5 types essentiels de joints de soudage : conception, qualité et impact sur les coûts

Le soudage est un métier complexe exigeant patience, souci du détail et créativité. Pour réussir, les soudeurs doivent maîtriser parfaitement les techniques et pratiques du secteur, notamment les types de joints soudés.

Le terme « conception de joint de soudage » (weld joint design) désigne la manière dont les pièces métalliques sont jointes ou alignées. La conception de chaque joint affecte la qualité et le coût de la soudure finie. Choisir la conception la plus adaptée demande soin et compétence.

Qu'est-ce qu'un joint de soudage ?

Un joint de soudage est un point ou un bord où deux ou plusieurs pièces de métal (ou plastique) sont jointes. Ils sont formés par soudage de deux ou plusieurs pièces selon une géométrie particulière.

Selon l'American Welding Society (AWS), il existe cinq types de joints : bout à bout (butt), d'angle (corner), de bord (edge), à recouvrement (lap) et en T (tee). Ces configurations peuvent avoir diverses préparations au niveau du joint où le soudage effectif se produit.

Types de joints de soudage

Selon l'AWS, cinq types de joints de base sont couramment utilisés dans l'industrie :

• Joint bout à bout (Butt joint)
• Joint en T (Tee joint)
• Joint d'angle (Corner joint)
• Joint à recouvrement (Lap joint)
• Joint de bord (Edge joint)

1. Joint bout à bout (Butt Joint)

L'un des joints les plus simples et polyvalents. Deux pièces métalliques sont placées bord à bord et soudées le long de la jonction.

Pour un joint bout à bout, les surfaces à joindre doivent être dans le même plan et le métal d'apport rester dans les plans des surfaces. Les pièces sont presque parallèles et ne se chevauchent pas (contrairement aux joints à recouvrement).

Types de joints bout à bout

Les joints bout à bout se réalisent de différentes manières, chacune servant un but spécifique. Exemples typiques :

• Joint bout à bout carré (Square butt weld). Principalement pour métaux ≤ 3/16 po (~4,8 mm). Joint assez résistant, mais déconseillé si la structure finie subit chocs ou fatigue prolongée.
• Joint bout à bout avec chanfrein (Grooved butt weld). Pour métaux > 3/16 po. Le chanfrein donne la résistance nécessaire. Métaux plus épais = plus d'espace pour métal d'apport, chanfrein = liaison plus permanente.
• Soudure en V simple (V-butt welding). Courant sur épaisseurs 1/4–3/4 po (6–19 mm). Angle conique ~60° pour tôle, 75° pour tube. Préparation par machine à chanfreiner ou chalumeau. Plus coûteux que le joint carré, nécessite plus de métal d'apport.
• Soudure en V double (Double V butt welding). Excellent pour nombreux projets. Avantage : métaux > 3/4 po peuvent être chanfreinés des deux côtés. Utilisable aussi sur tôles plus fines où la résistance à la charge est critique.

2. Joint en T (Tee Joint)

Créé quand deux pièces se croisent à 90°. Les bords convergent au centre d'un panneau/composant en forme de T. Considéré comme un type de soudure d'angle (fillet weld). Peut aussi se former quand un tube/tuyau est soudé sur une plaque de base.

Généralement non chanfreiné sauf si le métal de base est épais et que le soudage des deux côtés ne supporte pas la charge. Défaut courant : délamination (rupture de feuillards) due à la contrainte du joint. Les soudeurs utilisent souvent un support (backing) pour prévenir la déformation.

3. Joint d'angle (Corner Joint)

Deux matériaux se rejoignent « en coin » pour former un L. Utilisé pour construire pièces en tôle : cadres, boîtes, applications similaires.

Pour réaliser ce joint : commencer par des points de tack sur les bords extérieurs, puis même mouvement zigzag courbe que pour la soudure d'angle sur joint en T.

Les joints d'angle peuvent être difficiles car on ne peut pas toujours poser la main sur la pièce pour stabiliser le chalumeau. Pratiquez un essai à sec le long du joint pour vérifier le confort ; certains vont jusqu'à serrer un étau sur une autre pièce pour créer un appui-main.

Styles pour joints d'angle : V-groove, J-groove, U-groove, point, bord, filet, bride d'angle, chanfrein, V-évasé, carré/bout à bout.

4. Joint à recouvrement (Lap Joint)

Version modifiée du joint bout à bout. Deux pièces superposées en chevauchement. Le plus souvent pour joindre deux pièces d'épaisseurs différentes. Soudure sur un ou les deux côtés.

Rarement utilisé sur matériaux épais, courant pour tôles. Inconvénients potentiels : déchirure lamellaire ou corrosion par chevauchement. Prévenus par techniques correctes et ajustement des variables.

5. Joint de bord (Edge Joint)

Souvent appliqué à des pièces en tôle avec bords à bride ou là où une soudure doit attacher des pièces adjacentes. Type soudure en gorge : pièces côte à côte, soudées sur le même bord.

