Le soudage de la tôle est un élément essentiel de la fabrication métallique. La technique de soudage est utilisée pour assembler des composants métalliques. Il existe un nombre important de types distincts de soudage, qui constitue l’une des techniques les plus répandues pour assembler des objets métalliques. Savez-vous laquelle des différentes techniques de soudage de tôles est la plus adaptée à vos applications ?
Le soudage de tôles est un métier aux multiples facettes qui nécessite l’application de nombreuses techniques. L'acquisition des connaissances et des compétences requises est impérative pour effectuer le soudage avec des résultats optimaux.
Cet article examine les diverses techniques utilisées en soudage matériaux en tôle, y compris leurs mérites et leurs utilisations pratiques. De plus, il explique les directives cruciales à retenir lors du soudage de tôles fines pour des résultats optimaux.
Qu’est-ce que le soudage de tôles ?
Le processus de soudage consiste à fusionner deux composants ou plus en appliquant de la chaleur, de la pression ou les deux. Au fur et à mesure que les composants refroidissent, ils se rejoignent ensuite. Bien que le soudage soit le plus souvent associé aux thermoplastiques et aux métaux, il peut également s’appliquer au bois.
Les composants connectés sont appelés le matériau « parent ». Une « charge » est toute substance incorporée pour faciliter la formation du joint ; les exemples incluent une plaque, un conduit, un fil d'apport et une électrode. La composition de ces charges ressemble souvent à celle du matériau primaire. Ils participent à la formation d’une soudure uniforme. A l’inverse, il existe des situations où un apport alternatif est nécessaire, comme par exemple lors du travail avec des fontes fragiles.
Types courants de processus de soudage de tôle
« Comment souder des tôles » est la question la plus courante qui suit. Il existe une variété de techniques et de stratégies pour souder la tôle, et chacune a son propre ensemble d'applications dans des situations spécifiques. Jetons un coup d'œil aux différentes techniques de soudage de la tôle.
Soudage MIG
Soudage MIG (Gas Metal Arc Welding) est une technique largement reconnue. Cette méthode génère un pool de fil fondu en utilisant un fil-électrode solide dans un instrument de soudage. Ce fil est le matériau d’apport qui facilite la connexion des composants métalliques. Une couche de gaz de protection est également incorporée dans l'instrument de soudage MIG pour empêcher le flux fondu d'être contaminé par l'atmosphère environnante.
Le soudage MIG est couramment utilisé dans de nombreux secteurs , y compris les secteurs de l’automobile et de la rénovation domiciliaire. La principale raison en est la combinaison de rentabilité et d’efficacité. Cette technique s'applique aux tôles les plus courantes (notamment l'acier inoxydable et l'aluminium). Il produit des soudures de haute qualité, est relativement peu coûteux et ne nécessite pas d'équipement complexe.
Soudage TIG
Cette technique de soudage fonctionne sur le principe du soudage à l'arc mais utilise du courant pour effectuer l'opération de soudage via une électrode en tungstène non consommable. Il utilise un gaz de protection inerte pour protéger l'électrode et empêcher la contamination atmosphérique de la soudure. L'hélium et l'argon sont les variantes de gaz de protection les plus couramment utilisées.
Soudage TIG est plus efficace lorsque vous travaillez avec des métaux non ferreux, tels que le titane, le nickel, le magnésium et l'aluminium. C'est l'une des méthodes les plus fréquemment utilisées pour fabriquer des cadres de mangeoires, de motos et de portes. La capacité du TIG à manipuler les métaux non ferreux en fait un choix optimal pour les secteurs associés au vol, notamment l'aérospatiale et l'aviation.
Le soudage TIG offre un meilleur contrôle sur le processus et produit une soudure plus robuste que les techniques alternatives. Cependant, cela nécessite également un niveau plus élevé de compétence en soudeur et peut parfois prendre plus de temps.
Soudage laser/faisceau électronique
Le soudage au laser et par faisceau d'électrons est peut-être les procédés les plus coûteux et leurs applications sont assez limitées. Un laser ou un faisceau d'électrons est initialement utilisé pour générer la chaleur nécessaire au processus de soudage. Cependant, la principale différence entre les deux est que leur fonctionnement nécessite l’utilisation d’appareils spécialisés et complexes.
Ces méthodes sont très précises, notamment en ce qui concerne la soudure au laser. Cela les rend idéaux pour fabriquer des composants métalliques qui exigent une grande complexité. De plus, ils peuvent traiter des variétés de métaux plus durables, notamment l’acier au carbone, l’acier inoxydable et le titane, sans compromettre l’attrait esthétique global de la soudure.
Les faisceaux d’électrons et les lasers peuvent également être appliqués à des substances plus courantes, notamment les thermoplastiques et l’aluminium. Cependant, cette approche n’est peut-être pas la plus économique.
