Les trois grands processus

MIG, TIG et Stick

Il y a des douzaines de processus de soudure, mais trois dominent le métier. Chacun a des forces et des compromis.

MIG (GMAW — Gas Metal Arc Welding) — Un processus d'alimentation en fil. La machine alimente une bobine de fil d'apport à travers le pistolet tandis que le gaz de protection (généralement un mélange argon-CO2) protège le bain de soudure contre la contamination. Le MIG est rapide, facile à apprendre et excellent pour les travaux de production sur l'acier doux et l'aluminium. C'est le processus par défaut dans la fabrication et les ateliers de carrosserie automobile.

TIG (GTAW — Gas Tungsten Arc Welding) — Le processus de précision. Une électrode de tungstène non consommable crée l'arc, et le soudeur alimente la tige d'apport à la main avec l'autre main. Gaz de protection en argon pur. Le TIG produit les soudures les plus propres et les plus précises et est requis pour l'aéronautique, l'acier inoxydable de qualité alimentaire et les tubes à paroi mince. C'est le plus lent des trois et le plus difficile à maîtriser.

Stick (SMAW — Shielded Metal Arc Welding) — Le cheval de trait. Une électrode enrobée de flux fond et dépose le métal d'apport tandis que le flux crée son propre gaz de protection et sa couche de laitier. Aucune bouteille de gaz externe nécessaire. Stick fonctionne à l'extérieur dans le vent et la pluie, sur le métal rouillé ou sale, et dans les espaces exigus. Les soudeurs de pipelines, les charpentiers métalliques et les équipes de réparation sur le terrain s'en appuient.

Le bon processus dépend du métal, du joint, de l'environnement et de la norme de qualité.

Choisir le bon processus

Une usine de fabrication reçoit trois travaux en une semaine. Le travail un consiste à souder des tubes en acier inoxydable pour une usine de transformation alimentaire — les soudures doivent être parfaitement propres sans contamination. Le travail deux consiste à réparer une poutre d'acier fissurée sur un pont extérieur par vent de janvier. Le travail trois consiste à souder 200 brides en acier doux identiques sur une chaîne de production.

Physique de l'arc électrique

Ce qui se passe quand vous frappez un arc

L'arc de soudure est une décharge électrique soutenue à travers un écart entre l'électrode et la pièce à travailler. Quand le circuit se ferme, le courant circule à travers le gaz dans l'écart, l'ionisant en plasma — le quatrième état de la matière.

Ce plasma atteint des températures entre 6 000 et 10 000 degrés Fahrenheit, bien au-dessus du point de fusion de l'acier (environ 2 500 °F). La chaleur intense crée un bain de soudure — une petite flaque de métal fondu sur la pièce à travailler.

La zone affectée par la chaleur (ZAC) — La zone entourant le bain de soudure qui ne fond pas mais qui devient assez chaude pour modifier la microstructure du métal. La ZAC peut devenir fragile ou affaiblie si le soudeur applique trop de chaleur ou se déplace trop lentement. Contrôler l'apport thermique est l'une des compétences les plus importantes en soudure.

Gaz de protection — Le métal fondu réagit violemment avec l'oxygène et l'azote dans l'air. L'oxydation crée la porosité (de minuscules bulles de gaz piégées dans la soudure) et affaiblit le joint. Le gaz de protection — l'argon, le CO2 ou un mélange — déplace l'atmosphère autour du bain de soudure, le gardant propre.

Sans protection, le bain de soudure absorbe les gaz atmosphériques et la soudure résultante est poreuse, fragile et structurellement inutile. Chaque processus de soudure a une forme de protection — gaz externe dans le MIG et le TIG, revêtement de flux dans le Stick.

Pourquoi la protection compte

Un soudeur utilise le MIG sur une plaque d'acier doux à l'extérieur. Une rafale de vent violent souffle dans la zone de travail. L'arc a l'air normal, mais quand le soudeur éclate les projections et inspecte le cordon, il est plein de minuscules trous et a l'air rugueux et poreux.

Contrôler la chaleur

Deux soudeurs font le même joint sur des plaques d'acier identiques. Le soudeur A se déplace rapidement avec une intensité modérée. Le soudeur B se déplace lentement avec une intensité élevée, mettant beaucoup plus de chaleur dans le métal.

Les deux soudures ont l'air acceptables en surface, mais la plaque du soudeur B est déformée et pliée, et le métal à côté de la soudure est décoloré et fragile.

Les cinq joints de base

Comment les pièces de métal se réunissent

Chaque connexion soudée commence par la façon dont les pièces sont positionnées l'une par rapport à l'autre. Il y a cinq configurations de joints de base.

Joint bout à bout — Deux pièces placées bord à bord dans le même plan. Utilisé pour les plaques et les tuyaux. Le joint le plus courant dans les travaux de structure et de pression. Nécessite souvent un chanfreinage (meulage d'un angle sur les bords) pour permettre une pénétration complète sur le matériau épais.

Joint de recouvrement — Deux pièces qui se chevauchent. Simple, résistant au cisaillement, courant dans les tôles et les travaux de carrosserie automobile.

Joint en T — Une pièce définie perpendiculairement à une autre, formant une forme de T. La soudure est généralement une soudure en cordon d'angle à l'intersection.

Joint d'angle — Deux pièces se rencontrant à angle droit le long de leurs bords, formant un L. Utilisé dans les cadres, les boîtes et les armoires.

Joint de bord — Deux pièces parallèles avec leurs bords alignés. Principalement utilisé pour les tôles minces et les applications peu stressantes.

Les soudures en cordon d'angle sont des soudures triangulaires déposées dans le coin intérieur d'un joint en T, d'un joint de recouvrement ou d'un joint d'angle. Les soudures en gorge remplissent une gorge préparée (chanfrein) entre deux pièces dans un joint bout à bout.

