Préparation des joints de soudure : choses à faire et à ne pas faire

Une soudure n’est aussi bonne que le joint, ce qui fait de la préparation la clé d’un travail de qualité. Voici un article d’introduction qui couvre les bases. 

Avant de commencer tout projet de soudage, rappelez-vous la règle des 5P : Une préparation adéquate permet d’éviter de mauvaises performances. Vous pouvez réaliser la plus belle soudure au monde, mais elle risque de manquer d’intégrité si vous n’avez pas éliminé les contaminants potentiels avant le soudage.

Préparation de la surface de soudure : la première étape vers un joint solide

Pour commencer, retirez l’huile, la graisse, le liquide de coupe et les lubrifiants à l’aide d’un nettoyant chimique non chloré tel que ZeroTri ou de l’acétone. Quel que soit le solvant que vous utilisez, assurez-vous qu’il ne réagit pas avec ce que vous nettoyez ou ne laisse pas de résidu pouvant créer des vapeurs nocives pendant le soudage; travaillez toujours dans un endroit correctement ventilé. Après le nettoyage, vous pouvez utiliser une brosse métallique pour éliminer les résidus de solvant (le cas échéant). Important : retirez toujours le récipient de solvant, les chiffons et autres matériaux inflammables de la zone de travail avant de souder.

Ensuite, utilisez une brosse métallique ou une meuleuse et retirez la rouille, le tartre, la saleté, la peinture, l’encre, les revêtements et les scories des processus de découpe oxygaz ou plasma. Si vous soudez de l’aluminium ou de l’acier inoxydable, utilisez une brosse en acier inoxydable ou une meule réservée exclusivement à ces alliages. Essayer de les nettoyer avec une brosse ou une meule en acier ayant déjà nettoyé d’autres alliages peut introduire de petits grains de cet alliage dans le matériau de base et contaminer par la suite la soudure. Veuillez noter cependant que même certaines meules « spéciales » peuvent également laisser des traces de contamination. Validez donc toujours votre processus avant de commencer la production.

Lors du nettoyage de l’aluminium, notez que l’aluminium réagit avec l’air pour former de l’oxyde d’aluminium. Étant donné que la couche d’oxyde fond à environ 3 fois la température de l’aluminium, il est recommandé de souder l’aluminium dans les 24 heures suivant le processus initial d’élimination de l’oxyde. Si le matériel de travail a été exposé à l’extérieur ou dans une zone particulièrement froide ou humide, ramenez-le à l’intérieur et laissez-le revenir à température ambiante pendant au moins 24 heures. Si vous envisagez d’utiliser une source de chaleur pour accélérer le processus, assurez-vous que les flammes de combustion sont tenues à l’écart du joint de soudure. Ces flammes peuvent laisser du combustible non consommé, ainsi que de l’humidité, dans le joint après chauffage.

Les soudeurs chauffent parfois le matériau de base à environ 250 °F afin d’augmenter la pénétration sur les matériaux « plus épais » et d’éviter la fissuration des soudures. Un gros morceau d’acier froid évacue la chaleur de la zone de soudage et un refroidissement rapide entraîne souvent des fissures de soudure. Envisagez d’investir quelques dollars dans des « électrodes enrobées », des électrodes spéciales en forme de crayon qui fondent à une température précise. Marquez le métal de base avec le bâton de température avant le préchauffage et la marque fondra dans une plage de 1 % de sa température indiquée. Pour éviter toute contamination éventuelle, assurez-vous simplement que la marque se trouve à l’extérieur de la zone de soudure.

Remarque : De nombreuses applications de soudage commerciales nécessitent des procédures spécifiques de préchauffage, de traitement thermique après soudage et de soulagement des contraintes qui remplacent tous les conseils mentionnés ci-dessus. C’est également une bonne idée d’utiliser les températures/limites spécifiées par les codes de soudage (comme AWS D1.1, D1.2, etc.) même si vous n’appliquez pas l’intégralité du code à votre projet.

