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PROCEDES DE SOUDAGE I- INTRODUCTION C’est l’assemblage des métaux par fusion en

PROCEDES DE SOUDAGE I- INTRODUCTION C’est l’assemblage des métaux par fusion en utilisant l’énergie électrique. Cette énergie électrique est fournie par un générateur de courant de soudage qui va donner une certaine intensité de soudage (40 A à 500 A en soudage manuel) et une certaine tension d’arc qui dépendra du procédé et des travaux à réaliser. (10 V à 40 V). Il faut donc transformer le courant d’alimentation primaire de 230 V ou 400 V en courant de soudage. Cela va se concrétiser par le passage dans un transformateur qui va abaisser la tension et augmenter les intensités. Un redresseur va lui agir pour obtenir un courant continu. Le soudage = fusion du métal de base et du produit d’apport II- Soudage à l’arc avec électrodes enrobées 1- Description du procédé Le soudage à l’arc à l’électrode enrobée (SAEE), appelé soudage manuel à l’arc (manual arc welding, shilded metal arc welding), s’exécute d’une façon très simple, schématisée sur la figure 2 . Fig. 2 Soudage à l’électrode enrobée : principe L’appareillage comporte une source de courant continu ou alternatif, une pince porte- électrode et l’électrode proprement dite, un câble de liaison et un câble de masse. L’opérateur tient, en outre, un masque de protection contre le rayonnement lumineux intense de l’arc éblouissant et dangereux pour la vue. La source étant sous tension, l’arc s’amorce par contact électrode-pièce et produit instantanément la fusion de l’électrode, la production de vapeurs et la formation du cordon qui, après refroidissement, se présente comme indiqué sur la figure 2 , recouvert du laitier vitrifié dû à l’enrobage fondu et que l’on évacue ultérieurement. La fusion de l’électrode et la formation progressive du cordon entraînent un réflexe d’approche de la main de l’opération conditionné par le maintien d’un arc stable. Toutes les caractéristiques du procédé, à savoir son fonctionnement, sa mise en œuvre et les caractéristiques des soudures obtenues, reposent sur deux éléments fondamentaux :  la technologie des électrodes ;  l’habileté de l’opérateur. L’électrode enrobée (au sens générique du terme) constitue en effet le paramètre essentiel de ce procédé. Déterminée et construite en fonction du matériau à souder, elle impose, entre autres, la nature et l’intensité du courant que devra délivrer le générateur et est à l’origine des taux de dépôt, de la qualité des soudures, etc. Quant au soudeur, il contrôle la fusion du métal et la régularité du cordon, et doit avoir pour cela une formation professionnelle appropriée. Le soudage à l’électrode enrobée s’applique particulièrement bien à toutes les formes d’assemblages en aciers au carbone, peu ou fortement alliés, et sous certaines conditions aux alliages d’aluminium et de cuivre. 2- Caractéristiques de l’électrode Une électrode enrobée se présente sous la forme d’une baguette (d’où les expressions courantes de baguette de soudage et de soudage à la baguette) comportant une âme métallique conductrice et un enrobage composite généralement non conducteur (figure 3 ). L’électrode doit correspondre aux matériaux et aux épaisseurs à souder, mais également aux caractéristiques métallurgiques et mécaniques que l’on désire pour les soudures. C’est pourquoi il en existe un grand nombre de types différents finement répertoriés et normalisés. Fig. 3 - Électrode enrobée : caractéristiques  L’âme métallique : L’âme métallique conduit le courant, apporte le métal, forme le cordon et comporte des éléments d’alliages devant assurer une grande part des caractéristiques désirées de la soudure. Le métal de l’âme est en général très proche du métal de base à souder. La section est choisie en fonction du taux de dépôt désiré, lui-même fonction des épaisseurs en présence et de l’assemblage à réaliser. Elle détermine par suite le courant de soudage à utiliser. La longueur n’excède pas 400 à 500 mm, pour des raisons évidentes de fabrication et d’emploi.  Enrobage : L’enrobage est constitué par un mélange de corps très divers agglomérés autour de l’âme par un liant. Compte tenu des effets nombreux et variés que ces différents corps peuvent produire grâce à leurs comportements physico-chimiques pendant le soudage et dans les soudures elles-mêmes, il existe une grande diversité d’enrobages dont l’élaboration relève souvent de secrets de fabrication. Les éléments les plus employés sont des minerais, silicates, carbonates, matières organiques, métaux en poudre, graphite, etc. Différentes épaisseurs d’enrobage existent dans les normes : minces, semi-épais et épais, respectivement < 140 %, 140 à 180 % et > 180 % du diamètre de l’âme.  