Soudage à l'électrode enrobée

Également appelé le soudage à l'électrode enrobée, ou également, par abus de langage, la soudure à l'arc.

Difficile de faire court pour une technique comme Ie soudage à I 'arc. Ce procédé si simple à mettre en œuvre pour bricoler, peut être vraiment approfondi Iorsque I 'on s’y intéresse dans le détail, car c’est une technique d‘assemblage très adaptable.

Les dernières pages de la brochure sont un rappel concis du soudage à I'arc, si vous avez envie d'aller vite rendez-vous à la section #Mise en œuvre rapide.

Principe du soudage à l'arc

Ce procédé utilise comme moyen de chauffage, l'énergie d'un arc électrique qui jaillit entre une électrode enrobée fusible. constituant du métal d'apport, et les pièces à assembler.

À l'aide d'un générateur fournissant du courant alternatif ou continu d'intensité variable, de 20 à 500A, selon le diamètre de l'âme de l'électrode, la position de soudage et les dimensions des pièces, on créé un arc entre l'électrode fusible et la pièce métallique, qui fond en gouttelettes. Ces gouttelettes sont projetées dans la bain de fusion. Ce bain de fusion constitue. après refroidissement, le cordon de soudure. L'enrobage de I‘électrode, en fondant, forme un laitier qui se solidifie sur Ie joint soudé. Le laitier solidifié est enlevé par piquage.

Généralités

Le poste à souder est un transformateur électrique alimenté par un réseau en courant 230 volts (ou 380 volts monophasé). Il fournit un courant de voltage plus faible (45 à 50 volts), mais avec une forte intensité (100 à 170 ampéres).

L‘une des bornes du poste est reliée à la pièce à souder par la pince de masse. L'autre est constituée d'une électrode fixée sur le porte-électrode.

L'électrode enrobée

Une électrode enrobée se présente sous la forme d'une baguette (d'où les expressions courantes de baguette de soudage et de soudage à Ia baguette) comportant une âme métallique conductrice et un enrobage composite. L'électrode doit correspondre aux matériaux et aux épaisseurs à souder. On trouve des électrodes pour les aciers courants, la fonte, les inox, et même I'aluminium.

L'âme

L’âme métallique conduit le courant, apporte le métal, forme le cordon et comporte des éléments d'alliages devant assurer une grands part des caractéristiques désirées de la soudure. Le métal est en général trés proche du métal de base à souder. La section est choisie en fonction du taux de dépôt désiré, Iui-même fonction des épaisseurs de l'assemblage à réaliser.

Enrobage

L'enrobage est constitué de corps très divers, qui souvent sont des métaux en poudre et autres composants (oxyde de Titane. silicate, graphite, cellulose ...). ll contribue au rôle éiectrique (effet ionisant: l'air devient conducteur de courant), un rôle métallurgique (émission de gaz neutre protégeant le bain de fusion et transformation en laitier qui protége Ie bain de fusion) et un rôle mécanique (par le laitier, il détermine aussi le type de cordon et de pénétration ainsi que la plus ou moins grande facilité du soudage dans des positions particulières.)

Type d'enrobage

Il y a plusieurs familles d'enrobage (cellulosique, oxydant, basique, rutile, acide), Ie plus courants sont Ies rutiles et les basiques. Ils ont tous des caractéristiques mécaniques différentes, et nécessite parfois l'inversion des polarités (+ ou - à l'électrode ou à la pince).

Conservez vos électrodes dans un endroit sec. Malgré tout, les enrobages basiques se chargent en humidité. ll faut donc les faire sécher au four à 250°c (l’idéal étant 300°c ...) pendant 2h et les étuver à 100°c, juste avant de les utiliser. Vous pouvez fabriquer une étuve avec un décapeur thermique et boîte de la taille des électrodes.

Truc:Si vous ne connaissez pas la provenance des électrodes, essayez [es difle’rentes solutions propOsées. Dans tout [es cas, si elles sont reslées longzemps an fond d‘un garage, faites les sécher.

On trouve des baguettes à enrobage rutile en vente à peu prêt partout. Contrairement à ce que l'on pourrait croire, Ies électrodes vendues en "grandes surfaces" sont de bonne facture. Elles sont destinées pour des soudeureuses occasionnel-le-s, et donc prévues pour faciliter la tâche. De plus, elles sont souvent vendues dans des étuis en plastique qui les protègent de l'humidité.

Désignation des enrobages

Savoir lire un étui d'électrodes enrobées est souvent un casse-tête, chaque fabricant mettant en avant ses propres références. Cependant, sur les électrodes elles-même est souvent inscrite la norme "SPA/AWE". Elle commence par un "E" suivi d'un chiffre. Les plus courants sont 6013 pour les électrodes à enrobage rutile et 7018 pour les basiques.

