Une soudure est une coalescence localisée de métaux ou de non-métaux, obtenue par chauffage des matériaux à la température de soudage (avec ou sans pression) ou par simple application d'une pression ; un métal d'apport peut être utilisé. Cette terminologie est conforme aux usages industriels. AWS A3.0 : Termes et définitions normalisés du soudageLes soudures sont normalement destinées à former des joints permanents, mais elles peuvent se dégrader, être réparées ou être retirées lors de l'entretien ou de la maintenance ; il est donc essentiel de respecter les procédures et les inspections appropriées.
Comprendre ce qu'est une soudure permet d'apprendre à construire et à réparer de nombreuses choses.
Points clés à retenir
- Une soudure est un assemblage durable obtenu par fusion de matériaux à l'aide de chaleur ou de pression. Elle permet d'obtenir une liaison solide.
- La connaissance des bases du soudage contribue à assurer la sécurité des personnes et à réaliser de bons projets.
- Il y a beaucoup de méthodes de soudage et différents types, comme les soudures d'angle et les soudures en V. Chacune a son utilité et sa fonction propres.
- La préparation et la vérification des soudures sont importantes pour obtenir des assemblages solides et sûrs.
- La soudure est essentielle dans la construction, la fabrication d'objets et de produits du quotidien. Elle contribue à garantir la sécurité et la durabilité des objets.
Définition et principes de la soudure
Définition standard d'une soudure
On peut définir une soudure comme un assemblage permanent formé par la fusion de deux ou plusieurs pièces. Ce processus s'effectue par l'application de chaleur, de pression, ou des deux, suivie d'un refroidissement. L'American Welding Society (AWS) et d'autres organismes de normalisation s'accordent à dire qu'une soudure doit créer une liaison solide et durable. On rencontre fréquemment des soudures en métallurgie, mais il est également possible de souder des plastiques et d'autres matériaux.
Pour vérifier la conformité d'une soudure aux normes, on utilise différents tests. Ces tests permettent de déterminer si l'assemblage est solide, résistant et sûr. Voici un tableau présentant quelques tests courants et les aspects qu'ils contrôlent :
| Test | Ce qu'il vérifie |
|---|---|
| Essai de traction | Mesure la résistance à la traction du joint soudé. |
| Essai de pliage guidé | Contrôle la ductilité et la fusion de la soudure. |
| Test d'impact Charpy | Mesure la ténacité de la métal de soudure. |
| Test de duretée | Mesure la dureté du métal de soudure et de la ZAT. |
| Analyse chimique | Détermine la composition chimique de la soudure. |
Vous devez respecter les règles et les exigences pour garantir la sécurité de chaque soudure et sa conformité aux besoins du projet. Ces règles encadrent la conception, la réalisation et… inspecter les soudures connexions.
Principes clés du soudage
Le soudage consiste à utiliser la chaleur ou la pression pour faire fondre les surfaces des pièces à assembler. La zone fondue est appelée zone de fusion. On laisse ensuite cette zone refroidir afin que les pièces ne forment plus qu'une seule pièce. Ce procédé est appelé soudage par fusion. Différentes sources d'énergie peuvent être utilisées, comme les arcs électriques, les flammes de gaz ou les lasers, pour générer la chaleur nécessaire au soudage.
Il est impératif de contrôler la chaleur avec précision. Une chaleur excessive peut engendrer des défauts, tandis qu'une chaleur insuffisante peut fragiliser la soudure. Il faut également protéger le métal en fusion de l'air, car toute infiltration d'air peut causer des problèmes au niveau de la soudure. En refroidissant, le métal forme une liaison solide. La résistance et la solidité de la soudure dépendent de la manière dont le métal refroidit et des matériaux utilisés.
Un assemblage soudé est la pièce finie qui comprend tous les joints soudés. On peut le considérer comme le produit final après l'assemblage de toutes les pièces.
Astuce: Vérifiez toujours la solidité, la résistance et la qualité de la fusion de la soudure afin de garantir la sécurité et la fiabilité de votre projet.
