Soudage à l'Arc 101 : Types, Techniques et Fonctionnement

Qu'est-ce que le Soudage à l'Arc ?

Le soudage à l'arc est un procédé de soudage utilisé pour joindre du métal à du métal en utilisant l'électricité pour générer assez de chaleur pour fondre le métal ; les métaux fondus, en refroidissant, forment une jointure métallique. C'est un type de soudage qui utilise une source d'énergie 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 (CC) soit du courant alternatif (CA) et des électrodes consommables ou non consommables.

La zone de soudage est généralement protégée par un type de gaz de protection, vapeur ou scorie. 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 de 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 de travail.

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 et créent un point de soudure très concentré et étroit.

Le soudage à l'arc est un procédé de soudage par fusion utilisé pour joindre les métaux. Un arc électrique d'une source CA ou CC 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 jointure, tandis que l'électrode ne fait soit que conduire le courant, soit 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 très élevées, un gaz de protection ou une scorie est utilisé pour minimiser le contact du métal fondu avec l'air. Après refroidissement, les métaux fondus se solidifient pour former un lien métallurgique.

Courants CC vs CA

L'alimentation électrique pour le soudage à l'arc peut provenir soit de courant continu (CC) soit de courant alternatif (CA).

Le soudage à l'arc en courant continu (CC) est souvent utilisé en soudage à l'électrode (stick) et pour les basses tensions, et est généralement préféré au CA. Car le courant continu utilise des électrons qui circulent régulièrement dans une direction, créant un arc plus lisse et plus stable.

Le courant alternatif (CA) a une plus grande volatilité des électrons, car ils changent constamment de direction.

Le CA 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 à électrode non consommable et consommable, ainsi qu'en 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 apporte 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. Ce type de soudage est souvent utilisé dans la fabrication de produits en acier.

Une électrode non consommable, en revanche, est faite d'un 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. La méthode utilisée 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. Alors que 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 (25 mm) 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 soudage MIG protège l'arc avec un gaz comme l'argon, l'hélium ou un mélange. Les électrodes ont des désoxydants qui préviennent l'oxydation, permettant de souder plusieurs couches.

Cette méthode a plusieurs avantages : simple, polyvalente, 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 sous Gaz Tungstène (GTAW)

Le GTAW ou soudage TIG est souvent considéré comme le plus difficile. Les électrodes en tungstène créent l'arc. Gaz inertes comme argon, hélium ou mélange des deux protègent le bouclier.

Des fils d'apport ajoutent du matériau fondu si nécessaire. Cette méthode est beaucoup plus « propre » car elle ne produit pas de scorie, la rendant idéale pour les travaux où l'apparence compte ainsi que pour les matériaux fins.

Connexe : Qu'est-ce que le Soudage à l'Arc sous Gaz Tungstène ?

4. Soudage à l'Arc Plasma (PAW)

Cette technique utilise des gaz ionisés et des électrodes créant des jets de plasma chaud dirigés vers la zone de soudage.

Comme les jets sont extrêmement chauds, cette méthode est pour soudures étroites et profondes. Le soudage plasma (PAW) est aussi bon pour augmenter 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 de soudage à l'arc les plus simples, anciennes et adaptables, la rendant très populaire. L'arc est généré quand l'extrémité de l'électrode enrobée touche la zone de soudage et est retirée pour maintenir l'arc.

La chaleur fond l'extrémité, l'enrobage et le métal pour que la soudure se forme une fois l'alliage solidifié. Cette technique est typiquement utilisée dans les travaux de pipeline, 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 empêchant étincelles et projections.

Cette méthode permet une pénétration de chaleur plus profonde car elle agit comme isolant thermique. Le SAW est utilisé pour le soudage à haute vitesse de tôles ou plaques d'acier. Peut être semi-automatique ou automatique. 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 est utilisé pour souder des 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 introduit dans le bain fondu, créant une scorie fondue au-dessus du bain.

La chaleur pour fondre le fil et les bords de la plaque est générée par la résistance de la scorie fondue au passage du courant électrique. Deux chaussures en cuivre refroidies 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 et s'applique dans de nombreuses industries différentes.

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

L'industrie de la construction l'utilise pour garantir des connexions fortes et durables dans les bâtiments, ponts et autres infrastructures. Autres industries : pétrole et gaz, énergie.

