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Conseils essentiels en matière de soudage SMAW pour toutes les positions

Dernière mise à jour :
4 mai 2024
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Table des matières

La règle commune pour opérer dans différentes positions de soudage est de maintenir un angle d'électrode correct, de maîtriser les trois actions du mouvement de l'électrode, de contrôler la forme et la température du bain de soudure, de s'assurer que les réactions métallurgiques dans le métal soudé sont complètes, d'éliminer complètement les gaz et les impuretés et d'obtenir une bonne fusion avec le matériau de base.

La température du bain de soudure est liée à sa forme et à sa taille. En observant attentivement ses variations et en ajustant continuellement l'angle et le mouvement de l'électrode, la température du bain de soudure peut être contrôlée pour garantir la qualité du soudage.

1. Soudage à plat

(1) Caractéristiques du soudage à plat

Les gouttelettes de métal de l'électrode passent principalement dans le bain de soudure par gravité, ce qui facilite le maintien de la forme et du métal du bain de soudure. Lors du soudage de pièces de même épaisseur, le courant de soudage en position plate est plus élevé que dans les autres positions, ce qui se traduit par une productivité de soudage plus élevée. Le laitier et le métal soudé peuvent facilement se mélanger, en particulier lors des soudures d'angle, où le laitier peut prendre de l'avance et former des inclusions de laitier.

Des paramètres et des opérations de soudage incorrects peuvent entraîner des défauts tels qu'une pénétration incomplète, une contre-dépouille ou un renforcement excessif. Lors du soudage bout à bout à plat, si les paramètres ou la séquence de soudage sont mal choisis, une distorsion de la soudure peut facilement se produire. Lors du soudage d'une seule face avec formation de deux faces, la première soudure peut entraîner une pénétration inégale et une mauvaise formation de la face arrière.

(2) Angle de l'électrode en position plate

Le soudage à plat peut être divisé en soudage à plat en bout, en soudage d'angle à recouvrement, en soudage d'angle en T, en soudage en forme de bateau et en soudage d'angle à plat en fonction de la forme du joint de soudure. L'angle de l'électrode pour le soudage à plat est illustré à la figure 5-26.

Figure 5-26 Angle de l'électrode en position plate
Figure 5-26 Angle de l'électrode en position plate

a) Soudure bout à bout à plat
b) Soudure d'angle à recouvrement
c) Soudure d'angle en T
d) Soudure du bateau
e) Joint d'angle soudé à plat

(3) Points clés du soudage en position à plat

Placer la pièce en position de soudage à plat, le soudeur tient la pince à souder avec la baguette de soudage serrée dessus, le visage est protégé par un écran facial (de type casque ou manuel), créer un arc sur la pièce, utiliser la température élevée de l'arc électrique (6000~8000K) pour faire fondre le métal de la baguette de soudage et le métal de base, les parties fondues des métaux fusionnent pour former un bain de fusion. Après avoir éloigné la baguette de soudage, le bain de fusion se refroidit pour former un cordon de soudure, qui associe fermement les deux matériaux de base séparés, ce qui permet de réaliser un soudage en position plane.

1) En fonction de l'épaisseur de la plaque, il est possible d'utiliser une baguette de soudage plus épaisse et de souder avec un courant de soudage plus important. Dans les mêmes conditions d'épaisseur de tôle, le courant de soudage en position plate est plus élevé qu'en position verticale, horizontale et aérienne.

2) Il est préférable d'utiliser le soudage à l'arc court, qui permet de réduire la perte de chaleur de l'arc à haute température et d'augmenter la profondeur du bain de fusion. Cela empêche les gaz nocifs autour de l'arc de pénétrer dans le bain de fusion, réduisant ainsi l'oxydation des éléments métalliques soudés et la possibilité de porosité dans la soudure.

3) Pendant le soudage, la baguette de soudage et la pièce à usiner forment un angle de 40°~90°, ce qui permet de bien contrôler la séparation du laitier et du métal en fusion et d'empêcher le laitier de s'écouler.

