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Le soudage à l'électrode enrobée (MMA)
- 19 Jui, 2019
- Le matériels
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Un procédé mis au point en 1907 mais qui a toujours sa place dans de nombreuses applications : principes, avantages et inconvénients, pour quel usage et dernières innovations.
Le produit est simple : il s’agit d’un fil de fer nu (l’âme) plongé dans un mélange épais de carbonates et de silicates (l’enrobage).
Dans les années 1950-1970, les électrodes enrobées représentaient 60% du métal déposé. Dans les années 2000, on est passé à environ 35% laissant la part belle aux fils électrodes, c’est-à-dire les fils utilisés en procédé MIG-MAG.
Le soudage MMA (électrode enrobée) porte le numéro 111. On parle très couramment du soudage à l’arc ou de soudage à la baguette pour désigner le principe suivant :
La source de chaleur produite par l’arc de soudage permet la fusion simultanée de l’électrode enrobée (produit d’apport) et des bords de la pièce à assembler.
L’électrode est constituée d’une âme métallique et d’un enrobage obtenu par co-extrusion. Pendant le soudage, le métal de l’âme est porté à l’état liquide et le bain est protégé par la combustion de l’enrobage qui dégage des gaz et dépose un laitier sur la pièce.
Le conditionnement des électrodes se fait généralement en étui (de 2 – 4.5 kg), qui composent un carton (en moyenne 3 – 4 étuis par carton).
À noter que pour les électrodes avec âme acier, et de type basique, l’enrobage est très sensible à la reprise d’humidité. Il faut dans ce cas, étuver (chauffer) les électrodes avant utilisation.
Il existe plusieurs types d’enrobages, à choisir en fonction des travaux à réaliser et des propriétés recherchées :
Enrobage Acide (A) : contient des oxydes de fer et de manganèse et un mélange de ferromanganèse et d’autres désoxydants.
Avantages : bonne propriété mécanique des soudeurs.
Inconvénients : soudage à plat uniquement, sinon unique de fissuration ?
Électrode Rutile (R) : contient du dioxyde de titane laitier auto-détachable.
Avantage : facile à amorcer, bel aspect, soudage toutes positions.
Inconvénients : propriétés mécaniques limitées (pour les assemblages sans contraintes mécaniques).
Enrobage cellulosique (C) : Contient des matières organiques combustibles. Utilisé principalement en tuyauterie.
Position : verticale descendante, nécessite un poste à souder.
Avantage : pannes ponctuelles mécaniques avec option cellulosique.
Inconvénient : beaucoup de fumées, aspect médiocre des cordons.
La baguette est composée d’un fil métallique cylindrique massif ou tubulaire dont la longueur et le diamètre sont normalisés.
La composition chimique de l’âme métallique est généralement proche de celle des pièces à souder. Cette compatibilité est essentielle pour la soudabilité et pour la qualité finale du soudage.
L’enrobage est constitué d’une couche de matière minérale et/ou organique qui dans certains cas contribue à l’apport de métal en complément de la fusion de l’âme métallique dans la soudure.
Pour souder avec ce procédé ; il vous faut un générateur de courant de soudage (poste à souder), un câble avec pièce porte électrode et un câble avec pince de masse.
Le générateur de soudage est aujourd’hui, majoritairement un onduleur, car plus compact et plus léger, ce qui est un atout pour les travaux en chantier.
La polarité (DC+ DC-) ainsi que la puissance (ampère) sont les 2 critères (sur les fiches techniques des électrodes) qui permettent de bien choisir le modèle de poste à souder. L’intensité de soudage dépend uniquement du diamètre (et de la composition) des électrodes à souder.
Les plus courantes sont :
- Diamètre 2.5 x 350 mm.
- Diamètre 3.2 x 350 mm.
- Diamètre 4 x 350 ou 400 mm.
- Diamètre 6 x 350 ou 400 mm.
L’enrobage basique : contient des carbonates de calcium, de ferroalliages et fluorine.
Avantage : excellentes propriétés mécaniques.
Inconvénients : amorçage un peu plus délicat, enrobage hygrophile.
Avantages du procédé 111
Le principal avantage du soudage à l’électrode enrobée est qu’il n’utilise pas de gaz, ce qui convient parfaitement aux travaux en extérieur et pour toutes conditions climatiques.
Le matériel nécessaire est très limité et les accessoires (pince porte électrode et câble) dans les applications de soudage avec accès limité ou confiné. L’investissement en matériel varie de 300?€ HT à 5000?€ HT selon la puissance du générateur et la robustesse choisie.
Le procédé bénéficie toujours d’une très bonne image, car il limite fortement le risque de manque de fusion. C’est pourquoi il est encore largement utilisé en tuyauterie, gaz et pétrole, dans le secteur nucléaire, dans la réparation et la construction navale.
C’est également l’un des rares procédé pouvant être utilisé pour le soudage et le coupage sous l’eau.
Enfin la gamme des aciers C-M, des aciers inoxydables et des alliages base Ni-Cr est très étendue.
En complément du soudage, le procédé ARC électrode est très répandu en réparation de pièces (mécanique ou hydraulique et en rechargement avec des produits spécifiques).
On peut citer les électrodes de type fonte, base cobalt, base manganèse utilisable pour les aciers soumis à usure et / ou haute température, ou encore à basse teneur en hydrogène pour le soudage des aciers à haute résistance mécanique ou trempabilité élevée.
Inconvénients des procédés :
Le soudage à l’électrode présente un certain nombre de limites. C’est en effet un procédé « manuel » qui est peu productif du fait du changement d’électrode. Le fait de souder avec un métal d’apport, implique du coup qu’il n’est pas possible de souder des pièces d’épaisseur inférieure à 2 mm. Les caractéristiques mécaniques obtenues sont plutôt bonnes avec tous les métaux ferreux tels que l’aluminium (on préférera le procédé TIG ou MIG dans ce cas).
Principaux domaines d’application :
Le soudage à l’électrode est très polyvalent et reste très utilisé dans tous types d’activités : agriculture, réparation, travaux de chantier, chaudronnerie, tuyauterie, industrie nucléaire, artisanat.
En fabrication, la productivité de ce procédé n’est pas suffisante et l’on se tournera généralement alors vers le procédé MIG/MAG ou sans flux.
Derniers développements :
Le procédé n’a pas évolué en tant que tel. Les générateurs de soudage emploient pour la majorité la technologie onduleur (INVERTER) qui correspond à l’électronique de puissance, il en résulte que les postes à souder sont plus compacts, plus légers et plus puissants. Quelques options telles que la surintensité, l’anti-collage permettent un confort d’utilisation. De même, la fonction pulsée simplifie le soudage en montante.
Les principaux développements portent sur les électrodes. On trouve ainsi des baguettes avec des taux de rendement (quantité de métal déposé) de 100 -130 %. On peut aisément ajouter des éléments d’alliage dans le fil et /ou l’enrobage ce qui permet de se rapprocher de plus en plus d’une parfaite compatibilité métal d’apport / pièce à souder. Quelques exemples : une électrode E7016 est munie d’un double enrobage ce qui lui confie les qualités mécaniques d’une électrode rutile (E6013). Produit idéal en maintenance et en centre de formation.
Une électrode tubulaire permet d’atteindre de très bon taux de dépôt en rechargement.
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