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Souder

Vos talents de créateur vous incitent à concevoir une oeuvre qui nécessite l'assemblage de pièces métalliques. Il vous faudra recourir à l'utilisation de différents types de soudure et apprendre chacune des techniques qui conviennent à la particularité des métaux utilisés. A chaque technique, ses outils ! Attention, ne négligez pas les règles de sécurité, car les métaux doivent être chauffés à des températures très élevées. Tout ira comme sur des roulettes si vous respectez les instructions suivantes.

  • Type de soudure

    Introduction

    Le soudage et le brasage sont deux techniques permettant l'assemblage permanent des métaux entre eux. Voici ce qui les distingue :

    • la nature des métaux à assembler;
    • la nature du liant ou du métal d'apport permettant l'assemblage;
    • la température à atteindre pour réaliser l'assemblage;
    • la résistance mécanique de l'assemblage.

    Le soudage permet donc d'assembler entre eux deux éléments composés d'un même métal, en les faisant fondre localement, avec ou sans métal d'apport. Si l'on emploie un métal d'apport, il est généralement d'une composition de même nature que celle des pièces à souder.

    Le brasage

    Il consiste à assembler deux pièces de même nature ou de métaux différents, à l'aide d'une brasure (baguette de métal d'apport). Celle-ci fond à une température plus basse que les pièces à assembler : la brasure s'infiltre dans le joint par capillarité. Simple à réaliser, cet assemblage présente une bonne résistance mécanique et assure une étanchéité parfaite. Mais la brasure exige un grand soin dans la préparation des pièces à assembler. Il faut toujours placer sur l'établi ou le plan de travail une plaque réfractaire, pour servir d'isolant thermique. Pour opérer en toute sécurité, prenez les précautions de rigueur : aérez la pièce, ne portez pas de vêtements en matières synthétiques. Et n'oubliez pas les lunettes de protection.

    1. Pour braser deux pièces en aluminium, il faut d'abord décaper avec soin les surfaces d'accrochage. Utilisez un couteau pour gratter le métal.

    1. L'aluminium se brase avec, pour métal d'apport, des baguettes de même nature. Il faut décaper la baguette avec le couteau pour mettre à nu le métal, le débarrasser de la pellicule formée à sa surface à la suite du contact prolongé avec l'air. Placez les deux pièces dans la position d'assemblage.

    1. Versez un peu d'eau dans le couvercle du pot de flux décapant, et mélangez-la au produit à l'aide d'un pinceau. Cette dilution du flux favorise la pénétration de la brasure dans le joint.

    1. Enduisez de flux décapant ainsi dilué les surfaces de métal à assembler. Appliquez le flux à l'aide du pinceau. Une couche mince suffit, étalée en un ou deux passages. Trempez la baguette dans le pot de flux décapant.

    1. Chauffez l'ensemble de l'assemblage à l'aide du panache de la flamme. Attention, n'approchez pas trop le dard des pièces car l'aluminium fond rapidement. Restez plutôt loin du métal : il vaut mieux risquer un refroidissement, car le remède est simple, plutôt que des trous dans le métal (erreur impossible à rattraper). Dès que le produit décapant se boursoufle, sèche et fond, approchez la baguette d'aluminium et mettez-la en contact avec les pièces, à l'endroit du joint. Si le métal est à la bonne température, la baguette fond et la brasure s'infiltre dans le joint par capillarité.
      Continuez la chauffe de l'assemblage, toujours avec le panache de la flamme. Maintenez le tout à la température suffisante et déposez du métal d'apport tout autour, le long du joint, pour former un cordon continu.

    1. Des micro-lances, adaptables sur ce chalumeau, permettent des travaux fins de micro-soudage : maquettisme, câblage électrique, bijouterie, etc. Elles se logent sur le chalumeau par l'intermédiaire d'un adaptateur, à la place de la lance démontable. Le bouton bleu sert à régler l'arrivée d'oxygène et le bouton rouge contrôle l'arrivée du butane. Après avoir nettoyé le métal et passé le flux décapant, chauffez. Utilisez pour ce brasage fin, une baguette de brasure à l'argent.