4) Lorsque l'épaisseur de la plaque est ≤6mm, le soudage à plat bout à bout utilise généralement une rainure en forme de I, et la soudure frontale doit utiliser un soudage à l'arc court avec un diamètre de baguette de soudage de ф3.2~ф4mm, la profondeur de pénétration doit atteindre 2/3 de l'épaisseur de la pièce à usiner. Avant la soudure par écaillage, il n'est pas nécessaire d'enlever la racine de la soudure (sauf pour les composants importants), mais le laitier doit être nettoyé et le courant de soudage peut être plus élevé.

5) Lorsque le laitier et le métal en fusion ne se mélangent pas clairement pendant le soudage bout à bout, l'arc peut être allongé, la baguette de soudage inclinée vers l'avant et des mesures peuvent être prises pour pousser le laitier vers l'arrière du bain de fusion afin d'éviter l'inclusion du laitier.

6) Lors du soudage de joints horizontaux inclinés, il convient de souder en amont afin d'empêcher le laitier de s'écouler vers l'avant du bain de fusion et d'éviter les défauts d'inclusion du laitier dans la soudure.

7) Lors de l'utilisation du soudage multicouche et multipasse, il convient de veiller au choix du nombre et de l'ordre des passes de soudage.

8) Pour les soudures d'angle, les soudures en T et les soudures d'angle à recouvrement, si l'épaisseur des deux plaques est différente, réglez l'angle de la baguette de soudage pour orienter l'arc vers la plaque la plus épaisse afin d'assurer un chauffage homogène des deux plaques.

(4) Choisir correctement la méthode de déplacement de la tige

1) Pour les tôles d'épaisseur <6 mm, le soudage plat bout à bout de rainures en I, en utilisant le soudage double face, la soudure avant doit utiliser un mouvement de tige droit, légèrement lent, la soudure arrière doit également utiliser un mouvement de tige droit, le courant de soudage doit être légèrement plus élevé que celui utilisé pour la soudure avant, et le mouvement de la tige doit être rapide.

2) Pour les tôles d'une épaisseur ≥6mm, selon les exigences de la conception, d'autres types de rainures (en V, en double V, en Y, etc.) que la rainure en I peuvent être utilisés pour le soudage plat bout à bout, et le soudage multicouche ou le soudage multicouche à plusieurs passes peuvent être adoptés.

Pour la première couche (passage de la racine), il convient d'utiliser une baguette de soudage de petit diamètre, un courant de soudage faible et un mouvement de baguette droit ou en dents de scie pour le soudage. Pour les couches suivantes, il est possible d'utiliser des baguettes de soudage de plus grand diamètre et des courants de soudage plus élevés avec un soudage à l'arc court. Le mouvement de la baguette en dents de scie doit s'arrêter des deux côtés de la rainure, et la direction de soudage des couches adjacentes doit être opposée, avec des joints décalés.

3) Pour les soudures d'angle de joints en T dont la taille de la patte de soudure est inférieure à 6 mm, le soudage en une seule couche peut être utilisé avec des mouvements de baguettes droits, en anneau oblique ou en dents de scie ; pour les pattes de soudure plus grandes, il convient d'utiliser le soudage en plusieurs couches ou le soudage en plusieurs couches et en plusieurs passes. La première passe utilise toujours un mouvement de tige droit, les couches suivantes peuvent utiliser des mouvements de tige en dents de scie ou en anneau oblique. Le soudage multicouche multipasse doit de préférence utiliser un mouvement de tige droit pour le soudage.

4) Pour les soudures d'angle et de recouvrement, l'opération de déplacement de la tige est similaire à celle des soudures d'angle des joints en T.

5) L'opération de soudage en forme de bateau est similaire au soudage bout à bout à plat avec une rainure.

2. Position de soudage verticale

(1) Caractéristiques de la position de soudage verticale

Lors du soudage vertical, le métal en fusion et le laitier ont tendance à se séparer sous l'effet de la gravité. Lorsque la température du bain est trop élevée, le métal en fusion a tendance à s'écouler vers le bas, formant des cordons de soudure, des contre-dépouilles et des défauts d'inclusion du laitier, ce qui rend le cordon de soudure irrégulier. La racine de la soudure en T est sujette à une pénétration incomplète.

