Les métaux doivent être identifiés avant le soudage afin de choisir la bonne électrode et la bonne méthode.
Par exemple, le magnésium et l’aluminium ont une apparence similaire mais nécessitent des procédés de soudage différents.
Les pages suivantes vous guideront à travers les différents tests, propriétés physiques et mécaniques qui sont utilisés pour déterminer l’origine des métaux.
La plupart des métaux et alliages décrits dans cette section du site peuvent être soudés par un ou plusieurs procédés de soudage majeurs (Bâton, TIG, MIG, Oxyfuel).
Cette section décrit les caractéristiques des métaux et de leurs alliages, avec une référence particulière à leur importance dans les opérations de soudage.
Tous les métaux entrent dans deux catégories, ferreux ou non ferreux.
- Métaux ferreux – sont des métaux qui contiennent du fer.
Les métaux ferreux apparaissent sous forme de fonte, d’acier au carbone et d’acier à outils. Les différents alliages de fer, après avoir subi certains procédés, sont la fonte brute, la fonte grise, la fonte blanche, la fonte malléable, le fer forgé, l’acier allié et l’acier au carbone. Tous ces types de fer sont des mélanges de fer et de carbone, de manganèse, de soufre, de silicium et de phosphore. D’autres éléments sont également présents, mais en quantités qui n’affectent pas sensiblement les caractéristiques du métal. - Métaux non ferreux – sont ceux qui ne contiennent pas de fer.
Les alliages d’aluminium, de cuivre, de magnésium et de titane font partie des métaux qui appartiennent à ce groupe.
Propriétés physiques des métaux
Plusieurs des propriétés physiques des métaux déterminent si et comment ils peuvent être soudés et comment ils se comporteront en service.
Les propriétés physiques qui sont composées de plusieurs méthodes d’identification des métaux, sont présentées dans le tableau 7-1 a&b ci-dessous.
Propriétés physiques des métaux – Tableau 7-1a et 7-1b
Couleur du métal
La couleur concerne la qualité de la lumière réfléchie par le métal.
Masse ou densité
La masse ou densité concerne la masse par rapport au volume.
Communément appelée gravité spécifique, cette propriété est le rapport de la masse d’un volume donné du métal à la masse du même volume d’eau à une température spécifiée, habituellement 39°F (4°C).
Par exemple, le rapport du poids d’un pied cube d’eau à un pied cube de fonte est la gravité spécifique de la fonte. Cette propriété est mesurée en grammes par millimètre cube ou centimètre dans le système métrique.
Point de fusion
Le point de fusion d’un métal est important en ce qui concerne la soudure.
La fusibilité d’un métal est liée à son point de fusion, température à laquelle le métal passe de l’état solide à l’état fondu.
Les substances pures ont un point de fusion net et passent de l’état solide à l’état liquide sans changement de température.
Pendant ce processus, il y a cependant une absorption de chaleur pendant la fusion et une libération de chaleur pendant la congélation.
L’absorption ou la libération d’énergie thermique lorsqu’une substance change d’état est appelée sa chaleur latente.
Le mercure est le seul métal commun qui se trouve à l’état fondu à la température ambiante normale. Les métaux ayant une faible température de fusion peuvent être soudés avec des sources de chaleur à plus basse température. Les procédés de soudage et de brasage utilisent des métaux à basse température pour joindre des métaux ayant des températures de fusion plus élevées.
Point d’ébullition
Le point d’ébullition est également un facteur important dans le soudage.
Le point d’ébullition est la température à laquelle le métal passe de l’état liquide à l’état de vapeur. Certains métaux, lorsqu’ils sont exposés à la chaleur d’un arc, se vaporisent.
Conductivité
La conductivité thermique et électrique concerne la capacité du métal à conduire ou à transférer la chaleur et l’électricité.
- La conductivité thermique : la capacité d’un métal à transmettre la chaleur dans toute sa masse, est d’une importance vitale dans le soudage, car un métal peut transmettre la chaleur de la zone de soudage beaucoup plus rapidement qu’un autre. La conductivité thermique d’un métal indique la nécessité d’un préchauffage et la taille de la source de chaleur requise. La conductivité thermique est généralement liée au cuivre. Le cuivre a la conductivité thermique la plus élevée des métaux courants, dépassée seulement par l’argent. L’aluminium a environ la moitié de la conductivité thermique du cuivre, et les aciers ont environ un dixième de la conductivité du cuivre. La conductivité thermique se mesure en calories par centimètre carré par seconde par degré Celsius.
- Conductivité électrique : c’est la capacité du métal à conduire un courant électrique. La mesure de la conductivité électrique est fournie par la capacité d’un métal à conduire le passage d’un courant électrique. Son opposé est la résistivité, qui se mesure en micro-ohms par centimètre cube à une température normalisée, généralement 20°C. La conductivité électrique est généralement considérée comme un pourcentage et est liée au cuivre ou à l’argent. La température joue un rôle important dans cette propriété. Lorsque la température d’un métal augmente, sa conductivité diminue. Cette propriété est particulièrement importante pour la soudure par résistance et pour les circuits électriques.
Coefficient de dilatation thermique linéaire
À quelques exceptions près, les solides se dilatent lorsqu’ils sont chauffés et se contractent lorsqu’ils sont refroidis. Le coefficient de dilatation thermique linéaire est une mesure de l’augmentation linéaire par unité de longueur basée sur le changement de température du métal.
La dilatation est l’augmentation de la dimension d’un métal causée par la chaleur. L’expansion d’un métal dans une direction longitudinale est connue comme l’expansion linéaire. Le coefficient de dilatation linéaire est exprimé comme la dilatation linéaire par unité de longueur pour un degré d’augmentation de la température. Lorsque les métaux augmentent en taille, ils augmentent non seulement en longueur mais aussi en largeur et en épaisseur. C’est ce qu’on appelle la dilatation volumétrique.
Le coefficient de dilatation linéaire et volumétrique varie sur une large plage pour différents métaux. L’aluminium a le plus grand coefficient de dilatation, se dilatant presque deux fois plus que l’acier pour le même changement de température. Ceci est important pour le soudage en ce qui concerne le gauchissement, le contrôle du gauchissement et la fixation, ainsi que pour le soudage de métaux dissemblables.
Résistance à la corrosion
La résistance à la corrosion est la résistance à la détérioration ou à l’usure par l’air, l’humidité ou d’autres agents. c. Propriétés mécaniques.
Les propriétés mécaniques des métaux déterminent la gamme d’utilité du métal et établissent le service requis.