LES ÉLECTRODES ENROBÉES

L’électrode enrobée est utilisée pour la méthode de soudage MMA (Manual Métal Arc welding).
Elle est composée d’un métal d’apport (l’âme métallique) et d’un enrobage de protection. Au cours du soudage MMA, l’arc électrique établie entre l’électrode et le support à souder (générant des températures entre 2 000 °C et 3 000 °C) fait fondre le métal d’apport et son enrobage. Fondu, l’enrobage se transforme en gaz puis en laitier, qui selon sa composition, agit sur la stabilité de l’arc électrique, la profondeur de pénétration, l’adhérence, l’étanchéité du cordon, sur la métallurgie (grâce au dépôt de ses éléments chimiques), la pureté du bain et du cordon de soudure (en protégeant ce dernier contre l’oxydation). Ainsi, le choix de l’enrobage dépend du métal à souder et des effets de soudage souhaités.

  NOTE
Le choix du diamètre d’une électrode enrobée dépend de l’épaisseur du support à souder et de la capacité du poste (en intensité de soudage). Certains enrobages nécessitent aussi plus ou moins de puissance de soudage. En général, 1 mm de diamètre d’électrode nécessite 30 à 35 A d’intensité de soudage. Par exemple, un poste devra délivrer environ 60 à 75 A pour souder avec une électrode de 2 mm de diamètre.

La fissurisation du cordon est en partie induite par l’hydrogène libéré lors du soudage. Dans certaines conditions, celui-ci a plus ou moins de mal à s’échapper du bain de fusion, fragilisant par son emprisonnement la soudure.

Enrobage des électrodes

A (Acide)

Propriétés
Adaptée à l’aluminium et aux alliages, Arc stable, désoxydation élevée, bain fluide (soudage horizontal uniquement), apport élevé d’hydrogène, effet de nettoyage réduit.

Composition
Oxyde de fer, Manganèse (Mn), Sillicium (Si)

Courant
AC et DC –

B (Basique)

Propriétés
Soudure étanche, laitier adhère peu, excellent effet nettoyant, assemblage haute résilience, apport très faible d’hydrogène, soudage vertical et plafond permis, arc instable, amorçage difficile.

Composition
Oxyde de fer, ferro-alliages, Carbonate de calcium (CACO3), Carbonate de magnésium (MgCO3), Fluorite (CAF2)

Courant
DC +

C (Cellulosique)

Propriétés
Pénétration profonde, arc instable, soudures étanches, soudage vertical descendant permis, cordon irrégulier, apport élevé en hydrogène.

Composition
Cellulose avec ferro-allianges (MnO2 et SiO2)

Courant
DC +

R (Rutile)

Propriétés
Pénétration moyenne, arc stable, facilité d’amorçage, bel aspect du cordon, soudures étanches, bain fluide (soudage horizontal uniquement), apport élevé d’hydrogène, effet de nettoyage réduit.

Composition
Rutile (TiO2 ou Dioxyde de titan)

Courant
AC et DC –

O (Oxydant)

Propriétés
Pénètre peu, bel aspect de la soudure, arc stable.

Courant
DC +

La norme EN 2560-A, EN 18275-A et EN 3581-A

Les normes EN 2560-A (pour les aciers non alliés ou à grains fins), EN 18275-A (pour les aciers à haute résistance) et EN 3581-A (pour les aciers inoxydables et résistants aux températures élevées) spécifient les propriétés des électrodes enrobées. Le marquage européen des boîtes d’électrodes renseigne sur :

  • La résistance mécanique, la limite d’élasticité et l’allongement des soudures (X1)
  • La résistance à la flexion par choc (X2)
  • La composition chimique des électrodes (X3)
  • Les types d’enrobage (X4)
  • Le rendement des électrodes et le type de courant approprié (X5)
  • Les positions possibles de soudage (X6)
  • L’hydrogène diffusible maximum au cours de la soudure (X7)