- Il est nécessaire de connaître les principes de base du soudage pour réaliser de bons assemblages.
- Vous devez comprendre comment la chaleur, la pression et le refroidissement interagissent.
- Il faut toujours suivre les étapes appropriées et utiliser les matériaux adéquats pour chaque tâche.
Processus de soudage
Comment fonctionne le soudage
Vous suivez une série d'étapes pour créer un assemblage solide entre les matériaux. Chaque étape contribue à garantir que la soudure respecte les normes de sécurité et de qualité. Voici les étapes habituelles du processus de soudage :
- Examinez attentivement tous les plans, les codes et les documents de soudage. Assurez-vous de bien comprendre les exigences et vérifiez les matériaux.
- Installez votre équipement de soudage. Vérifiez que tout est calibré et que les réglages correspondent à la procédure de soudage.
- Surveillez attentivement le processus de soudage. Contrôlez les paramètres et la qualité de votre travail au fur et à mesure.
- Nettoyez la zone soudée une fois le travail terminé. Vérifiez l'absence de défauts visibles.
- Effectuez une inspection finale. Utilisez des tests spécifiques pour vous assurer que la soudure est conforme à toutes les normes.
Astuce: Une préparation et une inspection minutieuses vous aident à éviter les problèmes et à garantir la sécurité de votre projet.
Vous pouvez utiliser différentes techniques de soudage, chacune présentant ses propres caractéristiques. Voici un tableau qui en présente quelques-unes courantes :
Exemple de fenêtre de processus GMAW (MIG) (ER70S‑6) — exemple, à titre de référence uniquement, à vérifier selon WPS/WPQR :
- Fil : ER70S‑6, 0.9 mm (0.035″) ou 1.2 mm (0.045″)
- Gaz de protection : 75 % Ar / 25 % CO2, débit 8–12 L/min (10–30 CFH)
- 0.9 mm : 30–120 A, 16–22 V, WFS ≈ 130–280 IPM — convient aux plaques de 1 à 6 mm
- 1.2 mm : 90–220 A, 20–26 V, WFS ≈90–300 IPM — convient aux plaques de 3 à 12+ mm
- Points de contrôle d'acceptation : Cordon lisse et uniforme, fusion complète des parois latérales, absence de porosité et de fissures au niveau des orteils, et pénétration conforme à la conception du joint. Ajuster sur les chutes et consigner les paramètres.
| Type de soudage | Scénarios et conditions de travail appropriés |
|---|---|
| Soudage à l'arc en métal gazeux (GMAW) | Le procédé GMAW est parfaitement adapté aux travaux de fabrication et de production en atelier, dans des conditions contrôlées, sur des tôles d'acier doux et d'aluminium d'épaisseur moyenne (environ 1 à 12 mm). Il requiert un débit de gaz de protection constant et un courant/tension régulés ; il est donc optimal en intérieur ou sous abri. Les points de contrôle clés sont : le mélange gazeux, la vitesse de dévidage du fil et la vitesse de déplacement. La réception est soumise aux normes de qualité AWS/ISO (fusion visuelle, porosité et profil du cordon). |
| Soudage à l'arc au gaz tungstène (GTAW) | Le soudage TIG (GTAW) est idéal pour les travaux de précision sur les pièces minces et les alliages résistants à la corrosion (inox, aluminium, titane) en atelier propre. Il est privilégié lorsque la maîtrise de la chaleur, la réduction des projections et le respect de tolérances dimensionnelles strictes sont essentiels (tubes, panneaux aéronautiques, tôles minces). Points de contrôle : ampérage précis, angle de la torche et apport de métal d’apport. Le contrôle porte sur la fusion, la pénétration et l’aspect, conformément aux normes en vigueur. |
| Soudage à l'arc en métal blindé (SMAW) | Le soudage SMAW est adapté aux réparations en extérieur et sur site, ainsi qu'aux travaux de structure sur des pièces de forte épaisseur où le vent ou la contamination empêchent la protection par gaz. Les matériaux typiques comprennent les aciers au carbone et les pièces de forte épaisseur (à partir de 3 mm environ). La maîtrise du procédé repose sur le choix des électrodes, l'ajustement du courant et le nettoyage entre passes. La réception est conditionnée par l'absence de fissures, une fusion et une pénétration adéquates, conformément aux critères d'acceptation AWS/ISO pour l'application. |
