Leçon 7.1AssemblerChapitre 7 · Assemblage

Soudage à l'arc (MIG/MAG, TIG, électrode enrobée)

Fusion : un arc électrique fait fondre les bords et en général un métal d'apport

Le soudage à l'arc assemble des pièces métalliques en faisant fondre leurs bords avec un arc électrique, de sorte qu'elles se mélangent et se figent en une seule pièce. C'est le moyen le plus courant d'assembler l'acier, des cadres de vélo et des remorques aux ponts et aux navires. Les autres méthodes de soudage par fusion de ce chapitre reprennent la même idée : fondre, mélanger, refroidir.

Photo : William M. Plate Jr., Public domain, via Wikimedia Commons

Soudage à l'arc · vue de côté MIG/MAG avec encarts TIG et électrode enrobéeLes numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous. Les deux encadrés à droite montrent comment le soudage TIG et à l'électrode enrobée changent les étapes 4 et 5.

Soudage à l'arc (MIG/MAG, TIG, électrode enrobée) en une minute, par MecMade

Comment ça marche

Fermer le circuit. Un générateur envoie le courant par un câble jusqu'à la torche, et une pince de masse sur la pièce le ramène. Les réglages typiques vont de quelques dizaines à quelques centaines d'ampères, sous seulement environ 10–35 volts.
Amorcer l'arc. Quand le fil touche le métal puis se retire, un arc électrique (une étincelle continue à travers un gaz chaud conducteur) se forme. Il atteint plusieurs milliers de degrés Celsius.
Faire fondre un bain. L'arc fait fondre les bords des deux pièces en une petite flaque de métal liquide, le bain de fusion. À titre de comparaison, l'acier fond à environ 1 500 °C.
Amener le métal d'apport. En MIG/MAG, un moteur pousse sans arrêt un fil fin dans la torche. Son extrémité fond dans l'arc et goutte dans le bain, ajoutant du métal pour remplir le joint.
Protéger le bain. Le gaz qui sort de la buse chasse l'air. Sans lui, l'oxygène et l'azote provoqueraient des porosités (bulles de gaz piégées) et des soudures fragiles.
Avancer et figer. Le soudeur ou un robot déplace la torche le long du joint. Derrière elle, le bain se fige en un cordon (la crête de métal de soudure en relief) qui ne fait qu'un avec les deux pièces.

Trois variantes, un seul principe. Le MIG/MAG (metal inert gas / metal active gas) amène un fil automatiquement sous argon ou sous un mélange argon–CO2. Le TIG (tungsten inert gas) utilise une électrode de tungstène qui ne fond pas, tandis que le soudeur plonge une baguette d'apport séparée dans le bain. Le soudage à l'électrode enrobée utilise une baguette recouverte de flux (une poudre chimique) qui brûle pour fabriquer son propre gaz de protection et une croûte appelée laitier.

Chiffres clés

Matériaux: Aciers au carbone et inoxydables (les trois variantes) ; alliages d'aluminium, de titane, de cuivre et de nickel surtout en TIG ou en MIG
Pièces typiques: Charpentes en acier, châssis automobiles, tuyaux, réservoirs, coques de navires, ponts, cadres de vélo
Taille de pièce: De la tôle d'environ 0,5–1 mm d'épaisseur (TIG) aux plaques de plus de 100 mm (en nombreuses passes) ; assemblages de toute taille
Précision: Environ ±1 mm sur un assemblage soudé ; la déformation due à la chaleur est la principale limite, donc les faces précises sont usinées ensuite
État de surface: Cordon bombé et ondulé ; projections (MIG) ou laitier (électrode enrobée) à nettoyer ; meulé au ras quand l'aspect compte
Taille de série adaptée: Pièces uniques et réparations jusqu'à la production en série avec des robots
Coût d'outillage et de machine: De quelques centaines à quelques milliers de dollars pour un poste manuel ; environ 100 000 $ ou plus pour une cellule robotisée
Vitesse: Typiquement 0,1–0,5 m de soudure par minute à la main ; le TIG est le plus lent, les robots les plus rapides

Atouts et limites

Atouts

Assemble presque tous les aciers, et la plupart des autres métaux en TIG
Matériel peu cher et portable ; l'électrode enrobée fonctionne en extérieur et par vent
Une bonne soudure peut être aussi résistante que les pièces qu'elle assemble
Fonctionne à toutes les échelles, des cadres de vélo aux navires

Limites

La chaleur déforme les pièces minces et modifie le métal à côté de la soudure (la zone affectée thermiquement)
La qualité dépend du savoir-faire du soudeur ou d'un robot bien réglé
Les fumées, la lumière UV intense et les projections exigent une ventilation et un équipement de protection
Les défauts cachés (porosités, fissures, manque de fusion) demandent un contrôle sur les pièces critiques

Où on l'utilise

ConstructionPoutres et poteaux en acier, poutres de ponts
AutomobileChâssis, bras de suspension, lignes d'échappement (MIG robotisé)
ÉnergiePipelines, appareils à pression, tronçons de mâts d'éoliennes
Construction navaleTôles de coque, ponts et membrures
Aéronautique et équipements alimentairesPièces minces en inox et en aluminium (TIG)
Réparation et agricultureRéparations de machines sur le terrain à l'électrode enrobée

Comment le reconnaître

Un cordon en relief le long du joint avec de fines ondulations en demi-lune ; un beau cordon TIG ressemble à une pile de pièces de monnaie.
De minuscules billes de métal (projections) collées à côté des soudures MIG.
Une teinte paille, bleue ou irisée due à la chaleur sur l'acier inoxydable à côté de la soudure.
Des cordons plus rugueux avec des restes de laitier vitreux sur les soudures à l'électrode enrobée.

À comparer avec

Soudage par points par résistance7.2serre des tôles superposées et les soude en des points avec du courant et de la pression ; pas d'arc, pas de métal d'apport, une fraction de seconde par point.Soudage laser7.4un faisceau focalisé fait des soudures étroites et profondes avec bien moins de chaleur et de déformation, mais l'équipement coûte bien plus cher.Brasage fort et brasage tendre7.3les pièces ne fondent jamais ; un métal d'apport à plus basse température de fusion s'écoule dans l'interstice, donc les joints sont moins résistants mais les dégâts thermiques sont faibles.

À regarder

TimWelds · En quoi les variantes diffèrent, côte à côte

Miller Welders · La torche MIG, le dévidoir de fil et le bain de fusion de près

DIY PRO · Le tungstène, la baguette d'apport et l'arc en gros plan

FANUC America · Des robots soudant une grande pièce dans une cellule d'usine

Voir de vraies photos

Wikipédia : Soudage à l'arc — vue d'ensemble avec des photos de soudeurs, de torches et de cordons
Wikipédia : Soudage MIG/MAG — torches MIG/MAG, montages et gros plans de soudures
Wikipédia : Soudage TIG — torches TIG, électrodes de tungstène et photos de l'arc
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

Un arc électrique fait fondre les deux bords, en général avec un métal d'apport, en un seul bain qui se fige en joint.
Un gaz de protection ou un flux tient l'air à l'écart du métal chaud ; sans lui, les soudures deviennent poreuses et fragiles.
Le MIG/MAG est rapide et facile, le TIG est lent et précis, l'électrode enrobée est robuste et portable.