Vous pouvez aussi trouver sur I'étui la norme ISO et/ou européenne: EN. Elles se ressemblent, sont composées d'une série de 7 cases où se trouvent des chiffres et des lettres qui désignent la composition chimique, la nature de l'âme, la position... La quatrième case est composée d‘une lettre qui indique le type d'enrobage: "B" pour Basique, "H", ou "RR" pour Rutile, "A" pour Acide...

Conditions d'utilisation

Type de courant et polarité

Certain postes sont en courant alternatif, d'autres en courant continu. Le courant continu donne Ia possibilité d’uliliser une gamme plus étendue d'étectrodes. Ce type de courant permet d'inverser la polarité de l'électrode en passant du + au - . Pour les postes à courant altenatif, on peut rarememt inverser les polarités. Il faut chercher sur le poste une plaque constructeur on I'on distingue ces symboles:

• ~ pour le courant alternatif
• = ou - pour le courant continu

Lorsque le poste vous offre la possibilité d‘inverser à votre guise les polarités, n'hésitez pas à respecter les conseils du fabricant en mettant le + ou le - à l'électrode.

Pour les enrobages rutiles, on met généralement le - à I‘électrode, et de + pour les basiques.

La plupart des postes à souder pour les particulièr-e-s sont désormais des postes très compacts, de type onduleur - courant continu, ou "Inverter". Le courant continu permet de ne pas avoir de rupture d‘arc et facilite grandement le soudage. De plus ces postes sont pourvus d'une aide à l'amorgage efficace. Le bain de fusion est beaucoup plus stable.

Truc: sur certains postes, les symboles - sont remplacés par des dessins de la pince et du porte-électrode. Dans ce cas, le poste est en courant alternatif et inverser la polarité ne changera rien.

Ampèrage

ll faut veiller à ce que la prise sur laquelle le poste est branché soit suffisamment alimentée en courant. Le fusible conditionnant Ia prise doit être au moins de 16 ampères. L'idéal étant de souder à une intensité comprise entre 25 et 32A.

Truc: Jeter un œil sur le tableau d‘alimentation avant de souder, pour ne pas vous retrouvez dans le noir au moment où les plombs viendraient à sauter.

Sécurité

Truc: Mis à part pour des risques d 'électrocution et de “coup d'arc", la sécurité que vous mettrez en place est relative à la longueur des travaux que vous allez faire.

S'il ne s'agit que d'une réparation qui ne nécessite pas plus de 30 secondes de soudage, vous n'êtes pas obligé de vous habiller comme un-e pro.

Environnement et électrocution

Ne soudez jamais dans un endroit (très) humide, sous la pluie ou en ayant les pieds dans l‘eau. Si vous souder des pièces qui sont en contact avec des hydrocarbures, démontez-Ies et dégraissez-les avant de souder. Éloignez-vous des sources inflammables.

N'ouvrez jamais un poste sous tension pour le réparer.

Brûlure par rayonnement ou "le coup d'arc"

Également appelée photokératite, c‘est le risque le plus courant, que ce soit pour vous ou pour l'entourage. L'arc électrique est extrêmement puissant et il ne faut surtout pas le regarder sans une protection très élevée (Ne jamais le regarder, tout court!). ll faul utiliser un masque avec un indice de protection d'au moins 11, voir 13 si l‘on soude sur une longue durée.

Si vous devez corriger votre vue, préférez les lunettes aux lentilles de contact. Ces dernières à la maniére d'une loupe concentreront le coup d'arc plus près de la cornée.

Si vous êtes éblouis plusieurs fois de suite. il est possible que le coup d‘arc se réveille pendant la nuit, avec une sensation de démangeaison dans les yeux similaire à la gêne que pourraient causer la présence de sable. Ne frottez pas vos yeux. Restez dans une pièce sombre et utilisez du collyre pour calmer les douleurs et ré-hydrater l'œil. Portez des lunettes de soleil. Consultez un médecin pour être prudent-e.

Truc: Si vous ne savez pas quel est l’indice de protection du verre, mettez à 5cm d'une lampe ou d'un néon. On doit à peine voir la luminosité dégagé. Vous pouvez essayer aussi avec le soleil, où vous ne devriez appercevoir qu'un point plus clair à travers le verre.

Couvrez-vous la peau si vous passer plus de 10 minutes à souder. Le rayonnement UV est si puissant que vous allez prendre l'équilvalent de coups de soleil, sur les parties du corps exposées.

Brûlure par contact

Portez des gants, tabliers en cuirs. Portez des vétemens adaptés qui vous protégerons des grattons bouillants de métal qui s'échappent de l'arc. Ne soudez pas en tongues par exemple.

