Soudage Arc

Terminologie - Avantages

Soudure manuelle à l’arc avec électrodes enrobées

La soudure manuelle à l’arc avec électrodes enrobées est plus communément appelée en anglais SMAW « Shield Metal Arc Welding » qui signifie protection par le laitier et le gaz généré par l’enrobage de l’électrode du soudage à l’arc métallique
ou MMAW « Manuel Métal Arc Welding » pour soudage manuel du métal à l’arc.

Les opportunités du soudage à l'arc

- Une grande polyvalence pour souder une grande variété de métaux tels l’acier, l’acier inox, l’aluminium, le cuivre et d’autres alliages,
-    Travailler en extérieur sans l’apport de gaz de protection externe et sur les chantiers avec un équipement léger portable,
-    Capacité à souder dans des conditions difficiles avec ce procédé soudage arc MMA dans des environnements venteux poussiéreux, humides et venteux,
-    Maintenance et réparations de structures métalliques, de machines et d’équipements spéciaux,
-    Facilité d’utilisation : le soudage à l’arc électrodes est simple à apprendre et à utiliser pour ses facilités de mise en œuvre et pour les soudeurs débutants,
-    Coût abordable : le coût d’un poste à souder à l’arc et des électrodes est inférieur à celui d’autres méthodes de soudage plus complexes

Principe de fonctionnement

Soudage à l'arc et arc électrique

Le soudage à l'arc repose sur la création d’un arc électrique entre une électrode à âme métallique et les pièces à souder.
L’arc électrique génère une chaleur intense qui fait fondre l’électrode, son enrobage et le bord des pièces à souder. Pour exécuter le soudage à l’arc, il faut :
-    Une source d’alimentation électrique à transformateurs, redresseurs ou onduleurs,
-    Une électrode enrobée dont la tige métallique conduit le courant et sert de métal d’apport déposé ; l’enrobage de l’électrode protège le cordon de soudure,
-    Un câble avec son porte-électrodes pour transmettre le courant de soudage et fixer l’électrode,
-    Un câble de masse avec sa pince pour boucler le circuit électrique en créant un court-circuit.

Les postes à souder à l'arc

Choix du générateur de courant selon l'application de soudage spécifique

Le choix du générateur de courant doit être approprié à l’application de soudage spécifique en fonction des critères suivants
-    Du courant nécessaire selon le diamètre de l’électrode utilisée,
-    Du matériau à souder : acier, inox, fonte, aluminium, alliages de cuivre, …
-    De la portabilité ; c’est-à-dire la facilité avec laquelle vous pouvez accéder à une source d’alimentation. Sur chantier par exemple vous devez utiliser un groupe autonome de soudage ou un groupe électrogène comme source électrique,   
-    De l’efficacité énergétique ; c’est-à-dire de la capacité du poste à souder à l’arc à utiliser de manière optimale l’énergie électrique en minimisant les pertes d’énergie,
-    De la polarité requise ; c’est-à-dire de la capacité du poste à souder à l’arc à utiliser les polarités (DC+) et (DC-) qui inversent la circulation du courant dans l’électrode,
-    De la technique de soudage influencée par les paramètres suivants : la nature et l’épaisseur des matériaux à souder, l’environnement de travail et les besoins spécifiques. Par exemple le poste à souder à l’arc en atelier sur des matériaux tels que l’acier et l’inox sera différent d’un poste à souder à l’arc à 15 m sous l’eau,
-    De sa faculté à absorber les variations de courant du réseau électrique sans risquer de l’endommager et en particulier sa capacité à être alimenté par un groupe électrogène.

Cas particulier du groupe de soudage

Appelé aussi générateur de soudage, c’est un équipement utilisé pour réaliser des opérations de soudage là où l’alimentation électrique standard n’est pas disponible.
Equipé d’un moteur thermique, le groupe de soudage entraine une génératrice qui produit l’énergie nécessaire au soudage.
Accessoirement, la génératrice produit également du courant alternatif 230V et 400V permettant d’alimenter un poste à souder à l’arc électrique afin de travailler à deux opérateurs en même temps.

Les caractéristiques d'un bon générateur de soudage

Qualité d'un bon générateur de soudage

Un bon générateur de soudage à l’arc doit posséder des qualités essentielles pour assurer une soudure de grande qualité : la sécurité de l’opérateur et une performance fiable et reproductible.
La tension et le courant de soudage doivent être réglable, être équipé d’un système d’amorçage « Hot Start » et d’une fonction anti-collage « Anti stick » efficaces,

Un bon facteur de marche ; c’est-à-dire sa capacité de fonctionner sans discontinuité à un courant donné pendant un temps sans surchauffe,
Doit avoir une bonne stabilité de l’arc pendant toute la durée du soudage,
Une protection thermique efficace pour éviter la surchauffe et les dommages en cas de fonctionnement prolongé à haute intensité,
Une grande fiabilité pour minimiser les temps d’arrêt et les coûts de réparation,
Un refroidissement efficace pour maintenir une température de fonctionnement correcte,
Etre conforme aux normes de sécurité.

