le soudage oxyacétylénique hétérogène

LE
CHAPITRE 3
SOUDAGE OXYACÉTYLÉNIQUE HÉTÉROGÈNE
LE SOUDAGE OXYACÉTYLÉNIQUE HÉTÉROGÈNE
CHAPITRE
3
Vous avez sans doute déjà remarqué des pièces de métal unies par un cordon de soudure de
couleur jaune. Il s’agit d’une soudure hétérogène et, plus précisément, de ce que l’on appelle un
soudo-brasage au bronze.
Dans le présent chapitre, c’est de ce procédé dont il sera surtout question parce que, parmi les
variétés du soudage hétérogène, c’est celui qu’on utilise le plus souvent en mécanique industrielle.
Le soudage hétérogène est un procédé qui consiste à unir 2 pièces de métal de nature identique
ou de nature différente sans fusionnement de leurs bords. Il se réalise avec un métal d’apport de
nature différente de celle du métal de base et dont la température de fusion est largement inférieure
à celle du métal de base. Le soudage hétérogène se divise en 3 catégories : le brasage tendre, le
brasage fort et le soudo-brasage.
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3.1
BRASAGE
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En brasage, la réussite d’un joint brasé est
due à la fluidité élevée du métal d’apport en
fusion et à la préparation du joint qui diffère de
celle utilisée en soudage autogène. Après sa
fusion, le métal d’apport s’étale sur les pièces
(c’est le mouillage) et pénètre les pores du métal de base, puis y adhère en refroidissant (c’est
l’accrochage). De plus, après sa fusion, le métal d’apport se distribue par capillarité (phénomène qui fait répandre ou élever un liquide en
contact avec une paroi) entre les pièces étroitement ajustées. Le brasage est divisé en 2 catégories : le brasage tendre et le brasage fort.
L’assemblage de composantes électroniques
et les connexions des circuits imprimés ainsi que
le raccordement des tuyaux en cuivre en plomberie se font par brasage tendre.
Brasage tendre
Le brasage tendre est un procédé de soudage hétérogène avec un métal d’apport non
ferreux, dont la température de fusion est inférieure à 425 °C. Les principaux métaux d’apport utilisés sont les alliages de plomb et les
alliages d’étain.
La fixation des pastilles de carbure sur le
corps des outils de coupe se fait par brasage à
l’argent.
Module 8
Brasage fort
Le brasage fort est un procédé de soudage
hétérogène avec un métal d’apport dont la température de fusion est plus élevée que 425 °C
mais plus faible à celle du métal de base. Les
principaux métaux d’apport utilisés sont : les
alliages d’argent, les alliages d’aluminium et les
alliages de cuivre.
Dans cette section, on a expliqué brièvement le principe du brasage tendre et du brasage
fort. La prochaine section vous présentera le
soudo-brasage.
Électromécanique de systèmes automatisés
3.1
CHAPITRE 3
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3.2
SOUDO-BRASAGE
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Le soudo-brasage est un procédé qui s’apparente au soudage autogène, par la préparation
des bords du joint, et au brasage, par la température d’opération et par le type de métal d’apport, d’où le nom soudo-brasage.
Principe du soudo-brasage
Le soudo-brasage est un procédé de soudage hétérogène où l’on utilise un métal d’apport non ferreux, dont le point de fusion est
supérieur à 425 °C mais inférieur à celui du métal
de base à souder. En soudo-brasage, le métal
d’apport n’est pas répandu dans le joint par capillarité, mais s’accumule plutôt sur un joint
préparé et y adhère étroitement.
Champ d’application
Ce procédé est utilisé pour soudo-braser
une grande variété de métaux et alliages, tels
que l’acier doux, l’acier allié, l’acier galvanisé,
les fontes, le cuivre et ses alliages.
