La soudure (Sciences & Techniques)

« assembler deux pièces, la température n'étant pas suffisante pour faire fondre les deux métaux à souder.

Dans ce procédé, il estfréquent que les pièces entières, aussi bien que le métal d'appoint, soient chauffées à haute température à l'intérieur de foursélectriques, avant que ne démarre l'opération de soudure proprement dite.

Mais, dans tous les cas de figure, certainesprécautions sont à prendre : il est ainsi essentiel que les surfaces à souder soient rigoureusement nettoyées de tout agent étranger- oxyde, graisse et autres impuretés -, sous peine d'obtenir une mauvaise adhérence quelle que soit la méthode utilisée.

En outre,on ajoute souvent un film de produit chimique aux surfaces en contact pour les empêcher de s'oxyder.

Appelé flux, ce produitdécapant est en général du borax, un borate de sodium hydraté.

Celui-ci se présente sous forme de poudre, de pâte ou de geléedéposée sur le joint à souder ou enrobant la baguette de métal d'appoint qui lui est appliquée. La soudure à la flamme convient particulièrement bien au travail de nombreux métaux comme le fer, l'acier faiblement allié, l'acierinoxydable, le cuivre et le laiton.

Elle est appliquée aux soudures superficielles sur des épaisseurs de 2 à 3 millimètres et estadaptée à la plomberie et aux installations de chaudières et de chauffage central, à la carrosserie et à la réparation automobile, etmême au travail du verre. Le soudage à l'arc Le soudage à la flamme, reposant sur le principe de réactions chimiques, a été concurrencé, dès le début du siècle, par lesoudage à l'arc qui fait appel aux récents progrès de l'électricité.

Déjà en 1885, deux chimistes, Bernados et Olszewski, avaientdéposé un brevet à Paris pour la fusion localisée du métal grâce à un arc électrique établi entre une électrode et une pièce d'acier. Un arc est une décharge électrique, c'est-à-dire un "saut" d'électrons entre deux pièces tenues à des potentiels différents.

Ladécharge prend effectivement la forme d'un arc parce que l'air entre les pièces est chauffé au cours de l'opération et tend donc às'élever, courbant ainsi vers le haut le passage emprunté par les électrons.

La température d'un arc électrique peut atteindre20000°C, la chaleur étant communiquée au métal par l'impact des électrons. Dans le soudage à l'arc, l'instrument de soudure agit donc comme une cathode (électrode négative) alors que les piècesmétalliques à travailler jouent le rôle de l'anode (électrode positive).

Les deux électrodes du circuit sont connectées aux deuxbornes d'un générateur électrique, l'opération pouvant se faire aussi bien en courant alternatif (AC) qu'en courant continu (DC).La cathode de l'instrument de soudure consiste généralement en un fil de métal d'appoint, long d'une quarantaine de centimètres,enrobé d'une couche de flux ; le brevet de cette électrode "enrobée" fut déposé par le Suédois Kjellberg en 1907.

Au contactavec les pièces à travailler, ce fil parcouru par la décharge électrique fond, produisant des gouttelettes de métal et de flux qui sontattirées par l'anode et viennent se déposer sur le joint travaillé. Permettant une jonction à très haute température, la soudure à l'arc est utilisée notamment dans les grands travaux industriels,comme la chaudronnerie, la pétrochimie et les constructions navale et ferroviaire.

Son principal inconvénient réside dans lalongueur réduite du fil métallique d'appoint, qui est rapidement consommé et oblige le soudeur à interrompre fréquemment sontravail pour le remplacer. Le soudage gaz-métal Cet inconvénient inhérent à la soudure à l'arc fut surmonté dès la fin de la Seconde Guerre mondiale avec l'invention du procédéde soudage avec fil plein : ce dernier, stocké en rouleau, alimente en continu la tête de soudure. De façon à protéger ce métal d'appoint de l'oxydation atmosphérique lors du soudage, un flux de gaz non réactif est injecté lelong du fil grâce à une buse qui l'entoure.

Pour cette raison, le procédé est connu sous le nom de soudage MIG (de l'anglais metalinert gas).

Les gaz utilisés, principalement du dioxyde de carbone, de l'argon ou de l'hélium, sont acheminés dans la buse à desdébits de 10 à 30 mètres cubes par minute.

Le fil de soudure dévidé à un rythme constant coulisse dans une gaine qui comprendune arrivée de gaz mais aussi une arrivée d'eau (avec canalisation de retour) pour maintenir la tête de soudure à des températuresopérationnelles. Une particularité du soudage gaz-métal tient au fait que la polarité de l'arc électrique est inversée par rapport au sens traditionnel.Le fil de la tête de soudure joue le rôle d'anode plutôt que de cathode et le mouvement des électrons se fait alors de la piècetravaillée vers le fil : les plus hautes températures concernent donc ce dernier.

Les gouttelettes parfaitement fondues retombentalors sur la pièce travaillée grâce à des champs magnétiques complexes, engendrant une puissante forcemagnétohydrodynamique.

Cette force étant bien supérieure à celle de la gravité, les projections de gouttelettes métalliques sur lejoint de soudure peuvent même se produise à l'envers, avec le soudeur directement en dessous de la surface à travailler.

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