Soudage au bâton
Le soudage à la baguette utilise un bâton recouvert de flux comme électrode. Une distinction importante est que le soudage à la baguette n’implique l’application d’aucun gaz de protection. Néanmoins, cela n’implique pas qu’il n’existe aucune méthode alternative pour protéger les résultats des soudures contre la contamination atmosphérique. Le bâton d'électrode est recouvert de flux à cet effet.
En se désintégrant en réponse à la chaleur produite par le processus de soudage, ce flux peut recouvrir la soudure d'une couche qui la protège contre les perturbations involontaires. Cette technique est essentiellement un substitut direct au soudage laser. Ce n’est pas aussi précis et ne produit pas une soudure particulièrement attrayante, mais il est efficace et d’un prix raisonnable. Des industries telles que la construction navale, la construction et la fabrication générale d’acier peuvent également bénéficier de sa portabilité.
Soudage à l'arc plasma
Ce procédé de soudage est comparable au soudage TIG mentionné ci-dessus dans la mesure où l'instrument de soudage intègre également une électrode en tungstène. Cependant, le soudage à l’arc plasma utilise une taille d’arc réduite et permet à l’électrode d’entrer en contact avec le corps de l’outil de soudage. Divers composants métalliques peuvent être fondus ensemble en générant du plasma à partir de gaz sous pression.
Le soudage à l'arc plasma ne nécessite pas de matériaux de remplissage et produit des soudures de haute qualité avec un nettoyage minimal après soudage. De plus, il s’agit d’une méthode relativement rapide qui manque de force considérable et possède une précision remarquable. Ainsi, il est répandu dans les industries aérospatiale et maritime.
Soudage au gaz
Une autre méthode accessible pour assembler des sections de tôle en fusion consiste à utiliser un combustible gazeux, de l'oxygène ou de l'oxyacétylène pour enflammer le métal et les souder ensemble. Il s’agit de l’une des procédures les plus établies de la liste et assez courante dans l’industrie.
Elle reste l’une des méthodes les plus utilisées dans l’industrie métallurgique en raison de son adaptabilité et de son efficacité. Les métallurgistes utilisent cette méthode pour les puits de ventilation, les pipelines, les tubes, les systèmes de climatisation, etc. Le soudage au gaz s'applique aux métaux ferreux et non ferreux, fonctionne sans électricité, est portable, d'un prix raisonnable et nécessite peu d'expertise pour fonctionner.
Le tableau ci-dessous résume les avantages et les inconvénients de chaque procédé :
| Technique de soudage | Description | Avantages | Désavantages |
| Soudage MIG | Il utilise un fil-électrode solide pour produire un pool de métal en fusion. | Efficace, rentable, produit des soudures de haute qualité | Nécessite un gaz de protection, ne convient pas aux métaux épais |
| Soudage TIG | Il utilise une électrode en tungstène non consommable et un gaz de protection inerte pour produire une soudure précise et de haute qualité. | Excellent contrôle, adapté aux métaux non ferreux | Nécessite plus de compétences que les autres techniques, plus lentes |
| Soudage laser/faisceau électronique | Il utilise un laser ou un faisceau d'électrons pour générer de la chaleur pour le soudage. | Très précis, peut souder des métaux épais | Très cher, nécessite un équipement spécialisé |
| Soudage au bâton | Il utilise une électrode enrobée de flux pour produire une soudure. | Simple, portable, peu coûteux | Pas aussi précis que les autres techniques, produit une soudure moins attrayante |
| Soudage à l'arc plasma | Il utilise un petit arc et un plasma pour faire fondre le métal ensemble. | Rapide, produit des soudures de haute qualité | Nécessite un équipement spécialisé |
| Soudage au gaz | Il utilise un combustible gazeux pour faire fondre le métal. | Polyvalent, peut être utilisé sans électricité | Pas aussi précis que les autres techniques |
Quels métaux conviennent au soudage de tôles ?
Comme indiqué précédemment, le soudage est une technique viable pour divers matériaux. Les métaux les plus couramment utilisés dans la fabrication de tôles sont les suivants :
Aciers au carbone
L'acier au carbone se prête à divers procédés de soudage et peut être soudé à l'aide de machines à longueurs d'onde courtes ou longues. En raison de l’accumulation minimale de matériaux lors du soudage au laser, les composants en acier peuvent être fixés directement sur la ligne de peinture avec un nettoyage ultérieur minimal, voire nul.
Aciers inoxydables
En outre, acier inoxydable est compatible avec différentes formes de soudures et de machines. Une procédure post-soudure peut être nécessaire pour éliminer la teinte thermique, selon l’utilisation prévue du produit. Le regrainage et le mélange ne sont pas nécessaires lors du soudage de l'acier inoxydable avec une finition brossée.