Marquage ISO selon la norme NF EN 2560-A : E X1 X2 (X3) X4 X5 X6 X7

Symbole Limite d’élasticité minimale (MPa) Résistance à la traction (Mpa) Allongement minimal (%)
35 355 440 à 570 22
38 380 470 à 600 20
42 420 500 à 640 20
46 460 530 à 680 20
50 500 560 à 720 18
Symbole Température *
Z Pas d’exigence
A + 20
0 0
2 – 20
3 – 30
4 – 40
5 – 50
6 – 60

* Température pour une énergie de rupture minimale de 47 J (°C)

Composition chimique (% de masse)

Symbole Mn Mo Ni
Sans 2,0
Mo 1,4 0,3 à 0,6
MnMo 1,4 à 2,0 0,3 à 0,6
1Ni 1,4 0,6 à 1,2
Mn1Ni 1,4 à 2,0 0,6 à 1,2
2Ni 1,4 1,8 à 2,6
Mn2Ni 1,4 à 2,0 1,2 à 2,6
3Ni 1,4 2,6 à 3,8
1NiMo 1,4 0,3 à 0,6 0,6 à 1,2
Z Toute autre composition convenue
Symbole Type d’enrobage
A Acide
C Cellulosique
R Rutile
RR Rutile épais
RC Rutile-cellulosique
RA Rutile-acide
RB Rutile-basique
B Basique
Symbole Rendement électrode * Type de courant
1 ≤ 105 AC et DC
2 ≤ 105 DC
3 > 105 ≤ 125 AC et DC
4 > 105 ≤ 125 DC
5 > 125 ≤ 160 AC et DC
6 > 125 ≤ 160 DC
7 > 160 AC et DC
8 > 160 DC

* Rendement nominal de l’électrode (%)

Symbole Type d’enrobage
1 Toutes positions
2 Toutes positions, sauf verticale descendante
3 À plat, en gouttière, en angle à plat
4 À plat, en gouttière
5 Verticale descendante
Symbole Teneur en hydrogène diffusible max *
H5 5
H10 10
H15 15

* Teneur en hydrogène diffusible maximum ml /100 g de métal soudé (°C)

LES ÉLECTRODES TUNGSTÈNE

La norme EN6848 régit et certifie la conformité d’une électrode tungstène.
À la différence du soudage MMA, la méthode TIG nécessite une électrode non fusible. En tungstène (dont le point de fusion dépasse les 3400 °C), les électrodes utilisées sur les torches TIG résistent à des températures de soudage très élevées (entre 2000 °C et 3000 °C).

Il existe plusieurs sortes d’électrodes tungstène. Le choix de l’électrode dépend des métaux à souder et du courant utilisé (selon sa nature et sa puissance). Chaque type d’électrode est reconnaissable grâce à un code couleur (se reporter au tableau ci-dessous). L’affûtage en fonction du courant et du métal à souder contribue aussi à optimiser l’émissivité de l’électrode.

Afin de préserver l’électrode tungstène, la torche TIG doit continuellement être branchée à la borne négative du poste. La chaleur au niveau de l’électrode est plus importante avec un branchement inversé.

Radioactif et absorbé en trop grande quantité, le thorium peut être dangereux. Il est important de prendre des précautions en affûtant les électrodes thoriées.

Le choix du diamètre d’une électrode tungstène dépend en grande partie de l’intensité de soudage appliquée (qui dépend lui de l’épaisseur du support à souder). En général, il est conseillé en courant continu de ne pas dépasser 100 A/mm de diamètre d’électrode et en courant alternatif, 50 A/mm.

TUNGSTÈNE PUR

Code WP

Stabilité de l’arc : ++
Amorçage de l’arc : +
Durée de vie : +
Résistance thermique : +

Nature du courant :
AC

Métaux à assembler :
Alliages légers (Al et Mn)

Affûtage :
Bord biseauté

TUNGSTÈNE THORIUM 2%

Code WTh

Stabilité de l’arc : +
Amorçage de l’arc : +++
Durée de vie : ++
Résistance thermique : ++

Nature du courant :
DC –

Métaux à assembler :
Acier et inox

Affûtage :
Affutée en pointe

TUNGSTÈNE CÉRIUM 2%

Code WCe

Stabilité de l’arc : ++
Amorçage de l’arc : +
Durée de vie : ++
Résistance thermique : ++