Surfaces métalliques placées bord à bord, bords alignés. Une ou les deux plaques peuvent être formées par pliage à un angle. But : joindre les pièces pour distribuer les contraintes. Forces en jeu : traction, compression, flexion, torsion, cisaillement.

La capacité d'un joint à résister dépend de sa conception et de l'intégrité de la soudure. Certains joints résistent mieux à certains types de forces. Le procédé de soudage influence fortement le choix de la conception de joint. Chaque procédé a des caractéristiques affectant sa performance.

Avantages des joints soudés

• Haute résistance, parfois supérieure au métal de base.
• Matériaux différents soudables.
• Soudage possible partout, sans besoin de jeu important.
• Aspect lisse, simplicité de conception.
• Réalisable sous toute forme et direction.
• Automatisable.
• Joint complètement rigide.
• Ajout et modification de structures existantes faciles.

Inconvénients des joints soudés

• Distorsion possible par chauffage/refroidissement inégaux.
• Joint permanent : démontage = destruction de la soudure.
• Investissement initial élevé.

Applications des joints de soudage

Le soudage est largement utilisé pour la fabrication de : vaisseaux sous pression, ponts, structures de bâtiments, aéronefs et engins spatiaux, voitures ferroviaires, applications générales en construction navale, automobile, électrique, électronique, défense, pose de pipelines et voies ferrées, installations nucléaires.

• Fabrication de tôlerie.
• Industries automobile et aéronautique.
• Jonction métaux ferreux et non ferreux.
• Jonction métaux minces.

FAQ

Qu'est-ce qu'un joint de soudage ?

Point ou bord où deux ou plusieurs pièces de métal ou plastique sont jointes. Formées par soudage de pièces selon une géométrie particulière.

Quels sont les 5 types de base de joints de soudage ?

Selon l'AWS :

• Joint bout à bout.
• Joint en T.
• Joint d'angle.
• Joint à recouvrement.
• Joint de bord.

Quels sont les 4 joints de soudage les plus courants ?

• Joint en T. Résultat : forme en T.
• Joint de bord. Pour tôles à bords à bride.
• Joint d'angle. Apprécié en tôlerie.
• Joint à recouvrement.
• Joint bout à bout.

Quels sont les divers joints de soudage ?

Cinq types selon l'AWS : bout à bout, d'angle, de bord, à recouvrement, en T. Configurations variées au niveau du joint pour le soudage effectif.

Quel est le joint de soudage le plus résistant ?

Le soudage TIG produit le type de soudure le plus résistant.

Quels sont les 3 types de joints d'angle (fillet) ?

Joints à soudure d'angle : en T, à recouvrement, d'angle. Les plus courants en fabrication soudée. Représentent ~70–80 % de tous les joints par soudage à l'arc.

Faut-il souder les deux côtés ?

Soudant des deux côtés, une pénétration complète est plus facile. Pour matériau mince : bords bout à bout, soudure d'un côté, puis de l'autre pénétrant totalement dans la première.

Quel est le joint le plus facile à réaliser ?

Joint bout à bout. Aussi appelé soudure à gorge carrée. Le plus facile et probablement le plus courant. Deux pièces plates côte à côte, parallèles.

Qu'est-ce qu'un joint d'angle soudé ?

Deux matériaux se rejoignent « en coin » formant un L. Utilisé pour pièces tôle : cadres, boîtes, etc.

Quels sont les types de joints à soudure d'angle ?

Deux types principaux : soudure d'angle transversale et soudure d'angle parallèle.

Quel joint de soudage est le plus faible ?

L'orteil de la soudure (toe of the weld) est souvent le « maillon faible ». Dû à la géométrie et concentrations de contraintes qui s'ensuivent.

Quelle baguette (électrode) est la plus facile à souder ?

La plus facile : 1/8″ (3,2 mm) E6013. La plupart des écoles de soudage commencent avec E6013. Amorçage d'arc facile, tolérant aux erreurs de manipulation.

Comment savoir si ma soudure est solide ?

Bonne soudure = facile à identifier. Droite, uniforme, sans scories, fissures, trous. Pas de ruptures. Pas trop fine. Pas de creux ou cratères dans le cordon.

Quelle est la différence entre soudure à emboîtement (socket weld) et soudure d'angle (fillet weld) ?

Soudure à emboîtement (SW) : méthode d'insertion de tuyauterie. Deux tuyaux de diamètres différents, le plus petit inséré dans le grand. Soudure entièrement sur la périphérie du gros tuyau = soudure d'angle.

Lequel est plus résistant : joint à recouvrement ou joint bout à bout ?

En conclusion, le joint bout à bout produit une liaison bien plus résistante que le joint à recouvrement. La résistance supérieure vient d'un volume plus important d'inox 304 soudé aux interfaces. Chaque point du cordon a une résistance maximale similaire mais pas atteinte simultanément.

Quel joint est meilleur : recouvrement ou bout à bout ?

Chargé axialement, le joint bout à bout offre de meilleures conditions de contrainte que le joint à recouvrement : le moment de flèche induit par le décalage des plaques est minimisé. Soudures bout à bout à pénétration complète en tôles épaisses possibles par chanfreinage des bords avant soudage.

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