    La soudo-brasure

    Le soudo brasage consiste à assembler deux pièces jointives (bord à bord ou en angle), de même nature ou de métaux différents, avec pour métal d'apport des baguettes de laiton enrobé.
    Seule une flamme atteignant 3 000° (oxy-gaz) permet le soudage autogène avec un assemblage de pièces par fusion localisée du métal et avec un apport de métal pour améliorer le cordon de soudure.

    Les chalumeaux sont de conception simple; ils ont la forme d'un pistolet avec un détendeur intégré. La molette de réglage permet de modifier l'intensité de la flamme. La bouteille de butane est dotée d'un robinet perforateur avec un clapet anti-retour. Les bouteilles de gaz ont un détendeur spécial. Les tuyaux sont de couleurs différentes : en général bleu pour l'oxygène et orange pour le butane, ce qui évite les erreurs de branchement. La flamme est réglable par molette à la sortie de la bouteille de butane ou par des robinets de réglage sur le chalumeau lui-même. Le réglage de la flamme directement au détendeur avec robinet de marche-arrêt sur le chalumeau a l'avantage de permettre de régler la flamme une fois pour toutes pour un travail déterminé. Commencez par ouvrir la bouteille d'oxygène. Ouvrez ensuite doucement l'arrivée de butane. L'allumage doit s'effectuer uniquement avec un allume-gaz. La flamme se règle par la manœuvre de la molette de gaz ou de butane.

    Sécurité

    • ne changez jamais les bouteilles près d'une flamme.
    • ne cherchez pas à réparer vous-même l'appareil en cas de fonctionnement défectueux (ne démontez pas le robinet d'oxygène).
    • les parties d'un chalumeau ne doivent jamais être enduites d'huile ou de graisse car ces produits pourraient s'enflammer.
    • travaillez dans un local aéré ou à l'extérieur.
    • portez des lunettes et des gants de protection.

    1. Placez une plaque réfractaire sur le plan de travail. Disposez les pièces à assembler sur deux fers en U pour les écarter de cette plaque et éviter les déperditions de chaleur. Placez une pièce à plat et l'autre sur le chant. Sur ce chalumeau, la poignée de portage fait aussi office de manette de marche ou arrêt de l'appareil. Abaissez la poignée de l'appareil vers l'arrière : l'arrivée des gaz se fait automatiquement. Après avoir décapé et dégraissé les surfaces de métal, effectuez un pointage (3 à 6 mm de long) au milieu des pièces à assembler afin de les immobiliser, puis des pointages aux extrémités, mais de l'autre côté de la pièce verticale, de manière à éviter une déformation de l'assemblage.

    1. Chauffez le début du joint jusqu'à atteindre la température de mouillage : à ce moment, présentez la baguette sous la flamme en la tenant inclinée selon un angle de 45°. Le métal d'apport s'étale et pénètre dans le joint.
    2. Progressez ainsi en maintenant le dard à 2 ou 3 mm du joint.
    3. Pour vous exercer à trouver la température de fusion du métal, déposez sur une plaque froide une goutte de métal d'apport.
    4. Chauffez la plaque par-dessous jusqu'à ce que la goutte s'étale : le métal prend alors une teinte rouge orangé.
    5. Pour souder sans difficultés deux fers carrés, placez-les en position d'assemblage dans une équerre d'angle. Vissez l'écrou de serrage à l'aide d'une clé à œil.
    6. Chauffez le métal jusqu'à la température de fusion, puis approchez la baguette de métal d'apport.

    L'équerre d'angle empêche toute déformation de l'assemblage.

    La soudure autogène

    La soudure autogène consiste à assembler des pièces jointives de même nature, avec ou sans métal d'apport. Cette méthode convient essentiellement pour les aciers. Le soudage autogène présente une grande résistance mécanique, égale à celle des pièces assemblées.

    1. Placez sur le plan de travail tout le matériel nécessaire. Ouvrez le robinet de la bouteille d'oxygène, puis le détendeur de gaz. Mettez le robinet du chalumeau en position haute et actionnez l'allume-gaz. Placez les deux pièces de métal, sur la plaque réfractaire, en position d'assemblage (ici en angle extérieur à plat), et calez-les à l'aide d'une autre pièce de métal par exemple. Commencez par effectuer un pointage central pour immobiliser les pièces.

