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Tout savoir sur la soudure à l’arc

« Tout savoir sur la soudure à l’arc » : voilà un titre qui prouve que notre équipe de soudeurs n’hésite pas partager ses connaissances sur des sujets étroitement reliés à son travail. C’est ça avoir la passion de son métier!

Dans cet article volumineux segmenté en différents thèmes, vous trouverez une foule d’informations à propos du soudage à l’arc. Le tout approuvé par des spécialistes en la matière.

Table des matières

1 – Principe de la soudure à l’arc

La soudure à l’arc a été baptisée ainsi puisqu’elle repose sur la création d’un arc électrique entre une électrode et les pièces à souder. Lors du soudage à l’arc, le courant électrique est utilisé pour générer la quantité de chaleur nécessaire pour faire fondre les métaux et former un joint de soudure solide entre les pièces.

Processus de soudage à l’arc électrique

Le processus de soudure à l’arc est basé sur différents éléments fondamentaux :

1 – Source de courant

Pour générer l’arc électrique essentiel au procédé de soudage, une source de courant électrique est nécessaire. Ce courant peut être fourni par différents types de machines de soudage telles que des soudeuses à l’arc électrique, des générateurs de soudage ou d’autres appareils similaires.

2 – Électrode

L’électrode consiste en un morceau de métal conducteur qui est utilisé pour établir l’arc électrique. Selon le type de soudage à l’arc choisi, l’électrode peut être consommable (comme pour le soudage à l’arc manuel) ou non consommable (comme pour le soudage TIG).

3 – Circuit électrique

Lorsque l’électrode est connectée à la source de courant, un circuit électrique est créé. Lorsque l’électrode est approchée des pièces métalliques à souder et que l’arc électrique est amorcé, un courant électrique circule à travers l’électrode, l’arc et les pièces à souder.

4 – Génération de chaleur

Lorsque le courant électrique passe à travers l’arc, il rencontre une résistance dans le métal, ce qui génère une grande quantité de chaleur. Cette chaleur intense fait fondre le métal de base ainsi que l’électrode (dans le cas des électrodes consommables), formant ainsi le joint de soudure.

5 – Protection de l’arc et du bain de fusion

Pour protéger l’arc et le bain de fusion de l’oxydation et de la contamination par l’air, différents gaz ou flux peuvent être utilisés, selon le processus de soudage à l’arc.

Matériaux compatibles

Voici une liste non exhaustive des matériaux qui peuvent être soudés à l’arc. Gardez toutefois à l’esprit qu’il existe différents types de soudage à l’arc (nous les énumérerons plus bas) et que certains sont mieux adaptés pour des métaux en particulier.

  • Acier (acier au carbone, acier inoxydable, acier allié)
  • Fonte
  • Aluminium
  • Cuivre et alliages de cuivre
  • Nickel et alliages de nickel
  • Titane

Avantages du soudage à l’arc

Le soudage à l’arc présente plusieurs avantages qui en font l’un des types de soudure les plus couramment utilisées dans diverses applications industrielles.

Polyvalent

Comme mentionné plus haut, le soudage à l’arc peut être utilisé pour souder une grande variété de métaux, ce qui en fait une méthode de soudage efficace dans de nombreuses applications.

Économique

Parmi les méthodes de soudage, le soudage à l’arc est généralement l’option la plus abordable en termes de coûts d’équipement et de consommables.

Adapté à la soudure mobile

Les équipements de soudure à l’arc existent en version « portable » pouvant facilement être transportée sur les chantiers ou dans des usines afin de réaliser des mandats de soudure mobile.

Sans compter que le soudage à l’arc peut être effectué dans une variété de positions, y compris à plat, en position verticale, horizontale ou même en position « overhead », ce qui le rend adapté à une foule de travaux de soudure sur place.

Haute qualité

Lorsqu’il est exécuté par un soudeur qualifié et expérimenté, le soudage à l’arc permet d’obtenir des soudures de grande qualité avec une bonne pénétration, une résistance mécanique élevée et des caractéristiques métallurgiques qui rencontrent les standards de plusieurs industries.

Applications

La soudure à l’arc joue un rôle essentiel dans beaucoup d’industries :

Fabrication mécanique

L’assemblage de machines et autres équipements industriels (convoyeurs, appareils de levage, etc.) se fait régulièrement par soudage à l’arc.

Mécanique industrielle

Plusieurs réparations de machines industrielles ou d’équipements lourds vont nécessiter des travaux de soudage à l’arc. Ce type de soudure est donc fréquemment utilisé en mécanique industrielle en usine ou mobile.

Construction

Plusieurs bâtiments et ouvrages (ponts, viaducs, etc.) possèdent une structure métallique ou des composantes assemblées par soudage à l’arc.