Poste à souder aluminium à l’arc

Cas particulier du poste à souder aluminium à l’arc

Pour souder l’aluminium à l’arc, il faut que le générateur soit de type « inverter », qu’il ait une tension à vide de 70 volts minimum, qu’il ait les options « hot start » et « anti-stick » et que l’électrode spéciale aluminium soit compatible avec l’aluminium à souder,
En dessous d’une épaisseur de 3 mm, il est impossible de souder l’aluminium à l’arc ; au-dessus de 10 mm un préchauffage est nécessaire pour réaliser des soudures aluminium à l’arc solides,
Souder l’aluminium à l’arc est toujours une opération complexe dans la préparation des pièces, dans le choix du type d’électrode, dans les réglages du poste à souder à l’arc qu’il est préférable d’utiliser d’autres techniques de soudage tels le soudage TIG ou MIG ou le soudage au chalumeau

Les électrodes enrobées

Electrodes MMA ou Metal Manuel à l'Arc

Les électrodes enrobées, également appelées MMA (pour Métal Manuel à l’Arc), sont largement utilisées dans le soudage manuel à l’arc.
Cette abréviation internationale MMA se retrouve dans toutes les documentations et permet de qualifier le procédé de soudage à l’arc du poste à souder.

Classification MMA

Leur classification se fait selon :
-    Le type de revêtement : électrodes rutiles, électrodes basiques, électrodes cellulosiques et électrodes zirconium,
-    Le type de courant : électrodes pour courant (DC+) et (DC-) et électrodes pour courant (AC) ; caractéristique inscrite sur les étuis de électrodes,
-    Le matériau de base : aciers au carbone, aciers inoxydables, fontes, aluminium et alliages,
-    Le diamètre, disponible dans différentes tailles : de 1.6mm à 8 mm ou plus.

Eléctrode de qualité

Une électrode de qualité doit prendre en compte plusieurs facteurs :
-    Elle doit-être compatible avec les matériaux à souder,
-    Le type de revêtement qui va influencer les propriétés de soudage comme la pénétration, la résistance à la fissuration, etc …,
-    Elle doit être conçue pour être utilisée dans différentes positions de soudage,
-    Ses propriétés mécaniques requises telles que la résistance à la traction, la résilience, l’allongement, la résistance à la corrosion, etc …,
-    Elle doit répondre à des exigences spécifiques comme la température, l’humidité, etc …
-    Une fusion régulière, une facilité d’amorçage et de réamorçage.
Pour obtenir des soudures de grande qualité, il convient de suivre les recommandations du fabricant de l’électrode et de bien maitriser les techniques de soudage.

Les accessoires

La pince porte-électrodes

La pince porte-électrodes, quel que soit le modèle, maintient l’électrode et assure le passage du courant de soudage,

La pince de masse

La pince de masse provoque l’amorçage de l’électrode et assure le retour du courant afin de boucler le circuit de soudage,

Le câble de soudage

Le câble de soudage assure la transmission du courant entre les polarités positives et négatives du poste à souder ou du générateur de soudage,

La commande à distance

La commande à distance permet le réglage du courant de soudage par le soudeur sans se déplacer au poste de soudage ; elle peut être filaire ou radio.

La protection du soudeur et de l'environnement

La protection du soudeur lors du soudage à l’arc est essentielle au même titre que la zone de travail qui doit être sécurisée.

Les Equipements de Protection Individuelle (EPI) du soudeur à l’arc

-    Le masque à main ou la cagoule passive équipé d’un équipé d’un verre minéral dont la teinte est adaptée à la sensibilité de l’œil du soudeur et aux rayons UV,
-    La cagoule opto-électronique, qui s’obscurcit dès la détection de l’arc électrique, et réglée en fonction de la sensibilité de l’œil et des UV,
-    Les vêtements de protection, en cuir ou en coton inifugé, qui protègent le soudeur contre la chaleur convective et les éclaboussures,
-    Les gants de soudage en cuir pour résister à la chaleur de contact et aux éclaboussures,
-    Les coiffes, casquettes, bandana et casques pour se prémunir des projections de métal et de la chaleur convective,
-    Les chaussures de sécurité sans lacets apparents.

La zone de travail en atelier isolée et équipée d’un système d’aspiration de fumées

-    L’aspirateur de fumées de soudage pour réduire l’inhalation des fumées de soudage à l’arc et des gaz possiblement toxiques,
-    Les écrans de protection teinté ou cabines de soudage pour protéger les collègues de travail.

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