La profondeur de pénétration est facile à contrôler, consomme plus d'électrodes que le soudage à plat, mais la productivité est inférieure à celle du soudage à plat. Comme la chaleur de l'arc dans le soudage à l'angle vertical est transférée dans trois directions à la pièce, le refroidissement est rapide. Par conséquent, dans les mêmes conditions que le soudage bout à bout vertical, le courant de soudage peut être légèrement plus élevé pour assurer une bonne fusion des deux plaques.

(2) Angle de l'électrode en position verticale de soudage

Les positions de soudage vertical varient en fonction de l'épaisseur de la pièce, y compris le soudage vertical bout à bout de plaques minces et le soudage vertical bout à bout de plaques épaisses ; en fonction du type de joint, elles peuvent être divisées en soudage vertical bout à bout de rainures en I et en soudage d'angle de joints en T ; en fonction de la méthode de soudage, elles peuvent être divisées en soudage vertical vers le haut et en soudage vertical vers le bas. L'angle de l'électrode en position de soudage vertical est illustré à la figure 5-27.

Figure 5-27 Angle de l'électrode en position verticale de soudage

(3) Points clés de la position de soudage verticale

Pendant le soudage vertical, après que l'électrode a été serrée par la pince à souder, la pince et l'électrode doivent être en ligne droite, comme le montre la figure 5-28. Le corps du soudeur ne doit pas faire face directement à la soudure, mais doit être légèrement tourné vers la gauche ou la droite (pour les gauchers), afin de faciliter le travail de la main droite (pour les gauchers) qui tient la pince à souder.

Figure 5-28 Formes de maintien de l'électrode par la pince à souder
Figure 5-28 Formes de maintien de l'électrode par la pince à souder

En production, le soudage vertical vers le haut est couramment utilisé, et le soudage vertical vers le bas nécessite des électrodes spéciales pour garantir la qualité de la soudure. Lors du soudage vertical vers le haut, le courant de soudage doit être inférieur de 10% à 15% à celui du soudage à plat, et un diamètre d'électrode plus petit (<4mm) doit être utilisé, tout en maintenant l'angle d'électrode correct. Utilisez un arc court pour réduire la distance entre la transition des gouttelettes et le bain de soudure.

(4) Sélection correcte de la méthode de manipulation des électrodes

1) Pour le soudage vertical vers le haut des joints en I de tôles minces, la longueur maximale de l'arc couramment utilisée doit être ≤6mm, et la manipulation des électrodes en ligne droite, en zigzag, en forme de croissant ou le soudage par sauts peuvent être utilisés.

2) Pour d'autres formes de soudage vertical bout à bout, la première couche de soudure est souvent réalisée par saut de soudure ou par manipulation d'électrodes triangulaires en forme de croissant avec une faible amplitude, et les couches suivantes peuvent utiliser des méthodes de manipulation d'électrodes en forme de croissant ou en zigzag.

3) Pour le soudage vertical de joints en T, l'électrode doit avoir un temps d'arrêt approprié des deux côtés et du coin supérieur de la soudure, et l'amplitude de l'oscillation de l'électrode ne doit pas dépasser la largeur de la soudure. L'opération de manipulation de l'électrode est similaire à celle des autres formes de soudage bout à bout.

4) Lors du soudage de la couche de recouvrement, la méthode de manipulation de l'électrode doit être choisie en fonction des exigences relatives à la surface de soudure. Si les exigences relatives à la surface de la soudure sont légèrement plus élevées, il est possible de manipuler l'électrode en forme de croissant, et si seule une surface de soudure lisse est requise, la méthode en zigzag peut être utilisée.

3. Position de soudage horizontale

(1) Caractéristiques de la position de soudage horizontale

Le métal en fusion a tendance à tomber sous l'effet de son propre poids sur la rainure, ce qui provoque des défauts de contre-dépouille sur le côté supérieur de la rainure et forme une soudure en forme de goutte d'eau, comme le montre la figure 5-29b. Le métal fondu et le laitier sont faciles à séparer.

