Comment souder à l’ARC

Familiarisez-vous avec le soudage à l’arc sous flux protecteur. Un arc électrique est créé à l’extrémité d’une électrode de soudage sous l’effet d’un courant électrique qui traverse la veine d’air séparant l’électrode de la pièce à souder. Voici la définition de quelques termes utilisés dans cet article.

• Un poste à souder : il s’agit d’une machine qui convertit du courant alternatif ayant une tension de 120 à 240 volts en un courant alternatif de soudage, généralement ayant une tension de 40 à 70 volts. Cette machine peut aussi convertir du courant alternatif en courant continu de tension variable. Un poste à souder comprend généralement un gros transformateur, un régulateur de tension, un ventilateur interne de refroidissement et un sélecteur d’intensité. Le terme « soudeur » désigne la personne qui procède au soudage. L’utilisation d’un poste à souder est nécessairement réalisée par un soudeur.
• Des câbles ou des câbles de soudage : il s’agit de conducteurs en cuivre isolés, qui permettent de faire passer le courant de soudage vers les pièces à souder.
• Une pince porte-baguette ou pince porte-électrode : c’est un accessoire utilisé par le soudeur pour faire ses travaux de soudage. Cet accessoire, à l’extrémité duquel on fixe l’électrode, est relié au câble de soudage.
• La masse et pince de mise à la masse : c’est le câble qui est relié à la terre et qui ferme le circuit électrique. L’extrémité de ce câble est munie d’une pince qui est fixée au métal à souder pour permettre le passage du courant.
• L’ampérage (A) : c’est un terme électrique qui décrit l’intensité du courant qui traverse l’électrode.
• Le montage en courant continu (CC) ou en polarité inversée : c’est un montage différent qui est utilisé dans les dispositifs de soudage à l’arc. Ce montage est plus pratique, particulièrement pour souder au plafond ou pour souder certains alliages qu’il n’est pas possible de souder facilement avec du courant alternatif. Le poste à souder qui produit ce type de courant est muni d’un circuit redresseur alimenté par un générateur. Ce genre de poste coute sensiblement plus cher que les postes à souder usuels.
• Les électrodes : il existe des électrodes de plusieurs types, qui sont employées pour certains alliages et certains métaux, comme la fonte, la fonte malléable, l’acier inoxydable ou chromé et l’acier trempé ou à haute teneur en carbone. Une électrode classique est composée d’une âme métallique enrobée d’un revêtement spécial ou flux, qui brule au moment de l’établissement de l’arc électrique. Pendant la combustion, l’électrode consomme de l’oxygène et produit du dioxyde de carbone dans la zone de soudage, évitant ainsi au métal de s’oxyder ou de bruler sous l’effet de l’arc électrique. Voici la description succincte de quelques électrodes usuelles et de leur utilisation.
  • Les électrodes E6011 sont composées d’une âme en acier doux et d’un flux en fibre de cellulose. Dans la norme américaine, les deux premiers chiffres de l’identifiant de l’électrode correspondent à la résistance à la traction mesurée en livre par pouce carré × 1 000 (PSI). Dans cet exemple, la résistance de l’électrode est de 60 000 PSI.
  • Les électrodes E6010 sont des électrodes à polarité inversée, utilisées fréquemment pour souder des conduites de vapeur ou d’eau et se prêtent bien au soudage au plafond, car le métal à l’état liquide, reste en position dans le bain de soudage en fusion, sous l’effet du courant continu qui circule de l’électrode vers la pièce à souder.
  • Les électrodes E60XX servent à réaliser des travaux de soudage particuliers, mais elles ne seront pas traitées dans cet article, qui ne couvre que les électrodes E6011, lesquelles sont employées pour un usage général et les électrodes E6010 qui le sont également, mais pour les polarités inversées en courant continu.
  • Les électrodes E7018 sont des électrodes enrobées à faible teneur en hydrogène, ayant une résistance à la traction élevée de 70 000 PSI. Elles sont utilisées pour assembler des structures en acier, soit en construction métallique ou dans d’autres applications qui nécessitent un métal d’apport et une soudure de résistance plus élevée que la normale. Sachez que ces électrodes permettent d’obtenir des résistances plus élevées, mais pour réaliser des soudures nettes et d’une haute qualité, vous devez obligatoirement utiliser une intensité correcte et respecter rigoureusement les consignes de préparation des surfaces, particulièrement celles qui sont encrassées soit par de la rouille ou de la peinture ou si vous travaillez sur de l’acier galvanisé. Ces électrodes sont dites à faible teneur en hydrogène, car ce gaz n’entre dans leur composition que dans une faible proportion. Elles doivent être rangées dans une étuve à une température comprise entre 120 °C et 150 °C. Ces températures sont supérieures à la température d’ébullition de l’eau au niveau de la mer qui n’est que de 100 °C et permettent d’empêcher l’humidité de l’air d’attaquer l’enrobage des électrodes.
  • Les électrodes en nickel, en alliages de fonderie ou en fonte nickel. Ce sont des électrodes qui servent à souder la fonte et la fonte nodulaire ou malléable. Elles ont une meilleure limite d’élasticité et permettent la dilatation et la contraction de la fonte pendant le soudage.
  • Les électrodes en plusieurs métaux qui sont fabriquées en alliage spécial et donnent de meilleurs résultats pour souder l’acier trempé ou les alliages d’acier.
  • Les électrodes en aluminium qui font partie d’une nouvelle technologie qui permet de souder l’aluminium avec un poste à souder usuel, au lieu d’employer une technique de soudage à l’arc avec fil électrode sous mélange gazeux, comme le procédé de soudage MIG ou TIG. Ce procédé est aussi désigné par : procédé de soudage heliarc, par référence à l’hélium qui est employé comme gaz de protection dans le soudage à l’arc. La société américaine de soudage (The American Welding Society – AWS) désigne ces procédés par « soudage à l’arc sous protection avec électrode fusible » (Shielded Metal Arc Welding – stick), « soudage à l’arc sous protection de gaz inerte avec électrode en tungstène » (Gas Tungsten Arc Welding – tig) et « soudage à l’arc avec électrode fusible sous flux gazeux » (Gas Metal Arc Welding-mig). Ces appellations sont devenues les noms officiels de ces procédés.
  • Les dimensions des électrodes : les dimensions des électrodes sont variables et correspondent au diamètre de l’âme métallique de l’électrode. Le diamètre des électrodes en acier doux varie entre 1,6 mm à 10 mm. La taille de l’électrode dépend de l’intensité et de l’épaisseur de la pièce à souder. Pour obtenir un bon résultat, il faut respecter l’intensité d’emploi de l’électrode. La sélection de l’intensité correcte pour une électrode d’une taille donnée dépend du matériau et du degré de pénétration souhaité. Par conséquent, cet article ne mentionne que les intensités adaptées aux procédés de soudage qui y sont décrits.
• Les équipements de sécurité : pour souder, il est très important de connaitre et de savoir utiliser les équipements de sécurité adaptés au procédé de soudage employé. Voici quelques équipements de sécurité usuels et nécessaires pour souder.
  • Un masque à souder : cet accessoire sert à protéger le soudeur contre la lumière de l’arc électrique, tout en lui évitant de recevoir les étincelles produites lors du soudage. Les filtres sont habituellement d’une couleur très sombre, car l’exposition à la lumière de l’arc électrique peut causer des lésions à la rétine de l’œil. Un niveau d’obscurcissement de 10 constitue un minimum pour faire du soudage à l’arc électrique. Les casques de soudage équipés d’un dispositif relevable avec oculaires ont été à un moment donné très populaires, car les oculaires peuvent être relevés. Dans cette position, un écran de garde transparent protège le soudeur contre les éclats de scories qui sont projetés, lorsque la soudure est écaillée. Actuellement, les nouveaux casques autoobscurcissant sont les plus employés. Ces casques sont munis de filtres faiblement teintés, qui permettent de faire des travaux de meulage et de découpage au chalumeau. À la formation d’un arc électrique, le filtre autoobscurcissant se règle automatiquement sur une teinte présélectionnée de degré 10. Les casques les plus récents sur le marché sont munis d’un filtre autoobscurcissant entièrement automatique.
  • Des gants de protection : ce sont des gants isolants spéciaux en cuir qui remontent sur environ 15 cm au-dessus des poignets et protègent ainsi les mains et les avant-bras du soudeur. Ces gants le protègent aussi contre les chocs accidentels, s’il entre en contact avec l’électrode.
  • Des tabliers de protection en cuir : ce sont des tabliers en cuir qui couvrent les épaules et la poitrine du soudeur. Ils sont surtout employés pour les travaux de soudure au plafond, pendant lesquels des étincelles peuvent causer des brulures au soudeur ou tomber sur ses vêtements.
  • Des chaussures de sécurité. La personne qui soude doit porter des chaussures hautes de sécurité, pour prévenir les brulures des pieds par les étincelles et les éclats de scories. Ces chaussures doivent être munies de lacets et de semelles isolantes incombustibles et résistantes à la chaleur.