Aluminium
Souder aluminium efficacement, il est nécessaire d’utiliser une machine à courte longueur d’onde en raison de la quantité réduite de lumière réfléchie. Le soudage de l’aluminium convient à des fins à la fois esthétiques et fonctionnelles.
Cuivre et fer
Copper et le fer sont légèrement plus difficiles à souder en raison de l'utilisation de classifications distinctes pour chaque métal. Le succès du soudage laser du cuivre est obtenu en modulant à la fois la puissance et la vitesse. Généralement, les techniques de soudage MIG et TIG sont appliquées au cuivre et à ses alliages. Les différentes qualités de fonte produisent des soudures avec des résultats différents.
Comment contrôler la distorsion lors du soudage de tôles
Le soudage des tôles peut occasionnellement souffrir de déformations. Il est possible de réduire la distorsion de la soudure en ajustant les paramètres de la procédure de soudage et de la conception. Par conséquent, voici quelques stratégies recommandées pour atténuer la distorsion des soudures :
- Dimensionnement des soudures: En plus de minimiser la distorsion, vous économiserez du travail et du matériel de soudure en dimensionnant correctement une soudure.
- Soudage périodique: Optez pour des intervalles sur une seule et longue soudure.
- Nombre réduit de passes de soudure: Il convient de tenter de réduire le nombre de passes de soudure, car cela augmente le risque de retrait du matériau.
- Position de soudage: La soudure doit être réalisée à proximité de l’axe ou du centre neutre de la tôle. La configuration de soudage doit être de gauche à droite lors du soudage de tôles.
- Utiliser des pinces: Il s'agit d'une méthode répandue pour réguler la distorsion des soudures dans les assemblages et les petits composants. Les gabarits, les pinces et les fixations aident à fixer les composants dans la position souhaitée.
- Réduisez la durée de la soudure: La probabilité de déformation augmente proportionnellement au temps nécessaire au soudage d'un panneau de tôle. Essayez de réduire la durée de la soudure, si possible.
Comment éviter les brûlures lors du soudage de tôles
Le brûlage se produit lorsque l’électrode de soudage pénètre suffisamment profondément pour atteindre la racine de la soudure. Essentiellement, vous risquez de faire fondre par inadvertance toute l’épaisseur du métal de base. En conséquence, la brûlure affecte le joint de soudure final sous la forme d'un trou. Ce défaut apparaît fréquemment sur ou à proximité du joint de soudure.
Voici les stratégies et recommandations de soudage de la tôle pour éviter les brûlures :
- Utiliser un niveau de courant réduit
- Souder plus rapidement
- Éviter un affûtage excessif des marges du métal de base
- Assurer le nettoyage des surfaces avant le soudage
- Maintenir une longueur d'arc modérée
- Maintenir la bonne inclinaison tout au long de la connexion soudée
- Éviter les modèles superflus
- Si possible, utilisez des techniques de faible intensité telles que MIG ou TIG
- Vérifier la configuration de la vérification de la configuration de l'équipement de pré-soudage
Conseils pratiques pour le soudage des matériaux en tôle
L'objectif du soudage de tôles est de garantir que les composants obtenus conservent des propriétés mécaniques suffisantes pour répondre à l'usage auquel ils sont destinés. Tenez compte des conseils pratiques suivants lorsque vous effectuez le soudage.
Choisissez la bonne technique
Mais chaque métal nécessite un procédé différent, et il faut choisir le bon. Nous devons décider comment faire le travail. Les surfaces de soudage des tôles et les meilleures pratiques sont répertoriées ci-dessous.
- Surfaces planes : Une soudure réussie sur une surface plane nécessite que le soudeur fixe l'angle de la pointe à 45 degrés par rapport à la surface du métal et dirige avec précision la flamme vers le point de connexion. Le soudage TIG et MIG fonctionne mieux sur des surfaces planes. Les configurations plates fonctionnent bien pour le dévidage du fil et les flux de gaz.
- Surfaces horizontales : Dans la disposition horizontale, les tôles semblent horizontales aux soudeurs. Lors du soudage d'angle, l'extrémité supérieure d'une surface horizontale est soudée à une surface verticale. Le joint ressemble à deux pièces métalliques perpendiculaires l’une à l’autre en forme de « L ». Le soudage à la baguette convient aux surfaces horizontales où les soudages TIG et MIG sont difficiles à équilibrer.
- Surfaces verticales : le soudage fait couler et accumuler le métal en fusion. Le soudeur doit contrôler le flux de métal. Cela nécessite de maintenir l'électrode entre le bain de soudure et la flamme et de pointer le pistolet de soudage à 45 degrés par rapport à la plaque. La technique optimale pour ces surfaces est le soudage à la baguette. Les soudeurs visent souvent à aplatir ou à horizontaliser l’axe de soudure pour plus de commodité.
