Comprendre le soudage à l'arc : types, fonctionnement et avantages

Qu'est-ce que le soudage à l'arc ?

Le soudage à l'arc est un procédé de soudage utilisé pour joindre métal à métal en utilisant l'électricité pour générer assez de chaleur pour fondre le métal, et les métaux fondus, en refroidissant, résultent en une jonction des métaux. C'est un type de soudage qui utilise une source d'alimentation de soudage pour créer un arc entre une baguette métallique (« électrode ») et le matériau de base pour fondre les métaux au point de contact. Les postes à l'arc peuvent utiliser soit du courant continu (DC), soit du courant alternatif (AC) et des électrodes consommables ou non consommables.

La zone de soudage est généralement protégée par un type de gaz de protection, vapeur, ou scories. Les procédés de soudage à l'arc peuvent être manuels, semi-automatiques, ou entièrement automatiques. Le soudage à l'arc a été développé à la fin du 19e siècle et a acquis une importance commerciale dans la construction navale pendant la Seconde Guerre mondiale. Aujourd'hui, il reste un processus important pour la fabrication de structures en acier et véhicules.

Connexe : Qu'est-ce que le soudage ?

Comment fonctionne le soudage à l'arc ?

Le soudage à l'arc utilise un arc électrique pour fondre le matériau de travail. D'abord, un fil de masse est attaché au matériau. Ensuite, le soudeur place une électrode contre le matériau.

Quand le soudeur éloigne l'électrode du matériau, cela crée un arc, aussi appelé décharge plasma continue, due à la rupture électrique du gaz. Les postes à l'arc utilisent soit du courant alternatif, soit du courant continu pour créer une soudure par points très concentrée et étroite.

Le soudage à l'arc est un procédé de soudage par fusion utilisé pour joindre les métaux. Un arc électrique d'une source AC ou DC crée une chaleur intense d'environ 3 600 °C (6 500 °F), qui fond le métal au joint entre deux pièces.

L'arc peut être guidé manuellement ou par machine le long de la ligne de jonction, tandis que l'électrode ne porte que le courant ou conduit le courant et fond en même temps dans le bain de fusion pour apporter du métal d'apport au joint.

Comme les métaux réagissent chimiquement avec l'oxygène et l'azote de l'air quand ils sont chauffés par l'arc à des températures trop élevées, un gaz de protection ou des scories sont utilisés pour minimiser le contact du métal fondu avec l'air. Après refroidissement, les métaux fondus se solidifient pour former une liaison métallurgique.

Courants DC vs AC

L'alimentation électrique pour le soudage à l'arc peut provenir soit du courant continu (DC), soit du courant alternatif (AC).

Le soudage à l'arc à courant continu (DC) est souvent utilisé en soudage à la baguette et cas à basse tension et est généralement préféré au AC. C'est parce que le courant DC utilise des électrons qui circulent régulièrement dans une direction, créant un arc plus lisse et plus stable.

Le soudage à l'arc à courant alternatif (AC) a une plus grande volatilité dans les électrons, car ils changent constamment de direction.

Le courant AC est généralement un choix secondaire en soudage mais peut être utile dans certains cas, comme quand un courant plus fort est nécessaire pour empêcher l'arc de s'éteindre ou pour transporter l'électricité sur de grandes distances.

Types de soudage à l'arc

Les différents types de soudage à l'arc sont grossièrement divisés en types électrode non consommable et consommable, ainsi que selon les principes de génération d'arc et de soudage.

Soudage à l'arc consommable vs non consommable

Les électrodes (ou « baguettes » ou « tiges ») utilisées en soudage à l'arc peuvent être soit consommables, soit non consommables.

Une électrode consommable ne conduit pas seulement le courant mais fournit aussi du métal d'apport au joint. Cela signifie que l'électrode est faite d'un type de métal qui fond avec les métaux soudés ensemble. Ce type de soudage est souvent utilisé dans la fabrication de produits en acier.

Une électrode non consommable, en revanche, est faite de matériau qui ne fond pas pendant la soudure, comme le tungstène, qui a un point de fusion extrêmement élevé.

Connexe : Qu'est-ce qu'une électrode de soudage ?

