Soudage de tôles : tout ce que vous devez savoir

Le soudage de tôles est un processus de fabrication crucial car c'est l'un des moyens les plus simples d'assembler des pièces découpées de tôles pour créer la forme souhaitée.

Lors du soudage de tôles, les surfaces de contact sont soumises à une chaleur intense pour les fusionner en faisant fondre le métal dans une zone désignée. Dans certains cas, la pression est également utilisée pour assembler les pièces en tôle, mais Spark est le plus populaire parmi les fabricants et les applications industrielles.

Cet article discutera brièvement différentes techniques de soudage de tôles, applications, facteurs à prendre en compte et quelques conseils de soudage utiles.

Soudage MIG

Opération de soudage MIG

Un autre nom pour le soudage MIG est le soudage à l'arc sous gaz et métal (GMAW). Processus de soudage dans lequel le fil-électrode solide consommable crée le bain de fusion en position de jonction. La pointe de l'électrode de charge électrique chauffe la zone ciblée et fait fondre le métal. Dans cette méthode, le pistolet de soudage utilise un gaz de protection (hélium, argon, azote) pour empêcher le bain de fusion d'être infecté par une contamination atmosphérique. Il convient aux tôles en acier inoxydable, en acier au carbone et en aluminium. 

Lors du soudage MIG, un flux de gaz interne provenant d'un cylindre d'alimentation et une alimentation électrique à tension constante sont nécessaires pour créer l'arc électrique permettant de faire fondre le métal et d'alimenter le fil électrode.

La vitesse de soudage en MIG varie de 20 à 30 pouces par minute selon l'emplacement de soudage (surface intérieure ou extérieure) et le matériau. Cependant, le MIG est devenu plus automatique et peut souder jusqu'à 100" par minute. 

Soudage TIG

Opération de soudage TIG

Le soudage TIG fournit de la chaleur à la zone spécifique des tôles où l'assemblage est nécessaire à l'aide d'électrodes de tungstène non consommables. Comme pour le soudage MIG, une protection par gaz inerte est utilisée pour empêcher la contamination du bain de soudure. L'électrode ne pouvant pas être consommée, le joint est renforcé par des matériaux de remplissage. Il est donc nécessaire d'introduire continuellement la tige de remplissage dans la position de soudage tout au long du processus.

En fonction de l'épaisseur de la tôle, vous pouvez choisir le diamètre de l'électrode en tungstène pour le processus de soudage. Par exemple, une électrode en tungstène de 2.4 mm sera préférable si la tôle a une épaisseur d'environ 3 mm. 1.6 mm sera la meilleure option si la feuille est fragile.

Parce qu'il crée des joints solides dans l'acier inoxydable et les tôles non ferreuses comme l'aluminium, le cuivre, le titane, le magnésium et le chrome, le soudage TIG est largement appliqué dans l'industrie aérospatiale et automobile, en plus de la fabrication de meubles. Même si le soudage TIG manuel se déroule plus lentement (4 à 6″ par minute), le soudage utilisant l'automatisation ou une approche robotique peut accélérer le processus.

Soudage à la baguette

Opération de soudage à la baguette

Le soudage à la baguette est le moyen le plus courant et le plus traditionnel d'assembler des plaques de tôle, qui utilise le soudage à l'arc métallique blindé. Il s'agit d'une approche de soudage à l'arc manuel qui utilise un bâton recouvert de flux comme électrode. L'électrode transporte le courant négatif là où la feuille de travail est connectée à la borne positive de la source d'alimentation CA.

C'est une approche très simple. Fixez le bâton d'électrode au pistolet de soudage et touchez le point de soudage pour continuer. Bien qu'il dépose trop de métal en position de soudage et nécessite un haut niveau d'expertise, il convient aux métaux durs comme l'acier au carbone et les tôles de fer d'épaisseurs inférieures à 3.2 mm.

Soudage à l'arc plasma

Opération de soudage à l’arc plasma

Dans le soudage à l'arc plasma, la coalescence des métaux est produite par un arc resserré constitué d'un flux de gaz ionisé à grande vitesse appelé plasma. Dans la plupart des opérations de soudage à l'arc plasma, un jet de plasma est généré en chauffant le gaz de l'orifice dans la chambre de polenta de la torche et en forçant le plasma à travers une buse constrictive. Une protection partielle est obtenue grâce au plasma et complétée par un gaz de protection auxiliaire. Les gaz de protection auxiliaires utilisent de l'argon, de l'hélium ou un mélange d'argon et d'hydrogène ou d'hélium.

L'énergie thermique du flux de plasma est concentrée et très intense en raison de l'arc resserré, permettant une pénétration profonde. En conséquence, il produit une soudure stable, étroite et rapide dans la tôle. Les tôles peuvent être assemblées par soudage à l'arc plasma avec ou sans matériau d'apport. Les métaux ferreux et non ferreux, y compris les tôles fragiles, peuvent être assemblés par soudage à l'arc plasma.

Soudage par faisceau laser

Opération de soudage par faisceau laser

Lors du soudage par faisceau laser, un faisceau de photons prolongé pointé vers le point de soudage chauffe les tôles et les joint en créant le bain de soudage. Le principal avantage de ce procédé de soudage est qu’il y aura une zone affectée thermiquement plus petite en raison du faisceau concentré de photons à haute densité d’énergie.

