Soudage bout à bout de deux plaques en position à plat (avec électrodes enrobées) - Cours de Mécanique industrielle avec Maxicours

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Soudage bout à bout de deux plaques en position à plat (avec électrodes enrobées)

Soudage bout à bout de deux plaques en position à plat

Comparativement au soudage à l'horizontale, à la verticale et au plafond, le soudage à plat présente une économie de métal d'apport et une facilité d'exécution.

Avant d'effectuer le soudage de deux plaques, le futur joint doit être nettoyé et ses bords, préparés.

Préparation des bords du joint

La préparation des bords du joint consiste à donner aux bords des pièces à souder la forme qui permet à l'arc d'atteindre le fond du joint afin de fusionner ses bords tout en assurant une pénétration complète.

Les plaques dont l'épaisseur est inférieure à 5 mm ne nécessitent pas le chanfreinage de leurs bords. Leur soudage s'effectue sur bords droits. De plus, le soudage sur bords droits peut s'étendre aux plaques dont l'épaisseur est inférieure à 8 mm, mais à condition qu'on exécute un cordon de chaque côté du joint.

Les plaques dont l'épaisseur est supérieure ou égale à 5 mm doivent être chanfreinées. Les principaux types de chanfreins utilisés sont :

  • le chanfrein en V,
  • le chanfrein en X.

Voyez, à la figure 1.44, les bords droits et chanfreinés.

Figure 1.44   Bords droits et chanfreinés.

Le premier type de chanfrein est utilisé pour préparer les bords des plaques dont l'épaisseur est supérieure ou égale à 5 mm mais inférieure ou égale à 12 mm. Généralement, on exécute un chanfrein de 30 à 38° sur chaque bord, de manière à former un angle total qui varie de 60 à 76°. L'angle du chanfrein augmente avec l'épaisseur des plaques.

Un chanfrein dont l'angle est supérieur à 76° exige un surplus de métal d'apport, plus de temps pour exécuter le joint et occasionne davantage de déformations.

Par ailleurs, si l'angle du chanfrein est plus faible que 60°, il devient difficile pour l'arc d'atteindre le fond du joint, ce qui occasionne le manque de pénétration.

Le chanfrein ne doit pas toujours atteindre le fond des plaques ; un épaulement de 1,6 à 3 mm doit être prévu, comme vous pouvez le voir à la partie b de la figure 1.44. Cet épaulement empêche une pénétration excessive et la formation d'un bourrelet important à l'envers du joint.

Le chanfrein en X, tel qu'il est montré à la partie c de la figure 1.44, s'exécute sur des plaques dont l'épaisseur est supérieure à 12 mm et lorsque le joint est accessible sur les deux côtés. Par comparaison au joint en V, l'utilisation d'un joint X réduit les déformations et représente une économie de temps et de métal d'apport, tout en donnant des soudures sûres. Le chanfreinage des bords s'effectue à l'aide d'une meule, d'une scie mécanique ou d'un chalumeau.

En général, on prépare les bords des pièces à souder à l'aide d'un chalumeau oxycoupeur.

Voici un bref rappel de certains points à respecter lors de la préparation des bords de pièces à souder.

- Les pièces doivent être débarrassées de toute trace d'huile, de rouille, de peinture et de calamine.

- Après le nettoyage de la surface à oxycouper, on procède au traçage de la ligne de coupe. Le traçage peut s'effectuer à l'aide d'une règle ou une équerre métallique avec une craie, une craie grasse ou une pointe à tracer. Dans ce dernier cas, pour rendre la ligne visible lors du coupage, il suffit de marquer des points espacés de 5 mm les uns des autres à l'aide d'un pointeau le long de la ligne de coupe.

- Lors du chanfreinage des pièces, la tête de coupe et la pression des gaz sont choisies en fonction de l'épaisseur à couper et non de l'épaisseur de la pièce.

- L'arête de coupe doit être meulée afin d'éliminer les scories.

Pointage de deux plaques en position à plat

En soudage, le chauffage non uniforme des pièces provoque leur déformation et empêche la réalisation d'un cordon de soudure.

Pour exécuter correctement le soudage de deux pièces, il est indispensable de les garder au même niveau et à la même distance l'une de l'autre.

Ceci est possible grâce au bridage mécanique ou au pointage.

Avant d'effectuer le pointage proprement dit, on dépose les deux plaques sur la table de soudage en prenant soin de laisser un écartement entre elles. La valeur de cet écartement dépend de l'épaisseur des plaques et de la préparation de leurs bords.

Les tôles et les plaques dont l'épaisseur est supérieure ou égale à 2 mm, mais inférieure à 5 mm, doivent avoir un écartement environ égal à la moitié de l'épaisseur.

