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Le soudage à l’arc en métal blindé ou SMAW est l’une des méthodes de soudage les plus courantes. C’est également l’une des premières techniques de soudage à avoir été développée.

Puisque des équipements simples sont utilisés dans le soudage à l’arc en métal blindé, il est assez peu compliqué. Contrairement au soudage TIG et à d’autres méthodes de soudage avancées, le soudage SMAW n’est pas trop difficile à apprendre, ce qui en fait un bon point de départ pour les débutants.

Vous découvrirez ici différents conseils et astuces pour maîtriser l’art du soudage SMAW.

Le soudage à l’arc sous protection métallique porte également différents noms comme le soudage à l’arc manuel (MMAW), le soudage à l’arc sous protection de flux et le soudage à la baguette.

Qu’est-ce que le soudage à l’arc sous protection métallique ?

Le soudage SMAW est une technique de soudage dans laquelle une électrode recouverte de flux aide à créer un joint soudé. En termes simples, le matériau d’apport fond pour former un bain de soudure, qui se solidifie pour joindre des sections métalliques précédemment séparées.

Le matériau d’apport est fondu au moyen d’un arc électrique. L’arc est créé entre une pièce métallique et l’électrode consommable au moyen de la soudeuse à baguette, qui est connectée à une prise électrique pour générer un courant continu ou alternatif. Le courant alternatif ou continu généré par la machine à souder apparaît sous la forme d’un arc entre l’électrode et le métal de base. Souvent, le courant continu offre les meilleures caractéristiques de soudage.

L’arc fait fondre à la fois l’électrode consommable et le métal de base qui est soudé. Le bain de soudure ainsi créé est constitué de métal fondu. La majeure partie du matériau d’apport fondu est fournie par l’électrode.

En déplaçant régulièrement l’électrode le long de la surface du métal de base, une couche uniforme de dépôt métallique appelée cordon se forme.

La chaleur générée par l’arc transforme le matériau de flux en une couche de gaz protecteur, qui protège le bain de soudure contre la corrosion et la contamination par l’atmosphère. Cette couche de gaz protecteur est nécessaire car elle assure un joint de soudure sans défaut, solide et fiable. Par conséquent, il n’est pas nécessaire de disposer d’un réservoir de gaz séparé pour fournir le gaz de protection du bain de soudure. En l’absence d’une couche de gaz appropriée, les soudures ont tendance à être faibles, défectueuses et cassantes.

Le bain de soudure fondu se solidifie lentement pour créer un joint de soudure solide qui relie fermement des sections métalliques séparées entre elles. Une couche de laitier se développe également au cours de ce processus de soudage. Cette couche doit être enlevée par écaillage lorsqu’elle se solidifie. En raison de cette exigence d’écaillage, le soudage SMAW prend plus de temps que les autres types de procédures de soudage. Cependant, vous pouvez accélérer ce processus en sélectionnant une électrode appropriée.

Le soudage SMAW est le plus souvent employé pour les pièces en fer et en acier. Cependant, il est également utilisé dans une certaine mesure pour l’aluminium et divers métaux.

Avantages du soudage à la baguette

• Fonctionne bien dans des conditions venteuses et pluvieuses.
• L’équipement de soudage à l’arc métallique blindé est peu coûteux.
• Aucun gaz de protection externe n’est nécessaire puisque le flux fournit la couche gazeuse protectrice – cela rend le soudage à la baguette rentable.
• Par rapport aux autres techniques de soudage, le soudage à la baguette est moins sévèrement affecté par la saleté, la corrosion et la peinture – cela peut économiser le temps de nettoyage avant soudage.
• Vous pouvez changer facilement de baguettes pour divers métaux.
• Vous pouvez fixer la pince de masse à une distance considérable de la zone de soudage.