Conceptions de joints typiques pour le soudage à l’arc

Lors du soudage de métaux plus épais (généralement plus de ¼"), vous souhaiterez peut-être biseauter les bords. Dans un joint en T, biseautez l’un des bords à environ 45 degrés. Pour un joint à rainure en V, un biseau standard est d’environ 30 degrés de chaque côté. La quantité réelle de biseau peut varier en fonction des matériaux soudés. Ne biseautez pas le matériau jusqu’à obtenir un bord en forme de couteau; la chaleur de l’arc de soudage fera disparaître le bord. Au lieu de cela, faites en sorte que le bord du matériau ait une épaisseur de 1/16 à 1/8 po. C’est ce qu’on appelle un « repère », et il sert à supporter la chaleur de l’arc. Dans certaines situations, comme lors du soudage d’une plaque de 3/8 po d’épaisseur avec un soudeur de 180 ampères, vous devrez peut-être laisser un « espace » d’ouverture de racine pour garantir une pénétration complète.

C’est en soudant qu’on devient soudeur

Même les soudeurs expérimentés doivent confirmer les réglages des paramètres avant d’effectuer une soudure. Si possible, procurez-vous de la ferraille du même alliage et de la même épaisseur approximative que celle que vous prévoyez de souder pour « tester » vos paramètres. Sur les soudures critiques, simulez l’application et effectuez des tests non destructifs – visuels, par ressuage liquide – et/ou des tests de soudure destructifs pour valider votre procédé.

Si une soudure nécessite une position particulière (à plat, horizontale, verticale vers le haut, au-dessus de la tête), entraînez-vous dans cette position. Préparez votre corps et vos mains pour créer un arc plus stable et assurez-vous de pouvoir effectuer les mouvements nécessaires. Le soudage dans des positions inconfortables peut entraîner des angles d’électrode indésirables, ce qui est une cause fréquente de soudures inacceptables. Il vaut mieux faire plusieurs soudures courtes et de bonne qualité qu’une seule soudure longue remplie de discontinuités et de défauts possibles.

La pratique du soudage garantit également que tous les composants du système sont en bon état et fonctionnent comme prévu. Les mauvaises performances de l’opérateur sont souvent mises en cause alors que d’autres facteurs en sont la véritable cause, notamment :

• Polarité incorrecte
• Longueur d’arc incorrecte (généralement un arc trop long)
• Les électrodes anciennes qui ont absorbé de l’humidité (ce qui est particulièrement vrai pour certaines électrodes enrobées)
• Défaut d’activation du gaz de protection ou de réglage du débit de gaz approprié (plus n’est pas toujours mieux) 
• Le vent ou les ventilateurs qui dispersent le gaz de protection (utilisez un écran de soudage pour vous protéger du vent ou passez à un procédé à électrode enrobée ou à électrode fourrée sans gaz)
• Buse de gaz bouchée, pointe de contact usée, chemise de pistolet usée
• Mauvaise tension du rouleau d’entraînement ou de la bobine de fil
• Câble du pistolet GMAW plié à un angle extrême
• Contamination du tungstène ou mauvaise préparation du tungstène (utilisez un tungstène de bonne qualité et apprenez à l’affûter correctement)
• Câbles de soudage enroulés, pouvant entraîner des interférences électromagnétiques
• Basse tension de ligne ou disjoncteur insuffisamment dimensionné
• Mauvaise connexion de la pince de travail. Ceci est très important. Placez la pince de travail aussi près que possible de l’arc et assurez-vous que la peinture, la rouille et les revêtements n’interfèrent pas avec la conductivité électrique. Pour les matériaux de faible épaisseur, fixez le câble de travail directement sur la pièce à travailler.

La préparation est la base d’une soudure de qualité

Quel que soit votre niveau de compétence ou le procédé de soudage que vous utilisez, une préparation adéquate des joints est indispensable pour obtenir des soudures solides, propres et fiables. De l’élimination des contaminants et de la gestion des couches d’oxyde au préchauffage des matériaux épais et à l’utilisation des bons outils, chaque étape de la phase de préparation joue un rôle crucial dans l’intégrité de la soudure. En investissant du temps dans une préparation minutieuse et en comprenant comment les matériaux réagissent sous la chaleur, vous minimiserez les défauts, améliorerez l’apparence des soudures et garantirez des performances à long terme. En soudage, les détails comptent, et ils commencent avant même que l’arc ne se forme.

Vous souhaitez approfondir les techniques et les meilleures pratiques de soudage de l’aluminium?

Pour en savoir plus, consultez les articles ci-dessous ou visitez l’Université ESAB.

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