Industries automobile, navale et aéronautique

D’innombrables pièces mécaniques de voitures, de camions, de bateaux et d’avions sont créées en employant le soudage à l’arc à un moment ou un autre. Le châssis de plusieurs de ces véhicules et appareils est aussi assemblé avec cette technique.

Industries pétrolière, gazière et pétrochimique

Dans ces secteurs, on retrouve une énorme quantité de conduites, cuves, réservoirs qui sont faits de métal et assemblés par soudage à l’arc.

Industries agricole et alimentaire

Le soudage à l’arc est largement utilisé lors de la fabrication de machinerie agricole. Il en est de même pour les équipements utilisés dans les usines de transformation des aliments, qu’il s’agisse de cuves, de machines d’emballage ou autres.

Industries minière et métallurgique

Notamment dans les mines et les alumineries, plusieurs équipements sont assemblés réparés ou même renforcés par soudage à l’arc.

Et plusieurs autres

Avez-vous besoin de renfort pour un projet de soudure?

2 – Types de soudure à l’arc

Il existe plusieurs types de soudure à l’arc. Celles-ci peuvent porter plusieurs noms et avoir des usages différents, mais ont toutes en commun le fait qu’elles sont basées sur la création d’un arc électrique.

Soudage à l’arc sous gaz avec électrode de tungstène (GTA-W (TIG), GTAW)

Ce type de soudage utilise une électrode non consommable en tungstène (ou d’un alliage de tungstène), où le métal d’apport est souvent utilisé séparément. Un gaz inerte est également utilisé pour protéger la zone de soudure, d’où le nom TIG pour « Tungsten Inert Gas ». Cette méthode de soudage est idéale pour assembler le métal en feuilles minces et ne contamine pas le métal de base.

Soudage à l’arc sous gaz (GMAW, MIG)

Le soudage à l’arc sous gaz, aussi appelé soudage GMAW (pour Gas Metal Arc Welding), est un procédé de soudage semi-automatique. Durant celui-ci, la fusion des métaux est obtenue grâce à la chaleur dégagée par un arc électrique qui se forme entre les pièces à assembler et l’électrode constituée d’un fil de métal fusible.

Ce procédé est dit « sous gaz », car un gaz de soudure est propulsé en continu sur l’arc pendant le soudage. Cela permet d’isoler efficacement le métal en fusion de l’air ambiant et de ses contaminants.

Ce type de soudage à l’arc représente un choix logique lorsque l’objectif est d’obtenir de fortes épaisseurs de cordons et/ou un rendement élevé.

Soudage à l’arc avec électrode enrobée (SMAW)

Le soudage à l’arc avec électrode enrobée, également connu sous le nom de SMAW (Shielded Metal Arc Welding), est un processus de soudage manuel qui utilise des électrodes recouvertes d’un revêtement (flux).

Sous l’effet de la chaleur produite par l’arc électrique, l’électrode et le métal fondent. La puissance de l’arc guide le métal d’apport fondu vers le bain de fusion, formant ainsi le cordon de soudure. En même temps, la chaleur de l’arc fait fondre le flux, créant ainsi une couche solide qui protège la soudure des gaz atmosphériques susceptibles d’altérer sa qualité.

Ce procédé est largement employé pour le soudage de systèmes de pipelines et de réseaux de tuyauterie.

Soudage à l’arc avec fil fourré « fluxcore » (FCA-W)

Dans ce type de soudage, l’électrode est un tube rempli de flux, d’où le nom de soudage « fluxcore ». Pendant l’opération, le flux fond et forme un laitier qui recouvre et protège la soudure de l’air ambiant, même dans des conditions venteuses.

Cela rend ce processus particulièrement adapté aux mandats de soudure à l’extérieur, surtout qu’il permet aussi de souder à une vitesse élevée.

3 – Équipement de soudage à l’arc électrique

Pour souder à l’arc, il faut une variété d’équipements et d’accessoires de base pour garantir un processus efficace et sûr :

Source de courant de soudage :

Ce rôle est habituellement joué par un poste de soudage sélectionné selon le type de soudure à effectuer.

Électrodes de soudage :

Pour le soudage à l’arc manuel (SMAW), il faut des électrodes enrobées. Pour d’autres types de soudage à l’arc, il faut des fils-électrodes appropriés.

Brosse métallique :

Une brosse aux soies de métal est utile pour nettoyer les surfaces à souder et éliminer les résidus de flux ou de saleté.

Pince de masse :

Cette pince doit être connectée au matériau à souder pour créer un circuit électrique complet avec l’électrode.

Pince porte-électrode :

Cette pince sert à maintenir et manipuler l’électrode pendant le soudage à l’arc manuel.

Gaz de protection (pour le soudage MIG/TIG) :

Si vous pratiquez le soudage à l’arc sous gaz, vous aurez besoin d’une bouteille de gaz appropriée pour protéger le bain de fusion.

