Le soudage des métaux est omniprésent. C'est ainsi que les usines assemblent les pièces métalliques de façon permanente. Le principe est simple : appliquer de la chaleur ou une force mécanique pour rapprocher suffisamment les atomes et permettre leur liaison. Les deux pièces ne font alors plus qu'une.
Les technologies industrielles évoluent constamment. Les méthodes de soudage se sont multipliées et sont aujourd'hui bien plus perfectionnées qu'il y a vingt ans. Différentes techniques existent pour différentes applications. C'est pourquoi il est essentiel de comprendre ces différences avant d'accéder à l'atelier.
Qu'est-ce que le Soudage de la tôle?
On parle souvent de soudage de tôles. Mais de quoi s'agit-il exactement ? Fondamentalement, c'est un procédé d'assemblage. Et il se produit à l'échelle atomique. C'est différent du simple collage de deux pièces.
L'énergie extérieure entre en jeu : chaleur, force mécanique, souvent une combinaison des deux. Cette énergie perturbe l'agencement atomique initial au niveau précis de la jonction des pièces métalliques. La structure se décompose de manière contrôlée. Puis, la zone refroidit et se solidifie. Les deux composants distincts ne forment plus qu'un seul ensemble : solide, cohésif et permanent.
Le boulonnage ou le rivetage assurent l'assemblage mécanique des pièces. Il subsiste toujours un espace, donc toujours une fixation. Le soudage, quant à lui, opère une fusion à l'échelle atomique. Il n'y a pas de joint au sens traditionnel du terme. De ce fait, un assemblage soudé peut égaler, voire parfois surpasser, la résistance du métal de base. Ce qui n'est généralement pas le cas pour les fixations mécaniques.
Quels sont les différents types de soudage de tôles ?
Les ingénieurs classent le soudage des métaux de différentes manières. La source d'énergie et le principe de soudage sont des facteurs importants. Trois grandes catégories couvrent la majeure partie des opérations en atelier. Chaque type possède ses propres caractéristiques et convient à des applications spécifiques.
Soudage par fusion
C'est le type le plus courant. On l'utilise partout. Le principe est simple : chauffer les bords du métal de base jusqu'à ce qu'ils fondent. Un bain de fusion se forme. On le laisse se solidifier. L'assemblage est terminé. On ajoute parfois un métal d'apport. Cela améliore la forme et la résistance de la soudure. Ce n'est pas toujours nécessaire, mais souvent utile.
Soudage à l'arc en métal blindé (SMAW)
On appelle aussi cette technique le soudage à l'arc. Un arc électrique produit la chaleur. Une électrode enrobée de flux effectue le soudage. L'équipement est simple, sans électronique complexe. Cette flexibilité permet de souder dans de nombreuses positions : au plafond, à la verticale, à l'horizontale… Toutes les positions sont possibles.
Soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW/TIG)
Ce procédé utilise le soudage TIG. L'argon sert de gaz protecteur, préservant le bain de fusion de l'air ambiant. Il n'y a ni contamination ni oxydation, ce qui permet d'obtenir une soudure de haute qualité, propre et esthétique. Le soudage TIG est privilégié par ceux qui privilégient l'apparence.
Cette méthode convient parfaitement aux métaux non ferreux, tels que l'acier inoxydable, les alliages d'aluminium et les alliages de cuivre. Il existe deux variantes principales : le soudage TIG (Tungsten Inert Gas), la norme, et le soudage MIG (Metal Arc Welding). Les pistolets et les apports de métal d'apport diffèrent, mais le principe du gaz de protection reste le même.
Soudage à l'arc submergé (SAW)
Ce procédé peut paraître étrange à ceux qui ne l'ont jamais vu. L'arc électrique brûle sous une couche de flux. Ce flux granulaire protège complètement la zone de soudure. Aucune bouteille de gaz n'est nécessaire. Aucun arc électrique n'est visible.
Les avantages sont évidents : rendement de soudage élevé, qualité de soudure constante et réduction de la pénibilité du travail grâce à l’automatisation fréquente du processus. La principale limitation réside dans la position : le soudage à l’arc submergé (SAW) est optimal pour le soudage à plat, sur des plaques d’épaisseur moyenne à forte, pour la production en série et pour les grandes structures comme les navires et les ponts. Il n’est pas adapté aux petites réparations.
Soudage oxyacétylénique (OFW)
Cette méthode utilise une flamme, et non un arc électrique. Un gaz combustible se mélange à l'oxygène. La combustion crée une flamme chaude dirigée vers le métal. L'appareil est portable, facile à utiliser et ne nécessite aucune alimentation électrique.