Types d’enrobage Selon les réactions intervenant dans le bain de soudure, on ramène les différents types d’enrobage à cinq grandes classes qui, du fait de certains composants, présentent chacune des caractéristiques majeures et dont les plus importantes sont :  enrobage acide (symbole A ou RA) : réservé à des aciers de bonne soudabilité ;  enrobage basique (symbole B ou RB) : courant continu, laitier facile à détacher ;  enrobage cellulosique (symbole C ou RC) : forte pénétration, arc relativement instable, soudage en position, bonnes caractéristiques mécaniques des soudures ;  enrobage rutile (symbole R et RR) (le rutile est l’oxyde de titane TiO2) : stabilisation de l’arc en alternatif et en continu, pénétration moyenne, bonnes caractéristiques mécaniques des soudures ;  enrobage oxydant (symbole O) : stabilisation de l’arc en alternatif et en continu, faible pénétration, belle apparence du cordon, travaux courants. - Rôles de l’enrobage  Rôle électrique C’est le premier rôle essentiel de l’enrobage ; il permet d’amorcer l’arc et de le maintenir de façon stable par les vapeurs et divers dégagements gazeux qui y prennent place. Le potentiel d’ionisation des éléments dégagés définit directement, pour un courant donné, la tension d’arc. Selon la composition de l’enrobage, cette tension peut varier dans de larges limites comprises entre 4 et 30 V. Deux conséquences en résultent : o la stabilité de l’arc et sa facilité d’amorçage et de réamorçage d’autant plus aisées que la tension d’arc est basse, grâce par exemple à des éléments tels que le potassium, le sodium aux potentiels d’ionisation très bas ; o toutes choses égales par ailleurs, la puissance obtenue dans l’arc et par suite la fusion de l’électrode et la pénétration qui lui sont liées, d’autant meilleures que la tension est élevée. En découleront les principales conditions d’utilisation : o type de courant approprié (alternatif ou continu) ; o tension d’amorçage (à vide) du générateur ; o pénétration et taux de dépôt ; o diversité d’emploi, etc.  Rôle métallurgique L’enrobage doit, pour exercer son second rôle essentiel de protection pendant le soudage, émettre des vapeurs chassant l’air de la zone d’arc et posséder des qualités neutres, légèrement réductrices ou au pouvoir oxydant contrôlé. Pendant et après la fusion, l’enrobage forme laitier et surnage par sa faible densité au- dessus du bain jusqu’au refroidissement complet au cours duquel il se solidifie tout en conservant son action protectrice ; il doit être enlevé par piquage. On a constaté que certains éléments de l’enrobage se diluaient dans le métal en fusion et se retrouvaient dans le cordon. De là, l’idée d’introduire par ce biais des corps tels que le manganèse, le silicium, le titane, le nickel, le chrome, etc. de nature à participer à la texture métallurgique résultante de la zone fondue.  Rôle mécanique Le laitier que forme l’enrobage a en outre un certain nombre d’autres effets purement mécaniques sur : o le bombé du cordon ; o la dilution et la pénétration par effet de creuset ; o la possibilité de travailler en position par la viscosité et l’adhérence.  Fusion de l’électrode Bien qu’elles dépendent d’un grand nombre de facteurs, les caractéristiques de fusion de l’électrode répondent à des lois générales rappelées ci-après. Constante de fusion La quantité de métal déposé par unité de temps dépend linéairement du courant d’arc. Le coefficient de proportionnalité qu’il est possible de relever varie d’un modèle d’électrode à l’autre et peut être considéré comme une caractéristique propre à chacun d’eux. On appelle ce coefficient constante de fusion, il s’exprime en kg/(A · h). Sa connaissance permet d’établir le temps nécessaire pour réaliser un dépôt de poids donné, à une intensité fixée. Pertes de fusion Elles sont dues aux projections qui se produisent pendant le soudage et pour diverses raisons (type d’enrobage, caractéristiques du générateur, type de transfert, température relative du métal apporté par rapport aux pièces, conditions opératoires, etc.). Selon le cas, ces pertes peuvent atteindre des proportions importantes, de l’ordre de 20 à 25 %. Signalons en outre que l’électrode n’est jamais complètement consommée, la longueur prise dans la pince étant inutilisable et représentant une perte supplémentaire de 5 % environ. Rendement Il est défini comme le rapport entre le poids du métal déposé et celui de l’âme effectivement fondue. Sachant que l’on peut effectuer un apport de métal par l’enrobage, ce rendement de l’électrode enrobée exprime donc en définitive la proportion de cet apport dans l’apport total. On produit ainsi des électrodes ayant des rendements pouvant atteindre 200 %. Pénétration, vitesse de soudage, vitesse opératoire La pénétration et la vitesse de soudage dépendent non seulement de la nature de l’électrode mais aussi de ses conditions uploads/Industriel/ controle-visuel-alfapipe-24-11-2019-annaba-22 1 .pdf