Le soudage est une technique d’assemblage permanent qui utilise la fusion locale et la pression mécanique pour solidariser deux pièces. C’est un processus crucial dans de nombreux domaines industriels, notamment dans le BTP, le génie civil, la fabrication automobile, l’aérospatiale, la chaudronnerie, la tôlerie et bien d’autres encore. Il existe de nombreux procédés de soudage pour les pièces métalliques tels que le soudage par résistance, le soudage par arc électrique (type TIG, MIG, MAG, électrode…), le soudage par friction fusion ou encore la soudure par explosion…

Dans cet article, nous explorons les équipements et les techniques utilisées dans le soudage de goujons ainsi que les avantages et les inconvénients de chaque méthode.

Les différents types de soudage de goujons

Il existe trois procédés pour le soudage de goujons : par arc temps long, par arc temps court (SC) et par décharge de condensateurs (CD). Le procédé à utiliser est déterminé par les matériaux utilisés et les dimensions des pièces (principalement épaisseur de la tôle et diamètre du goujon).

Le soudage à l’arc

Comment se fait le soudage à l’arc ?

Le soudage à l’arc est un processus de soudage qui utilise un arc électrique pour faire fondre les métaux à souder et créer une liaison solide entre eux. Une tension électrique est tout d’abord appliquée entre les pièces à assembler, l’une d’entre elles étant le goujon et l’autre étant la pièce sur laquelle on souhaite le fixer. Une fois le courant établi, l’arc est ensuite obtenu en levant le goujon au-dessus de la pièce, d’où le nom d’arc tiré. La chaleur intense créée par l’arc fait fondre localement les pièces à assembler en permettant un bain de fusion. C’est à ce moment-là que les pièces sont mises en contact avec une pression mécanique. Lorsque le bain de fusion refroidit, les métaux se solidifient, permettent ainsi une liaison solide et permanente.

Quand est-il utilisé le soudage à l’arc ?

Le soudage à l’arc est souvent utilisé pour souder des métaux ferreux tels que l’acier et l’inox. Ainsi que des métaux non ferreux tels que l’aluminium.

Quels sont les différents types de soudage à l’arc ?

Le soudage par arc peut se faire par soudage temps court (<100ms) ou soudage temps long (>100msec).

Le soudage par arc temps court est recommandé pour les tôles minces et concerne particulièrement les goujons de faible diamètre (typiquement jusqu’à diamètre 8). Il peut se faire à l’air ou sous gaz neutre.

Le soudage par arc temps long quant à lui permet de souder des goujons de très gros diamètre (25mm). Il peut se faire sous gaz neutre ou avec bague céramique.

Un point à noter : la géométrie de la partie des goujons qui est soudée doit être adaptée au procédé de soudage choisi.

Le soudage par décharge de condensateur

Comment se fait le soudage par décharge de condensateur ?

La soudure par décharge de condensateurs est une méthode de soudage qui utilise l’énergie stockée dans des condensateurs de puissance pour créer une impulsion électrique très intense (qui peut
dépasser 5000A) et de courte durée (<10msec). Cette impulsion électrique est utilisée pour faire fondre les métaux à souder. Précisions tout d’abord que ce procédé nécessite des goujons dotés d’un picot d’amorçage. Lors de l’impulsion électrique, il se crée un très fort courant qui va vaporiser ce picot. Une fois le picot a disparu, un arc de faible longueur est créé qui fond le dessus de la pièce et le dessous du goujon. Une mise en contact avec une pression mécanique crée ensuite une liaison solide et permanente après refroidissement.

Quand est-il utilisé le soudage par décharge de condensateur ?

La soudure par décharge de condensateur est souvent utilisée pour souder des pièces en acier, acier inoxydable, en aluminium, en titane et en laiton. Elle est également souvent préférée pour souder des tôles très fines, car elle peut produire des soudures de haute qualité sans endommager les pièces.

Avantages et inconvénients du soudage à l’arc et du soudage par décharge de cartouches

Le procédé de soudage de goujons est un procédé rapide et économique, par exemple si on le compare au jugé et boulonné pour passer une vis ou au soudage d’une vis par TIG sur une pièce. Une machine de soudage de goujons, également appelée soudeuse de goujons, se compose d’un générateur (pour envoyer l’énergie électrique), d’un pistolet de soudage ou d’une tête de soudage dans lesquels on placera le goujon et qui serviront à le positionner sur la pièce à souder ainsi que d’un câble de masse qui repose sur cette pièce au générateur pour fermer le circuit électrique.
Ces matériels ont beaucoup évolué au cours de ces dernières années. Ainsi, la technologie onduleur tend à remplacer la technologie transformateur/redresseur. Elle permet un gain de consommation et de poids allant jusqu’à plus de 50%.

Avantages du soudage par arc

• Taille : permet de souder des goujons de 3mm à 25mm de diamètre
• Puissance et qualité de soudure : les machines modernes permettent un réglage fin des paramètres de soudage (temps et intensité) et peuvent comporter une bibliothèque de réglages conseillés pour les différents types de goujons, permettant ainsi d’optimiser la qualité de la soudure. Le soudage par arc est donc idéal pour les applications de type chaudronnerie et éléments de structure
• Polyvalence : le soudage par arc permet de souder une très grande diversité de pièces de tailles et de formes différentes. De la même manière, on soude de trois manières différentes : avec bague céramique, sous gaz neutre et sans protection (temps court)
• Flexibilité : le soudage par arc est plus tolérant que le soudage par décharge de condensateurs
  quant à l’état de surface de la pièce.

Inconvénients du soudage par arc

• Alimentation : La plupart des machines ont reçu une alimentation par courant 400 V triphasé.
• La zone thermiquement affectée : le soudage par arc génère une grande quantité de chaleur, ce qui peut affecter la zone environnante de la soudure, entraînant une déformation ou une distorsion des pièces.
• Utilisation énergétique : le soudage à l’arc peut nécessiter une grande quantité d’énergie électrique.
• Bruit et fumées : le soudage à l’arc peut produire des fumées et dans certains cas nécessitant un système d’aspiration au poste de travail.

Avantages du soudage par décharge de cartouches

• Coût : le matériel est plus économique que celui du soudage par arc tiré.
• Zone thermiquement affectée : la soudure par décharge de condensateur ne produit pas ou peu
  de distorsion ou de déformation des pièces, ce qui peut réduire le besoin de travaux de finition supplémentaires.
• Convient aux matériaux conducteurs de chaleur : la méthode s’adapte parfaitement pour souder des métaux ayant une forte conductivité thermique, tels que l’aluminium et le laiton et les tôles fines.
• Alimentation : l’alimentation se fait sur du 230V monophasé et certains matériels, tels que le
  Pégasar et l’Accu-Twin fonctionnent même sur batterie.

Inconvénients du soudage par décharge de condensateur

• Bruit : le soudage par décharge de réservoir provoque une détonation
• Manque de souplesse : ce procédé nécessite des surfaces planes et propres exemptes de rouille, de graisse et d’autres contaminants.
• Taille : le diamètre des goujons se limite à 10mm pour l’inox et l’acier inox et 8mm pour l’aluminium

En conclusion, il n’existe pas de meilleur type de soudage. Votre choix dépendra des matériaux à souder, de l’épaisseur des pièces, du temps disponible pour souder et du coût.

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