Travailler dans des endroits sans prises électriques. C'est une technologie ancienne. Mais elle a encore sa place sur le terrain. Parfois, l'outil le plus simple est le meilleur.
Soudage sous pression
Le procédé applique une force mécanique aux métaux de base. On y ajoute parfois une chaleur modérée. L'objectif est de rendre les matériaux plastiques : suffisamment mous pour se déformer, mais pas assez liquides pour couler.
En général, aucun matériau de remplissage n'est nécessaire. L'assemblage est réalisé par la fusion des métaux eux-mêmes sous pression.
Soudage par résistance
Cette méthode utilise la résistance électrique. Le courant traverse les métaux de base. La résistance aux surfaces de contact génère de la chaleur. Simultanément, une pression mécanique est appliquée pour réaliser la soudure.
Deux avantages se distinguent : une vitesse de soudage élevée et une déformation minimale du matériau environnant.
Il existe trois types courants de soudage : le soudage par points pour des points individuels, le soudage continu pour des lignes continues et le soudage bout à bout pour l’assemblage d’extrémités. Le soudage par résistance est largement utilisé pour les composants en tôle mince. Les carrosseries automobiles en sont un exemple classique. Les boîtiers d’appareils électroménagers sont également fabriqués selon ce procédé sur les chaînes de production à grande échelle.
Soudage par friction
Voici comment fonctionne le soudage par friction. Deux pièces se déplacent l'une par rapport à l'autre, par rotation ou en translation. La friction génère de la chaleur. Les surfaces de contact atteignent un état plastique. Une force de forgeage axiale est alors appliquée. Les pièces sont ainsi liées de façon permanente.
La qualité de la soudure est constante. La résistance de l'assemblage est élevée. Cette méthode est utilisée pour le soudage bout à bout de composants à section circulaire : arbres, essieux, tuyaux, etc. Toute pièce ronde nécessitant un assemblage solide et propre, sans métal d'apport. Sans flux ni gaz de protection. Seuls le mouvement et la pression entrent en jeu.
Brasage et soudure
Ces deux procédés fonctionnent différemment du soudage par fusion. Les métaux de base ne fondent pas. Seul le métal d'apport fond. Ce métal d'apport a un point de fusion inférieur à celui des matériaux à assembler.
L'opérateur chauffe l'assemblage. Le métal d'apport fond. Par capillarité, le métal d'apport fondu pénètre dans l'espace entre les surfaces du métal de base. Il diffuse ensuite légèrement dans ce dernier. Un joint se forme. Les pièces elles-mêmes ne fondent pas.
Soudage (brasage tendre)
Le brasage utilise un métal d'apport dont le point de fusion est inférieur à 450 °C (842 °F). Les alliages d'étain-plomb sont couramment utilisés dans les brasures. Certains alliages plus récents remplacent le plomb pour des raisons environnementales.
Nous utilisons ce procédé pour les composants de précision. Les pièces électroniques en sont le parfait exemple. Les instruments et les petits assemblages sont également brasés. La résistance de la liaison est inférieure à celle obtenue par d'autres méthodes de soudage. Cela convient pour l'électronique, mais pas pour l'acier de construction.
Brasage (brasage dur)
Le brasage utilise un métal d'apport dont le point de fusion est supérieur à 450 degrés Celsius. Les alliages à base de cuivre et d'argent sont des métaux d'apport courants. Ces assemblages présentent une résistance relativement élevée, bien supérieure à celle des assemblages soudés par brasage, et parfois même comparable à celle des soudures par fusion.
Nous utilisons le brasage pour les outils de coupe, les moules et les raccords de tuyauterie. Il est utilisé partout où deux métaux doivent être assemblés sans faire fondre le matériau de base. Ce procédé est particulièrement adapté aux métaux dissemblables : un tuyau en cuivre sur un raccord en laiton, une pointe en carbure sur un corps d'outil en acier. Le brasage permet de réaliser ces assemblages. Le soudage par fusion, quant à lui, échoue souvent.
Comment les procédés de soudage influencent le choix des métaux
Il existe une relation de compatibilité étroite entre les procédés de soudage et les matériaux métalliques. Les différents procédés de soudage imposent des exigences spécifiques quant aux propriétés et à la composition chimique des métaux, ce qui influe directement sur le choix des matériaux de base appropriés.
Caractéristiques d'apport de chaleur du procédé Limites des types de métaux
Les procédés de soudage varient considérablement en termes d'apport de chaleur et de vitesse de chauffage, et ces différences ont un impact direct sur les métaux qui peuvent être sélectionnés pour une application donnée.
