- Soudage à l’arc à l’électrode enrobée
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Le soudage à l’arc à l’électrode enrobée (SAEE), soudage manuel ou soudage à la baguette est le plus connu des procédés de soudure.
Lorsque l'on approche l'électrode enrobée des pièces à assembler, il se crée un arc électrique qui dégage un fort pouvoir calorifique qui provoque la fusion de l'électrode.
Sommaire
Électrode
L'électrode enrobée, ou baguette de soudage, est constituée d'une âme métallique et d'un enrobage.
Électrodes spéciales :
- carbures de tungstène, de chrome, de manganèse, de molybdène, de bore : dépose une couche de carbure pour améliorer la résistance à l'abrasion (électrode au + ou AC 45 V)
- carbures de niobium : résistance aux chocs et à l'abrasion (électrode au + ou AC 45 V)
- chanfreinage et gougeage (électrode au + ou AC 45-55 V)
- chauffage (électrode au - ou AC 60 V)
- perçage et découpage (électrode au - ou AC 45 V)
- rechargement
Âme métallique
C’est la partie métallique de l’électrode. C'est le métal d'apport déposé pour assembler les pièces. Elle compose le centre de l'électrode.
- diamètres : 1,25 ; 1,6 ; 2 ; 2,5 ; 3,15 ; 4 ; 5 ; 6,3 ; 7 et 8 mm ;
- composition : aciers, alliages d’aluminium ou de cuivre, nickel, chrome.
Le rôle de l’Ame
- conduit le courant
- dépose le métal
- crée l’arc électrique
Enrobage
C’est un mélange complexe dont les composants sont choisis en fonction du métal à souder Il forme le laitier qui remonte à la surface. Sa viscosité permet de varier les positions.
Pour éviter l'absorption d'humidité on peut chauffer les électrodes au four avant de les utiliser. Certains enrobages sont résistants à l'absorption d'humidité mais leur efficacité ne dure que quelques heures.
Les types d’Enrobage :
- Cellulosique
- Oxydant
- Basique
- Rutile
- Acide
Il peut être de différents types :
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- A ou RA (acide) : adapté aux aciers ;
- B ou RB (basique) : à utiliser en courant continu, son laitier adhère peu ,donne des soudures étanches ;
- C ou RC (cellulosique) : courant continu, adapté aux position délicates, pénétration profonde, donne des soudures étanches, l'arc décroche facilement ;
- O (oxydant) : arc stable, pénètre peu, bel aspect des soudures ;
- R ou RR (rutile, TiO2) : arc stable, pénètre moyennement, donne des soudures étanches ;
- S : spécial.
Les longueurs des Électrodes: 225 mm – 250 mm – 300 mm - 350 mm – 450 mm – 600 mm – 700 mm
Composition
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- Le potassium et le sodium, aux potentiels d'ionisation bas, maintiennent l'arc en place.
- La cellulose, les matières organiques et les carbonates dégagent du CO2.
- Les métaux en poudre : (chrome, manganèse, nickel, silicium, titane) et le graphite migrent dans le métal pour lui conférer leurs propriétés.
- L'hydrogène diffusible accélère la fonte de l'âme, et diminue les coûts de main-d'œuvre.
- silicates
Rôles
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- Électrique : meilleure ionisation qui améliore la stabilité de l’arc ;
- Métallurgique : atmosphère gazeuse, le cratère protège le bain de fusion; le laitier protège de l'oxydation, de l'effet de trempe, évacue les gaz prisonniers, sert d'isolant thermique ; l'enrobage peut apporter des éléments d'additions modifiant les propriétés mécanique (chrome, nickel, manganèse, ...).
- Mécanique : le cratère évite le collage ; le laitier maintient le métal en fusion; guide l’arc électrique.