Technique du soudo-brasage
Au cours de cette section, vous verrez comment : nettoyer le joint à soudo-braser, choisir
le métal d’apport, le flux décapant, la buse et la
flamme, nettoyer le joint soudo-brasé, préparer
les bords du joint à souder, réaliser des cordons
de soudo-brasure sur des surfaces planes et cylindriques et évaluer les cordons de soudo-brasure.
Nettoyage du joint à soudo-braser
En soudo-brasage, le nettoyage du joint à
souder occupe une place plus importante dans
la réussite d’un joint soudé qu’en soudage autogène. Pour assurer le mouillage du métal d’apport en fusion et son accrochage, le joint doit
être débarrassé de toute saleté et mis à nu sur
ses 2 faces sur une largeur de 20 mm environ
des 2 côtés du futur cordon, comme à la figure
3.1.
Figure 3.1
Grâce à une température de travail relativement faible, ce procédé est surtout utilisé pour
assembler des pièces minces et des métaux et
alliages qui sont considérés comme difficiles à
souder par le soudage autogène. D’autre part,
il est utilisé pour recharger des pièces usées ou
rupturées, telles que les arbres et les roues dentées.
Limites du soudo-brasage
Étant donné que le métal d’apport déposé
n’est pas lié par fusion au métal de base et que
sa résistance mécanique est relativement faible,
les pièces soudo-brasées ne résistent pas aux
efforts élevés. De plus, si les pièces assemblées
par soudo-brasage doivent subir de grands efforts à une température supérieure à 250 °C, il
ne faut pas songer à utiliser ce procédé; le métal d’apport déposé subit, à cette température,
une diminution de sa résistance mécanique.
3.2
SOUDAGE OXYACÉTYLÉNIQUE HÉTÉROGÈNE
Nettoyage du joint
CEMEQ
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LE
Zones nettoyées
En général, le joint doit être décapé par un
solvant comme le tétrachlorure de carbone ou
le trichloréthylène, ou mis à nu à l’aide d’un
papier abrasif ou d’une meule.
Choix du métal d’apport
Le choix du métal d’apport dépend de la
nature du métal à soudo-braser et du type de
travail à effectuer. En soudo-brasage, la baguette
de métal d’apport est constituée d’un alliage non
ferreux, qui possède un point de fusion net, c’est-
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Module 8
LE
CHAPITRE 3
SOUDAGE OXYACÉTYLÉNIQUE HÉTÉROGÈNE
à-dire qu’il passe instantanément de l’état solide à l’état liquide avec un haut degré de fluidité. Sur le marché, on trouve quelques variétés
de baguettes, mais les plus utilisées, pour soudobraser l’acier doux, sont celles dont la composition comprend environ 60 % de cuivre, 39 %
de zinc et 1 % d’étain; on les appelle baguettes
de bronze. Un enrobage de flux décapant recouvre généralement la baguette, mais elle peut
toutefois être nue. On choisit le diamètre de la
baguette en fonction de l’épaisseur de la pièce
à soudo-braser. En général, le diamètre doit être
égal environ aux 3/4 de l’épaisseur des tôles à
partir de 3 mm, et d’environ 2 mm pour les tôles dont l’épaisseur n’excède pas 3 mm.
Choix de la flamme
La flamme normale s’emploie lors du
soudo-brasage de l’acier doux. Toutefois, on peut
utiliser une flamme légèrement oxydante pour
éviter la formation d'une flamme carburante qui
provoque des porosités dans le joint soudo-brasé.
Choix du flux décapant
Même si on a bien nettoyé le joint, l’oxyde
peut se former de nouveau lors du soudo-brasage
et empêcher ainsi le mouillage et l’accrochage
du métal d’apport. À la température ambiante,
sa formation est relativement lente; par contre,
elle est rapide à haute température. De ce fait,
il faut combattre sa formation en utilisant un
flux décapant. Généralement, ce décapant est
sous forme d’enrobage sur la baguette ou en
poudre. Lorsqu’il est en poudre, on chauffe l’extrémité de la baguette et on la plonge dans le
flux décapant afin de la recouvrir de flux sur
une longueur de 4 à 5 cm. On utilise ensuite la
baguette jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de flux
sur celle-ci. Il faut alors la tremper à nouveau
dans le flux et continuer le soudo-brasage. Pour
soudo-braser l’acier, on utilise un flux à base
de borax et d’acide borique.
