Soudage à l'Arc : Types, Avantages et Applications

Soudage à l'Arc et Types

Qu'est-ce que le soudage à l'arc ?

Le soudage à l'arc est un procédé de soudage par fusion dans lequel la chaleur de soudage est obtenue à partir d'un arc électrique entre la pièce (ou métal de base) et une électrode.

L'arc électrique est produit lorsque les deux conducteurs d'un circuit électrique sont mis en contact puis séparés par une courte distance, de sorte que le circuit a une tension suffisante pour maintenir le flux de courant électrique à travers l'air.

La température de la chaleur produite par l'arc électrique est de l'ordre de 6000° à 7000°.

La méthode la plus courante de soudage à l'arc est avec l'utilisation d'une électrode métallique qui fournit le métal d'apport. Le soudage est fait en faisant d'abord contact avec l'électrode sur la pièce et en séparant ensuite l'électrode à une distance appropriée pour produire un arc.

Types de Soudage à l'Arc

Voici les différents types de procédés de soudage à l'arc :

1. Soudage à l'arc sous gaz protecteur (SMAW)
2. Soudage à l'arc fourré (FCAW)
3. Soudage à l'arc submergé (SAW)
4. Soudage électro-scories (ESW)
5. Soudage à l'arc de goujon (Stud Welding)

#1 Soudage à l'Arc sous Gaz Protecteur (SMAW)

Il est aussi connu sous le nom de soudage à l'arc métallique manuel, soudage à l'arc sous flux protecteur, ou soudage à la baguette. Dans ce soudage, c'est un procédé où l'arc est amorcé entre la baguette métallique ou l'électrode (enrobée de flux) et la pièce, la surface des deux, la baguette et la pièce, fond pour former un bain de fusion.

La fusion simultanée de l'enrobage de flux sur la baguette créera du gaz et des scories, qui protègent le joint de soudure de l'environnement ambiant. Le soudage à l'arc sous gaz protecteur est un procédé varié idéal pour joindre des matériaux ferreux et non ferreux avec l'épaisseur du matériau à toutes les positions.

#2 Soudage à l'Arc Fourré (FCAW)

Ce type de procédé de soudage à l'arc utilise une électrode fourrée en flux alimentée en continu et une source d'alimentation à tension constante, qui fournit une longueur d'arc constante. Ce processus utilise soit un gaz de protection, soit juste un gaz produit par le flux pour fournir une protection contre la contamination.

#3 Soudage à l'Arc Submergé (SAW)

Dans le soudage à l'arc submergé, c'est un procédé dans lequel une électrode alimentée en continu et une couverture de flux fusibles deviennent conductrices lorsqu'elles sont fondues et fournissent un chemin de courant entre la pièce et l'électrode. Ce flux aide aussi à prévenir les projections et étincelles tout en supprimant les fumées et le rayonnement ultraviolet.

#4 Soudage Électro-scories (ESW)

Le soudage électro-scories est appliqué comme un procédé vertical, pour souder des plaques épaisses (au-dessus de 25 mm) en une passe. L'ESW repose sur un arc électrique avant qu'un courant additionnel ne commence à éteindre l'arc. Le flux fond alors que le fil consommable est alimenté dans le bain fondu, ce qui forme une scorie fondue au-dessus du bain.

La chaleur pour fondre le fil et les extrémités de la plaque est générée à travers la résistance de la scorie fondue au passage du courant électrique. Deux chaussures de cuivre refroidies à l'eau suivent la progression du processus et empêchent toute scorie fondue de se refermer.

#5 Soudage à l'Arc de Goujon

Le soudage à l'arc de goujon est similaire au soudage flash, le soudage de goujon connecte un écrou ou un élément de fixation, généralement une bride avec un ergot qui fond pour s'attacher à une autre pièce métallique.

Procédure de Soudage à l'Arc

Lorsque l'arc est obtenu, la pénétration de chaleur intense ainsi produite fond rapidement la pièce sous l'arc formant un bain de métal fondu qui semble être forcé hors du bain par le souffle de l'arc.

Une petite dépression est formée dans la pièce et le métal fondu est déposé autour du bord de cette dépression, ce qu'on appelle le cratère d'arc. Les scories sont nettoyées après que le joint a refroidi.

Une fois démarrées, elles doivent être avancées à une vitesse uniforme le long de la ligne de soudage désirée. La fusion doit atteindre une profondeur suffisante sous les surfaces originales des pièces métalliques à joindre pour obtenir la soudure désirée. C'est ce qu'on appelle obtenir une pénétration propre.

