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LE SOUDAGE À L'ARC AVEC ÉLECTRODES ENROBÉES

(M.M.A. Manual Metal Arc)

Le soudage à l'arc avec électrodes enrobées est un procédé manuel dans lequel la source thermique consiste en l'arc électrique lequel, jaillissant entre l'électrode enrobée (supportée par la pince porte-électrode) et la pièce à souder (matériel de base) développe une chaleur provoquant la fusion rapide du matériel de base et de l'électrode (matériau d'apport).

  1. Électrode
  2. Âme
  3. Revêtement
  4. Scorie
  5. Protection gazeuse
  6. Arc de soudage
  7. Bain de fusion  
  8. Materiau de base

/ CIRCUIT DE SOUDAGE

Le circuit de soudage est essentiellement composé des éléments suivants:

  1. GÉNÉRATEUR DE COURANT
  2. PINCE PORTE-ÉLECTRODE
  3. PINCE DE MASSE
  4. ÉLECTRODE

1. GÉNÉRATEUR DE COURANT

Le générateur de courant a pour fonction d'alimenter l'arc électrique présent entre le matériel de base et l'électrode avec la sortie d'une quantité de courant suffisant à le maintenir allumé. Le soudage avec électrode se base sur le principe du courant constant, c'est-à-dire que le courant distribué par le générateur ne doit pas varier lorsque l'opérateur déplace l'électrode par rapport à la pièce.

La caractéristique de construction de la source permet donc de maintenir un courant stable face à la variation de longueur de l'arc due au rapprochement ou à l'éloignement de l'électrode: plus le courant est constant, et plus l'arc est stable, ce qui facilite ainsi la tâche de l'opérateur. À l'intérieur du générateur est installé un dispositif de réglage du courant de soudagedu type mécanique (shunt magnétique ou réactance saturable), ou électronique (systèmes SCR ou systèmes à onduleur). Cette distinction permet de diviser les postes de soudure à électrode en trois familles différentes en fonction de leur technologie de construction: postes de soudure électromécaniques, postes de soudure électroniques (SCR), postes de soudure à onduleur.

La polarité du courant de sortie du générateur détermine également deux catégories supplémentaires:

GÉNÉRATEUR À COURANT ALTERNATIF CA (alternating current)

Le courant en sortie du générateur assume la forme type d'une onde sinusoïdale dont la polarité change à intervalles réguliers, avec une fréquence allant de 50 à 60 cycles par seconde (Hertz). Cette dernière est obtenue au moyen d'un transformateur permettant de transformer le courant secteur en un courant de soudage adéquat. Caractéristique des postes de soudure électromécaniques.

GÉNÉRATEUR À COURANT CONTINU CC (direct current)

Le courant en sortie du générateur présente une forme d'onde continue obtenue au moyen d'un dispositif dit redresseur, installé en aval du transformateur, et permettant la conversion du courant/tension d'alternatif à continu. Cette sortie est caractéristique des générateurs à SCR et à onduleur.

Dans l'hypothèse où le circuit de soudage est composé d'un générateur de courant continu (CC), une classification supplémentaire peut être introduite en fonction du mode de connexion des pôles du courant de soudage au matériel à souder:

  • connexion en polarité directe

La connexion en polarité directe s'effectue en connectant le câble de pince (avec pince porte-électrode) au pôle négatif (-) de la source de soudage, et le câble de masse (avec pince de masse) au pôle positif (+) de la source. L'arc électrique concentre la chaleur produite sur la pièce et favorise la fusion. De cette façon, l'âme de l'électrode, en fondant, se dépose et pénètre dans la pièce à souder.

  •  connexion en polarité inverse
    La connexion en polarité inverse s'effectue en connectant le câble de pince (avec pince porte-électrode) au pôle positif (+) de la source de soudage, et le câble de masse (avec pince de masse) au pôle négatif (-) de la source. L'arc électrique concentre essentiellement la chaleur produite sur l'extrémité de l'électrode. Chaque type d'électrode nécessite une progression de courant spécifique (CA ou CC) et, dans le cas du CC, une polarité spécifique: le choix de l'électrode dépend donc également du type de générateur utilisé. Une utilisation incorrecte entraîne des problèmes de stabilité de l'arc et compromet donc la qualité du soudage.