Exécution d’un cordon de soudo-brasure
La première opération consiste à nettoyer
adéquatement le lieu du futur cordon. On règle
la flamme pour qu’elle soit normale ou légèrement oxydante et on préchauffe légèrement le
métal de base le long du futur cordon. Par la
suite, on tient le chalumeau de manière à ce que
la buse forme un angle de 45° avec l’horizontale et on chauffe la zone de départ du joint.
Une fois la couleur rouge cerise obtenue, on
vient toucher le métal de base avec le bout de
la baguette incliné également de 45°; une goutte
du métal d’apport se fusionne et vient s’étendre sur la pièce, comme à la figure 3.2.
Module 8
Figure 3.2
Exécution d’un cordon de soudo-brasure
Baguette
Buse
45°
45°
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Bain
CEMEQ
Choix de la buse
Comme pour le soudage autogène, la buse
de soudage est choisie en fonction de l’épaisseur et de la nature de travail à exécuter. En
général, pour soudo-braser l’acier doux, on choisit une buse au moins un numéro plus petit que
pour souder la même épaisseur à l’aide du soudage autogène.
Nettoyage du joint soudo-brasé
Parce que les décapants sont des agents
corrosifs, il importe de bien nettoyer la soudobrasure. On peut le faire à l’aide d’un marteau
à piquer, d’une brosse d’acier, d’un brossage
sous l’eau chaude ou d’un grattage avec une
pointe pour l’enlèvement complet de la couche
vitreuse (laitier).
3.3
CHAPITRE 3
LE
Pour continuer ce processus, il faut faire
progresser le cordon en frottant légèrement le
bout de la baguette sur le métal de base par des
mouvements de va-et-vient successifs. Comme
pour le soudage autogène, pour obtenir un cordon de soudure plus large, on déplace la flamme
longitudinalement en lui imprimant soit un léger mouvement de rotation dans le sens des
aiguilles d’une montre ou un mouvement semicirculaire.
La volatilisation du zinc causée par
un chauffage excessif de la baguette
de bronze ou du métal déposé (le
dard est trop près du bain de fusion ou de la baguette) provoque des
nausées. Dans ce cas, on recommande de boire beaucoup de lait et
de respirer l’air frais. Les émanations de fumée blanche indiquent
la volatilisation du zinc.
Qualités et défauts d’un cordon de soudobrasure
Un cordon de soudo-brasure bien exécuté
doit être exempt de porosités. De plus, il doit
posséder des stries régulières et arrondies et une
largeur uniforme. Par ailleurs, les principaux
défauts que peut avoir un cordon de soudo-brasure sont les suivants.
– Un mauvais mouillage causé par :
• une surface mal nettoyée;
• un métal de base surchauffé;
• un manque de flux.
3.4
SOUDAGE OXYACÉTYLÉNIQUE HÉTÉROGÈNE
– Un cordon trop large causé par :
• un excès de chaleur;
• un avancement trop lent;
• une application trop généreuse du métal
d’apport;
• une baguette de métal ayant un diamètre trop
grand.
– Des porosités causées par :
• un mauvais nettoyage du joint;
• un emploi d’une flamme inadéquate;
• une chaleur trop intense;
• une mauvaise qualité du métal d’apport ou
du flux.
– Un métal d’apport qui roule sur le métal de
base causé par :
• un métal surchauffé;
• un métal mal nettoyé;
• un métal de base insuffisamment chauffé.
Cette description vous aidera, lors de la
vérification visuelle du cordon de soudobrasure, à identifier les défauts de ce dernier et
leurs causes.
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Module 8