Le soudage à l'arc peut être catégorisé en deux types différents :

Consommation d'électrode	Méthode de soudage
Électrode non consommable (non fusible)	1. Soudage TIG 2. Soudage plasma
Électrode consommable (fusible)	1. Soudage à l'arc sous gaz protecteur (SMAW) 2. Soudage MAG 3. Soudage MIG 4. Soudage à l'arc électrogaz (EGW)

Différents types de procédés de soudage à l'arc

Il existe différents types de soudage à l'arc. Le choix dépend principalement du métal. Voici un aperçu des diverses techniques :

1. Soudage à l'arc fourré (FCAW)

Ce type utilise des électrodes tubulaires remplies de flux. Le flux émissif protège l'arc de l'air, les flux non émissifs peuvent nécessiter des gaz de protection.

Idéal pour souder des sections denses d'un pouce ou plus car le FCAW a un taux de dépôt de métal de soudure plus élevé.

Connexe : Qu'est-ce que le soudage à l'arc fourré ?

2. Soudage à l'arc sous gaz métal (GMAW)

Le GMAW ou MIG protège l'arc avec un gaz comme l'argon ou l'hélium ou un mélange. Les électrodes ont des désoxydants qui préviennent l'oxydation, permettant de souder plusieurs couches.

Avantages : simple, polyvalent, économique, basses températures, facilement automatisable. Technique populaire pour tôles fines et sections.

Connexe : Qu'est-ce que le soudage à l'arc sous gaz métal ?

3. Soudage à l'arc tungstène gaz (GTAW)

Le GTAW ou TIG est souvent considéré comme le plus difficile. Des électrodes tungstène créent l'arc. Gaz inertes argon/hélium ou mélange protègent le bouclier.

Fils d'apport ajoutent du matériau fondu si nécessaire. Méthode plus « propre » car pas de scories, idéale pour travaux où l'apparence compte et matériaux fins.

Connexe : Qu'est-ce que le soudage à l'arc tungstène gaz ?

4. Soudage à l'arc plasma (PAW)

Cette technique utilise gaz ionisés et électrodes créant des jets plasma chauds visés sur la zone de soudage.

Comme les jets sont extrêmement chauds, cette méthode est pour soudures étroites et profondes. Le soudage plasma (PAW) augmente aussi les vitesses de soudage.

Connexe : Qu'est-ce que le soudage à l'arc plasma ?

5. Soudage à l'arc sous gaz protecteur (SMAW)

Le SMAW est l'une des méthodes les plus simples, anciennes, et adaptables, la rendant très populaire. L'arc est généré quand la pointe de l'électrode enrobée touche la zone de soudage et est retirée pour maintenir l'arc.

La chaleur fond la pointe, l'enrobage, et le métal pour que la soudure se forme quand cet alliage se solidifie. Technique typiquement utilisée en tuyauterie, construction navale, et construction.

Connexe : Qu'est-ce que le soudage à l'arc sous gaz protecteur ?

6. Soudage à l'arc sous flux (SAW)

Le SAW fonctionne avec un flux granulaire créant une couche épaisse pendant le soudage, couvrant complètement le métal fondu et prévenant étincelles et projections.

Cette méthode permet une pénétration de chaleur plus profonde car elle agit comme isolant thermique. SAW utilisé pour soudage rapide de tôles ou plaques d'acier. Peut être semi-auto ou auto. Cependant, limité aux soudures horizontales.

Connexe : Qu'est-ce que le soudage à l'arc sous flux ?

7. Soudage electro-scories (ESW)

Un processus vertical pour souder plaques épaisses (au-dessus de 25 mm) en un seul passage. L'ESW repose sur un arc électrique pour démarrer avant qu'un ajout de flux n'éteigne l'arc. Le flux fond alors que le fil consommable est alimenté dans le bain fondu, créant une scorie fondue au-dessus du bain.

La chaleur pour fondre le fil et les bords de plaque est générée par la résistance de la scorie fondue au passage du courant. Deux sabots en cuivre refroidis à l'eau suivent la progression et empêchent la scorie fondue de s'écouler.

Connexe : Qu'est-ce que le soudage electro-scories ?

Où le soudage à l'arc est-il utilisé ?

Le soudage à l'arc est couramment utilisé pour joindre des matériaux dans de nombreuses industries.