- Surfaces aériennes : Le soudage aérien est le plus difficile. Le nom implique de souder une pièce au-dessus de votre tête. Le métal en fusion tombe lors du soudage. Réduisez le flaque de soudure pour faciliter le soudage en hauteur. Utilisez suffisamment de mastic pour une bonne soudure. Le soudage à la baguette est le meilleur pour cette configuration. Les ateliers de fabrication de tôles sur mesure soudent rarement les surfaces en surplomb.
Effectuer un test
Il est conseillé d'effectuer un essai pilote sur le métal avant de commencer le soudage. De nombreuses variables peuvent influencer la qualité d’une soudure. L’optimisation des processus est donc essentielle pour obtenir les meilleurs résultats. Cela implique de s’assurer que vos instruments sont propres et secs et d’utiliser l’ampérage et la tension appropriés. Ce faisant, vous acquerrez un prototype de votre produit, quel que soit son stade de développement actuel.
Sélectionnez les bons métaux d’apport
Il est essentiel d'utiliser un métal de remplissage dont les propriétés mécaniques correspondent à celles de la fabrication de la tôle. Pour que la tôle soit plus fine, le remplissage doit être plus fin. Par exemple, lors du soudage d'un métal d'une épaisseur de 1 mm, le diamètre de remplissage optimal est de 0.6 mm.
Un fil plus fin peut être fondu avec une quantité de chaleur réduite. Ainsi, il existe une probabilité réduite d’accumulation excessive de chaleur et une probabilité accrue d’obtenir des résultats optimaux de la soudure. De plus, la sélection du métal d’apport approprié réduira le risque de rouille, de fissuration et d’autres défauts potentiels.
Utilisez un gaz de protection
Un gaz protecteur est de la plus haute importance pour déterminer l’apparence de la soudure. Choisissez des gaz de protection contenant une plus grande concentration d’argon à utiliser dans les paramètres de soudage. La composition optimale est de 75 % d’argon et de 25 % de dioxyde de carbone. Les projections de soudage seront réduites car l'argon conduit beaucoup moins de chaleur que le dioxyde de carbone.
Utiliser un petit diamètre d'électrode et de fil
Utilisez une électrode mesurant pas plus d’un huitième de pouce. On peut générer un arc plus resserré en utilisant une électrode plus petite, réduisant ainsi les brûlures et permettant une dimension plus compacte.
Lors du soudage, le matériau utilisé doit être pris en compte. Par exemple, lors du soudage de l’aluminium, un calibre de fil différent est requis par rapport au soudage de l’acier. De plus, votre niveau d'expertise doit être pris en compte lors de la sélection de la taille de fil appropriée. Pensez à utiliser un petit fil lorsque vous commencez à souder, car cela peut vous aider à maîtriser le processus. Avec une pratique expérimentée, on développera une plus grande aisance dans la manipulation de grands diamètres.
Utiliser le soudage par pointage pour les tôles fines
Le pointage est une technique exceptionnelle pour assembler des tôles d'acier fines. Les punaises sont des soudures extrêmement fines qui n’endommagent pas la surface du matériau. Lors de l'assemblage de deux profilés métalliques, un espace de 1 mm doit être maintenu entre eux. Une punaise est alors positionnée précisément au centre de l'ouverture. Après avoir placé la punaise, appliquez une pression substantielle sur les deux surfaces de la punaise jusqu'à ce qu'elle se dissolve complètement. La soudure fondue adhérera au métal et créera une liaison solide.
Essayez la technique de soudage par saut
La méthode appelée « soudage par sauts » consiste à placer stratégiquement un certain nombre de soudures ou de points courts pour sécuriser la position de la fine tôle. En utilisant le soudage par sauts, la distorsion et la déformation du métal peuvent être réduites.
Ajustez la chaleur utilisée de manière appropriée
Dans le contexte du soudage de tôles, la chaleur est la variable la plus influente. Une quantité excessive de chaleur dissoudra le métal et entraînera une défaillance du joint. Pour éviter que cela ne se produise, différentes formes de chauffage sont utilisées selon le type de métal.
Pour produire une soudure de qualité supérieure, le soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW) est utilisé lorsque l'on travaille avec des matériaux plus denses tels que l'acier. Lors du soudage de matériaux plus fins tels que l'aluminium, le soudage à la baguette est utilisé car il permet de positionner la soudure sous n'importe quel angle. De plus, il est préférable d’utiliser une torche qui dirige la chaleur vers la pointe du fil électrode plutôt que vers sa base. Cela concentre la chaleur précisément là où la soudure doit avoir lieu.
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Le soudage de la tôle est une procédure essentielle pour créer une large gamme de produits. En raison du grand nombre de pratiques et de techniques de soudage, il est essentiel de comprendre tous les aspects de la procédure. Néanmoins, vous pouvez confier la tâche à des experts.
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