Inconvénients du soudage par bâton

• Le soudage par bâton peut être plus lent que d’autres techniques.
• Il n’est pas aussi facile que le soudage MIG – des opérateurs ayant un niveau plus élevé de compétences et de maîtrise sont nécessaires pour une qualité satisfaisante du soudage par bâton.
• L’enlèvement du laitier à la fin du soudage prend du temps et diminue la productivité.
• Le soudage par bâton ne convient pas aux sections très minces.
• Par rapport aux autres méthodes de soudage, l’électrode consommable doit être remplacée plus fréquemment.
• Le soudage par bâton peut produire une porosité excessive, des surfaces rugueuses et des éclaboussures.

Puissance du circuit de soudage

La puissance fournie par le circuit de soudage est le plus souvent exprimée sous forme de courant et de tension. La valeur de la tension dépend de la longueur de l’arc, qui est elle-même déterminée par le diamètre et le type de l’électrode. La puissance du circuit de soudage est généralement exprimée sous forme d’ampères. Le courant de soudage dépend de la position de soudage, de l’épaisseur des sections métalliques à souder et du diamètre de l’électrode. Les sections métalliques épaisses nécessitent un courant plus important que les sections métalliques plus fines. Les électrodes plus épaisses ont besoin d’un courant plus important par rapport aux électrodes plus fines.

Protection du soudage SMAW

Avant de commencer le soudage SMAW, vous devez enfiler un équipement de sécurité pour vous protéger contre les risques de soudage. Il est important d’acquérir un équipement de protection comme un casque de soudage et des vêtements de protection comme des tabliers, des vestes, des gants et des bottes. Le rayonnement ultraviolet généré par l’arc électrique est nocif pour les yeux et la peau. Une exposition prolongée à ces rayons dangereux peut provoquer différentes affections, dont le cancer de la peau et des lésions oculaires permanentes. Le soudage SMAW produit également une chaleur élevée, des scories chaudes et des éclaboussures en grande quantité, qui peuvent provoquer des blessures graves. Des gants, des tabliers et d’autres vêtements de protection peuvent être utilisés pour se protéger contre ces dangers.

Vous devez vous assurer que la surface du métal à souder est propre avant de commencer le soudage à l’arc. Par rapport aux autres techniques de soudage, le soudage à l’arc avec électrode enrobée est moins affecté par les impuretés de surface. Toutefois, il est toujours possible que ces impuretés entraînent de graves défauts dans le joint de soudure. Par conséquent, il est nécessaire de nettoyer la surface avant de souder.

Après avoir nettoyé les surfaces, installez l’électrode la plus appropriée dans le poste à souder. Configurez les paramètres de courant selon les directives mentionnées dans le manuel d’utilisation de la machine à souder. Vous êtes maintenant prêt à effectuer un soudage SMAW.

Initiation de l’arc électrique

Vous pouvez initier l’arc avec l’une des deux méthodes : l’amorçage par rayage et le taraudage.

Pour développer un arc de soudage stable par la méthode d’amorçage par rayage, vous devez d’abord rayer la surface de la pièce avec l’électrode et l’éloigner. Vous devez faire glisser l’électrode sur la surface métallique de la même manière que vous grattez une allumette. Si ce mouvement est effectué correctement, un arc sera amorcé et vous pourrez effectuer votre travail de soudage. Développer cet arc de soudage peut être assez délicat et nécessitera un peu de pratique pour le perfectionner.

Si l’arc a disparu après avoir frappé l’électrode sur la pièce, alors cela implique que vous avez soulevé l’électrode trop loin de la surface. Essayez de maintenir l’électrode aussi près que possible de la surface métallique sans faire de contact. S’il y a un contact prolongé, alors l’électrode peut coller fermement au métal de base en raison du passage du courant. Si cela se produit, une torsion rapide est suffisante pour libérer l’électrode.

Par essence, la méthode de taraudage n’est pas trop différente de la méthode de démarrage par grattage. Pour la méthode de taraudage, vous devez faire descendre l’électrode directement sur le métal de base tout en la maintenant à 90 degrés par rapport à la surface. Dès que l’électrode touche la surface, soulevez-la légèrement. Un arc sera amorcé lorsque l’électrode s’élèvera. Si l’arc est interrompu, c’est que vous avez soulevé l’électrode trop haut. Si vous n’êtes pas assez rapide et qu’il y a un contact prolongé entre l’électrode et la surface, alors l’électrode peut coller à la section métallique. Donnez une torsion rapide à l’électrode pour la dégager.