| Soudage à l'arc avec fil fourré (FCAW) | Le soudage FCAW (autoprotégé ou sous protection gazeuse) est adapté aux travaux d'atelier à dépôt rapide et à de nombreux travaux extérieurs sur aciers épais où la productivité est essentielle. Il permet un traitement efficace des plaques et des profilés. Les fils fourrés autoprotégés tolèrent un vent léger, tandis que les versions sous protection gazeuse nécessitent un environnement abrité. Points de contrôle : type de fil, vitesse de déplacement et qualité du flux. Vérifier la bonne fusion, le respect des limites de porosité et la conformité du profil du cordon de soudure aux normes. |
Matériaux utilisés en soudage
On peut souder de nombreux matériaux. Les plus courants sont les métaux, comme l'acier, l'aluminium et l'acier inoxydable. On peut également souder les thermoplastiques, des plastiques qui fondent et se soudent entre eux sous l'effet de la chaleur. Dans certains cas, il est même possible de souder le bois, mais c'est rare et cela nécessite des méthodes spécifiques.
Il est essentiel de réaliser des essais et de respecter les procédures appropriées pour tous les matériaux. Vous devez vous assurer que l'assemblage est solide et sûr. Vérifiez systématiquement la soudure finie afin de confirmer qu'elle répond aux exigences du projet.
Types de soudure
Soudures d'angle et de rainure
En fabrication, on distingue deux principaux types de soudures : les soudures d'angle et les soudures en V. Chaque type a sa propre forme et sa propre fonction. Les soudures d'angle servent à assembler deux surfaces à angle droit, comme dans les assemblages à recouvrement, les assemblages d'angle et les assemblages en T. Le métal d'apport forme une structure approximativement triangulaire à l'angle de jonction des deux pièces. Les soudures en V fonctionnent différemment. Elles sont utilisées pour les assemblages bord à bord, les assemblages d'angle, les assemblages en T et pour l'assemblage de pièces courbes et plates. Le métal d'apport remplit une rainure entre les pièces, fusionnant profondément avec le matériau de base.
Voici quelques points clés concernant les soudures d'angle et les soudures en V :
- Les soudures d'angle sont réalisées en bordure des pièces et nécessitent moins de préparation. Elles peuvent être utilisées pour de nombreux types d'assemblages.
- Les soudures en V se font entre les pièces et pénètrent plus profondément. On obtient ainsi une résistance accrue, ce qui est important pour les travaux de structure.
Les soudures en V permettent de réaliser des assemblages robustes pour les ponts, les bâtiments et les canalisations. Les soudures d'angle offrent une grande flexibilité pour la réalisation de nombreuses formes et configurations.
Soudures par bouchonnage, par fente et autres soudures
Il existe plusieurs types de soudures spécialisées, chacune répondant à des besoins spécifiques. Chaque type possède une forme et une fonction uniques. Le tableau ci-dessous présente chaque type de soudure et ses applications possibles :
| Type de soudure | Définition | Scénarios courants |
|---|---|---|
| Bouchon de soudure | Permet de combler un trou dans une pièce pour la joindre à une autre. | Utilisé lorsqu'une articulation solide est nécessaire. |
| Soudure en fente | Fabriqué dans une fente pratiquée dans une pièce pour l'assembler à une autre. | Facilite l'alignement dans les assemblages. |
| Soudure d'angle | Assemble deux surfaces à angle droit. | Utilisé dans de nombreuses applications structurelles. |
| Soudure biseautée | Assemble deux pièces en angle. | Idéal pour les matériaux épais nécessitant une résistance accrue. |
| Soudure en J | Utilise une rainure en forme de J pour l'assemblage. | Courant dans les travaux de soudage de tuyauterie et de construction de structures. |
| Rainure à biseau évasé | Assemble deux pièces en angle avec un évasement. | Utile pour les raccordements de tuyauterie et de structures. |
| Soudure par fusion | Pénètre à travers toute l'épaisseur du matériau. | Nécessaire pour les travaux exigeants nécessitant une pénétration complète. |
Astuce: Vous devriez choisir le type de soudure en fonction de la conception de l'assemblage et la force dont vous avez besoin pour votre projet.