L'industrie aérospatiale l'utilise pour fabriquer et réparer avions, joindre tôles, et travaux de précision. L'automobile l'utilise pour systèmes d'échappement et lignes hydrauliques. Le soudage à l'arc donne des liaisons extrêmement fortes même entre métaux fins.

La construction l'utilise pour garantir des connexions fortes, durables dans bâtiments, ponts, infrastructures. Autres industries : pétrole/gaz et énergie.

Types de baguettes

Le procédé à l'arc utilise une variété de baguettes aux forces, faiblesses, et usages différents impactant la qualité de soudure. La baguette est connectée à la machine et un courant passe pour joindre les pièces.

Dans certains cas (SMAW), les baguettes fondent pour devenir partie de la soudure – électrodes consommables. Dans d'autres (TIG), elles ne fondent pas – électrodes non consommables.

Les baguettes sont généralement enrobées, bien que le type exact varie. Baguettes non enrobées existent mais sont moins communes, créent plus de projections, et rendent le contrôle d'arc difficile.

Les baguettes enrobées sont meilleures pour réduire/éliminer oxydes contaminants ou soufre. Trois types d'enrobage : cellulose, minéraux, ou combinaison des deux.

Enrobées ou non, la bonne baguette doit être sélectionnée pour créer des soudures propres, fortes, avec la bonne qualité de cordon.

Applications du soudage à l'arc

Les applications incluent :

• Soudage de tôles
• Soudage métaux fins, ferreux & non-ferreux
• Conception vaisseaux sous pression
• Développement tuyauterie industrielle
• Automobile et ameublement
• Construction navale
• Fabrication aéronautique/aérospatiale, restauration carrosserie, chemins de fer
• Industries construction, automobile, mécanique, etc.
• GTAW en aérospatial pour joindre tôles
• Réparation matrices, outils, métaux magnésium/aluminium
• Industries fabrication utilisent GTAW pour pièces fines, surtout non ferreux
• GTAW là où résistance corrosion et fissuration long terme requises
• Fabrication véhicules spatiaux
• Soudage pièces petit diamètre, tubes parois fines, applicable industrie vélo

Avantages du soudage à l'arc

Nombreux avantages vs autres formats :

• Adapté aux soudures haute vitesse
• Appareil de soudage simple
• Fonctionne sur AC ou DC
• Températures supérieures
• Moins de fumée ou étincelles
• Portabilité grâce équipement simple
• Procédé rapide comparé aux autres
• Jonctions fortes
• Très peu de distorsion
• Haute résistance corrosion
• Capacité souder sur métal poreux et sale
• Équipement peu coûteux
• Fonctionne par vent ou pluie
• Alimentation utilisable là où électricité dispo, alternative générateurs si pas d'électricité
• Soudage lisse obtenu
• Bonne résistance à l'impact
• Cordons d'arc peuvent créer designs sur métaux fins
• Peut être réalisé dans toute atmosphère

Inconvénients du soudage à l'arc

Raisons pour lesquelles certains cherchent d'autres options :

• Soudeurs qualifiés requis
• Ne peut être utilisé pour métaux réactifs comme Al ou Ti
• Pas adapté aux métaux fins
• Pas tous métaux fins soudables à l'arc
• Opérateur bien formé et habile requis
• Coûts projet augmentent car gaspillage inévitable

FAQ

Qu'est-ce que le soudage à l'arc ?

Procédé pour joindre métal à métal par électricité générant assez de chaleur pour fondre le métal, les métaux fondus refroidissant formant une liaison. Type utilisant alimentation pour créer arc entre baguette (« électrode ») et matériau de base fondant les métaux au contact. Postes utilisent DC ou AC, électrodes consommables ou non.

Comment fonctionne le soudage à l'arc ?

Utilise arc électrique pour fondre matériau. Fil masse attaché au matériau. Soudeur place électrode contre matériau. En éloignant l'électrode, crée arc électrique = décharge plasma continue par rupture électrique du gaz.

Quels sont les différents types de soudage à l'arc ?

Différents types :

• Soudage à l'arc fourré (FCAW)
• Soudage à l'arc sous gaz métal (GMAW)
• Soudage à l'arc tungstène gaz (GTAW)
• Soudage à l'arc plasma (PAW)
• Soudage à l'arc sous gaz protecteur (SMAW)
• Soudage à l'arc sous flux (SAW)
• Soudage à l'arc électrogaz (EGW)

Quelle est l'application du soudage à l'arc ?

