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Un bricoleur a souvent besoin d'assembler des pièces d'acier et un des moyens les plus performants est le soudage, qui se fait avec un métal d'apport.

Si le métal d'apport est de même nature que les pièces soudées, on parle de soudage autogène. Si le métal d'apport est à bas point de fusion, on parle de brasage.

On peut faire du soudage autogène au chalumeau, faire un brasage avec un chalumeau, mais ce qui se pratique le plus actuellement est le soudage autogène à l'arc électrique.

On pratique le plus souvent lorsque l'on bricole le soudage à l'arc à l'électrode enrobée (dit MMA) et pour les bricoleurs les mieux équipés, le soudage dit 'semi-automatique' ou MIG (Metal Inert Gaz), ou le métal est apporté par un fil qui avance en continu et est, en principe, protégé par un flux de gaz inerte (généralement à base d'Argon).

Attention: il est absolument interdit de pratiquer le soudage à l'arc lorsque l'on porte des lentilles de contact (il y a risque de vaporisation du film d'eau entre l’œil et la lentille) et il est indispensable de porter des lunettes qui assurent une protection minimale contre les 'coups d'arc' et les projections lorsque l'on pique le laitier.

Le soudage à l'électrode.

Le principe

On fait passer un courant alternatif ou continu entre une électrode et la pièce.
L'électrode est enrobée d'un flux qui fond en même temps que le métal et crée un bain de laitier protecteur qui va durcir en se refroidissant et devra être enlevé à l'aide d'un marteau à piquer.
L'électrode doit être approchée de la pièce pour amorcer l'arc, puis retirée très légèrement et ensuite le geste du soudeur assurera l'avance en tenant compte de la fusion de l'électrode. Ceci nécessite un certain coup de main, particulièrement pour l'amorçage.
Les petits postes de bricoleurs sont d'un usage nettement plus délicat que les postes professionnels qui comportent généralement des dispositifs électroniques favorisant l'amorçage ainsi qu'une régulation de courant plus perfectionnée.
Il arrive souvent au début lors du premier amorçage, que l'électrode 'colle' sur la pièce au lieu d'amorcer un arc. Il est très difficile de la retirer et on casse souvent l'enrobage. Il ne reste plus qu'a couper l'électrode là ou l'enrobage s'est brisé. Là encore, les postes professionnels peuvent être équipés de dispositifs coupant le courant lors d'un collage, permettant de retirer l'électrode sans batailler. Une fois que l'électrode est chaude, les amorçages suivant sont nettement plus aisés.

Les diamètres standards d'électrode sont de 1,6 ; 2,5 ; 3,2 ; 4 et 5mm.

Les postes

Les postes de base sont des transformateurs spéciaux dont la régulation est assurée par la modification du circuit magnétique en tôle (par un 'shunt' que l'on déplace avec un volant). Leur usage est souvent limité à des électrodes de 3.2 ou 4mm, car le poids du poste grimpe rapidement avec l'intensité demandée (qui est d'environ 50A pour une électrode 1,6 mm et 180A pour une électrode de 4mm). Les postes professionnels peuvent monter jusqu'à 300A et peser plusieurs centaines de kilos.
Les postes les plus simples pour bricoleurs coûtent environ 50 Euros en grande surface, pour souder en courant alternatif uniquement avec des électrodes (ou 'baguettes') de 3,2 mm (140 A), et pèsent environ 15 kg. Ils ne peuvent pas souder en continu à l'intensité maximale et on doit les laisser refroidir entre deux électrodes. Le prix des postes amateur va jusqu'à 250 Euros pour des postes ventilés 'électroniques' capables de souder avec des électrodes de 4 mm (180 A) en usage presque continu. L'électronique peut porter sur des améliorations concernant l'amorçage, la régulation de courant et le 'collage'.

Il existe aussi des postes à onduleur dits 'Inverter' ou le courant secteur est redressé puis régénéré à haute fréquence et injecté dans un transformateur, ce qui fait que le transformateur est d'une taille très faible. Ces postes sont généralement équipés d'une électronique sophistiquée et le courant est redressé en sortie. Ces postes entièrement électroniques sont extrêmement légers. Leur prix est sensiblement plus élevé que les postes à transformateur et shunt, mais il se démocratise et on trouve en grande surface à 120 Euros de tout petits postes de 80/100A capables de souder avec des électrodes de 2,5. On ne peut pas faire de gros travaux avec des électrodes de cette taille, mais on bénéficie de tout le confort de la technique moderne: Amorçage facilité, dispositif de protection contre le collage, régulation de qualité et soudage en courant continu.

Les électrodes

Une électrode se caractérise par la nature du métal d'apport, d'une nuance proche de celle de la pièce à souder, et aussi par la nature de l'enrobage:

l'enrobage 'rutile' est utilisé pour les travaux courants ne nécessitant pas de résistance mécanique particulière. L'aspect fini de la soudure est correct et le soudage ne créé pas trop de 'crachement'. C'est typiquement l'électrode du bricoleur. La soudure n'est pas métallurgiquement très bonne et a une certaine tendance à la fragilisation.
l'enrobage 'basique' est utilisé pour tous les travaux nécessitant une bonne résistance mécanique. L'aspect de finition des soudures est moins bon. Les postes simples ne permettent pas l'usage de ce genre d'électrode. L'enrobage est très hygroscopique et les électrodes doivent être étuvées avant usage.

Il existent d'autres types d'enrobage pour les travaux de haut débit, pour le soudage en position délicate, etc... C'est hors de portée d'un bricoleur.

