Les procédés de soudage
et leurs critères de choix

Ce sont les procédés de soudage à l’arc qui sont les plus répandus dans l’industrie et tout particulièrement dans la construction métallique. Le choix du procédé le plus adapté dépend de très nombreux paramètres, à la fois techniques et économiques.

Ici, procédé MAG : soudage à l’arc sous protection de gaz actif avec fil-électrode fusible

Les différents procédés de soudage : deux groupes selon la source d’énergie utilisée

Le soudage utilisant une source d’énergie interne (ou endogène) aux pièces.

• soudage électrique par résistance
• soudage par friction
• soudage par diffusion
• soudage par explosion
• soudage par ultrasons

Le soudage utilisant une source d’énergie extérieure à la pièce : flamme, arc électrique, faisceau d’électrons, faisceau Laser, jet de plasma…

Ce second groupe est le plus répandu dans l’industrie (hormis dans l’automobile où on soude par résistance), et plus particulièrement le soudage à l’arc, technique de très loin la plus utilisée pour le soudage des aciers et des autres métaux et alliages.

Le soudage à l’arc : deux types de procédés différents (électrode enrobée ou fil fusible)

On choisit l’un ou l’autre de ces procédés selon que l’on veut privilégier avantages économiques ou techniques.

A l’électrode enrobée (SMAW*)
Procédé inventé en 1907
Caractéristique : moins utilisé que les procédés recourant à des fils fusibles pour des raisons de faible productivité, mais garantit des joints de très haute qualité grâce particulièrement à l’utilisation d’enrobage de type basique.

A fils fusible
Ce procédé, aujourd’hui d’utilisation plus répandue que celui à l’électrode enrobée, offre une meilleure productivité car il permet un soudage semi-automatique ou robotisé avec ou sans protection gazeuse. On peut utiliser des fils pleins (GMAW*), des fils fourrés (FCAW*) ou des fils sous flux en poudre (SAW*).

Les procédés les plus utilisés en construction métallique : ceux du soudage à l’arc

En construction métallique, on utilise toujours un métal d’apport pour souder car on soude des pièces relativement épaisses.

Le métal d’apport doit avoir des caractéristiques minimales supérieures ou égales à celles du métal de base.

Procédés utilisés pour les charpentes métalliques des bâtiments et ouvrages d’art, en tonnes de métal d’apport en soudage (source : « Welding in the world » - septembre-octobre 2000)

Critères de choix d’un procédé

Chaque procédé a ses avantages et ses inconvénients selon l’application, selon que l’on soude en atelier, ou en extérieur, selon l’accessibilité de la pièce, selon les possibilités d’utiliser ou non des robots …

Quand on choisit un procédé de soudage, il est nécessaire de prendre en compte un certain nombre de facteurs :

L’épaisseur du matériau à souder (ou notion d’épaisseur équivalente pour des assemblages en T).

La composition de l’acier : Les aciers ayant une faible valeur de  carbone équivalent sont plus aisément soudables et nécessitent pas ou peu de préchauffage.

Le cahier des charges précisant les caractéristiques à garantir sur joint soudé : Quel est le niveau de qualité requis (résilience, dureté, compacité…).

Le lieu où la soudure doit être faite : les procédés GMAW* et FCAW* sous gaz, conviennent mieux à un environnement protégé en atelier (température ambiante, absence de courant d’air), tandis que le procédé SMAW et autres procédés sans gaz peuvent, plus facilement, être utilisés sur chantier.

L’accès au joint : Il est nécessaire de s’assurer que l’équipement de soudage,  la torche ou la tête de soudage, peuvent être positionnés correctement.

La position de soudage (à plat, verticale,  au plafond…) : Le procédé SAW ne convient pas pour du soudage vertical ou en position plafond, contrairement à d’autres procédés.

Le rendement du procédé : détermine la quantité de métal qui peut être industriellement déposée en une heure de travail. On favorise bien sûr les procédés à haut rendement quand cela est possible.

Il est donc nécessaire, avant de souder, de se poser toutes ces questions, et d’autres encore :

Y a-t-il des risques d’arrachement lamellaire ? 

Quelles sont les tolérances géométriques à garantir sur la pièce finie (évaluer ce que seront les retraits engendrés par le soudage, souder symétriquement, préchauffer…)

S’agit-il d’un soudage répétitif ?
Si oui est-il robotisable ?

ETC …

L’évolution des matériels de soudage

On constate une introduction croissante de la microélectronique dans les équipements de soudage et de contrôle du process.

Conséquence : un gain de qualité et de productivité. Aujourd’hui, un tiers des robots du secteur industriel est utilisé pour des opérations de soudage.