Pour les plaques dont l'épaisseur est supérieure ou égale à 5 mm, l'écartement doit être égal à l'épaulement.

Pour exécuter le pointage proprement dit, on procède comme suit:

- On tient le porte-électrode pour que l'électrode forme un angle qui varie entre 70 et 80° avec la surface des plaques.

- On amorce toujours l'arc dans le joint et non sur la surface de la plaque.

- On exécute le pointage en imprimant un léger mouvement transversal à l'électrode afin de fusionner de manière égale les deux bords des plaques, comme à la figure suivante

- On pique les points à l'aide d'un marteau à piquer, puis on donne un coup de brosse.

Si, pendant ou après le pointage, il se produit une dénivellation des bords des plaques, il faut les replacer en les martelant sur une enclume.

Le pointage doit être exécuté dans un ordre déterminé.

La longueur du point de soudure peut varier entre 5 et 20 mm, selon la longueur et l'épaisseur des plaques.

  • L'espacement entre les points doit se situer entre 30 et 50 fois l'épaisseur des plaques dont la longueur est assez importante.
  • Par contre, pour les plaques de faible longueur, deux à quatre points de soudure sont nécessaires pour les retenir ensemble.
  • Les points doivent être bien fusionnés, sinon ils se fissureraient pendant l'exécution du cordon de soudure. De plus, leur surépaisseur doit être faible.

 Pour réussir un pointage de qualité, l'électrode doit être choisie en fonction de l'écartement des plaques et de la préparation du joint. Par exemple, le pointage des joints chanfreinés doit s'effectuer avec une électrode dont le diamètre est plus petit que celui de l'électrode utilisée pour exécuter le soudage proprement dit. Ceci permet à l'arc d'atteindre le fond du joint et d'exécuter des points de petite dimension. La figure 1.47 vous montre un exemple du diamètre de l'électrode à utiliser en fonction de l'épaisseur des plaques et de la préparation du joint.

Figure 1.47   Choix du diamètre d'électrode.

 

Soudage bout à bout sur bords droits de deux plaques en position à plat

Après avoir exécuté le pointage des plaques, on procède au soudage de la façon suivante.

- On amorce l'arc dans le joint à 10 mm de l'extrémité gauche des plaques. L'arc ne doit pas être amorcé sur un point de soudure.

- Une fois que l'arc est amorcé, on recule rapidement jusqu'à l'extrémité gauche des plaques.

- On tient l'électrode pour que son bout se trouve à 2,5 mm de la surface de la plaque jusqu'à la formation d'un bain de fusion.

- On incline ensuite l'électrode pour former un angle d'environ 75° par rapport à l'horizontale, tout en la maintenant dans un plan perpendiculaire au futur cordon de soudure.

- On déplace l'électrode régulièrement de gauche à droite avec un léger mouvement transversal afin de fusionner de manière égale les deux bords du joint.

Dans le cas du soudage des joints faiblement espacés (faible écartement), le déplacement doit être rectiligne sans aucun mouvement transversal, ce qui favorise la pénétration.

 Lors du déplacement de l'électrode, il faut surveiller le déplacement de celui-ci pour que l'arc fusionne les deux bords du joint de manière égale, tout en formant un trou de serrure, comme à la figure 1.48.

Figure 1.48   Trou de serrure.

La formation d'un trou de serrure assure une pénétration adéquate.

 Lors de l'exécution du cordon de soudure, une fois rendu sur un point de soudure, on doit augmenter légèrement la vitesse du déplacement de l'électrode. Ceci permet de donner au cordon de soudure une surépaisseur uniforme sur toute sa longueur.

- Une fois rendu à l'autre extrémité du joint, on arrête la soudure en approchant davantage le bout de l'électrode de la surface des plaques. On maintient l'électrode dans cette position pendant deux secondes, puis on l'éloigne rapidement.

- On nettoie le joint.

 N'hésitez pas à plier votre électrode au niveau du porte-électrode à un angle qui vous permettra d'observer le bain de fusion et d'atteindre un joint dont l'accès est difficile.

Pour continuer une portion de soudure déjà exécutée:

  • on amorce l'arc à 10 mm en avant de la fin du cordon de soudure.
  • On revient en arrière (de droite à gauche) jusqu'à la fin du cordon.
  • On maintient l'électrode dans cette position jusqu'à la formation d'un bain de fusion.
  • On inverse ensuite le sens du déplacement de l'électrode afin de reprendre le sens normal de déplacement de l'électrode, c'est-à-dire de gauche à droite.

La figure 1.49 vous montre le réamorçage d'un arc.

Figure 1.49   Réamorçage de l'arc.