Types de Baguettes (Électrodes)

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

Dans certains cas, comme le SMAW, les baguettes fondent pour devenir partie de la soudure – ce sont des électrodes consommables. Dans d'autres, comme le TIG, les baguettes ne fondent pas – électrodes non consommables.

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

Les baguettes enrobées sont meilleures pour réduire ou éliminer les oxydes ou soufre contaminants. Les trois types d'enrobage incluent cellulose, minéraux, ou combinaison des deux.

Qu'elles soient enrobées ou non, la bonne baguette doit être sélectionnée pour créer des soudures propres, solides avec la bonne qualité de cordon.

Application du Soudage à l'Arc

Les applications du soudage à l'arc incluent :

• Soudage de tôles
• Soudage de métaux ferreux et non ferreux fins
• Conception de vessels sous pression
• Développement de tuyauterie industrielle
• Domaines automobile et ameublement
• Industries de construction navale
• Fabrication d'avions & aérospatial, restauration carrosserie, chemins de fer
• Industries construction, automobile, mécanique, etc.
• Le GTAW est utilisé en aérospatial pour connecter tôles
• Réparation de matrices, outils, surtout sur métaux magnésium & aluminium
• Industries de fabrication utilisent GTAW pour souder pièces minces, particulièrement métaux non ferreux
• GTAW utilisé où résistance extrême à la corrosion et fissuration sur longue période requise
• Fabrication de véhicules spatiaux
• Soudage de pièces petit diamètre, tubes à paroi fine, applicable industrie vélo

Avantages du Soudage à l'Arc

Il y a plusieurs avantages à utiliser le soudage à l'arc comparé à d'autres formats :

• Adapté aux soudures à haute vitesse.
• Appareil de soudage simple.
• Fonctionne sur CA ou CC.
• Températures supérieures.
• Moins de fumée ou d'étincelles.
• Portabilité due à l'équipement simple.
• Processus de soudage rapide comparé aux autres.
• Offre des joints solides.
• Produit très peu de distorsion.
• Haute résistance à la corrosion.
• Capacité de souder sur métal poreux et sale.
• Équipement peu coûteux.
• Fonctionnement possible par vent ou pluie.
• Alimentation utilisable là où il y a électricité, alternative avec générateurs.
• Soudage lisse obtenu.
• Bonne résistance aux chocs.
• Cordons de soudage à l'arc peuvent créer des designs sur métaux fins.
• Peut être réalisé dans n'importe quelle atmosphère.

Inconvénients du Soudage à l'Arc

Quelques raisons pour lesquelles certains cherchent d'autres options au-delà du soudage à l'arc pour certains projets :

• Nécessite des soudeurs qualifiés.
• Ne peut être utilisé pour métaux réactifs comme Al ou Ti.
• Pas adapté au soudage de métaux fins.
• Tous les métaux fins ne peuvent être soudés à l'arc.
• Opérateur bien formé et habile requis.
• Augmentation des coûts de projet car le gaspillage est inévitable.

FAQ

Qu'est-ce que le soudage à l'arc ?

Le soudage à l'arc est un procédé utilisé pour joindre métal à métal en utilisant l'électricité pour générer assez de chaleur pour fondre le métal ; les métaux fondus, en refroidissant, forment une liaison. Il utilise une source d'énergie pour créer un arc entre une baguette métallique (« électrode ») et le matériau de base pour fondre les métaux au point de contact. Les postes peuvent utiliser courant continu (CC) ou alternatif (CA) et électrodes consommables ou non.

Comment fonctionne un soudage à l'arc ?

Le soudage à l'arc utilise un arc électrique pour fondre le matériau. Le soudeur place une électrode contre le matériau. En l'éloignant, il crée un arc électrique, sinon une décharge plasma continue de la rupture électrique du gaz.

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

Différents Types de Soudage à l'Arc :

• Soudage à l'arc fourré (FCAW)
• Soudage à l'arc sous gaz métal (GMAW)
• Soudage à l'arc sous gaz tungstène (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 du soudage à l'arc :

• Soudage de tôles.
• Soudage de métaux ferreux & non ferreux fins.
• Conception de vessels sous pression.
• Développement de tuyauterie industrielle.
• Domaines automobile et ameublement.
• Industries de construction navale.

Quels sont les avantages du soudage à l'arc ?

Avantages du soudage à l'arc :

• Vitesse de soudage élevée.
• Produit très peu de distorsion.
• Moins de fumée ou d'étincelles.
• Soudage lisse obtenu.
• Peut être réalisé dans n'importe quelle atmosphère.
• Coût bas.
• Bonne résistance aux chocs.
• Résistance à la corrosion élevée.

