôle :

1. Contrôlez la chaleur :Aspect central d’un soudage réussi, le contrôle thermique peut être réalisé de différentes manières. Certains processus comme le soudage par points permettent des pauses intermittentes rapides qui permettent à la chaleur de se dissiper; d'autres stratégies de contrôle de la chaleur incluent le maintien d'une vitesse de déplacement rapide et constante, l'utilisation de dissipateurs thermiques en cuivre ou le soudage à un angle vers le bas.
2. Prévention des défauts  :Pour minimiser les défauts de soudage des pièces en tôle, il est utile de nettoyer soigneusement la pièce, d'utiliser un matériau d'apport très sec (contenant idéalement une faible quantité d'hydrogène), de sélectionner un gaz de protection compatible avec la méthode et le matériau choisis, et de bien concevoir les pièces et leurs joints, même en utilisant un logiciel de simulation de soudage pour créer la soudure parfaite.
3. Réduction de la déformation :Les soudeurs disposent de quelques stratégies pour minimiser la déformation des tôles. Par exemple, le soudage en arrière ou le backstepping est une technique qui consiste à souder des segments courts d'un joint, puis à reculer pour commencer le segment suivant, en les chevauchant et en les liant à la soudure précédente.

Services experts en soudage avec 3ERP

Le soudage est une compétence difficile à maîtriser, et un soudeur qualifié peut faire la différence entre des pièces en tôle de mauvaise qualité et de haute qualité. C'est pourquoi de nombreux ingénieurs et concepteurs de produits se tournent vers les services experts en soudage fournis par 3ERP, un spécialiste de la fabrication de tôles et d'autres types de fabrication à faible volume.

Accumulée au fil de nombreuses années, notre expérience dans la fabrication de tôles nous a permis de produire des pièces dans diverses industries, de l'aérospatiale aux biens de consommation. Nous pouvons également travailler avec la plupart des tôles, notamment les aciers, les alliages d'aluminium et les alliages de cuivre.

En plus de nos services de soudage de tôles, nous pouvons également gérer d'autres aspects de la fabrication de tôles, notamment de nombreux processus de déformation et de découpe, en plus des procédures de finition des métaux telles que le polissage, le sablage abrasif, le placage et la peinture.

Pour votre prochain projet de soudage de tôles, demandez un devis à 3ERP.

Questions fréquemment posées (FAQ)

Qu'est-ce que le soudage de tôles ?

Le soudage est un type d'assemblage de tôle robuste dans lequel la chaleur et un matériau d'apport sont utilisés pour fixer fermement deux pièces de métal, les fusionnant en une seule structure.

Quel type de soudure est généralement utilisé pour les métaux minces ?

Le TIG est idéal pour fusionner des tôles de très fine épaisseur en raison de son haut niveau de précision. Le soudage à l'arc plasma est une autre option pour les métaux minces.

Quels sont les 5 types de soudure ?

Selon l'American Welding Society (AWS), les cinq principaux types de joints soudés sont les joints bout à bout, à recouvrement, d'angle, en T (té) et de bord. Les types de joints sont distincts des procédés de soudage utilisés pour les fabriquer.

Comment éviter les gauchissements et les déformations lors du soudage de tôles ?

Le gauchissement de la tôle peut être évité de plusieurs manières. Les étapes importantes incluent le contrôle de la chaleur (avec des soudures courtes ou des backsteppings, par exemple), l'utilisation de fixations et de pinces et la prévision préalable du retrait.

Comment souder de l'acier sur de l'acier ?

Plusieurs techniques de soudage peuvent être utilisées pour souder des tôles d'acier sur des tôles d'acier, notamment le soudage MIG et TIG.

Peut-on souder de l'aluminium avec une soudeuse à noyau de flux ?

Il est très difficile de souder l’aluminium avec une soudeuse à noyau de flux en raison de la grande quantité de projections produites. MIG et TIG fournissent une protection contre les gaz pour éviter cela.

Quelles sont les meilleures méthodes de fixation de tôle ?

Cela dépend du type de joint requis. Les fixations telles que les boulons et les rivets sont assez sécurisées et peuvent être défaites, ce qui est utile pour la réparation, le démontage et le recyclage des pièces. Cependant, le soudage peut créer des joints solides, étanches et permanents, qui sont souvent préférés. D'autres techniques incluent les adhésifs, le clinchage et l'ourlet, qui ont toutes leurs avantages et leurs inconvénients.

Quelles sont les précautions de sécurité pour les opérations de soudage de tôles ?

Les précautions de sécurité en matière de soudage comprennent les EPI (casque, gants, vêtements ignifuges), une ventilation adéquate pour contrôler les fumées, les étapes de prévention des incendies, les vérifications de l'équipement et d'autres protocoles de prévention des risques.

Quelle est la différence entre le soudage par points et le soudage continu ?

Le soudage par points est utilisé pour créer une série de pépites de soudure individuelles entre des feuilles qui se chevauchent à l'aide d'électrodes et de pression. Le soudage continu fait rouler une électrode de roue continue sur le joint, produisant une soudure longue, scellée et étanche.

Quel procédé de soudage donne la finition la plus propre sur la tôle ?

Le soudage TIG produit généralement la finition la plus propre et la plus esthétique car, entre les mains d'un soudeur expert, il offre un contrôle précis avec un minimum de projections. Le soudage par fusion et le soudage au laser peuvent également produire des résultats très propres lorsque l'ajustement des joints est parfait.

Les tôles en acier inoxydable peuvent-elles être soudées sans déformation ?

Pas vraiment, mais la distorsion peut être minimisée. L'acier inoxydable conduit mal la chaleur, c'est pourquoi des techniques telles que le TIG pulsé, les points de soudure décalés, les dissipateurs thermiques et le serrage aident à contrôler l'expansion et la contraction.