Équipements de protection

Masque de soudage : Il protège les yeux et le visage contre les éclats de lumière intense et les étincelles générées pendant le soudage.

Gants de soudage : Ils protègent les mains des brûlures et des étincelles.

Vêtements de protection : Des habits résistants aux flammes et aux projections de métal en fusion sont recommandés pendant le soudage. Un tablier de cuir peut même être porté par-dessus les vêtements.

Lunettes de sécurité : Elles protègent les yeux des débris et des éclats de métal.

4 – Étapes à suivre pour souder à l’arc

La soudure à l’arc demande de bons équipements, une approche méthodique ainsi que des compétences techniques. Si vous pensez être à la hauteur, voici les étapes clés pour réaliser une soudure à l’arc:

1 – Préparation de la zone de soudure :

Assurez-vous que les surfaces à souder sont propres, débarrassées de toute saleté, rouille, peinture ou autre contaminant. Enlevez également les bavures et assurez-vous que les pièces sont correctement positionnées.

2 – Choix de l’équipement et des consommables :

Sélectionnez le poste à souder approprié et l’électrode adaptée en fonction des matériaux à souder et des spécifications de soudage.

3 – Réglage du poste de soudage :

Réglez la puissance de soudage sur le poste à souder en fonction des spécifications recommandées pour le type et l’épaisseur des matériaux à souder.

4 – Mise en place de l’équipement de sécurité :

Portez un équipement de protection adéquat, notamment un casque de soudage avec un verre filtrant approprié, des gants de protection, un tablier ignifuge et des vêtements résistants aux étincelles.

5 – Amorçage de l’arc :

Maintenez l’électrode à un angle d’environ 10 à 15 degrés par rapport à la surface à souder. Approchez l’électrode de la pièce et amorcer l’arc en touchant la surface, puis en l’écartant rapidement. Ceci crée l’arc électrique.

6 – Formation du cordon de soudure :

Une fois l’arc amorcé, déplacez l’électrode le long de la jointure de soudure à un rythme régulier et uniforme. Veillez à maintenir la longueur d’arc correcte pour une bonne pénétration et fusion du métal.

7 – Dépôt de métal d’apport :

Si nécessaire, ajoutez du métal d’apport en fondu en suivant le cordon de soudure pour assurer une fusion adéquate entre les pièces à souder.

8 – Refroidissement et nettoyage :

Une fois le soudage terminé, éteignez l’arc et laissez la zone de soudure refroidir. Nettoyez la zone de soudure à l’aide d’une brosse de métal pour éliminer tout résidu de flux ou de laitier, si nécessaire.

9 – Inspection de la soudure :

Examinez visuellement la soudure pour détecter les défauts tels que les porosités, les fissures ou les déformations. Si nécessaire, faites réaliser une inspection de soudure par un expert afin d’attester la conformité.

5 – Choisir son soudeur à l’arc

Si vous êtes à la recherche d’un soudeur à l’arc, sachez que vous pouvez vous assurer d’obtenir un service professionnel en effectuant quelques recherches simples :

Réalisations

Il est toujours préférable de confier vos travaux de soudage à un soudeur qui a déjà rempli des mandats semblables. Dans cette optique, n’hésitez pas à demander des exemples de réalisations de soudure aux entreprises que vous songez engager.

Formation

Bien qu’il soit possible d’apprendre les rudiments du soudage à l’arc « sur le tas » ou en entreprise, une formation en milieu scolaire est souvent gage de bons résultats. Au Québec, il existe différentes formation académiques en soudage telles que les DEP en soudage-montage et soudage-assemblage.

Accréditation

Une autre façon de vous assurer de travaux conformes à vos attentes est de choisir un fournisseur de services de soudure accrédité. Par exemple, vous pouvez rechercher des entreprises possédant ces certifications :

  • CWB CSA W47.1 – Certification des compagnies de soudage par fusion de l’acier
  • CWB CSA W47.2 – Certification des compagnies de soudage par fusion de l’aluminium

6 – Omnifab : pour des travaux de soudure irréprochables dans les meilleurs délais

En lisant ce texte, vous avez peut-être réalisé que la soudure à l’arc demande des compétences et des outils avancés. Cela dit, avant de confier un projet de soudure à un sous-traitant, il est essentiel de s’assurer que son personnel est bien formé et équipé pour répondre à vos besoins spécifiques.

Chez Omnifab, nos soudeurs possèdent l’expertise nécessaire pour garantir des soudures robustes, durables et esthétiques, que ce soit dans notre atelier de soudure ou sur site grâce à notre unité de soudure mobile.

N’hésitez pas à nous contacter afin que nous puissions vous proposer des solutions de soudure parfaitement adaptées à votre projet.

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