Les symboles de soudure sur les plans indiquent exactement au soudeur quel type de soudure faire, sa taille, sa longueur et son emplacement. Le symbole de base se trouve sur une ligne de référence avec une flèche pointant vers le joint. Le symbole du type de soudure se trouve sur la ligne de référence — sous la ligne signifie souder du côté de la flèche, au-dessus de la ligne signifie souder de l'autre côté.

Lire le travail

Un ingénieur en structure vous envoie un dessin pour un cadre de table en acier. Quatre jambes faites de tubes carrés doivent être soudées à un plateau en plaque plate. Les joints où les jambes rencontrent le dessous de la plaque supporteront le poids total de tout ce qui sera placé sur la table.

Dangers de la soudure et protection

Les non-négociables

La soudure produit des dangers qui peuvent causer une blessure permanente ou la mort. La sécurité n'est pas optionnelle — c'est la première compétence que chaque soudeur professionnel maîtrise.

Rayonnement UV et infrarouge — L'arc émet une lumière ultraviolette intense qui cause une lésion cornéenne (photokératite), qui ressemble à du sable dans les yeux et peut causer une cécité temporaire. Une exposition prolongée cause des brûlures cutanées similaires à un coup de soleil grave. Un casque de soudure approprié avec une lentille de la bonne teinte (teinte 10-13 pour la soudure à l'arc) est obligatoire. Les casques à assombrissement automatique passent d'une teinte claire à une teinte de soudure en millisecondes quand l'arc frappe.

Fumées et ventilation — La soudure vaporise le métal, le flux et les revêtements, produisant des fumées contenant du manganèse, du chrome, du zinc et d'autres composés toxiques. L'acier galvanisé (revêtu de zinc) produit des fumées d'oxyde de zinc qui causent une fièvre des fumées métalliques — des symptômes semblables à la grippe qui apparaissent des heures après l'exposition. Les fumées d'acier inoxydable contiennent du chrome hexavalent, un cancérogène connu. Une ventilation adéquate, une extraction des fumées ou un respirateur est requise.

Dangers électriques — Les machines à souder délivrent un courant élevé à une tension relativement basse, mais la tension en circuit ouvert (typiquement 60-80 volts) peut délivrer un choc fatal dans des conditions humides. Ne soudez jamais dans l'eau stagnante. Inspectez les câbles et les connexions pour les dommages. Mettez toujours à la terre la pièce à travailler correctement.

Incendie et brûlures — Les étincelles et le métal fondu voyagent jusqu'à 35 pieds. Dégagez la zone des inflammables. Portez des vêtements ignifuges, des gants en cuir et des bottes en cuir. Une surveillance des incendies est requise lors de la soudure près de matériaux combustibles.

Résumé de l'EPI: casque de soudure (teinte correcte), lunettes de sécurité dessous, gants en cuir, veste ignifuge ou manches, bottes en cuir, protection auditive dans les espaces fermés, et un respirateur quand la ventilation est insuffisante.

Décisions de sécurité

Vous arrivez sur un chantier pour souder une réparation sur une rampe d'acier à l'intérieur d'une petite salle mécanique. La pièce n'a pas de fenêtres et une seule porte. Il y a des boîtes en carton et des chiffons huileux entreposés dans le coin à environ 10 pieds de l'emplacement de soudure. Le sol a quelques flaques d'une fuite de tuyau récente.

Où la soudure vous mène

Carrières en soudure et certification

La soudure n'est pas une carrière — c'est une plateforme qui ouvre les portes à des douzaines de spécialisations, dont beaucoup sont bien payées et constamment demandées.

Soudeur de pipeline — Joint les sections des pipelines de pétrole, de gaz et d'eau sur le terrain. Souvent la soudure Stick ou en descente sur tuyau en acier au carbone. Les soudeurs de pipeline voyagent constamment et gagnent une rémunération supplémentaire. Un soudeur de pipeline compétent peut gagner plus de 100 000 $ par an.

Soudeur sous-marin (soudeur hyperbarique) — Soude sur les plates-formes en eaux profondes, les coques de navires et les infrastructures sous-marines. Combine la certification de plongée commerciale avec les compétences de soudure. L'une des spécialisations de soudure les plus payées et les plus dangereuses.

Soudeur aéronautique — Soudure TIG sur des alliages exotiques comme le titane, l'Inconel et l'aluminium-lithium pour les avions et les engins spatiaux. Normes de précision et de propreté extrêmes. Chaque soudure est inspectée et documentée.

Charpentier-soudeur métallique — Soude l'acier de structure sur les bâtiments, les ponts et les équipements lourds. Travaille souvent en hauteur sur les connexions de poutres.

Certification — La Société américaine de soudure (AWS) administre les tests de qualification de soudeur. La plus courante est la qualification du code de soudure structurale AWS D1.1. Réussir un test de certification signifie que vous avez soudé une éprouvette d'essai qui a été pliée ou radiographiée et qui a réussi l'inspection. Les certifications sont spécifiques au processus, à la position et au matériau — une cert pour MIG sur plaque ne couvre pas TIG sur tuyau.

Commencer — Les programmes de soudure au collège communautaire (6 mois à 2 ans), les programmes d'écoles professionnelles et les apprentissages syndiqués (généralement 3-5 ans avec une formation pratique rémunérée) sont les principaux points d'entrée. Les apprentissages combinent l'enseignement en classe avec la soudure réelle sous la supervision d'un compagnon.

Planifier votre chemin

Connectez la soudure à votre avenir

Vous connaissez maintenant les processus de soudure majeurs, la physique de l'arc, comment les joints sont conçus, et la discipline de sécurité que le métier exige.