En plus de la connaissance de la bonne technique – qui n’est pas trop difficile – l’amorçage d’un arc requiert de l’adresse, qui peut être atteinte par la pratique. Vous pouvez vous entraîner sur des morceaux de métal plat pour apprendre à soutenir un arc en une seule fois. Une fois que vous maîtrisez ce processus, vous pouvez également vous entraîner à déplacer l’électrode le long de la surface du métal à une vitesse constante pour appliquer le cordon de soudure de manière uniforme.

Pendant que vous vous entraînez à faire des cordons de soudure, n’oubliez pas que l’électrode doit être presque perpendiculaire par rapport à la surface du métal. Il est préférable d’incliner l’électrode de 10 à 30 degrés dans le sens du déplacement de la soudure pour obtenir les résultats les plus constants.

Différentes positions de soudage

Avant d’adopter une position de soudage, vous devez penser à l’effet de la gravité sur le bain de soudure en fusion. Comme il s’agit d’une mare de métal liquide, elle se comportera de la même manière que les autres liquides. En tenant compte de cet effet, vous devez adopter la position la plus appropriée pour souder efficacement et en toute sécurité.

Les soudures verticales et horizontales peuvent recevoir le soutien de bords biseautés et de plaques d’appui. Pour ces deux types de soudures, orientez l’électrode à un angle de 90 degrés par rapport à la surface du métal de base.

Le soudage par le dessus peut être considérablement difficile en raison du danger que représentent les éclaboussures qui pleuvent. Une plaque d’appui peut être utile dans cette situation. Pour les soudures plates, l’électrode doit être orientée à un angle de 90 degrés par rapport à la surface du métal. Dans la mesure du possible, vous devriez également essayer d’incliner légèrement l’électrode, afin que les gouttes ne tombent pas sur un équipement.

Soudures à rainure

Pour les métaux les plus minces, vous pouvez compter sur une soudure à rainure carrée. Mais pour les sections de métal plus épaisses que 3/16 de pouce, vous devez employer une meuleuse ou un coupeur de plasma pour couper les bords biseautés.

Pour les soudures à rainure en v et les soudures à rainure carrée, vous devez positionner l’électrode à 90 degrés par rapport à la section de métal de base. Pour de meilleurs résultats, inclinez-la légèrement dans le sens du déplacement de la soudure. Une inclinaison dans d’autres directions peut rendre les soudures inefficaces.

Soudure de joints en T

Lorsque vous faites des joints d’angle, vous devez orienter l’électrode à 45 degrés par rapport à la soudure. En revanche, vous pouvez réduire cet angle lorsque vous travaillez sur des joints à recouvrement. Pour augmenter la résistance du joint ainsi formé, donnez un mouvement circulaire à l’électrode. Pour les deux types de joints, il est préférable de souder les deux côtés afin d’assurer une durabilité et une résistance maximales.

Troubleshooting Hints and Tricks

Vous pourriez rencontrer un certain nombre de problèmes pendant que vous apprenez les bases du soudage à l’arc avec électrode enrobée. Vous deviendrez bien meilleur en soudage en vous exerçant de façon constante et en essayant de nouvelles choses pour vous améliorer. Si vous rencontrez des problèmes, vous pouvez appliquer les astuces de dépannage suivantes pour résoudre ces problèmes.

L’amorçage de l’arc peut être un défi, surtout pour les débutants. Lorsque vous grattez la surface pour développer l’arc, l’électrode peut coller à la surface métallique. Ne vous inquiétez pas. Tout ce que vous avez à faire, c’est de tordre brusquement l’électrode. L’électrode se détache alors de la surface. Vous pouvez alors reprendre le travail avec l’électrode.