Dans le cas du soudage bout à bout sur bords droits, il arrive quelquefois que la pénétration soit défectueuse ou insuffisante.

Pour y remédier, on exécute un cordon de soudure à l'envers du joint, comme à la figure 1.50.

Figure 1.50   Soudure à l'envers du joint.

  • On nettoie l'envers du joint à l'aide d'un marteau à piquer et d'une brosse métallique,
  • puis on exécute le cordon de soudure.
  • De plus, si l'on veut avoir une soudure de qualité sans inclusion de laitier, une préparation soignée s'impose avant l'exécution de la soudure à l'envers.

Cette préparation consiste à enlever le laitier et à faire un sillon tout le long du joint, à l'envers du premier cordon, à l'aide d'une meuleuse portative afin d'atteindre sa racine.

  • On exécute le cordon dans le sillon.

Soudage bout à bout sur bords chanfreinés

Il existe plusieurs méthodes pour exécuter le soudage bout à bout sur bords chanfreinés de deux plaques en position à plat.

Voici les deux principales méthodes.

La première méthode consiste à déposer une série de cordons étroits fusionnés les uns sur les autres.

  • Les deux premiers cordons s'exécutent en inclinant l'électrode d'un angle qui varie de 70 à 80°, tout en la maintenant dans un plan perpendiculaire au joint.
  • Pour exécuter les autres cordons, il faut incliner l'électrode dans le sens de la longueur du joint, de 70 à 80°, et transversalement au joint, comme vous pouvez le voir à la figure 1.51.

Figure 1.51   Soudage sur bords chanfreinés.

 On utilise une électrode de type cellulosique pour exécuter le pointage et le premier cordon de soudure. Le diamètre de cette électrode doit être plus petit que celui de l'électrode utilisée pour exécuter le soudage proprement dit.

La deuxième méthode consiste à déposer des cordons larges:

  • soit en imprimant à l'électrode un mouvement transversal,
  • soit en utilisant des électrodes avec un gros diamètre et dont l'enrobage contient de la poudre de fer.

L'angle de l'électrode est de 70 à 80° par rapport à l'horizontale.

Défauts d'un joint soudé

Les défauts d'un joint soudé sont les mêmes que ceux qui ont été présentés lors de l'exécution d'un cordon de soudure.

A ces défauts s'en ajoutent d'autres, à savoir :

Manque de fusion. Ce défaut, tel qu'il est montré à la figure 1.52, se traduit par un collage superficiel des pièces qui se sépareront au moindre effort.

Il est causé par:

- une électrode dont le diamètre est trop grand pour l'angle du chanfrein,

- une intensité de courant trop faible,

- un mauvais nettoyage du joint, une vitesse de déplacement trop rapide,

- par un angle incorrect de l'électrode.

Figure 1.52   Manque de fusion.

Manque de pénétration. Ce défaut, tel qu'il est montré à la figure 1.53, est causé par:

  • une intensité de courant trop faible,
  • par une vitesse de déplacement trop rapide,
  • par un angle incorrect de l'électrode,
  • par une électrode dont le diamètre est trop grand pour l'angle du chanfrein,
  • par un espacement trop faible entre les pièces.

Figure 1.53   Manque de pénétration.

Caniveaux. Les caniveaux, tel qu'il est montré à la figure 1.54, sont causés par:

  • une intensité de courant trop élevée,
  • une longueur d'arc supérieure à la normale,
  • un angle incorrect d'électrode,
  • un mauvais choix de l'électrode,
  • un soufflage de l'arc.

Figure 1.54   Caniveaux.

Inclusion du laitier. Le laitier emprisonné dans le cordon de soudure cause une discontinuité dans le métal, qui affaiblit les propriétés mécaniques du joint.

L'inclusion du laitier, tel qu'il est montré à la figure 1.55, est causée par:

  • un nettoyage inadéquat du laitier après chaque cordon lors de l'exécution d'un joint à multipasse (en plusieurs passes),
  • une inclinaison incorrecte de l'électrode,
  • une longueur d'arc trop courte,
  • un enrobage fissuré ou de mauvaise qualité,
  • un nettoyage incomplet des scories après une préparation au chalumeau des bords de joints.

Figure 1.55   Inclusion du laitier.

Cordon de soudure déposé en dehors de l'axe du joint. Ce défaut, tel qu'il est montré à la figure 1.56, est dû à un manque de dextérité.

Le soudeur ne réussit pas à déposer le cordon de soudure dans l'axe de joint. Il en résulte une pénétration non dirigée et une fusion non uniforme des bords du joint.

Figure 1.56   Cordon déposé en dehors de l'axe du joint.

 

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