    1. Le pointage consiste à réaliser un point de soudure, long de 2 à 3 mm. Faites plusieurs pointages en commençant par le centre et en progressant de part et d'autre de ce point initial.
    2. Une fois tous les pointages effectués, exécutez un petit cordon de soudure, appelé talon. Commencez à environ 5 cm d'une extrémité et soudez en progressant vers cette extrémité.
    3. Tournez la pièce à assembler et commencez à souder en progressant vers l'autre extrémité. Partez du talon que vous recouvrirez sur 1 cm environ. Pour souder, chauffez le métal jusqu'à le porter en fusion : placez le bout de la baguette de métal d'apport (en acier stabilisé) sous le dard de la flamme. Déposez une goutte dans le bain de fusion et relevez légèrement la baguette. Progressez régulièrement.
    4. Pour assembler deux pièces jointives sans métal d'apport, procédez de la même manière.
    5. Commencez par un pointage central, puis effectuez les suivants.
    6. Après avoir réalisé un talon à l'une des extrémités de l'assemblage, commencez à souder. Chauffez maintenant à la flamme à 2 ou 3 mm du métal. Dès que la fusion se fait en un point, avancez doucement pour continuer.

    La soudure à l'arc

    Le soudage à l'arc est un soudage autogène, donc l'assemblage de pièces jointives de même nature par fusion, avec un métal d'apport, ici constitué par l'électrode. La chaleur nécessaire à la fusion est fournie par un arc électrique produit entre les pièces et l'électrode, et donnant une température de 4 000 à 4 500°. La forte intensité de courant électrique nécessaire est fournie par le poste à souder : générateur de courant, il transforme celui d'un réseau normal, à tension de 220v et intensité de 15 A, en courant de faible tension (45v) et de forte intensité (75 A). Avant d'acheter un poste à souder électrique, assurez-vous que votre installation (compteur et disjoncteur) peut supporter la demande en intensité de l'appareil.

    1. Le poste à souder électrique, branché sur le secteur, a plusieurs « accessoires » indispensables : une pince de masse, un porte-électrode (ces deux éléments étant solidaires de l'appareil), un marteau à piquer les soudures, un masque de protection (avec verre teint spécial pour regarder l'arc sans danger, et verre blanc pour protéger le premier très coûteux), des électrodes de différe diamètres.

    1. Introduisez l'extrémité dénudée de l'électrode (tige métallique enrobée d'une pellicule fondante) dans la tête du porte-électrode.

    1. Après avoir mis le bouton sélecteur de tension de l'appareil sur le repère 220v (ce poste étant livré avec deux tensions possibles :
      220v et 380v), sélectionnez l'intensité correspondant au travail à effectuer et à l'électrode utilisée. Procédez avec soin à ce réglage.

    1. Maintenez dans un étau les pièces à souder bord à bord et à l'horizontal. Adaptez le diamètre de l'électrode au matériau à souder. Placez votre électrode (sa partie dénudée) dans le porte-électrode. Frottez-la sur 1 ou 2 cm sur la pièce à souder, à l'endroit souhaité.
      Éloignez ensuite l'électrode de la pièce à souder de 4 à 5 mm pour provoquer un arc électrique. Votre arc s'allume dès que vous voyez des étincelles. Rapprochez finalement l'électrode à 2 ou 3 mm de la pièce pour faire votre soudure à l'arc.

    Pour réaliser le cordon de soudure, il faut travailler avec régularité. Placez l'électrode perpendiculairement au métal, un peu inclinée dans le sens de progression. Vous devez toujours ramener lentement l'électrode vers vous, selon un angle de 60° environ par rapport à l'objet à souder. Travaillez toujours à la même distance. L'électrode va s'user : rapprochez-vous progressivement de la pièce en fonction de l'usure de l'électrode. Vous devez obtenir un ruban d'une largeur uniforme, de 1,5 à 2 fois supérieure au diamètre de l'électrode.

    Tenez le porte-électrode incliné de 15° par rapport à la verticale. L'angle entre le joint à réaliser et l'électrode est donc de 75°. Soudez en « tirant », et non en « poussant ».
    Surveillez bien l'arc et le cordon.

    Un cordon bien exécuté doit présenter des stries régulières. Des stries en trop grand nombre indiquent une intensité trop faible. Une intensité trop élevée produit par contre un cordon plat, sale et déformé.

