Soudage

Le soudage est un procédé consistant à réunir deux ou plusieurs parties constitutives d'un assemblage, de manière à assurer la continuité entre les parties à assembler soit par chauffage (avec ou sans fusion du matériau), soit par intervention de pression, soit par l'un par l'autre, avec ou sans emploi d'un métal d'apport dont la température de fusion est du même ordre de grandeur que celle du matériau de base. Le procédé peut être appliqué aux métaux, aux céramiques (voir Soudage par diffusion) ou aux thermoplastiques (voir Soudage plastique)

Soudage de pièces métalliques : procédés

Le soudage oxy-acétylénique ou soudage oxy-gaz : l'énergie thermique est générée par la combustion du mélange oxygène-acétylène. Le métal d'apport est en général amené sous forme de baguette.
Le soudage électrique par résistance ou soudage par points ou à la molette : Le soudage est réalisé par la combinaison d'une forte intensité électrique et d'une pression ponctuelle. Ce procédé ne nécessite pas d'apport extérieur.
Soudage à l'arc électrique avec électrodes enrobées (MMA : Manual Metal Arc ou SMAW : Shielded Metal Arc Welding) : La température de soudage est générée par l'arc électrique entre deux électrodes que constituent la pièce a souder et la baguette de métal d'apport où le métal fondu est protégé par un laitier.
Soudage à l'arc avec électrodes non fusibles (Soudage TIG : Tungsten Inert Gas) : Un arc électrique est établi entre l'extrémité d'une électrode infusible en tungstène et la pièce a souder, sous la protection d'un gaz inerte (Argon, Hélium ou mélange Argon-Hélium...). Le métal d'apport est ajouté si nécessaire sous forme d'une baguette ou d'un feuillard placée dans l'arc électrique. Ce procédé peut s'automatiser voire se robotiser dans le cas fréquent du soudage TIG orbital.
Soudage à l'arc avec fil électrodes fusibles ou soudage semi-automatique (MIG-MAG : Metal Inert Gas-Metal Active Gas) : Un arc électrique est établi entre l'extrémité d'une électrode consommable et la pièce à assembler, sous la protection d'un mélange gazeux dont la nature dépend du type de soudure réalisée. L'électrode, amenée automatiquement de façon continue depuis un dévidoir, se présente sous la forme d'un fil massif ou fourré.
Le soudage Laser : l'énergie est apportée sous forme d'un faisceau Laser. Les sources Laser peuvent être de type CO2 ou YAG.
Le soudage Plasma : Considéré comme une évolution de la soudure TIG, il s'en distingue par le fait que l'arc est contraint mécaniquement, générant ainsi une densité d'énergie supérieure. L'arc peut jaillir entre la tuyère et l'électrode (arc non-transféré) ou entre la pièce et l'électrode (arc transféré) voire être semi-transféré.
Le soudage par faisceau d'électrons : utilise l'énergie cinétique des électrons projetés dans une enceinte sous vide et focalisés sur la pièce à souder pour créer une zone fondue.
Le soudage par friction.
Le soudage FSW (Friction Stir Welding).
Le soudage à l'arc sous flux (explication du procédé à venir).
Le soudage par composition de procédés dit hybride, par exemple Laser plus TIG.
Le soudage électrogaz qui se rapproche de la fonderie.
Le soudage par diffusion qui consiste à se servir du phénomène de diffusion des atomes pour créer une liaison.
La soudure à l'étain s'effectue à basse température (200°C-250°C), un alliage d'étain et de plomb est fondu et utilisé pour joindre des surfaces métalliques, en particulier dans le domaine de l'électronique et de la plomberie.

L'embout de la torche de soudage MIG / MAG

Défauts de soudure

Perle de soudure

Fragilité induite par la ségrégation

Le soudage consistant à chauffer localement le métal, il s'agit d'un traitement thermique local. Il y a donc une modification locale de la microstructure et de l’état métallurgique de la zone du métal affectée par le chauffage (ZAT : zone affectée thermiquement). En effet, le cycle de température inhérent au soudage détruit le durcissement structural et abaisse la résistance mécanique au pourtour du joint de soudure.

Le chauffage active un certain nombre de mécanismes, dont notamment la diffusion des atomes. Il se produit donc un phénomène appelé « ségrégation » : le métal n'étant pas pur, les atomes étrangers (impuretés, éléments d'alliage) migrent vers les joints de grain.

Ceci peut entraîner une fragilisation des joints de grain, et donc faciliter la rupture fragile intergranulaire.

Pour éviter ce problème, on effectue parfois un recuit de la pièce (chauffage de toute la pièce afin d'homogénéiser l'ensemble).

Corrosion au cordon de soudure

La soudure est la juxtaposition de deux métaux différents. On peut donc avoir un phénomène de corrosion galvanique. Ce défaut peut se présenter dans le cas du soudage hétérogène d'un assemblage mal conçu, sous réserve de la présence d'un électolyte. De plus, on peut également voir apparaître un phénomène de corrosion interfaciale comme cela peut être rencontré lors de la ségrégation du Bore aux joints de grains dans les bases Nickel ou lors de la ségrégation du Carbone aux joints de grains dans les aciers inoxydables.

Porosités

Il s'agit de défauts sphériques creux qui peuvent être ou non débouchants

Soufflures

Ce terme désigne un groupe de porosités débouchantes ou non débouchantes. Quand elles sont alignées, on parle de soufflures vermiculaires. Si elles sont débouchantes, on parle alors de piqûres.

Inclusions

Elles désignent un composé étranger à la soudure et peuvent contenir du Tungstène (Cas du Soudage TIG) ou du laitier (Soudage à l'électrode enrobée).

Retassures

Suite à un retrait du métal lors de son refroidissement, l'espace vide formé apparaît visuellement à la surface du cordon.

Criques de solidification

Même défaut que les retassures sauf que le défaut est non apparent.

Excès de pénétration

Métal débordant du côté envers du cordon.

Collage ou manque de pénétration

Le métal de base est non fondu, ce qui diminue la section efficace de la soudure. On distingue le collage noir où l'interface entre le métal de base et la soudure est vide ; par un contrôle aux rayons X apparaît une tache sombre, du collage blanc où l'interface est cette fois-ci comblée par des oxydes fondus ; cette variété est indécelable aux rayons X.

Fissures

On distingue la fissuration à froid causée par des contraintes mécaniques résiduelles importantes, une présence d'hydrogène dissous et une phase fragile, de la fissuration à chaud créée par la ségrégation dans le joint d'un eutectique par exemple.

Morsures

Défaut où le métal de base est creusé sur une partie du cordon.

Caniveaux

À la différence d'une morsure, ce défaut s'étend sur tout le cordon.

Pollution ferreuse

Présence d'acier noir dans un cordon d'acier inoxydable.

Défauts géométriques

Ces défauts peuvent être des défauts d'alignement entre les pièces, un cordon trop bombé...

Voir aussi

Liens externes

assemblage

Lötzinn schweissen Solder welding Soldeertin はんだ Lut Lassen Пайка

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