Nature du courant
DC –

Métaux à assembler
Acier et inox

Affûtage
Affûtée en pointe

TUNGSTÈNE LANTHANE

Code WLa

Stabilité de l’arc : ++
Amorçage de l’arc : +++
Durée de vie : +++
Résistance thermique : +++

Nature du courant
AC/DC –

Métaux à assembler
Tous

Affûtage
Selon les besoins

TUNGSTÈNE WR2

Code WR2

Stabilité de l’arc : ++
Amorçage de l’arc : +++
Durée de vie : +++
Résistance thermique : +++

Nature du courant
AC/DC –

Métaux à assembler
Tous

Affûtage
Selon les besoins

LES BOBINES

En soudage MIG, le métal d’apport se présente sous forme de bobine de fil fusible. Ce fil métallique se déroule mécaniquement dans la torche. Arrivé à l’extrémité de celle-ci, il rentre en contact avec le support métallique pour former un arc électrique et fondre en fines gouttellettes sous l’effet de la chaleur.

En soudage MIG, il est possible de souder avec du fil plein sous protection gazeuse ou avec du fil fourré sans gaz. Chaque métal d’apport possède sa propre certification et son propre code d’identification. Commune à toutes ces certifications, l’identification du fil plein et du fil fourré est respectivement précisée par la lettre G et T.

LES BUSES TIG

La buse d’une torche de soudage permet d’amener et de concentrer le gaz protecteur sur l’électrode, l’arc électrique et le bain de fusion. La principale aptitude de la buse est de pouvoir résister à de très hautes températures.

Il existe 2 matériaux de buse TIG : la céramique et l’oxyde d’alumine (Al203). Dense et résistante, la buse céramique est de couleur rose foncé ou brun clair. Légèrement plus fragile mais résistante à des courants et des températures plus élevées, la buse d’alumine est de couleur rose clair ou blanc.

En général, le diamètre intérieur de sortie de la buse doit être 4 fois supérieur au diamètre de l’électrode.

LES GAZ PROTECTEURS

De manière générale, le gaz protège le bain de fusion et/ou l’électrode tungstène des agents oxydants de l’air ambiant (chasse l’oxygène principalement). Il favorise aussi la ionisation de l’arc et donc son amorçage et sa stabilité. Selon les besoins, le soudeur se tournera vers un gaz inerte ou actif. Le gaz inerte est essentiellement pour le soudage TIG et MIG et le gaz actif pour la méthode de soudage MAG. Le gaz inerte n’agit pas dans le procédé de soudage, tandis que le gaz actif prend part au procédé en agissant chimiquement sur la soudure. Le gaz ou le mélange inerte permet un usage plus polyvalent, alors que le gaz actif s’utilise avec certains métaux et permet d’avoir un résultat plus spécifique. En général, le débit de gaz appliqué est de 1 L /mm de diamètre intérieur de buse.

INERTE

Argon pur
(Ar)

Procédés
TIG et MIG

Métaux
Tous métaux non ferreux et particulièrement l’aluminium, le cuivre et leurs alliages.

Actions
Nettoyage et décapage, arc plus stable.

INERTE

Argon + Hélium
(He) 20 %

Procédés
TIG et MIG

Métaux
Tous métaux non ferreux et particulièrement l’aluminium, le cuivre et leurs alliages.

Actions
Arc plus chaud, moins stable, meilleure pénétration, vitesse de soudage plus élevée, difficulté d’amorçage.

ACTIF

Argon + Hydrogène
(H2) 2 %

Procédés
TIG

Métaux
Aciers austénitiques (non martensitique ou ferritique).

Actions
Stabilité et meilleure concentration de l’arc, meilleure pénétration, beau rendu de la soudure, meilleure expulsion de l’oxygène.

ACTIF

Argon + gaz carbonique(CO2) 5 %

Procédés
MAG

Métaux
Aciers inoxydables, nickel et alliages de nickel.

Actions
Bonne pénétration, moins de fumée et de projections.