Vous pouvez constater que chaque type de soudure est adapté à une application spécifique. En connaissant le rôle de chaque soudure, vous pouvez choisir la plus appropriée pour votre projet et garantir la solidité et la sécurité de vos assemblages.
Joints de soudure
Joint bout à bout
Un assemblage bout à bout se réalise en juxtaposant deux pièces bout à bout, alignées sans aucun chevauchement. Cet assemblage forme un angle de 180 degrés. On utilise ce type d'assemblage dans la construction de bâtiments et les réseaux de tuyauterie. Il peut être réalisé en acier au carbone, en acier inoxydable ou en aluminium.
- Ce joint est simple à réaliser et fonctionne dans de nombreux endroits.
- On le constate dans les travaux de construction, les canalisations et les charpentes métalliques.
Voici un tableau qui compare les assemblages bout à bout aux autres types d'assemblages :
Une soudure bout à bout à pleine pénétration correctement exécutée peut atteindre la résistance nominale du métal de base – la rupture se produisant généralement dans le métal de base plutôt que dans le métal d'apport – à condition que le joint soit préparé et soudé conformément à un DMOS approuvé et que la procédure soit qualifiée par un test WPQR. Pour ce faire, il est nécessaire d'obtenir une géométrie de chanfrein/racine correcte, un assemblage propre, un apport de chaleur contrôlé et une position de soudage appropriée, ainsi qu'une inspection adéquate (visuelle, ultrasonique ou radiographique) afin de vérifier la fusion complète et l'absence de défauts. Remarque : les performances dépendent du DMOS/WPQR, de la position de soudage et du niveau d'inspection accepté.
Joint d'angle
Un assemblage d'angle se forme lorsque deux tôles métalliques se rejoignent à angle droit. Cet assemblage peut être ouvert, avec un espace comblé par soudure, ou fermé, les bords se touchant. On utilise les assemblages d'angle pour fabriquer des boîtes, des couvercles et des cadres. Ces assemblages sont robustes et esthétiques.
| Avantages | Désavantages |
|---|---|
| Idéal pour fabriquer des boîtes et des cadres, ouverts ou fermés. | Peut se plier ou se tordre sous l'effet de la chaleur de la soudure. |
| Répartit bien le poids si la soudure est correcte. | Il faut veiller à ce que les soudures des angles soient suffisamment solides. |
Joint de recouvrement
Un assemblage à recouvrement est réalisé en superposant deux pièces. Ce type d'assemblage est utilisé dans de nombreux domaines :
- Voitures et camions : panneaux de carrosserie, échappements, châssis
- Construction et fabrication d'objets : pièces, conduits d'aération, charpentes métalliques
- Avions : fines feuilles d'aluminium et de titane
- Électronique : cuivre et aluminium pour de bonnes connexions
- Navires et bateaux : plaques et pièces de coque
Les assemblages à recouvrement permettent d'assembler des pièces fines et de réaliser des liaisons larges et solides.