Procédés à forte consommation de chaleur
Des procédés comme le soudage à l'arc submergé (SAW) et le soudage oxyacétylénique (OFW) génèrent une forte chaleur sur la pièce, créant une zone affectée thermiquement (ZAT) étendue et un refroidissement lent. Ceci peut entraîner un grossissement du grain et une diminution des propriétés mécaniques du matériau. Ces procédés à fort apport de chaleur conviennent mieux aux matériaux peu sensibles aux effets thermiques, tels que l'acier doux et l'acier faiblement allié. Ils sont généralement déconseillés pour les matériaux comme l'acier à haute résistance ou l'acier réfractaire, qui ont tendance à subir une dégradation de leurs performances due à la surchauffe.
Procédés à faible apport de chaleur
Des procédés comme le soudage TIG (GTAW/TIG) et le soudage par résistance appliquent la chaleur rapidement et la concentrent sur une zone restreinte, minimisant ainsi les modifications microstructurales et la dégradation des propriétés du métal. Ces procédés à faible apport de chaleur sont particulièrement adaptés aux matériaux thermosensibles tels que l'acier inoxydable, les alliages d'aluminium et les aciers à haute résistance, car ils contribuent à préserver l'intégrité et les performances du joint soudé.
La méthode de blindage détermine l'adéquation du matériau
La méthode de protection utilisée dans un procédé de soudage influe directement sur l'oxydation du métal pendant le soudage, ce qui en fait un facteur essentiel dans le choix des matériaux.
Procédés avec protection par gaz inerte ou flux
Des procédés comme le soudage TIG (GTAW/TIG) et le soudage à l'arc submergé (SAW) offrent une excellente protection en bloquant efficacement l'exposition à l'atmosphère. Ces méthodes sont particulièrement adaptées au soudage des métaux non ferreux sensibles à l'oxydation, tels que les alliages d'aluminium, de cuivre et de titane. Si ces matériaux sont soudés sans protection, des films d'oxyde peuvent se former rapidement, entraînant des défauts comme la porosité et les inclusions de laitier dans la soudure.
Procédés avec peu ou pas de blindage
Des procédés comme le soudage à l'arc avec électrode enrobée (SMAW), qui repose uniquement sur l'enrobage de l'électrode pour une protection rudimentaire, et le soudage oxyacétylénique (OFW) offrent une protection limitée. Ces méthodes ne conviennent pas aux métaux non ferreux facilement oxydables. Elles sont en revanche plus adaptées aux métaux ferreux présentant une résistance à l'oxydation plus élevée, tels que l'acier doux et l'acier faiblement allié.
Le degré de déformation du soudage influence le choix de l'épaisseur du matériau.
Les différents procédés de soudage produisent des niveaux de distorsion variables, ce qui influe sur le choix de l'épaisseur du matériau.
Processus à forte distorsion
Les procédés tels que le soudage oxyacétylénique (OFW) et le soudage à l'arc métallique protégé (SMAW) ont tendance à provoquer d'importantes déformations lorsqu'ils sont utilisés sur des tôles minces. Par conséquent, ces méthodes sont mieux adaptées à l'assemblage de composants d'épaisseur moyenne à forte.
Processus à faible distorsion
Des procédés comme le soudage par points par résistance et le soudage TIG (GTAW/TIG) se caractérisent par un chauffage concentré et une zone affectée thermiquement réduite, permettant un contrôle efficace des déformations. Ces méthodes sont idéales pour le soudage de composants en tôle mince, tels que les carrosseries automobiles et les boîtiers d'appareils électroménagers.
Considérations relatives à l'état de surface lors du choix des méthodes de soudage de la tôle
Le soudage de tôles concerne généralement des pièces de faible épaisseur, et la qualité de la soudure est très sensible à l'état de surface du matériau. Par conséquent, lors du choix d'une méthode de soudage appropriée, l'état de surface du métal de base doit être soigneusement évalué afin de garantir des joints soudés fiables.
Propreté de la surface
Surfaces contenant de l'huile, de la rouille ou de la calamine
Lorsque les surfaces de tôles sont contaminées par de l'huile, de la rouille, de la calamine ou d'autres impuretés, la liaison atomique lors du soudage peut être compromise. Ceci entraîne souvent des défauts de soudure tels que porosité, inclusions de laitier et manque de fusion. Dans ces conditions de surface, le soudage à l'arc avec électrode enrobée (SMAW) ou le soudage à l'arc submergé (SAW) constituent une option viable. Le flux enrobé sur les électrodes SMAW possède des propriétés désoxydantes et tolère les impuretés, ce qui peut compenser, dans une certaine mesure, une propreté de surface insuffisante. De même, la couche de flux en SAW assure un effet nettoyant sur le bain de fusion. En revanche, les procédés très sensibles à la propreté de surface, tels que le soudage TIG (GTAW/TIG), exigent une préparation de surface minutieuse. Si le soudage TIG est utilisé, la surface doit d'abord être meulée et nettoyée afin d'éliminer les contaminants.