Applications :

• Soudage de tôles
• Métaux fins, ferreux & non-ferreux
• Conception vaisseaux sous pression
• Développement tuyauterie industrielle
• Automobile et ameublement
• Construction navale

Quels sont les avantages du soudage à l'arc ?

Avantages :

• Vitesse de soudage élevée
• Très peu de distorsion
• Moins de fumée/étincelles
• Soudage lisse
• Réalisable en toute atmosphère
• Coût faible
• Bonne résistance impact
• Haute résistance corrosion

Quels sont les 4 types de soudage à l'arc ?

Quatre types principaux : MIG – GMAW, TIG – GTAW, Baguette – SMAW, Fourré – FCAW. Nous approfondissons chaque type ici.

Que signifie soudage à l'arc ?

Procédé utilisant arc électrique pour créer chaleur fondant et joignant métaux. Alimentation crée arc entre électrode consommable/non-consommable et matériau de base avec DC ou AC.

Pour quoi le soudage à l'arc est-il le meilleur ?

Meilleur sur métaux lourds 4 mm+ et utilisé en réparation équipements lourds, montage acier, soudage pipelines, fabrication et construction.

Le soudage à l'arc est-il plus fort que le MIG ?

Certains arguent baguette plus fort que MIG car meilleure pénétration sur épais. Mais MIG donne bonnes soudures malgré moins efficace sur épais, et meilleur pour joindre métaux fins avec belle finition, moins risque brûlage.

Quel soudage est le plus fort ?

TIG produit soudures plus propres et précises que MIG ou autres méthodes à l'arc, le plus fort. Ceci dit, différents travaux requièrent différentes méthodes. TIG généralement plus fort/qualité, mais utilisez MIG ou autre si le travail l'exige.

Le soudage à l'arc est-il le même que le MIG ?

MIG (GMAW) et baguette (SMAW) sont deux des procédés à l'arc les plus courants, avec TIG. Bien qu'ils partagent similarités, l'un peut donner bien meilleurs résultats que l'autre pour certaines applications.

Le soudage à l'arc est-il facile ?

L'arc, créé par courant entre métal de base et fil, fond le fil et le joint au base, produisant soudure haute résistance, belle apparence, peu de nettoyage. MIG facile à apprendre, utilisable sur métaux fins ou épais.

Le soudage à l'arc est-il le même que le soudage à la baguette ?

Soudage à l'arc aussi appelé SMAW, MMAW (manual metal arc welding), ou soudage à la baguette. TIG = GTAW.

Quel est le soudage le plus facile à apprendre ?

Postes MIG parmi meilleurs pour débutants : électrode fil sur bobine à vitesse pré-réglée par pistolet. En semi-auto/auto, GMAW (MIG) est le plus facile.

Le soudage à l'arc est-il fort ?

Arc généré par courant entre métal base et fil. Courant fort fond fil et base, formant jonction. Soudure assez solide, peu de nettoyage.

Quel métal ne peut pas être soudé ?

Combinaisons non soudables par fusion : aluminium/acier (carbone ou inox), aluminium/cuivre, titane/acier. Propriétés métallurgiques inaltérables. Changez de procédé.

Quels sont les inconvénients du soudage à l'arc ?

Inconvénients :

• Efficacité moindre – plus de gaspillage généralement produit qu'autres types, augmentant coûts projet parfois.
• Niveau compétence élevé – opérateurs besoin haut niveau compétence/formation, pas tous pros l'ont.

Combien de types d'arc y a-t-il ?

Soudage à l'arc, incluant soudage à l'arc sous gaz protecteur, divisé en deux types : électrode consommable (fusible) et non consommable (non fusible) selon si baguette/fil fond ou non. Classifications ci-dessus = exemples.

Pourquoi mon poste à l'arc colle ?

Baguette colle car chaleur arc pas assez haute pour empêcher fusion entre baguette fondue et bain. Faible ampérage ou arc trop court = raisons principales.

Quelle est la différence entre soudage AC et DC ?

Comparé à AC, DC = sortie plus lisse, moins projections, arc plus stable. Pénètre plus dans métal = liaison plus forte qu'AC dans la plupart cas. Malheureusement, DC pas génial pour aluminium car ne produit pas bonne chaleur.