    1. Après avoir laissé au cordon de soudure le temps de refroidir lentement, éliminez la pellicule de crasse, qui porte le nom de laitier, recouvrant la surface. Utilisez un marteau à piquer.

    1. Après avoir dégagé la soudure, nettoyez-la en la frottant avec une brosse métallique jusqu'à l'obtention d'un certain brillant. La surface d'une soudure correctement effectuée (progression à rythme normal et arc et de longueur constante) est régulière : rides uniformes, largeur de joint égale.

    Le soudage à plat

    1. Placez les plaques à assembler avec un espace de 1 à 3 mm.
      Attention : placez-les bord à bord si leur épaisseur est inférieure à 2 mm. Un trop grand écartement risque de donner un joint creux.

    1. Fixez sur l'une des plaques la pince de masse : veillez à ce que le métal soit propre, sans traces de rouille ni peinture, pour ne pas empêcher le passage du courant.

    1. Pratiquez des soudures d'attache, petits cordons de 6 à 9 mm de long, pour fixer les plaques ensemble. Il est possible de réaliser le cordon en passes étroites ou larges. La première méthode consiste à effectuer la soudure en déplaçant l'électrode le long du joint, sans mouvement latéral. Pour exécuter une passe large, il faut effectuer un balayage latéral en zigzag en même temps que l'électrode avance.
      Ce « balayage » doit avoir pour amplitude maximale trois fois le diamètre de l'électrode. Il faut marquer un temps d'arrêt à chaque extrémité du mouvement pour éviter la formation de caniveaux, c'est-à-dire de sillons creusés le long des rives du cordon de soudure.

    1. Formez le cordon avec la plus grande régularité possible. Maintenez une longueur d'arc constante, en baissant le porte-électrode au fur et à mesure de la fusion de l'électrode; avancez sans à-coups. Une progression trop lente associée à une intensité trop élevée produit un cordon trop bombé, présentant des risques de fissures. Une vitesse trop lente et un écartement trop grand donnent un cordon affaissé, ne soudant pas correctement les pièces. D'autre part, le fort dégagement de chaleur produit par l'arc soumet les pièces métalliques à un échauffement qui les fait se dilater. Au refroidissement, elles se rétractent et certaines déformations peuvent se produire. Avant de souder, écartez les plaques un peu plus à une extrémité qu'à l'autre : cette correction préalable évite l'effet de serrage, déformation la plus courante.

    1. Éliminez soigneusement le laitier à l'aide du marteau à piquer, après avoir laissé le cordon de soudure refroidir.

    1. Frottez la soudure avec une brosse métallique pour la nettoyer complètement. Débarrassée de toutes scories, elle doit présenter un aspect brillant.

    Sécurité

    • Vous devez vous protéger entièrement (vêtements de travail en coton, gants, masque) avant de vous lancer dans la soudure à l'arc.
    • Ne soudez jamais avec des lentilles de contact.
    • Ne regardez jamais l'arc électrique à l'œil nu. Ne soudez jamais près d'un produit chimique volatile ou sous la pluie.
    • Les pièces à souder doivent être sèches et propres.
    • Brossez-les si nécessaire.
    • Branchez à la terre votre poste à souder.

    Soudure à l’arc « MIG »

    Le poste de soudure MIG comporte un transformateur qui délivre, par l'intermédiaire de son câble de masse (relié par une pince à la pièce à souder) et du fil d'acier, une basse intensité. Le fil d'acier, enroulé sur une bobine placée sur le flanc de l'appareil, est transporté automatiquement « MIG » est l'abréviation de « Metal Inert Gas » : ce soudage en atmosphère, inerte concerne donc des gaz rares, comme l'argon et l'hélium. On utilise, dans la plupart des cas, un mélange d'argon et de dioxyde de carbone CO2. C'est le « soudage semi automatique sous protection de gaz ». Lors du soudage MIG, seule une petite zone autour du joint est chauffée. Simultanément à l'alimentation en fil a lieu une adjonction de gaz, qui refroidit les surfaces et protège le métal contre l'action de l'air ambiant. Ceci prévient l'oxydation. Le fil d'acier n'est pas enrobé, comme c'est le cas pour l'électrode du poste à souder, mais composé d'une âme entièrement métallique. Il ne se forme donc pas de laitier, mais un beau cordon bien lisse.