Les soudage semi-automatique

Le principe

On fait passer un courant entre un fil électrode qui avance en continu et la pièce. L'arc est en général protégé par un gaz neutre qui est distribué par une buse se trouvant autour du tube de distribution du fil. Le diamètre du fil va de 0.6 à 1.2mm et sa vitesse d'alimentation est réglable (depuis la torche sur les postes pro). Le soudage est commandé par une gâchette déclenchant la mise sous tension et l'avance du fil.
L'apport d'énergie est important et on soude beaucoup plus vite qu'à l'électrode. Les pièces chauffent plus. Il est aussi plus facile de souder des tôles minces (parce qu'il n'y a pas de laitier).
Il est très facile de souder en semi-automatique car l'avance du fil corrige automatiquement les variations dans l'écart de la torche avec la pièce. L'absence de laitier fait que la soudure est propre sans piquage ni brossage.

Le fil fourré

Il existe des fils spéciaux creux dont l'âme contient un flux de protection solide. Ces fils permettent d'obtenir une qualité métallurgique de soudure nettement meilleure que les fils pleins (moins de soufflures). Dans certaines conditions, ce flux permet de se passer du gaz de protection et on a vu apparaître à l'usage des bricoleurs des postes dits 'no gas', mais l'utilisation du gaz est quand même indispensable dans de nombreux cas (soudage inox par exemple).

Les gaz de protection

Ou les trouver... De petites bouteilles sont généralement disponibles dans les grandes surfaces de bricolage, à des prix élevés. Il peut être préférable de louer des bouteilles chez un représentant local de l'air liquide ou autre distributeur de gaz.

Les postes

La partie générateur de courant est assez comparable à celle d'un poste à électrode. Il faut en plus un distributeur de fil sur lequel sera monté une bobine et qui va pousser le fil dans une gaine jusqu'à la torche. Attention à la taille des bobines pouvant être installées sur votre poste. Les petites bobines coûtent cher.

Les postes 'live' à alimentation électrique continue.

Dans un but d'économie, sur certains postes la gâchette ne déclenche que l'avance du fil et le fil est toujours sous tension. Ce n'est pas une bonne idée et ça peut être dangereux.

Les masques et cagoules

Les postes de bases sont généralement livrés avec des masques parfois un peu légers.
Déplacer le masque devant ses yeux est rapide mais mobilise une main en permanence.
Une cagoule de soudage doit être portée en permanence, ce qui n'est pas toujours confortable, mais une fois abaissée, les deux mains sont libres. On abaisse la cagoule avec la main libre ou avec un petit coup de tête (ce n'est pas si facile car on tend à perdre de vue la partie à souder).
Afin de faciliter le travail il existe des cagoules avec des écrans à cristaux liquides qui s'opacifient automatiquement dès que l'arc débute. Ceci permet de ne pas quitter des yeux l'endroit à souder et libère la main qui positionne la cagoule. Actuellement, le temps de réaction est très rapide (moins d'un millième de seconde). Sur les versions 'luxe', le niveau d'opacification est réglable. Le prix de ces cagoules tend à baisser et on commence à en trouver à partir de 80 Euros (vs 15-20 Euros pour une cagoule ordinaire).

Soudage à l'arc vs brasage fort

Un brasage fort se fait généralement par fusion de laiton avec un chalumeau. La température des pièces est moins élevée qu'en soudage à l'arc et la répartition de chaleur est plus régulière, entraînant moins de contraintes thermiques. La fusion complète fait que le métal d'apport se glisse dans les interstices, éliminant les zones pouvant être le siège de corrosion cachées et augmentant la surface de la liaison soudée. La résistance d'un brasage fort est proche de celle d'un acier courant.
Compte tenu de la qualité métallurgique moyenne obtenue avec un soudage à l'arc dans les conditions de mise en œuvre d'un bricoleur, il est nettement préférable d'utiliser un brasage fort pour la construction d'éléments pour laquelle la résistance mécanique est un élément important, tels que les supports moteurs ou autres éléments soumis à contraintes mécaniques ou vibrations importantes.

La sécurité

Le soudage à l'arc peut être dangereux, surtout pour des amateurs inexpérimentés.
Le problème principal est le 'coup d'arc' qui est le déclenchement de l'arc alors que l'on a pas encore positionné le masque de soudage devant ses yeux. Le rayonnement de l'arc est très violent et émet non seulement un rayonnement visible mais aussi des UVs très durs. Si vous n'avez pas de lunettes de protection (non teintées), ça peut faire de petits trous dans votre rétine. Et vous découvrirez aussi que ça peut vous causer de solides maux de tête et vous empêcher de dormir.
De plus, en soudage à l'électrode, le piquage du laitier projette des morceaux partout.
Le port de lentilles de contact peut être la cause d'une vaporisation du film d'eau entre l’œil et la lentille, pouvant entraîner une cécité définitive.

Les pièces sont chaudes, attention lorsqu'on les saisit!

Portez des gants et des manches longues, sous peine d'attraper un très sérieux coup de soleil. Si vous n'avez pas de tablier en cuir, mettez impérativement une veste, un bleu ou une blouse en *coton*. Les projections sont fréquentes et outre les petits trous, des vêtements en synthétique peuvent prendre feu.

Les vapeurs générées par le soudage (le flux produit du gaz) sont toxiques et votre atelier doit être bien aéré.

Des chaussures fermées sont indispensables, les projections sur les orteils ne sont guère dangereuses mais c'est très désagréable.

Vous générez un arc électrique et les projections sont fréquentes, d’où d'importants risques de feu. Attention aussi ou vous posez vos pièces avant qu'elles soient refroidies. Un extincteur doit être à portée de main. Ceci est aussi indispensable si vous soudez en 'chantier volant' pour une réparation. L'extincteur doit vous accompagner à coté du poste dans votre brouette.

Liens

http://soudeur.com