Une fois que vous commencez à souder, vous devez déplacer votre main doucement et régulièrement pour soutenir l’arc. Si vous éloignez trop l’électrode de la surface, l’arc risque de disparaître. Il suffit de reprendre le soudage à partir de la même position sur le métal de base où la soudure a été interrompue. Vous devez seulement vous assurer que la bonne distance est maintenue entre la surface et l’électrode.

Comprendre la distance d’arc la plus appropriée peut être utile. Parcourez les instructions du fabricant de l’industrie pour en savoir plus. Une longueur d’arc de 1/8 pouce est normalement adaptée aux électrodes qui ont un diamètre de 1/8 pouce. Les électrodes plus minces fonctionneront bien avec une longueur d’arc de 1/16 de pouce.

Si la pénétration est insuffisante, vous devrez alors considérer plusieurs facteurs possibles pour déterminer la cause réelle. L’un de ces facteurs est la vitesse de déplacement. Si l’électrode se déplace trop rapidement, alors l’épaisseur de la soudure sera trop irrégulière et étroite. Si l’électrode se déplace trop lentement, alors un excès de métal fondu s’accumulera, ce qui est inutile et source de gaspillage.

Avec de la pratique, vous pouvez déplacer l’électrode à la bonne vitesse. Vous obtiendrez les meilleurs résultats en position horizontale ou à plat. Mais si vous devez souder en position aérienne ou verticale, le courant doit être inférieur à celui de la position horizontale. Le meilleur joint de soudure est formé en gardant des longueurs d’arc courtes et en déplaçant l’électrode à une vitesse constante.

Si vous trouvez que les soudures sont trop faibles et se cassent, vous devriez les tester à l’aide d’un marteau avant de ranger l’équipement de soudage. Vous n’avez pas besoin de frapper directement les soudures. L’impact du marteau doit se faire à une distance de 2 à 3 pouces de la soudure.

Avant de continuer à souder ou d’effectuer plusieurs passes, vous devez écailler le laitier pour obtenir une surface lisse.

Bonnes pratiques du soudage à l’arc sous protection métallique

Vous pouvez également prendre les mesures suivantes pour assurer la meilleure qualité de soudure de la technique de soudage à l’arc sous protection métallique.

Choisir un acier dans la gamme normale

Choisir un acier dans la gamme normale produira de bons résultats de soudage par bâton. Cela comprend les aciers compris entre AISI-SAE 1015 et 1025. Pour ces aciers, la teneur en soufre est inférieure à 0,035 % et la teneur en silicium a une valeur maximale de 0,1 %. Le processus de soudage par bâton avec ces aciers est plus facile et plus pratique car ils permettent des vitesses de soudage plus rapides. La tendance à la fissuration est également minimisée en raison des propriétés métallurgiques souhaitables de ces aciers.

Si vous devez souder des aciers au carbone et des aciers faiblement alliés dont la chimie est au-delà de la plage normale, alors il y aura une plus grande probabilité de défauts de soudure. Ces aciers sont plus susceptibles de se fissurer avec le soudage par bâton. Le risque de ce type de défaut augmente encore plus pour le soudage par bâton de structures rigides et de plaques lourdes fabriquées à partir de ces aciers.

En raison de ces problèmes, vous devez prendre certaines contre-mesures. Les aciers à forte teneur en phosphore et en soufre, en particulier, ne sont pas idéaux pour le soudage par bâton. Si vous devez souder ces aciers, assurez-vous d’utiliser des électrodes à faible teneur en hydrogène et à diamètre étroit. Il est préférable de souder à une vitesse de déplacement plus lente afin que le bain de soudure reste fondu plus longtemps. Par conséquent, les bulles de gaz auront le temps de s’échapper. Ces bulles seraient autrement piégées dans le bain de soudure s’il se solidifie trop rapidement, ce qui provoquerait une porosité.