Normes
Les différentes normes pour identifier les électrodes
La norme Européenne :
- NF EN 499 : Électrodes enrobées pour aciers non alliés et aciers à grain fin
- Exemple : E 35 5 (2Ni) R 4 2 H5
- E : électrode enrobée
- 35 : limite d'élasticité, résistance mécanique et allongement
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Code Limite élastique
(N/mm²)Résistance
(N/mm²)Allongement
%35 355 440 à 570 22 38 380 470 à 600 20 42 420 500 à 640 20 46 460 530 à 650 20 50 500 560 à 720 18
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- 5 : température d'énergie moyenne de rupture à 47 J
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Code Température 6 -60 °C 5 -50 °C 4 -40 °C 3 -30 °C 2 -20 °C 0 0 °C A 20 °C Z Aucune exigence
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- 2Ni : composition chimique
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Code Mn Mo Ni Champs vide 2,0 Mo 1,4 Mn Mo > 1,4 - 2,0 0,3 – 0,6 1Ni 1.4 0,6 – 1,2 2Ni 1.4 1,8 – 2,6 3Ni 1.4 >2,6 – 3,8 Mn1Ni >1,4 – 2,0 0,6 – 1,2 1NiMo 1,4 0,3 – 0,6 0,6 – 1,2 Z autre
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- R : type d'enrobage
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Code Enrobage A acide B basique C cellulosique O oxydant R rutile (TiO2) RA rutile acide RB rutile basique RC rutile et cellulose RR rutile épaisse S spécial
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- 4 : rendement (quantité de métal déposée, les 100 % proviennent de l'âme, le reste de l'enrobage). Et type de courant
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Code Rendement Courant 1 ≤105% alternatif, continu 2 ≤100% continu 3 >105 ; ≤125% alternatif, continu 4 >105 ; ≤125% continu 5 >125 ; ≤160% alternatif, continu 6 >125 ; ≤180% continu 7 >160% alternatif, continu 8 >160% continu
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- 2 : position de soudage
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Code Position 1 Toutes positions 2 Toutes positions, sauf verticale descendante 3 Bout à bout à plat, en gouttière, en angle à plat 4 Bout à bout à plat, en gouttière 5 Verticale descendante, cf. code 3
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- H5 : hydrogène diffusible
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Code ml/100g max H5 5 H10 10 H15 15
- NF EN 757 : pour aciers à haute résistance
- NF EN 1600 : pour aciers inox et résistant aux températures élevées
La norme Américaine :
AWS signifie American Welding Society.
- AWS A5.1 : Électrodes enrobées pour aciers (norme américaine)
- Exemple : E 60 1 0
- E : la lettre (E) indique que c’est une électrode
- 60 : résistance à la traction x1000 PSI
- 1 : position
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Code Position 1 Toutes positions 2 Horizontal et à plat seulement 3 À plat seulement 4 À plat, par dessous, horizontal, vertical descendant
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- 0 :
- type de courant (AC : alternatif. DCEP : continu électrode au plus. DCEN : continu électrode au moins),
- quantité de poudre de fer par rapport au poids de l'enrobage,
- dans certains cas les deux derniers chiffres sont à prendre en compte.
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Code Courant Arc Pénétration Enrobage Poudre de fer E--10 DCEP Pénétrant Profonde Cellulose, sodium 0 à 10% E---1 AC, DCEP Pénétrant Profonde Cellulose, potassium 0 E---2 AC, DCEN Moyen Moyenne Rutile, sodium 0 à10% E---3 AC, DCEN, DCEP Faible Faible Rutile, potassium 0 à 10% E---4 AC, DCEN, DCEP Faible Faible Rutile, poudre de fer 25 à 40% E---5 DCEP Moyen Moyenne Peu d'hydrogène, sodium 0 E---6 AC, DCEP Moyen Moyenne Peu d'hydrogène, potassium 0 E---8 AC, DCEP Moyen Moyenne Peu d'hydrogène, poudre de fer 25 à 40% E--20 AC, DCEN Moyen Moyenne Oxyde de fer, sodium 0 E--22 AC, DCEN, DCEP Moyen Moyenne Oxyde de fer, sodium 0 E--24 AC, DCEN, DCEP Faible Faible Rutile, poudre de fer 50% E--27 AC, DCEN, DCEP Moyen Moyenne Oxyde de fer, poudre de fer 50% E--28 AC or DCEP Moyen Moyenne Peu d'hydrogène, poudre de fer 50% E--48 AC or DCEP Moyen Moyenne Peu d'hydrogène, poudre de fer 25 à 40%
- AWS A5.5
- Exemple : E80 1 8 -B2
- E : électrode
- 80 : résistance à la traction minimale x1000 PSI
- 1 : position
- 8 : type de courant, poudre de fer, ...
- B2 : composition chimique
- ISO 2560-A
Le courant électrique
On peut modifier les paramètres tels que l'intensité ou le voltage.
Le courant peut être alternatif ou continu.
Dans le cas du courant continu, la polarité joue un rôle important dans la qualité et l’aspect du cordon de soudure. Le choix de la polarité est dicté par le type d’électrode utilisée.
Polarité Directe (négative)
- Électrode au pôle négatif ( - )
- Pièce au pôle positif (+)
NB: Température plus élevée du métal de base
Bonne fusion du bain
Utilisé généralement pour les Électrode Rutiles
Polarité Indirecte (positive)
- Électrode au pôle positif ( + )
- Pièce au pôle négatif (-)
NB: Température plus élevée du métal d’apport
Utilisé généralement pour l’Electrode Basique
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