Surfaces à haute propreté
Une fois les surfaces de tôle meulées, nettoyées et exemptes de contaminants, des procédés tels que le soudage TIG (GTAW/TIG) ou le soudage par points par résistance deviennent parfaitement adaptés. Le soudage TIG offre une excellente protection et produit des soudures nettes et esthétiques, ce qui le rend idéal pour les composants en tôle exigeant une finition irréprochable. Le soudage par points par résistance, quant à lui, permet des vitesses de soudage élevées et une déformation minimale, le rendant parfaitement adapté à la production en grande série d'assemblages de tôle.
Planéité de surface
Surfaces planes
Lorsque les pièces en tôle présentent des surfaces planes, le contact entre elles est étroit et uniforme lors du soudage. Dans ce cas, le soudage par points par résistance ou le soudage à la molette sont d'excellents choix. Ces méthodes offrent un rendement élevé et une déformation minimale tout en garantissant une qualité d'assemblage constante, ce qui les rend parfaitement adaptées à la production en grande série. Le soudage TIG (GTAW/TIG) peut également être utilisé pour obtenir une soudure lisse et esthétique.
Surfaces inégales ou espaces
Lorsque les surfaces des tôles sont irrégulières ou présentent des jeux d'assemblage, la qualité du soudage par points par résistance et du soudage à la molette peut être compromise, entraînant souvent des défauts tels qu'une fusion incomplète ou un manque de pénétration. Dans ces situations, le soudage à l'arc avec électrode enrobée (SMAW) ou le soudage oxyacétylénique (OFW) sont plus appropriés. Le SMAW permet à l'opérateur d'ajuster l'angle de l'électrode et la vitesse de déplacement pour combler efficacement les jeux. Le soudage oxyacétylénique, grâce à sa flamme plus large, permet une meilleure fusion du métal de base sur toute la zone de joint, contribuant également à combler les jeux et à compenser les défauts d'ajustement.
Revêtements de surface
Certains composants en tôle sont revêtus de couches telles que du zinc, de l'étain ou du chrome pour améliorer leur résistance à la corrosion. Lors du choix d'une méthode de soudage, il convient de tenir compte de l'influence de ces revêtements sur la qualité de la soudure.
Tôle zinguée (galvanisée)
Lors du soudage de tôles galvanisées, le revêtement de zinc se vaporise sous l'effet des hautes températures, produisant des fumées de zinc susceptibles d'entraîner une porosité de la soudure. Le soudage à l'arc avec électrode enrobée (SMAW) constitue une solution envisageable, car l'enrobage de l'électrode contribue à absorber une partie de ces vapeurs. Le soudage TIG (GTAW/TIG) est également approprié, la protection par gaz inerte réduisant l'impact des fumées de zinc. En revanche, le soudage par points par résistance est à proscrire, car la couche de zinc perturbe la conduction du courant électrique, ce qui diminue la résistance de la soudure.
Tôle étamée
Lors du soudage de tôles étamées, la couche d'étain, ayant un point de fusion bas, a tendance à fondre et à s'écouler facilement. Le brasage tendre est alors une solution appropriée. Grâce à l'utilisation de métaux d'apport à base d'étain, ce procédé assure une résistance de joint suffisante sans endommager le revêtement de surface de la tôle.
À propos de NOBLE – Votre partenaire pour Fabrication de précision
Qui nous sommes
NOBLE est certifié ISO. Nous sommes un atelier d'usinage CNC. Nos clients font appel à nous pour l'usinage de haute précision et les technologies d'assemblage avancées. Notre activité principale a débuté avec la fabrication soustractive : nous proposons le fraisage, le tournage et le perçage CNC. Nous avons également intégré le soudage laser.
Notre mission est de fournir à nos clients tous les services de fabrication dont ils ont besoin, de la conception à la livraison. Aucune sous-traitance. Inutile d'envoyer des pièces à un atelier de soudure tiers. Tout est géré par notre entreprise. Gain de temps et garantie de la qualité lors du transfert de production.