Figure 5-29 Joint de soudure horizontal
Figure 5-29 Joint de soudure horizontal

a) Soudure horizontale normale
b) Soudure horizontale en forme de goutte d'eau

(2) Angle de l'électrode en position de soudage horizontale

Lors du soudage horizontal, il est préférable que le soudeur travaille debout. Si possible, la main ou le bras qui tient l'écran facial est le meilleur support pour maintenir le corps du soudeur stable lorsqu'il est debout et qu'il soude. Le point d'amorçage de l'arc doit se trouver directement devant le soudeur.

Pendant le soudage, après avoir terminé chaque électrode, le soudeur doit changer de position pour toujours faire face directement au cordon de soudure. La partie supérieure du corps du soudeur doit avancer avec l'arc, mais les yeux doivent toujours rester à une certaine distance de l'arc de soudage. Il faut également veiller à maintenir l'angle entre l'électrode et la pièce à souder afin d'éviter que le métal en fusion ne coule de manière excessive. L'angle de l'électrode en position de soudage horizontale est illustré à la figure 5-30.

Figure 5-30 Angle de l'électrode en position de soudage horizontale
Figure 5-30 Angle de l'électrode en position de soudage horizontale

(3) Points clés de la position de soudage horizontale

1) Pour le soudage horizontal bout à bout, on utilise généralement une rainure en forme de V ou de K, et pour les joints bout à bout d'une épaisseur de tôle de 3~4 mm, on utilise une rainure en forme de I pour le soudage double face.

2) Utiliser une électrode de petit diamètre, le courant de soudage doit être plus faible que pour le soudage à plat ; un arc court permet de mieux contrôler le flux de métal en fusion.

3) Lors du soudage horizontal de tôles épaisses, il est conseillé d'utiliser des méthodes de soudage multicouche et multipasse pour les soudures autres que la soudure de base.

4) Lors du soudage multicouche et multipasse, il convient d'accorder une attention particulière à la distance de chevauchement entre les passes. Chaque passe doit commencer à 1/3 de la soudure précédente afin d'éviter que la soudure ne soit irrégulière.

5) En fonction de la situation spécifique, maintenez un angle d'électrode approprié et la vitesse de soudage doit être légèrement rapide et régulière.

(4) Sélection correcte de la méthode de manipulation des électrodes

1) Lors du soudage bout à bout horizontal avec une rainure en I, il est préférable d'utiliser une méthode de manipulation de l'électrode en ligne droite alternée pour la soudure frontale, une ligne droite ou une forme légèrement hélicoïdale pour les pièces légèrement plus épaisses, et une méthode en ligne droite pour la soudure arrière, avec un courant de soudage augmenté de manière appropriée.

2) Pour le soudage bout à bout avec d'autres types de rainures et le soudage horizontal multicouche, la manipulation de l'électrode en ligne droite peut être utilisée lorsque l'écart est faible ; pour le soudage de la première passe lorsque l'écart est important, il convient d'utiliser une méthode de ligne droite en va-et-vient, et pour les couches suivantes dans le soudage multicouche, une forme hélicoïdale peut être utilisée, et une méthode en ligne droite est conseillée pour le soudage multicouche et multi-passe.

4. Soudage en position aérienne

(1) Caractéristiques du soudage en position aérienne

En raison de la gravité, le métal en fusion a tendance à tomber, ce qui rend difficile le contrôle de la forme et de la taille du bain de soudure. La manipulation de l'électrode est délicate et il est difficile d'obtenir une surface lisse sur la pièce soudée, ce qui entraîne des défauts tels que l'inclusion de laitier, une pénétration incomplète, des cordons de soudure concaves et une mauvaise formation de la soudure. Le métal en fusion qui s'écoule est susceptible d'éclabousser et de se répandre et, s'il n'est pas correctement protégé, il peut facilement provoquer des accidents par brûlure. Le soudage en hauteur est moins efficace que le soudage dans d'autres positions spatiales.