2. PINCE PORTE-ÉLECTRODE

La pince porte-électrode a pour fonction essentielle de soutenir l'électrode afin de garantir le contact électrique nécessaire au passage du courant; elle doit également garantir une isolation électrique correcte pour le l'operateur.

 

 

 

 

3. PINCE DE MASSE

La borne de masse est un dispositif assurant, au moyen du câble de masse, la refermeture de la connexion électrique entre source de soudage et câble à souder.
Le câble de pince permet la connexion entre la pince porte-électrode et le générateur.

 

 

4. ÉLECTRODE

L'électrode enrobée se compose d'une âme et d'un revêtement ayant des fonctions différentes mais complémentaires: l'âme fait principalement office de conducteur de courant pour l'alimentation de l'arc et d'apport de matériel nécessaire au remplissage du soudage, tandis que le revêtement a pour fonction première de protéger le bain de fusion par la création d'un gaz neutre et de stabiliser l'arc.

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/ DISPOSITIFS D'ARC FORCE, HOT START, ANTI-STICK

Pour faciliter l'utilisation des générateurs de soudage, ces derniers peuvent comporter des dispositifs spécifiques décrits ci-dessous.

Le dispositif d'arc force facilite le transfert des gouttes de matériel fondu de l'électrode à la pièce à souder, prévient l'extinction de l'arc lors du contact, s'effectuant au moyen des gouttes, entre l'électrode et le bain de fusion.

Le dispositif hot start facilite l'amorçage de l'arc électrique en fournissant une surintensité à chaque nouveau amorçage du soudage.

Le dispositif anti-stick éteint automatiquement le générateur de soudage en cas d'électrode collée au matériel à souder, permettant une intervention manuelle de retrait sans endommager la pince porte-électrode.

/ SOUDAGE MMA DES MATÉRIAUX

Dans le cas d'aciers à la composition facilement identifiable, il est possible d'utiliser des électrodes rutiles pour leur plus grande facilité d'amorçage et de soudage, ainsi que pour l'aspect esthétique du cordon.
Dans la pratique, le soudage des aciers à teneur en carbone moyenne ou élevée (>0,25%) peut provoquer la formation de défauts de structure; il est conseillé d'utiliser le procédé à électrodes en particulier pour le soudage de raccords d'épaisseurs moyennes-grandes et avec des électrodes basiques, ce qui permettra d'obtenir une haute qualité de soudage et une bonne résistance à la rupture. Le soudage des tubes en acier s'effectue avec des électrodes cellulosiques lorsqu'une pénétration élevée et une bonne capacité d'usinage de l'électrode sont nécessaires. Le chanfreinage est toujours conseillé, et l'angle doit permettre l'introduction quasi-complète de l'électrode dans le chanfrein.
En ce qui concerne les matériaux spécifiques, comme les aciers inoxydables, l'aluminium et ses alliages et la fonte, des électrodes spécifiques sont utilisées.

Les aciers inoxydables se soudent en courant continu (CC) en polarité inverse; des électrodes spécifiques sont utilisées, se différenciant en fonction de la composition métallurgique du matériau à souder (taux variables de chrome (Cr) et de nickel (Ni)).

L'aluminium et les alliages légers se soudent en courant continu (CC) en polarité inverse. La machine doit être équipée d'une dynamique d'amorçage relativement élevée pour garantir l'allumage de l'électrode.
Des électrodes spécifiques sont ici aussi utilisées, se différenciant en fonction de la composition métallurgique du matériau à souder (taux variables de magnésium (Mg) et de silicium (Si)).

La fonte se soude en courant continu (DC) en polarité inverse; la majorité des structures et organes mécaniques en fonte sont obtenus par fusion, et le soudage est donc utilisé pour corriger si nécessaire les défauts de fusion et pour les réparations. Des électrodes spécifiques sont utilisées, et le matériel de base doit être correctement chauffé avant l'utilisation.