Joint en T
Un joint en T est formé par l'assemblage à angle droit de deux pièces métalliques, créant ainsi une forme en « T ». Ce type de joint est robuste et largement utilisé dans de nombreuses structures. On le retrouve notamment dans les charpentes de bâtiments, les automobiles, les avions et les canalisations.
| Fonctionnalité/Application | Description |
|---|---|
| Forme | Composé de deux pièces métalliques à angle droit, formant un « T ». |
| Solidité | Très solide, idéal pour la construction. |
| Applications typiques | Utilisé dans les châssis, les voitures, les avions et les tuyaux. |
Les assemblages en T peuvent être délicats car les pièces épaisses nécessitent plus de chaleur. Il est également important de maintenir un bain de fusion stable. Modifiez l'angle et les réglages de votre torche pour obtenir une soudure optimale.
Joint de bord
Un assemblage par joint de bord est réalisé en alignant les bords de deux pièces métalliques et en les soudant. On utilise ce type d'assemblage pour les boîtes en tôle, les réservoirs et les pièces fines. Il offre un aspect lisse et convient parfaitement au soudage TIG ou au soudage au gaz.
| Méthode de construction | Applications courantes | Avantages |
|---|---|---|
| Placez les bords de deux pièces métalliques côte à côte et soudez-les. | boîtes en tôle, réservoirs, pièces minces | Permet d'obtenir une finition lisse, compatible avec le soudage au gaz ou TIG |
Astuce: Choisissez le type d'assemblage adapté à votre projet en fonction de sa résistance requise, de l'esthétique souhaitée et de l'épaisseur du matériau. Les assemblages bord à bord sont moins résistants car la contrainte s'exerce sur une seule ligne. Privilégiez-les lorsque la résistance n'est pas primordiale.
Applications de soudage
Construction et infrastructure
Le soudage est largement utilisé dans le bâtiment. Les soudeurs assemblent les charpentes des immeubles de grande hauteur. Ils interviennent sur les chantiers de bureaux, d'hôpitaux, de stades et d'écoles. Ils ajoutent des poutres, des colonnes, des contreventements et des fermes. Ces éléments soudés contribuent à la solidité des bâtiments. Les soudeurs travaillent aussi bien en atelier que sur les chantiers. Leurs méthodes de travail sont adaptées à chaque lieu. Les ponts, les tunnels, les autoroutes et les pipelines nécessitent également du soudage. Les colonnes et les poutres en acier sont assemblées par soudure. Ces joints soudés permettent aux bâtiments de résister au vent et aux charges importantes.
- Les soudeurs fabriquent des charpentes pour les grands bâtiments.
- Les ponts et les tunnels nécessitent des soudures solides.
- Les pipelines utilisent le soudage pour transporter les marchandises en toute sécurité.
Le soudage permet de garantir la sécurité des bâtiments et des ponts sur le long terme.
Fabrication et industrie
Le soudage est essentiel dans de nombreuses usines. Il permet de fabriquer des voitures, des machines et des appareils électroménagers. Les usines utilisent le soudage pour assembler des pièces métalliques rapidement et en toute sécurité. Le tableau ci-dessous illustre comment le soudage contribue à différentes tâches :
| Secteur | Comment la soudure aide |
|---|---|
| Automobile | Rend les voitures robustes et sûres grâce à de nombreux joints soudés. |
| Construction et infrastructure | Il construit de grandes structures en acier durables et sûres. |
| Puissance | Rend les plateformes pétrolières et les centrales électriques robustes et fiables. |
| Aérospatiale et défense | Assemble avec soin les avions et les pièces militaires. |
| Biens de consommation et appareils électroménagers | Rend les objets de la maison robustes et sûrs, comme les réfrigérateurs. |
Le soudage contribue à fabriquer des voitures sûres, des bâtiments solides et une énergie de qualité.