Apprenez à réussir votre soudure. Le soudage ne consiste pas seulement à utiliser une électrode pour assembler deux pièces métalliques. Il faut aussi savoir disposer et immobiliser les pièces à assembler. Pour les pièces épaisses, pensez à tailler en biseau les bords à assembler de façon à pouvoir remplir complètement le joint chanfreiné avec le métal d’apport. Voici les étapes principales pour réaliser une soudure simple.

• Amorcez l’arc électrique : il s’agit de créer un arc électrique entre l’électrode et la pièce à souder. Si l’électrode ne permet que le passage du courant vers la pièce, il n’y aura pas suffisamment de chaleur pour fondre et fusionner les pièces à assembler.
• Déplacez l’arc pour former un bain de fusion : le bain de fusion correspond au métal en fusion provenant de l’électrode qui se mélange avec le métal de base et remplit l’espace entre les pièces à souder.
• Réglez l’aspect du cordon de soudure : vous pouvez faire avancer l’arc suivant le chemin de soudage, soit en zigzag ou en faisant des mouvements en forme de 8, de manière à déposer le métal d’apport pour former un cordon de soudure d’une largeur donnée.
• Grattez et brossez le cordon de soudure entre les passes : chaque fois que vous terminez une passe ou un trajet d’un bout à l’autre du joint de soudure, vous devez éliminer le laitier ou l’enrobage fondu de l’électrode qui s’est déposé sur le cordon de soudure, de façon qu’au cours de la passe suivante, vous ne remplirez le joint qu’avec du métal fondu.