(2) Angle de l'électrode en position aérienne

En fonction de la distance entre le soudeur et la pièce à souder, le soudeur peut adopter une position debout, accroupie ou assise et, dans certains cas, une position couchée, où le soudeur s'allonge sur le sol, face contre terre, en tenant la pince à souder au-dessus de sa tête. Lors du soudage au-dessus de la tête, l'intensité du travail est élevée et la qualité du soudage est instable. Cette méthode est généralement utilisée pour les réparations d'urgence et n'est pas adaptée à la production en série.

Pendant le soudage, les bras du soudeur doivent être éloignés du corps, l'avant-bras dressé, le bras et l'avant-bras formant naturellement un angle pour le soutien, le centre de gravité se trouvant sur l'articulation à la base du bras ou sur le coude, le mouvement de la baguette de soudage doit être effectué par le poignet, le bras supérieur doit se lever progressivement et se déplacer vers l'avant à mesure que la baguette de soudage fond, les yeux doivent suivre le mouvement de l'arc pour observer le soudage, et la tête et le haut du corps doivent également s'incliner légèrement vers l'avant à mesure que la baguette de soudage se déplace.

Avant de souder au-dessus de la tête, le soudeur doit porter les vêtements de protection nécessaires pour le soudage au-dessus de la tête, attacher les boutons, enrouler une serviette autour du cou, porter un châle et des chaussures résistantes à la chaleur pour éviter que le fer en fusion ne tombe et que les éclaboussures de métal ne brûlent la peau. Le soudeur tient la pince à souder et modifie l'angle de la baguette de soudage en fonction de la situation spécifique. Il peut également retourner la pièce à souder pour la mettre en position de soudage à plat ou à l'horizontale. L'angle de la baguette de soudage en position aérienne est illustré à la figure 5-31.

Figure 5-31 Angle du cordon de soudure en position aérienne
Figure 5-31 Angle du cordon de soudure en position aérienne

a) Soudage en tête de rainure en I
b) Autres rainures soudées bout à bout en tête
c) Soudage d'angle en T

(3) Points clés du soudage en position aérienne

1) Lorsque l'épaisseur de la pièce est ≤4mm, le soudage bout à bout par rainure en I est utilisé pour le soudage en tête avec une baguette de soudage de 3,2mm de diamètre, et le courant de soudage doit être approprié. Lorsque l'épaisseur de la pièce est ≥5mm, le soudage multicouche en V est utilisé.

2) Lorsque le bord de la soudure est inférieur à 8 mm, le soudage aérien des joints en T doit être effectué en une seule couche, et lorsque le bord de la soudure est supérieur à 8 mm, il convient d'effectuer un soudage multicouche en plusieurs passes.

3) Pour faciliter la transition des gouttes, réduire les gouttes de métal et les éclaboussures pendant le soudage, il convient d'utiliser la longueur d'arc la plus courte possible.

4) Pour la soudure à la racine, utilisez une électrode de petit diamètre et un courant de soudage faible afin d'éviter les contre-dépouilles et l'inclusion de laitier des deux côtés de la soudure.

(4) Choisir correctement la méthode de manipulation des électrodes

1) Pour les petites fentes, utiliser une électrode droite pour le soudage bout à bout en I ; pour les fentes plus importantes, utiliser une électrode droite en va-et-vient.

2) Pour les autres types de soudage multicouche par recouvrement, la méthode de manipulation de l'électrode pour la première passe doit être choisie en fonction de la taille de l'espace entre les rainures, en utilisant une méthode droite ou une méthode droite de va-et-vient. Les couches suivantes peuvent utiliser une méthode de manipulation en zigzag ou en croissant. Le soudage multicouche à plusieurs passes doit utiliser une méthode de manipulation droite et, quelle que soit la méthode utilisée, chaque transition du métal fondu vers le bain ne doit pas être excessive.

3) Pour le soudage aérien de joints en T, si la taille du congé est petite, on peut utiliser une méthode de manipulation droite ou droite d'avant en arrière de l'électrode, complétée par un soudage en une seule couche ; si la taille du congé est grande, on peut utiliser un soudage en plusieurs couches ou en plusieurs passes, la première couche utilisant une manipulation droite, et les couches suivantes pouvant utiliser une méthode de manipulation en triangle oblique ou en anneau oblique.

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