Automobile et transport
Le soudage est utilisé dans la construction automobile et routière. Il permet d'assembler les panneaux de carrosserie, les châssis et autres pièces. Différentes méthodes de soudage contribuent à la sécurité et au bon fonctionnement des véhicules. Le tableau ci-dessous illustre leur rôle :
| Processus de soudage | Comment cela protège les voitures | Comment cela contribue au bon fonctionnement des voitures |
|---|---|---|
| Soudage à l'arc sous gaz métal (MIG) | Rend les cadres solides et conformes aux normes de sécurité. | Permet aux voitures de mieux se comporter et de rouler en douceur. |
| Soudage à l'arc sous gaz tungstène (TIG) | Permet de réaliser des joints propres pour les pièces automobiles importantes. | Renforce les voitures et réduit les vibrations. |
| Soudage par points par résistance (RSW) | Assemble panneaux et châssis pour voitures robustes. | Permettre aux usines de construire des voitures rapidement et de bonne qualité. |
Le soudage permet aux voitures de durer plus longtemps et assure la sécurité des personnes.
Produits du quotidien
De nombreux objets du quotidien sont fabriqués par soudure. Les appareils électroménagers comme les réfrigérateurs, les lave-linge et les cuisinières nécessitent des soudures robustes. Souder excessivement engendre un gaspillage de matériaux et de temps. Une chaleur trop importante peut endommager les produits et les fragiliser. Un nombre excessif de soudures implique davantage de travaux de finition et des coûts plus élevés. De plus, les soudures épaisses usent plus rapidement les outils.
- Les soudures supplémentaires gaspillent des matériaux et de l'argent.
- Une chaleur excessive fragilise les produits.
- Des travaux de finition supplémentaires coûtent plus cher.
De bonnes soudures permettent de conserver des produits solides et peu coûteux.
Vous avez appris qu'une soudure est un assemblage permanent réalisé par fusion de pièces à l'aide de chaleur ou de pression. Vous avez vu comment les principes du soudage régissent le processus et comment les différents types de soudures et d'assemblages sont adaptés à des applications spécifiques. Vous avez découvert que les soudures contribuent à la construction de structures, de véhicules et d'objets du quotidien robustes. En comprenant ce qu'est une soudure, vous en percevez l'importance pour la sécurité et la fiabilité des objets qui vous entourent.
La prochaine fois que vous regarderez un bâtiment ou une voiture, souvenez-vous comment les soudures les rendent solides.
Références / Normes et orientations
- AWS A3.0:2020 — Termes et définitions normalisés du soudage — page officielle de l'éditeur : AWS A3.0M/A3.0:2020.
- ISO 2553 — Symboles de soudage sur les dessins techniques — page officielle : ISO 2553: 2019.
- ISO 9606-1 — Qualification des soudeurs (soudage par fusion) — page officielle : ISO-9606 1.
- ISO 15614-1 — Spécification des procédures de soudage — Essais — page officielle : ISO-15614 1.
- ASME BPVC Section IX — Qualifications en soudage et brasage — page officielle : Section IX de l'ASME BPVC.
- OSHA — Consignes de sécurité pour le soudage, le découpage et le brasage (29 CFR 1910.252–255) — Guide de soudage de l'OSHA.
- NFPA 51B — Prévention des incendies lors du soudage et autres travaux à chaud — page officielle : NFPA51B.
QFP
De quoi est faite une soudure ?
Une soudure est constituée des matériaux de base à assembler et parfois d'un métal d'apport. Ces matériaux sont fondus ensemble par la chaleur ou la pression. Après refroidissement, on obtient un joint solide.
Quels types de matériaux pouvez-vous souder ?
On peut souder des métaux comme l'acier, l'aluminium et l'acier inoxydable. On peut aussi souder certains plastiques. Le soudage se fait principalement avec des métaux car ils fondent et fusionnent bien.
À quoi ressemble une bonne soudure ?
Une bonne soudure est lisse et uniforme. On n'y voit ni fissures, ni trous, ni interstices. La soudure joint les pièces solidement et ne présente aucun excédent de métal.
De quel équipement de sécurité avez-vous besoin pour le soudage ?
Vous aurez besoin d'un casque de soudeur, de gants et d'une chemise à manches longues. Vous protégerez ainsi vos yeux, votre peau et vos mains des étincelles et de la chaleur. L'équipement de sécurité vous permettra d'éviter les brûlures et les blessures.
