Procédé d’assemblage de pièces métalliques ou plastiques largement utilisé dans le domaine de la conception mécanique, le soudage consiste en la fusion des parties en contact de manière à réaliser un joint ayant les mêmes propriétés que le matériau constitutif des pièces assemblées. Ce procédé permet la création de structures robustes et durables ainsi que d’assurer l’intégrité structurelle des composants assemblés.

Afin de réaliser une soudure, trois éléments sont nécessaires :

• Une source de chaleur telle qu’un arc, une flamme, une pression ou une friction de deux pièces. La source de chaleur la plus utilisée dans le soudage est celle d’un arc électrique, obtenu par le passage d’un courant électrique entre une électrode et la pièce à souder.
• Une protection contre l’oxygène, rendant les soudures fragiles et poreuses. Un gaz ou une autre substance permet de protéger la zone de soudage du contact de l’air.

Un brasage est également utilisé pour créer un joint structurel entre deux matériaux. Un brasage consiste en la fonte d’un métal d’apport à l’intersection de deux pièces, sans la fonte (ou fusion) des pièces à assembler. Le joint obtenu est moins solide qu’un joint de soudure, mais présente différents avantages tels qu’une faible déformation des pièces assemblées et une facilité d’utilisation.
Pour plus d’informations sur le brasage, nous vous conseillons cet article.

Le brasage : Opération qui consiste à assembler deux pièces métalliques de natures identiques ou différentes à l’aide d’un métal d’apport dans un joint à recouvrement. Le métal d’apport a un point de fusion toujours inférieur à ceux des métaux de base qui ne fondent pas durant l’opération.

Le soudage : Opération d’assemblages par fusion de proche en proches des pièces, généralement de natures très voisines, mais qui peuvent être différentes. L’emploi d’un métal d’apport peut être utilisé.

Le soudobrasage : technique qui se rapproche du soudage par son mode opératoire (joint réalisé de proche en proche) et du brasage (utilisation de métal d’apport dont le point de fusion est inférieur à ceux des métaux de base).

Assemblage homogène : désigne la jointure de matériaux de même nature ou de composition similaires.

Assemblage hétérogène : jointure de matériaux de natures différentes ou de composition chimique différentes. Par exemple, souder une pièce en acier à une pièce en aluminium.

Métal d’apport : un matériau généralement sous la forme de fil qui est ajouté à la zone de soudure pour combler l’espace entre les pièces à assembler

Laitier : substance résiduelle formée pendant le processus de soudage à l’arc, composé d’impuretés et de résidus solides provenant des matériaux de base et du flux du soudage

Bain de fusion : zone liquide crée par la fusion des matériaux de base et du métal d’apport lors du processus de soudage à l’arc. C’est dans ce bain de fusion que l’assemblage des pièces se produit.

Il existe plus de 70 procédés de soudage, les plus courants sont les suivants :

• Soudage à l’arc avec électrode enrobée
• Soudage à l’arc sous gaz avec électrode de Tungstène : TIG (Tungstène Inert Gas) ou GTAW (Gaz Tungstène Arc Welding)
• Soudage à l’arc avec fil-électrode fourrée
• Soudage à l’arc avec fil électrode plein et gaz inerte : MIG (Metal Inerte Gas)
• Soudage à l’arc avec fil électrode plein et gaz actif : MAG (Metal Activ Gas)
• Soudage plasma

La norme ISO 4063 précise les références pour chacun de ces procédés

1.1 Référence des procédés de soudage selon norme ISO 4063

Le soudage à l’électrode enrobée (SMAW : Shielded Metal Arc Welding) aussi appelé soudage à l’arc avec électrode fusible (MMA : Manual Metal Arc welding) désigne un procédé de soudage à l’arc où les électrodes se composent d’une âme et d’un enrobage. Le diamètre de l’âme varie en fonction de l’intensité du courant de soudage pour laquelle l’électrode est prévue. Pour souder, il faut que l’arc soit amorcé entre l’électrode et la pièce à souder ; la chaleur dégagée par l’arc fait alors fondre l’électrode (qui constitue le métal d’apport) et l’enrobage (qui forme un laitier protecteur).

2.1 schéma du soudage à l’électrode enrobée

Le soudage TIG (Tungstene Inert Gas) ou GTAW (Gas Tungstene Arc Welding) est un procédé de soudage à l’arc dans lequel l’arc s’amorce entre la pièce à souder et une électrode de tungstène infusible au sein d’une atmosphère formée par un gaz neutre (généralement de l’argon, parfois de l’hélium) qui protège l’électrode et le bain de fusion

2.2 schéma du soudage TIG

Au cours du processus de soudage à l’arc avec fil fourré, un arc électrique est utilisé pour réunir une électrode de métal d’apport continue avec le matériau de base. (Remarque : la méthode de soudage MIG utilise une électrode en métal solide, tandis que le procédé FCAW utilise une électrode tubulaire creuse remplie de flux.) L’électrode en fil de métal rempli de flux alimente automatiquement le centre du pistolet en utilisant le même type d’équipement utilisé pour le soudage au gaz inerte. L’utilisation du blindage anti-gaz fourni par le pistolet protège le bain de soudure de l’oxydation pendant le processus de soudage. Le flux qui se trouve à l’intérieur de l’électrode forme un laitier (déchets de fusion) qui recouvre et protège la soudure de l’atmosphère. Le bouclier fourni par le flux permet à la procédure de soudage de s’exécuter plus facilement à l’extérieur, même au vent.

De nature similaire, la différence entre ces procédés vient de la nature du gaz utilisé. Le procédé MIG (Metal Inert Gas) utilise un gaz neutre qui ne réagit pas avec le métal fondu tandis que le MAG (Metal Active Gas) utilise un mélange d’argon et de dioxyde de carbone ou dioxygène en proportion variable suivant le type de matériaux à souder. Le gaz est injecté en continu sur l’arc afin d’isoler complètement le métal en fusion de l’air ambiant tandis que la fusion est obtenue à l’aide de la chaleur de l’arc électrique formé entre un fil électrode fusible et les pièces à assembler.

2.3 schéma du soudage MIG / MAG

Le soudage plasma est un procédé de soudage à l’arc dont la source de chaleur nécessaire à la fusion est généré par un arc plasma : un arc électrique dans une tuyère dans laquelle s’écoule un gaz plasmagène (généralement de l’argon ou un mélange argon/hydrogène). Ce procédé permet d’obtenir des géométries de cordons fins et pénétrants.

2.4 schéma du soudage plasma