Le courant continu ou alternatif peut être utilisé pour le soudage à l'arc, mais le courant continu est préféré pour la plupart des fins. Lorsque la pièce est connectée au terminal +ve d'une machine de soudage D.C. et le terminal -ve à un porte-électrode, la configuration de soudage est dite à polarité directe.

Cependant, lorsque le travail est connecté au -ve et l'électrode au terminal +ve, alors la configuration de soudage est dite à polarité inverse. La polarité directe est plus utile pour certaines soudures tandis que pour d'autres soudures, la polarité inverse devrait être utilisée.

Précautions de Sécurité pour le Soudage à l'Arc

Essentiellement, le soudage n'est pas une occupation dangereuse si des mesures de précaution appropriées sont observées. Cela nécessite une conscience continue des possibilités de danger et des précautions de sécurité habituelles par le soudeur.

1. Assurez-vous que l'équipement de soudage à l'arc est correctement installé, mis à la terre et en bon état de fonctionnement.
2. Portez toujours des vêtements de protection adaptés au soudage,
3. Portez toujours une protection oculaire appropriée pendant le soudage.
4. Gardez votre zone de travail propre et assurez-vous qu'aucun matériau inflammable ou explosif n'est dans ou près de la zone de travail.
5. Ne soudez pas dans un espace clos et des conteneurs scellés qui ont contenu des combustibles sans précautions spéciales.
6. Utilisez une extraction automatique au point de soudage lors du soudage du plomb, chrome, manganèse, bronze, laiton, cadmium, zinc, ou aciers galvanisés.
7. Lorsqu'il est nécessaire de souder dans une zone humide ou mouillée, tenez-vous sur une plateforme isolée sèche, ou portez des bottes en caoutchouc.
8. Si nécessaire d'épisser la longueur du câble de soudage, assurez-vous que toutes les connexions électriques sont isolées.
9. Lorsque le porte-électrode n'est pas utilisé, accrochez-le sur les supports fournis.
10. Éliminez les bouts d'électrode dans un conteneur approprié car les bouts au sol sont un danger pour la sécurité.
11. Ne soudez pas près d'opérations de dégraissage.
12. En travaillant en hauteur, assurez-vous que l'échafaudage, l'échelle ou la surface de travail est solide.

Équipements de Soudage à l'Arc

Voici les différents équipements utilisés dans le soudage à l'arc :

1. Machine A.C. ou D.C.
2. Électrode
3. Porte-électrode
4. Câbles, connecteurs de câbles
5. Fiche de câble
6. Marteau à piquer
7. Pinces de mise à la terre
8. Brosse métallique
9. Casque
10. Lunettes de sécurité
11. Gants
12. Tabliers, manches ; etc.

Une raison de la large acceptation du procédé de soudage à l'arc est la simplicité de l'équipement nécessaire. L'équipement se compose des éléments suivants.

1. Source d'alimentation de soudage
2. Porte-électrode
3. Pince de masse
4. Câbles de soudage et connecteurs
5. Équipement accessoire (marteau à piquer, brosse métallique)
6. Équipement de protection (casque, gants, etc.)

1. Source d'Alimentation de Soudage

Ce soudage utilise soit CA soit CC, mais dans les deux cas, la source d'alimentation sélectionnée doit être de type courant constant. Ce type de source fournira un ampérage ou courant de soudage relativement constant indépendamment des variations de longueur d'arc par l'opérateur.

2. Porte-Électrode

Le porte-électrode se connecte au câble de soudage et met l'électrode sous tension. Des poignées isolées sont utilisées pour guider l'électrode vers le joint soudé.

Et alimente l'électrode au-dessus du joint de soudure et alimente l'électrode dans le bain de fusion. Les porte-électrodes sont disponibles en diverses tailles et sont classés selon leur capacité de transport de courant.

3. Pince de Masse

La pince de masse est utilisée pour connecter le câble de masse à la pièce, la connecter directement à la pièce ou à la table ou au montage sur lequel la pièce est positionnée.

Faisant partie du circuit de soudage, les pinces de masse sont capables de conduire le courant de soudage sans surchauffe due à la résistance électrique.

4. Câbles de Soudage

Le câble d'électrode et le câble de masse sont des parties essentielles du circuit de soudage. Ils doivent être très flexibles et avoir une isolation résistante à la chaleur.