Fumées

La fusion du métal et la transformation de l'enrobage dégagent des fumées. ll faut essayer de se décaler un peu pour ne pas avoir "le nez dessus". Faites en sorte de ventiler le local réguliérement si vous soudez dans un endroit confiné.

Hautes fréquences

Le soudage à l'arc génère de hautes fréquences. Celles-ci peuvent dérégler les appareiis électroniques, comme les montres à quartz, Ies téléphones portables, mais aussi les peacemakers. Éloignez de 4 ou 5m ces objets et ne laissez pas s‘approchez une personne qui en porterait un.

Préparation des pièces

Nature des assemblages =

Le soudage à I'électrode enrobée convient particulièrement bien pour les assemblages en acier courant. que ce soit des tôles en acier ou des profils de construction mécanique (les aciers "noir", cornière, carré, tube ...). Ce sont des aciers faciles à travailler, peu onéreux et relativement passe-partout pour ce que l'on veut réaliser. Leur couleur extérieure est grise, ou noire. Leur épaisseur vue en coupe est d'un blanc brillant.

Truc: L'acier est un mélange de fer et de carbone. Au delà de 2,5% de carbone, il s'agit de fonte. ll existe plusieurs nuances d’aciers qui sont alliés avec différents métaux selon les besoins (chrome, manganèse, molybdéne …). 0n soude couramment les aciers non-alliés, sans apport d'autres métaux que le fer et le carbone, avec des teneurs en carbone entre 0,1 et 0,4%.

Malheureusement, la plupart du temps, on ne connaît pas avec précision le métal de ce que l'on veut réparer ou assembler.

Le cas se présente souvent lorsque qu'on veut réparer une fissure apparut sous la colonne de direction d'un vélo. par exemple. Les cadres (anciens), s'ils sont effectivement en acier, sont souvent alliés avec un peu de chrome et/ou de molybdéne. Dans ce cas, la soudure prend,mais l'arc est inexistant, ou l‘inverse, on passe directement au travers du cadre et on agrandi le trou … La solution serait d'avoir l'électrode appropriée …

L'acier courant (s'il n'est pas protégé par une peinture ou par un traitement chimique comme la galvanisation) rouille. Des points de rouille prononcés indiquent un acier faiblement allié ou courant.

Aussi les nuances d'aciers non ou faiblement alliés sont trés magnétiques. Ces aciers s'aimantent facilement. L‘inox ou l'aluminium beaucoup moins.

Dés le début de vos premiers points de soudure, si l'arc est instable et que la soudure ne prend pas, n‘insistez pas. Les métaux en question sont peut-être d'un alliage complexe, ou encore, vous êtes en train d'essayer de souder des métaux de nature différente (ce qui est la plupart du temps impossible).

Truc: Parfois, vous pouvez vous dépanner en règlant une intensité beaucoup plus qu'il ne faudrait et ne pointer qu'une seule fois, en faisant un gros point de soudure (en passant de 55 à 85A par exemple). Même si les aciers sont différents, la puissance de l‘arc fera fondre vos assemblages et il y aura "soudure". Le risque étant de passer au travers des épaisseurs.

Préparation des bords

Si vous soudez deux éléments de votre fabrication, essayez d'avoir des découpes propres et bien droites, pour que les contacts entre les piéces soient maximum. Plus ie joint est régulier avant soudure, plus la souclure est homogéne.

Pour Ie nettoyage plusieurs étapes sont nécessaires:

• dégraisser les pièces;
• enlever la rouille et mettre le mélal a "blanc";
• décaper la peinture ou Ie traitement extérieur de l'acier;
• enlever les bavures à la meuleuse;
• brosser les poussières à la brosse métallique.

Rélaliser des chanfreins

Ça n’est pas obligatoire mais un chanfrein guide le bain de fusion à l'endroit de la jointure où vous allez effectuer le cordon de soudure. lls peuvent être réalisés à la meuleuse.

1. décolletage des deux bords pour une soudure sur deux épaisseurs très fines. En dessous d'1,2mm, mieux vaut utiliser un autre procédé de soudage comme le TIG par exemple;
2. Les deux pièces à souder n'ont pas de chanfrein. Pour des tôles d'une épaisseur inférieure à 3mm, un chanfrein n'est pas nécessaire, mais il faut bien ébavurer les bords;
3. Soudure à plat, bord à bord, en une seule passe sur une épaisseur supérieure à 3,5mm, avec un chanfrein en "V" à 45°. Le bain de fusion sera guidé par le chanfrein et la pénétration sera plus forte;
4. Soudure sur une forte épaisseur, supérieure à 6mm: réalisée en plusieurs passes, le chanfrein en "V" est proportionnel à l'épaisseur et la largeur du cordon.