Cela semble trop beau pour être vrai, alors quel est le problème ? Le soudage est généralement nécessaire pour fabriquer presque tout à partir de l'un des plus de 150 types d'acier inoxydable. Souder l'acier inoxydable est une tâche complexe. Parmi les problèmes rencontrés figurent la présence d'oxyde de chrome, le contrôle de l'apport de chaleur, le procédé de soudage à utiliser, la manipulation du chrome hexavalent et la bonne exécution.
Malgré les difficultés de soudage et de finition de ce matériau, l'acier inoxydable reste une option populaire, parfois la seule, pour de nombreuses industries. Savoir l'utiliser en toute sécurité et savoir quand utiliser chaque procédé de soudage est essentiel pour réussir. C'est la clé d'une carrière réussie.
Alors pourquoi le soudage de l'acier inoxydable est-il si difficile ? La réponse réside dans sa fabrication. L'acier doux est mélangé à au moins 10,5 % de chrome pour produire de l'acier inoxydable. Ce chrome ajouté forme une couche d'oxyde de chrome à la surface de l'acier, ce qui prévient la plupart des types de corrosion et de rouille. Les fabricants ajoutent des quantités variables de chrome et d'autres éléments à l'acier pour modifier la qualité du produit final, puis utilisent un système à trois chiffres pour différencier les nuances.
Les aciers inoxydables les plus couramment utilisés sont le 304 et le 316. Le moins cher est le 304, qui contient 18 % de chrome et 8 % de nickel, et est utilisé dans de nombreux domaines, des garnitures automobiles aux appareils électroménagers. L'acier inoxydable 316 contient moins de chrome (16 %) et plus de nickel (10 %), mais aussi 2 % de molybdène. Ce composé confère à l'acier inoxydable 316 une résistance accrue aux chlorures et aux solutions chlorées, ce qui en fait le choix idéal pour les environnements marins et les industries chimiques et pharmaceutiques.
Une couche d'oxyde de chrome peut garantir la qualité de l'acier inoxydable, mais c'est précisément ce qui inquiète tant les soudeurs. Cette barrière utile augmente la tension superficielle du métal, ralentissant ainsi la formation d'un bain de soudure liquide. Une erreur courante consiste à augmenter l'apport de chaleur, car une chaleur plus importante augmente la fluidité du bain. Cependant, cela peut nuire à l'acier inoxydable. Une chaleur excessive peut provoquer une oxydation supplémentaire et déformer ou brûler le métal de base. Combiné aux tôles utilisées dans les grandes industries comme les pots d'échappement automobiles, cela devient une priorité absolue.
La chaleur détruit parfaitement la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable. Une chaleur excessive peut entraîner une iridescence de la soudure ou de la zone affectée thermiquement (ZAT) environnante. L'acier inoxydable oxydé produit des couleurs étonnantes allant de l'or pâle au bleu foncé et au violet. Ces couleurs constituent une belle illustration, mais peuvent indiquer des soudures non conformes à certaines exigences. Les spécifications les plus strictes n'apprécient pas la coloration des soudures.
Il est généralement admis que le soudage à l'arc sous gaz de tungstène (GTAW) est le plus adapté à l'acier inoxydable. Historiquement, cela a été le cas de manière générale. Cela reste vrai lorsqu'il s'agit d'intégrer ces couleurs vives dans des tissages artistiques afin de répondre aux normes de qualité les plus strictes dans des secteurs tels que l'énergie nucléaire et l'aérospatiale. Cependant, la technologie moderne de soudage par onduleur a fait du soudage à l'arc sous gaz avec fil métallique (GMAW) la norme pour la production d'acier inoxydable, et pas seulement pour les systèmes automatisés ou robotisés.
Le procédé GMAW étant un procédé d'alimentation en fil semi-automatique, il offre un taux de dépôt élevé, ce qui contribue à réduire l'apport de chaleur. Certains professionnels affirment qu'il est plus facile à utiliser que le GTAW, car il dépend moins de la compétence du soudeur que de celle du poste à souder. Ce point est discutable, mais la plupart des postes à souder GMAW modernes utilisent des lignes de synergie préprogrammées. Ces programmes permettent de régler des paramètres tels que le courant et la tension, en fonction du métal d'apport saisi par l'utilisateur, de l'épaisseur du matériau, du type de gaz et du diamètre du fil.
Certains onduleurs permettent d'ajuster l'arc tout au long du processus de soudage afin de produire un arc précis et constant, de gérer les écarts entre les pièces et de maintenir des vitesses de déplacement élevées pour répondre aux normes de production et de qualité. Ceci est particulièrement vrai pour le soudage automatisé ou robotisé, mais s'applique également au soudage manuel. Certaines alimentations du marché offrent une interface tactile et des commandes de torche pour une configuration facile.
Le soudage de l'acier inoxydable est une tâche complexe. Parmi les problèmes à résoudre figurent la présence d'oxyde de chrome, le contrôle de l'apport de chaleur, le procédé de soudage à utiliser, la manipulation du chrome hexavalent et la bonne exécution.
Le choix du gaz adapté au soudage GTAW dépend généralement de l'expérience ou de l'application du test de soudage. Le GTAW, également appelé gaz inerte tungstène (TIG), utilise généralement un gaz inerte, généralement de l'argon, de l'hélium ou un mélange des deux. Une injection incorrecte de gaz de protection ou de chaleur peut entraîner un bombage excessif ou un effet de corde sur la soudure, l'empêchant ainsi de se mélanger au métal environnant, ce qui entraîne une soudure inesthétique ou inappropriée. Déterminer le mélange le plus adapté à chaque soudure peut nécessiter de nombreux essais et erreurs. Les lignes de production GMAW partagées permettent de réduire les pertes de temps dans les nouvelles applications, mais lorsqu'une qualité très rigoureuse est requise, le soudage GTAW reste la méthode privilégiée.
Le soudage de l'acier inoxydable présente un risque pour la santé des personnes utilisant un chalumeau. Le plus grand danger réside dans les fumées dégagées lors du soudage. Le chrome chauffé produit un composé appelé chrome hexavalent, connu pour endommager les voies respiratoires, les reins, le foie, la peau et les yeux, et provoquer des cancers. Les soudeurs doivent toujours porter un équipement de protection, notamment un respirateur, et s'assurer que la pièce est bien ventilée avant de commencer à souder.
Les problèmes liés à l'acier inoxydable ne s'arrêtent pas une fois le soudage terminé. Il nécessite également une attention particulière lors de la finition. L'utilisation d'une brosse en acier ou d'un tampon de polissage contaminé par de l'acier au carbone peut endommager la couche protectrice d'oxyde de chrome. Même si les dommages ne sont pas visibles, ces contaminants peuvent rendre le produit fini vulnérable à la rouille ou à d'autres formes de corrosion.
Terrence Norris est ingénieur d'applications senior chez Fronius USA LLC, 6797 Fronius Drive, Portage, IN 46368, 219-734-5500, www.fronius.us.
Rhonda Zatezalo est rédactrice indépendante pour Crearies Marketing Design LLC, 248-783-6085, www.crearies.com.
La technologie moderne de soudage par onduleur a fait du gaz GMAW la norme pour la production d'acier inoxydable, et pas seulement pour les systèmes automatiques ou robotisés.
WELDER, anciennement Practical Welding Today, représente les véritables artisans qui fabriquent les produits que nous utilisons et utilisons au quotidien. Ce magazine est au service de la communauté du soudage en Amérique du Nord depuis plus de 20 ans.
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