Les connexions dans le porte-électrode, la pince de masse et sur la source d'alimentation doivent être soudées ou bien serties pour assurer une faible résistance électrique.

La section transversale d'un câble doit être d'une taille suffisante pour permettre le courant de soudage avec une chute de tension minimale. L'augmentation de la longueur du câble nécessite l'augmentation du diamètre du câble pour réduire la résistance et la chute de tension.

5. Équipement Accessoire (marteau à piquer, brosse métallique)

Maintenant, la plupart des soudeurs peuvent convenir qu'il est nécessaire d'enlever les scories du métal de soudure. Vous vous demandez peut-être comment enlever les scories. Ce processus est très facile et ne prend que quelques secondes.

Les scories ne sont pas conçues pour être très liées à la soudure, tout ce qui est nécessaire est quelque chose comme un marteau à piquer ou une brosse métallique. Nous devrions dire que meilleure est la soudure, moins elle se liera aux scories. Donc si vos soudures sont bonnes, vous n'avez qu'à taper dessus.

6. Équipement de Protection (casque, gants, etc.)

Les rayons de l'arc métallique sont élevés en rayonnement infrarouge et ultraviolet. Ceux-ci sont très dangereux pour les yeux, le visage et la peau du soudeur. Il doit être protégé de ces rayons ainsi que de la luminosité de l'arc.

Les écrans à main et casques aident à protéger le visage et les yeux de l'opérateur des rayons d'arc. Ils sont faits de matériau léger. L'écran à main ou le casque ne doit pas peser plus de 600 grammes. Ils doivent être assez grands pour protéger tout le visage et les yeux des rayons réfléchis.

7. Électrodes pour Soudage à l'Arc

Des électrodes non consommables et consommables sont utilisées pour le soudage à l'arc. Les électrodes non consommables peuvent être faites de carbone, graphite ou tungstène qui ne se consomment pas pendant l'opération de soudage.

Les électrodes consommables peuvent être faites de divers métaux selon leur but et la composition chimique des métaux à souder. Ces électrodes consommables peuvent être classées en nues et enrobées.

Avantages du Soudage à l'Arc

Voici les avantages du soudage à l'arc :

1. Équipement de soudage à faible coût.
2. Opération de soudage plus rapide comparée au soudage au gaz.
3. Faible coût de l'opération de soudage.
4. Technique relativement simple et polyvalente.
5. Il nécessite une variété relativement petite d'électrodes.
6. L'enrobage sur l'électrode peut fournir des gaz de protection, éléments d'alliage et autres matériaux essentiels à un coût relativement faible.
7. L'équipement de soudage est maniable et peut être facilement entretenu.

Inconvénients du Soudage à l'Arc

Voici les inconvénients du soudage à l'arc :

1. L'apport de chaleur et le dépôt de métal d'apport ne peuvent pas être séparés.
2. Le matériau d'électrode est gaspillé sous forme de bout inutilisé, scories et gaz.
3. Il y a plus de chances d'inclusions de scories dans le cordon.
4. Si le séchage approprié de l'électrode n'est pas fait, l'humidité peut abaisser la qualité du métal de soudure.
5. Projection de métal et soufflage d'arc sont des problèmes généraux de ce processus.
6. Les pièces minces de moins de 3 mm sont difficiles à souder.

Applications du Soudage à l'Arc

Voici les applications du soudage à l'arc :

1. Ce procédé est couramment utilisé dans la construction générale et la fabrication dans la construction navale, sur les pipelines, et pour les travaux de maintenance, car l'équipement est portable et peut être facilement entretenu.
2. Il est utile pour travailler dans des zones reculées, où un générateur portable alimenté au carburant est utilisé comme source d'alimentation.
3. Le procédé est le mieux adapté pour une épaisseur de pièce de 3 à 19 mm, bien que cette plage puisse être facilement étendue par des opérateurs qualifiés utilisant des techniques multipasses.

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Conclusion

Nous espérons avoir clarifié tous vos doutes sur le Procédé de Soudage à l'Arc. Si vous avez encore des questions sur les "Types de Soudage à l'Arc", vous pouvez nous contacter ou poser vos questions dans les commentaires.

C'est tout, merci de votre lecture. Si vous avez aimé notre article, partagez-le avec vos amis. Abonnez-vous à notre newsletter pour être informé de nos nouveaux articles.