Les soudures laser conviennent aux tôles ayant une température de fusion et une conductivité thermique élevées, telles que l'acier au carbone et inoxydable, le titane et l'aluminium. Étant donné que les soudures étroites sont faciles à réaliser, il est utilisé pour fabriquer des pièces d'équipement, des airbags, des manchons et des stimulateurs cardiaques.

Il existe deux machines standards pour les opérations de soudage laser sur tôle, les types à longueur d'onde courte et longue. Les sources à longueur d'onde longue sont des lasers de type CO2, tandis que les machines à longueur d'onde courte sont des faisceaux YAG, à disque ou à fibre. La principale différence est que les machines à longueur d'onde courte font fondre le matériau plus rapidement que les machines à longueur d'onde longue.

Comparons maintenant chacun des procédés de soudage pour une meilleure compréhension ;

Comparaison entre les procédés de soudage

Types de positions et symboles de soudage

Il existe quatre types de base de positions de soudage : plate (1), horizontale (2), verticale (3) et aérienne (4). Le numéro entre parenthèses représente le symbole du type. De plus, le soudage d'angle (F) et le soudage de rainures (G) peuvent être appliqués dans les quatre classes. Comprenons ces symboles par l'exemple ;

• 3 F : Soudage d'angle en position verticale
• 4 G : soudage de rainures en position aérienne
• 2 F : Soudage d'angle en position horizontale

Diverses positions de soudage

Lors du soudage d'angle, l'extrémité supérieure d'une surface horizontale est placée contre une surface verticale dans une position perpendiculaire en forme de L. Lors du soudage de rainures, lors du soudage de rainures, les deux tôles à souder reposent sur le même plan (vertical).

Facteurs à prendre en compte lors du soudage de tôles

Pour un mariage stable et renforcé, divers facteurs doivent être pris en compte. Passons en revue en détail certains des facteurs cruciaux ;

1.  Matériau de remplissage

Choisissez un enduit capable d’empêcher la corrosion et la formation de rouille. N'oubliez pas non plus que la tige de remplissage doit être plus fine que l'épaisseur de la tôle. Par exemple, la tige d'apport doit être comprise entre 0.7 et 1 mm si vous envisagez de souder des tôles de 1.5 mm d'épaisseur.

2. Taille d'électrode

La taille de l'électrode doit être choisie en fonction de la chaleur (électricité) appliquée et du degré de soudage requis. Par exemple, une électrode d’un diamètre de 0.125 pouces fonctionne mieux pour les soudages étroits et les conditions de faible chaleur.

3. Pinces sur la feuille de travail

 L'utilisation d'une pince pour ajuster la position de soudage est cruciale pour obtenir un soudage et une résistance stables. De plus, la tôle doit être correctement serrée pour éviter que les tôles de travail ne se déplacent pendant le soudage.

Conseils pour rencontrer des problèmes lors du soudage

• Il est préférable d'utiliser une pointe d'électrode pointue pour maintenir l'arc et le flaque d'eau aussi petits et contrôlés que possible lors du soudage dans des espaces restreints entre des pièces de tôle, car cela maintient la zone thermique dans des zones très contraintes.
• Testez le soudage sur les prototypes avant de commencer les processus de soudage pour garantir la qualité et finition de surface en tôle.
• Lors du soudage MIG, déplacez le pistolet de soudage en ligne droite avec la vitesse de déplacement la plus rapide possible lorsque la zone de l'arc devient plus chaude. Cela protégera du burn-out.
• Évitez de laisser des trous dans la zone de soudage car ils agiraient comme des trous d’épingle d’humidité et favoriseraient la formation de corrosion.
• Pour dissiper la chaleur, mettez la zone affectée par la chaleur en contact avec une barre de refroidissement en cuivre ou en aluminium.

Conclusion

Il est crucial de sélectionner la technique de soudage appropriée en fonction de la tôle et des spécifications requises du produit. Après avoir choisi le type de soudage, plusieurs facteurs doivent être pris en compte, notamment la taille de l'électrode, le matériau d'apport, la position de la pince, etc. Chez Prolean, nous fournissons des conseils et des services professionnels en matière de soudage de tôle, allant de la conception des paramètres de soudage à la découpe laser et au soudage adaptés à vos besoins. Contactez directement notre ingénieur pour plus d’informations.

Les Questions

Quelles sont les meilleures approches pour le soudage en courant alternatif et continu ?

Diverses approches de soudage fonctionnent sur les deux types. Cependant, le soudage MIG serait le meilleur si vous utilisez à la fois des sources AC et DC.

Quels sont les types courants de soudage des tôles ?

Il existe cinq approches de soudage courantes pour la tôle, notamment le soudage TIG, MIG, Stick, faisceau laser et plasma.

Quelle est la limite d’épaisseur pour le soudage des tôles ? 

O,8 mm est la limite inférieure d'épaisseur pour le soudage de la tôle. Cependant, si vous devez souder des tôles plus basses que cela, vous pouvez utiliser le soudage MIG avec le soudage MIG, mais assurez-vous que la pointe de l'électrode est très pointue.

Quels sont les facteurs critiques à prendre en compte lors de la réalisation des opérations de soudage ?

 La taille de l'électrode et de la tige de remplissage, l'épaisseur de la feuille de travail, appliquée pour la chaleur, la position de la pince et la sécurité sont les considérations les plus importantes.