Sélectionner la meilleure position de joint

La qualité de la soudure finie est grandement influencée par la position du joint. Pour les tôles d’acier d’une épaisseur comprise entre 10 et 18 gauges, vous pourrez atteindre la vitesse de soudage la plus rapide avec un angle descendant compris entre 45 et 75 degrés. Il est inutile de sursouder ou de poser une soudure plus grande que ce qui est nécessaire. Cela produira une trop grande quantité de métal fondu qui peut conduire à des brûlures.

Pour les plaques d’acier faiblement allié et à haute teneur en carbone, effectuez le soudage par bâton en maintenant les pièces en position horizontale.

Sélectionner la taille d’électrode la plus appropriée

Les électrodes plus grosses transportent des courants plus importants et déposent le métal d’apport à un taux plus élevé. Pour une qualité de soudure élevée, vous devriez utiliser l’électrode la plus grande qui soit pratique. Cependant, la taille de l’électrode peut devoir rester petite pour les passes de racine et la tôle pour éviter les brûlures. Le diamètre de l’électrode peut également être limité par les dimensions du joint.

Défauts de soudage à l’arc métallique blindé et leurs remèdes

Voici quelques-uns des défauts de soudage à la baguette les plus courants, ainsi que leurs solutions possibles.

Fissuration

La fissuration est un sujet complexe car de nombreux types de fissures peuvent se développer à divers endroits le long de la soudure. Toutes les fissures présentent un risque sérieux car il y a toujours la possibilité qu’elles augmentent en taille et se transforment en fractures. L’alliage, la teneur élevée en soufre ou en carbone dans les métaux de base sont le plus souvent responsables de la fissuration.

Pour minimiser le risque de fissuration, vous devriez suivre les étapes suivantes pendant le soudage à la baguette :

• Utiliser des électrodes à faible teneur en hydrogène.
• Pour les joints rigides et les plaques lourdes, employer des préchauffages élevés.
• Utiliser des électrodes de petit diamètre et des courants faibles pour réduire la pénétration. Cela réduira le nombre d’alliages inclus dans le bain de soudure à partir du métal de base.
• Pour les soudures d’apport ou à passes multiples, assurez-vous que le cordon de soudure a la bonne taille et la bonne forme pour éviter les fissures. Vous pouvez ajouter des couches supplémentaires si vous êtes sûr de cela. Vous pouvez augmenter la taille du cordon en soudant 5 degrés vers le haut, en utilisant un arc court et une vitesse de déplacement lente. Effectuez le soudage lorsque la pièce est chaude.

Les pièces rigides ont plus tendance à se fissurer. Soudez dans la direction de l’extrémité non serrée si cela est possible. Il doit y avoir un espace d’au moins 1/32 de pouce entre les plaques pour permettre le retrait pendant le refroidissement de la soudure. Vous pouvez également peler les cordons de soudure pendant qu’ils sont chauds pour réduire la contrainte.

Pénétration peu profonde

La pénétration est la profondeur à laquelle la soudure va dans le métal de base. Elle n’est généralement pas facilement visible. Pour les soudures à haute résistance, une pénétration complète est nécessaire jusqu’au point le plus bas du joint. Si vous constatez un problème de faible pénétration, essayez des vitesses de déplacement plus lentes et des courants plus élevés. Les petites électrodes sont plus susceptibles d’aller pénétrer complètement dans des rainures étroites et profondes.

N’oubliez pas de maintenir un certain espace à la partie inférieure du joint.

Mauvaise fusion

Une bonne fusion existe lorsqu’un cordon solide est formé sur toute la longueur du joint et que le bain de soudure s’est solidifié pour lier fortement les deux côtés du joint. Une mauvaise fusion est facilement visible et doit être résolue pour des joints solides. Vous pouvez utiliser la méthode du cordon de soudure et des courants plus élevés pour traiter la mauvaise fusion. Assurez-vous que les bords du joint sont exempts de saleté. Vous pouvez également utiliser l’électrode 11 ou la norme AWS E6010, qui peut couper les impuretés. S’il y a trop d’écart, alors vous devez employer la technique de tissage pour fermer l’écart.