Nos principales capacités
L'usinage CNC est notre savoir-faire. Fraisage, tournage, usinage 5 axes et électroérosion pour la fabrication de pièces complexes en métal et en plastique. Tolérances serrées. Géométries complexes. Le niveau d'exigence habituel de NOBLE, à la hauteur des attentes de nos clients.
Le soudage traditionnel reste au placard. Le TIG et le MIG sont réservés aux pièces épaisses, aux réparations et aux applications où l'ajustement des joints n'est pas parfait. Le laser n'est pas indispensable à tous les travaux. Nous comprenons la différence. Chacun choisit la méthode la plus adaptée au plan.
Nos certifications (confiance et qualité)
La norme ISO 9001:2015 est un système de management de la qualité complet. Elle couvre nos processus d'usinage CNC et de soudage. Qualité constante. Répétabilité. Traçabilité. Nos clients industriels exigent ce niveau d'exigence.
La norme ISO 13485:2016 est la référence en matière de fabrication de dispositifs médicaux. Toutes les entreprises ne possèdent pas cette certification. Nous, si. Elle atteste de notre capacité à fournir des composants de précision et des assemblages soudés pour les instruments chirurgicaux, les implants et les équipements de diagnostic.
Pourquoi collaborer avec nous?
« Solution clé en main » n'est pas un argument marketing. Nos clients usinent leurs pièces sur nos machines CNC, puis nous les soudons en interne. Pas de sous-traitance. Aucun délai logistique. Aucun problème de qualité lors du transfert de production.
L'expertise en procédés est essentielle. Nous savons quand recommander le soudage laser : haute vitesse, zone affectée thermiquement réduite. Nous savons aussi quand recommander le soudage TIG : sections épaisses, tolérance d'écart. Nous ne privilégions aucune technologie. Nous choisissons la plus adaptée au plan.
La qualité est notre priorité. Chaque soudure est documentée. Chaque pièce usinée est traçable. Nos systèmes ISO l'exigent. Nos clients reçoivent les documents nécessaires à leurs audits et déclarations réglementaires. Plus besoin de courir après les certificats. Plus de dossiers de lots manquants. Le système est efficace.
QFP
Comment choisir entre le soudage TIG et le soudage SMAW pour la tôlerie ?
Le soudage TIG (GTAW) produit des soudures propres et de haute qualité, offrant un excellent rendu esthétique. Ce procédé exige des surfaces propres et bien préparées. Nous l'utilisons pour les matériaux fins, l'acier inoxydable, l'aluminium et toute application où l'aspect visuel est important.
Le soudage à l'électrode enrobée (SMAW) est plus tolérant aux contaminations de surface. La rouille ou l'huile présentes sur le métal n'empêchent pas le processus. L'électrode enrobée de flux élimine les impuretés. Nous privilégions le SMAW pour les travaux de maintenance, les petites séries et le soudage dans des endroits difficiles d'accès. Le résultat est moins esthétique, mais plus tolérant.
Quelle méthode de soudage est la plus adaptée aux composants présentant un mauvais ajustement ou des surfaces irrégulières ?
Lorsque les surfaces sont irrégulières ou présentent des interstices, le soudage SMAW ou oxyacétylénique est préférable. Le soudage SMAW permet à l'opérateur d'ajuster l'angle de l'électrode et la vitesse de déplacement pour combler les interstices, tandis que le soudage oxyacétylénique offre une large zone de chauffe qui favorise la fusion du métal de base et le comblement des interstices. Le soudage par points par résistance et le soudage à la molette sont déconseillés pour les assemblages imparfaits, car ils sont sujets à un manque de pénétration.
Comment puis-je demander un devis pour une pièce nécessitant à la fois usinage et soudage ?
Nos clients nous envoient leurs plans ou leur modèle CAO, ainsi que toutes les spécifications relatives aux matériaux, aux tolérances et aux exigences de soudage. Notre équipe examine la conception et nous recommandons les procédés d'usinage et de soudage les plus adaptés. Nous leur fournissons ensuite un devis unique pour l'assemblage complet, évitant ainsi les allers-retours entre plusieurs ateliers.
Comment souder des tôles minces sans les déformer ?
Les tôles fines se déforment facilement. La chaleur excessive est leur ennemie. C'est pourquoi les ingénieurs utilisent des procédés à chauffage concentré et à faible apport de chaleur. Le soudage laser est une solution efficace. Le soudage par points par résistance convient à certaines applications. Notre équipe maîtrise également le serrage, le montage et les séquences de soudage afin de minimiser les déformations. Lorsqu'une application nécessite un soudage TIG sur un matériau fin, nous utilisons un faible ampérage et une technique précise. La chaleur reste localisée. La pièce conserve sa planéité.
