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NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN 287 citée dans cet article a été remplacée pour sa partie 6 de mars 2010 par la norme NF EN 287-6 (A88-110-6) "Épreuve de qualification des soudeurs - Soudage par fusion - Partie 6 : Fontes " Révision 2018
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1804 (mai 2018).
Auteur(s)
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Roland CAZES : Ingénieur de l’École Supérieure d’Electricité - ex‐Directeur des Recherches, Société Sciaky
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Lire l’articleINTRODUCTION
Bernandos (1887) puis Kjellberg (1914) ont été les tout premiers à utiliser le pouvoir de fusion d’un arc électrique en vue de réaliser la soudure des métaux. L’énergie est fournie par un banc d’accumulateurs et le soudage s’exécute au moyen d’une électrode qui va fondre au fur et à mesure, puis va se solidifier en un dépôt qui s’associe intimement au métal des pièces en formant une liaison continue. Le procédé se développe essentiellement grâce à la mise au point d’une électrode enrobée en cellulose qui, du fait de sa vaporisation formant écran de protection, réalise l’impérative condition, pour obtenir des soudures saines, de soustraire les métaux en fusion à l’action de l’air. Les principes fondamentaux de tous les procédés de soudage à l’arc par électrode fusible sont dès lors posés, de même que dans une certaine mesure le principe des procédés à électrode réfractaire.
On réalise ainsi que les phénomènes qui se déroulent dans un bain de soudure par fusion à l’arc relèvent de la fonderie, par opposition à ceux relevant de la forge.
L’avènement des différents procédés fondés sur l’arc se déroule ensuite pas à pas de façon logique :
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l’enrobage devient minéral et mieux contrôlable ;
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l’âme métallique de l’électrode en tronçons limités devient un fil continu avec un enrobage amené directement sous forme de poudre ;
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l’enrobage est remplacé par un apport gazeux plus facile d’emploi ;
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l’électrode peut également être réfractaire.
Ces modifications débouchent sur les quatre procédés fondamentaux qui forment aujourd’hui la panoplie de base du soudage à l’arc.
Seront exposées dans le présent article les lois électriques et thermiques de l’arc, communes à ces quatre procédés, puis développés pour chacun d’eux et quelques‐unes de leurs variantes, les principes et les caractéristiques les plus importantes. La compréhension de ces bases rendra évidentes les particularités présidant à leurs applications spécifiques et à leur mise en œuvre. L’exposé suit l’ordre historique, au demeurant logique du point de vue théorique et pratique, d’apparition des procédés ; on pourra alors comprendre sans difficulté d’autres classifications. Les différentes façons de mettre en pratique les procédés examinés relevant de principes communs ou voisins sont évoqués dans un paragraphe en l’article.
Le lecteur pourra également se reporter à l’article pour les différents procédés de soudage.
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Propriétés de l’arc de soudage7. Mise en œuvre du soudage à l’arc
7.1 Équipement de base
Les procédés de soudage à l’arc mettent en œuvre un équipement de base typique dont les principaux éléments sont schématisés dans les différentes figures de principe de chaque procédé. Les éléments essentiels sont les suivants.
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Un outil généralement dénommé torche (torche manuelle, torche MAG, torche TIG, etc.) est très spécifique du procédé pour ce qui est de la nature de l’électrode (baguette, fil continu, tige de tungstène) et de la protection (flux, gaz).
Pour les puissances élevées, la torche doit être refroidie par circulation d’eau.
Il existe des versions manuelles incorporées dans une poignée et munies du contacteur à distance de la commande du soudage et des versions automatiques sous forme de barreau (figure 40).
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Un générateur, également appelé source de courant de soudage à l’arc, est caractérisé essentiellement par :
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le ou les types de courants délivrés : alternatif ou continu, lisse ou pulsé ;
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le courant secondaire nominal, qui doit correspondre à la nature des travaux à exécuter, déterminés par le taux de dépôt à assurer ou le volume du cordon en rapport avec le diamètre de l’électrode ; la valeur du courant nominal est complétée par l’intensité que le générateur doit pouvoir supporter sans échauffement au facteur de marche 60 % ou 100 % ;
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la tension à vide ou tension d’amorçage ;
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la nature de la caractéristique secondaire : tombante, verticale ou plate (tableau 8).
L’étendue des différentes gammes de courant, les moyens de réglage et leur intégration (ou non) dans un poste fixe ou mobile, d’atelier ou de chantier, etc. sont d’autres caractéristiques à définir.
La gamme des courants s’étend de quelques dizaines d’ampères à quelques 600 A.
Excepté quelques générateurs de chantier qui sont tournants et entraînés par des moteurs thermiques, tous les générateurs sont aujourd’hui statiques à transformateurs/redresseurs et souvent transistorisés.
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