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

Il y a quatre principaux types de soudage. MIG – GMAW, TIG – GTAW, Stick – SMAW, Fourré – FCAW. Nous approfondissons chaque type ici.

Que signifie soudage à l'arc ?

Le soudage à l'arc est un type de procédé utilisant un arc électrique pour créer de la chaleur afin de fondre et joindre les métaux. Une source d'énergie crée un arc électrique entre une électrode consommable ou non et le matériau de base en utilisant courant continu (CC) ou alternatif (CA).

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

Le soudage à l'arc est préférable sur métaux épais de 4 mm et plus, utilisé en réparation d'équipements lourds, érection d'acier, soudage de pipelines, fabrication et construction.

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

Certains arguent que le stick est plus fort que le MIG car meilleure pénétration pour matériaux épais. Cependant, le MIG donne de bonnes soudures malgré efficacité moindre sur métaux épais, et est meilleur pour joindre métaux fins avec belle finition et moins de risque de burn-through.

Quel soudage est le plus fort ?

Le TIG produit des soudures plus propres et précises que le MIG ou autres méthodes à l'arc, le rendant le plus fort. Cela dit, différents travaux peuvent nécessiter différentes méthodes ; si TIG est généralement plus fort et de meilleure qualité, utilisez MIG ou autre si le travail l'exige.

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

Le MIG (aussi appelé GMAW) et le stick (SMAW) sont deux des procédés à l'arc les plus couramment utilisés, avec le TIG. Bien qu'ils partagent des similitudes, l'un peut produire de bien meilleurs résultats que l'autre pour certaines applications.

Le soudage à l'arc est-il facile ?

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

Le soudage à l'arc est-il la même chose que le soudage à l'électrode (stick) ?

Le soudage à l'arc est aussi connu sous le nom de soudage à l'arc sous gaz protecteur (SMAW), soudage manuel à l'arc métallique (MMAW), ou soudage à l'électrode (stick). Le TIG est aussi appelé soudage à l'arc tungstène sous gaz (GTAW).

Quel est le soudage le plus facile à apprendre ?

Les postes MIG sont parmi les meilleurs pour débutants, conçus avec une électrode filaire sur bobine alimentée à vitesse préselectionnée à travers un pistolet. En processus semi-automatique ou automatique, le GMAW (MIG) est le plus facile à apprendre.

Le soudage à l'arc est-il fort ?

Un arc est généré par le courant électrique circulant entre le métal de base et le fil. Le courant hautement chargé fond le fil et la base du métal, formant une jointure entre eux. La soudure créée avec cette technologie est assez solide et nécessite très peu de nettoyage.

Quel métal ne peut pas être soudé ?

Exemples de combinaisons de matériaux qui ne peuvent pas être soudés par fusion avec succès : aluminium et acier (carbone ou inox), aluminium et cuivre, titane et acier. Rien ne peut altérer leurs propriétés métallurgiques. Il faut changer de procédé.

Quels sont les inconvénients du soudage à l'arc ?

Inconvénients :

• Efficacité inférieure – plus de gaspillage généralement produit pendant le soudage à l'arc que beaucoup d'autres types, ce qui peut augmenter les coûts de projet.
• Niveau de compétence élevé – les opérateurs de projets de soudage à l'arc ont besoin d'un haut niveau de compétence et formation, et tous les professionnels ne l'ont pas.

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

Le soudage à l'arc, y compris le soudage à l'arc sous gaz, est largement divisé en deux types : électrode consommable (fusible) et non consommable (non fusible) selon que la baguette/fil fond ou non. Les classifications ci-dessus sont juste un exemple.

Pourquoi mon poste à l'arc colle-t-il ?

Une baguette stick colle parce que la chaleur de l'arc n'est pas assez haute pour empêcher la fusion entre la baguette fondue et le bain. Réglage d'ampérage trop bas ou longueur d'arc trop courte sont les raisons principales.

Quelle est la différence entre soudage à l'arc CA et CC ?

Comparé au CA, le CC tend à avoir une sortie de soudage plus lisse, moins de projections, arc plus stable. Il pénètre aussi plus dans le métal de soudure, offrant une liaison plus forte que le CA dans la plupart des cas. Malheureusement, le CC n'est pas idéal pour souder l'aluminium car il ne peut pas produire la bonne chaleur.