A l’instar de la métallurgie, le soudage s’est imposé aussi comme pratique ancestrale. Les recherches archéologiques ont permis de découvrir de petites boîtes en or datant de l’âge du bronze. Assemblées par chauffage et martelage, cette découverte montre bien que l’homme a appris très tôt à souder.
Les techniques et les outils ayant évolué depuis, les soudures d’aujourd’hui n’ont plus grand chose à voir avec celles de nos illustres ancêtres. Nous vous proposons d’en apprendre davantage sur les procédés et techniques modernes, dans le cadre de notre dossier sur les fer à souder.
Les procédés modernes de soudure
Pour créer une fusion atomique et définitive entre deux pièces métalliques, nous avons à notre disposition plusieurs techniques différentes.
Le soudage au chalumeau
Le soudage au chalumeau ou soudage flamme est le procédé le plus connu et l’un des plus employés. La combustion d’un carburant (butane, propane) et d’un comburant (oxygène, hydrogène) permet d’obtenir une flamme sur chalumeau avec lequel on va venir chauffer les métaux à assembler. Ce mélange gazeux permet en autre, de décrocher une chaleur suffisante pour atteindre le point de fusion des métaux.
Le soudage Manual Metal Arc (MMA)
Grâce à un poste à souder MMA, un court-circuit va venir créer un arc électrique diffusant une très grande chaleur (environ 4000°C). L'électrode tenue par une pince, fond sous la chaleur de l’arc et fournit le métal d’apport nécessaire à la jonction des deux pièces. La technique est employée pour les soudures épaisses et à larges cordons.
Le soudage MIG/MAG
Avec le soudage MIG/MAG, on gagne en productivité sans rechigner sur la qualité. Selon deux procédés, on obtient un arc électrique obtenue à partir d’un gaz actif (argon ou hélium) ou inerte (mélange Argon/CO2 ou oxygène). La présence du gaz protège l'électrode et la soudure. Pour des soudures épaisses, point par point ou rapides, le soudage MIG/MAG reste le plus employé.
Le soudage TIG
Le soudage TIG (Tungsten Inert Gas) permet la réalisation de travaux de grande qualité. La soudure est obtenue à partir d’un gaz neutre, d’une électrode en tungstène et d’un arc électrique. La projection de gaz neutre sur la soudure protège l'ensemble des métaux utilisés ainsi que la soudure de l’oxydation.
Les métaux que l’on peut souder
Etain
Utilisé dans de nombreuses applications comme en plomberie, en électronique ou en mécanique, l’étain à la particularité d’avoir un point de fusion très bas. En tant que métal d’apport, il se diffuse par capillarité pour permettre une jonction parfaite et étanche entre deux pièces métalliques.
Le cuivre
Le cuivre peut être utilisé comme métal d’apport ou simple pièce à assembler en brassant de l’étain. Agissant aussi par capillarité, il nécessite néanmoins l’usage d’un chalumeau bi-gaz et bien calibré pour atteindre la température de fusion. Les soudures en cuivre sont extrêmement répandues en plomberie et installations sanitaires pour leur aspect économique.
Le zinc
Matériau de prédilection en zinguerie, le zinc est soudé grâce à un métal d’apport fait d’alliage d’étain sans plomb. A partir d’un procédé de brasage tendre à 250°C, les soudures à l’étain permettent d’obtenir des assemblages étanches, solides et permanents. L’étain sans plomb utilisé possède d'excellentes propriétés de diffusion et de résistance à l’arrachement.
La fonte
La fonte a la réputation d’être un métal ingrat à souder. Néanmoins, son coût bas et ses bonnes propriétés de coulée en font un matériau encore utilisé dans l’industrie. Il existe plusieurs types de fonte: grise, blanche, malléable et alliée. La fonte grise est, à ce jour, la seule qui peut convenir au travaux de soudures. Les techniques modernes ont mis au point deux procédés: le soudage de la fonte à chaud (travaillé directement à la sortie d’un four) ou à froid.
L’inox
L’acier inoxydable est esthétique et malléable. Matériau courant en ouvrage d’art ou en chaudronnerie, son travail demande un savoir-faire et de l’expérience. Pour faire honneur à ce métal, il faut une électrode inox et un poste à souder TIG à l’argon, seul capable de d’engendrer des soudures délicates et fines.
Le plomb
Le plomb sous forme métallique est très utilisé en plomberie. Généralement brasser avec du cuivre, ce matériau tend à disparaître de plus en plus des installations sanitaires compte tenu de sa toxicité. Une situation qui se répète également dans les alliages d’étain/plomb utilisé comme métal d’apport.
L’aluminium
Souder de l’aluminium est plus complexe que souder des autres matériaux ne serait ce qu’à cause des propriétés spécifiques de ce métal. En effet,la température de fusion est inférieure à la température de l’arc. De plus le timing entre le passage de l’état solide à l’état liquide est très faible. Le travail de l’aluminium demande une grande expertise.
Le principe de la soudure autogène et hétérogène
Par définition le soudage autogène consiste à assembler deux pièces de même nature et densité en les portant à haute température. Dans le cas où il y aurait un métal d'apport, ce dernier serait aussi de même nature. Au-delà de cette technique, le soudage autogène peut aussi être effectué sans soudure avec des métaux chauffés jusqu’à les rendre pâteux et qui sont pressés et martelés ensuite pour fusionner. A l’inverse, le soudage hétérogène se propose d’assembler des pièces de nature différentes. Les métaux sont ainsi joints par des métaux d’apports eux aussi différents, sans être portés à leur température de fusion. Le risque de déformation est amoindri.
La distinction entre soudage et brasage
La différence entre les deux procédés se trouve au niveau de la jonction qui relie les deux pièces métalliques. Si le soudage consiste à porter au point de fusion les matériaux afin de créer une fusion atomique, la brasage permet une liaison uniquement en atteignant le point de fusion du métal d’apport. Chaque technique possède ses avantages et inconvénients qui lui sont propres:
- La soudure en fusionnant deux matériaux, permet d’obtenir une solidité à toutes épreuves. Ce procédé est d’ailleurs toujours utilisé pour des travaux de grande ampleur. Néanmoins, la soudure produit un cordon grossier et irrégulier au niveau de la jointure. Ce qui nie grandement à l'aspect esthétique de l’assemblage
- Rapide, économique et permettant la réalisation de travaux fins et esthétiques, la brasure est employée dans de nombreux domaines comme l’électronique, la plomberie ou la chaudronnerie. Le métal d’apport qui se diffuse par capillarité protège les métaux contre les déformations sans altérer leurs propriétés physiques. En revanche la solidité des assemblages brasés reste moindre par rapport aux assemblages soudés.
La soudure dans le futur
Augmentation de la productivité, meilleure qualité de soudure, miniaturisation des composants, l’industrie 4.0 entraîne à grand pas avec elle les techniques de soudage. Avec une réalité augmentée et l'émergence de l'intelligence artificielle, les métiers de la soudure vont gagner en attractivité et en performance. Une chose est sûre, le soudage risque encore de traverser les âges.