Porosité

La porosité n’est généralement pas visible, ce qui est malheureux compte tenu de sa fréquence et de sa gravité. Pour minimiser le risque de porosité, nettoyez la surface du métal de base avant le soudage par bâton. Veillez à ce que le bain de soudure reste fondu plus longtemps. Les bulles de gaz auront ainsi le temps de s’échapper. Ces bulles peuvent être piégées si le bain de soudure se solidifie trop rapidement. Ces bulles créent des trous dans la structure solide, ce qui donne lieu à une porosité.

Utilisez une électrode à faible teneur en hydrogène pour les aciers à teneur en phosphore, en soufre, en manganèse ou à faible teneur en carbone. Les aciers d’usinage libre peuvent avoir un excès de soufre, ce qui empêche un bon soudage par bâton. Dans ce cas, vous devez essayer de minimiser la quantité de métal de base qui fond dans le bain de soudure en utilisant des vitesses de déplacement rapides et un courant faible. Vous pouvez également employer une longueur d’arc plus courte également.

Lorsque vous utilisez des électrodes à faible teneur en hydrogène, la méthode de traînée légère est conseillée. Vous pouvez également déployer les mêmes contre-mesures pour les trous de surface.

Arc vagabond

Si vous effectuez un soudage à la baguette en courant continu, alors l’arc peut commencer à dévier de sa trajectoire prévue en raison des interférences des champs magnétiques parasites. Ce problème est plus probable dans les joints compliqués et les courants plus élevés. La meilleure façon de contrôler le problème de l’arc errant est de passer en courant alternatif. Si cette méthode échoue, alors utilisez des électrodes plus petites, une longueur d’arc plus courte et un courant plus faible.

Vous pouvez également modifier le trajet du courant en transférant la connexion de travail vers une section différente dans la pièce. Vous pouvez également essayer de faire des connexions à différents endroits. Vous pouvez aussi essayer des languettes de sortie, de souder vers des joints finis et de placer des blocs d’acier pour modifier le chemin électrique. Vous pouvez également fixer de petites plaques le long du joint aux extrémités de la soudure.

Electrodes humides

Si le courant et la polarité sont conformes aux directives du fabricant, mais que l’arc est toujours instable, il pourrait s’agir d’électrodes humides. Ouvrez un nouveau récipient pour les électrodes sèches. Si le problème se répète fréquemment, alors vous devriez placer les conteneurs d’électrodes ouverts dans des armoires chauffées.

Sous-coupure

La sous-coupure peut sembler n’être qu’un problème d’apparence, mais elle peut détériorer la résistance de la soudure si celle-ci subit une fatigue ou une force de tension. Vous pouvez minimiser la possibilité de contre-dépouille en ralentissant la vitesse de déplacement et en diminuant le courant. Vous pouvez également utiliser une électrode plus petite pour obtenir une taille de bain de soudure que vous pouvez gérer. Essayez également de varier l’angle de l’électrode. Évitez un tissage trop important et déplacez l’électrode à une vitesse de déplacement uniforme.

Dispersion

La dispersion n’a pas beaucoup d’effet sur la résistance de la soudure. Cependant, elles entraînent une mauvaise finition de surface et donc des coûts de nettoyage plus élevés. Vous pouvez contrôler les éclaboussures excessives de plusieurs façons différentes.

La première méthode consiste à maintenir le courant relativement faible. Cependant, assurez-vous que ce courant réduit se situe dans la fourchette pour la taille et le type d’électrode donnés. Le courant doit avoir la bonne polarité.

Vous pouvez également réduire les éclaboussures en réduisant la longueur de l’arc. Si le bain de soudure s’étend devant l’arc de soudage, alors ajustez légèrement l’angle de l’électrode. Faites attention aux conditions de soufflage de l’arc. C’est ce qu’on appelle un arc vagabond. L’électrode doit être complètement sèche.

Conclusion

Non seulement vous avez appris les bases du soudage à la baguette et ses techniques, mais vous avez également appris les défauts du soudage à la baguette et leurs remèdes. Cela vous aidera à créer des soudures de haute qualité, exemptes de défauts.

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