Comment Fonctionne Le Soudage

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Le soudage est ce qui rend les ponts, les gratte-ciels et les automobiles possibles. En savoir plus sur la science derrière le soudage.

-Les gratte-ciels, les voitures exotiques, les lancements de fusées - certaines choses exigent simplement votre attention. Soudage, selon toute vraisemblance, n’est pas l’un d’eux. Vous avez peut-être passé toute votre vie sans avoir jamais pensé au sujet. Vous pourriez donc être surpris que la soudure affecte environ 50% du produit national brut des États-Unis . Sans cela, aucun de ces incroyables gratte-ciel, voitures ou fusées n’existerait.

Le soudage est essentiellement un moyen de lier deux pièces de métal. Bien qu'il existe d'autres moyens de joindre le métal (rivetage, brasage et brasage, par exemple), le soudage est devenu la méthode de choix pour sa résistance, son efficacité et sa polyvalence.

-Il y a des tonnes de méthodes de soudage différentes, et d'autres sont inventées tout le temps. Certaines méthodes utilisent essentiellement de la chaleur pour fondre deux pièces de métal ensemble, en ajoutant souvent un "métal d'apport" dans le joint pour agir en tant que liant. D'autres méthodes reposent sur la pression pour lier le métal ensemble, et d'autres encore utilisent une combinaison des deux et pression. Contrairement à la soudure et au brasage, où les pièces métalliques assemblées restent inchangées, le processus de soudure modifie toujours les pièces.

Cela peut sembler banal, mais il est en fait essentiel de comprendre pourquoi le soudage produit des liens aussi forts. Dans les processus de brasage et de brasage, deux pièces de métal sont jointes en introduisant un troisième matériau (avec un point de fusion plus bas) dans le mélange. La fusion de ce troisième matériau entre les surfaces des pièces d'origine lie les pièces ensemble. Le lien, cependant, est seulement aussi fort que le matériau de jonction. Le soudage, en revanche, coupe l’intermédiaire et relie les pièces originales directement les unes aux autres. Le résultat est un lien fort et cohésif souvent aussi fort que le matériau lui-même.

-Dans cet article, nous examinerons de plus près le fonctionnement du soudage. Nous examinerons également quelques-unes des nombreuses applications du soudage, ainsi que l'expertise et les équipements nécessaires pour que tout se produise. Mais avant cela, regardons où tout a commencé.

L'histoire du soudage

Un soudeur sous-marin quitte son chalumeau après avoir sécurisé les piles sous-marines qui transporteront la chaussée I-195 à Providence, R.I., en 2005.

Un soudeur sous-marin quitte son chalumeau après avoir sécurisé les piles sous-marines qui transporteront la chaussée I-195 à Providence, R.I., en 2005.

Avec toutes les machines de puissance et de précision impliquées dans le soudage de production, vous pouvez penser que le soudage est un processus relativement nouveau. En réalité, le soudage existe depuis des milliers d'années. Les premiers exemples de soudage ont été trouvés dans des endroits allant de l'Irlande à l'Inde, certains datant de l'âge du bronze. Naturellement, ces civilisations manquaient de la vaste gamme d’outils et de machines auxquels les soudeurs ont maintenant accès. Comment ont-ils réussi à souder?

Le processus utilisé est connu sous le nom de soudure de forge. Pour démarrer le processus, les forgerons chauffaient le métal jusqu'à ce qu'il devienne rouge vif (mais pas encore à son point de fusion). Les forgerons placeraient ensuite les deux pièces, légèrement superposées, sur une enclume et les pilonneraient ensemble. Le soudage par forge a de multiples limites. Seuls des métaux relativement solides peuvent être soudés, et le processus demande beaucoup de travail. Dans les endroits sans électricité, cependant, le processus est toujours utilisé.

Le soudage à la forge était le seul jeu en ville jusqu'au 19ème siècle. Avec le début de la révolution industrielle, cependant, de nombreuses découvertes ont fait avancer le soudage rapidement. La recherche sur l'électricité a produit des électrodes et des arcs électriques. Les torches rudimentaires ont également été développées au milieu du siècle. Les deux découvertes joueraient un rôle important dans les méthodes de soudage du siècle prochain.

-À la fin du XIXe siècle, de nombreuses pièces étaient en place pour faire du soudage un moteur dans la fabrication. Pourtant, les méthodes de cette époque n'étaient pas parfaites. L'oxydation (le processus de liaison des métaux aux particules d'oxygène dans l'atmosphère) s'est produite pendant le processus de soudage et a rendu les soudures poreuses et fragiles. Ces soudures présentent un risque grave pour les travailleurs. Par exemple, entre 1895 et 1905, des chaudières de mauvaise fabrication ont explosé chaque jour, provoquant la mort de milliers de personnes . De toute évidence, il y avait un besoin urgent de meilleures méthodes de soudage. Dans les sections suivantes, nous en apprendrons davantage sur ces méthodes nouvelles et améliorées, en commençant par examiner de plus près les outils du métier.

Soudage en mer et dans l'espace

Les soudeurs plongeurs réparent régulièrement les navires et les plates-formes pétrolières, généralement par soudage à l'arc (annulant l'utilisation d'une flamme). La soudure spatiale se situe à l'autre bout du spectre. Le vide de l'espace crée un environnement idéal pour le soudage, car il n'y a pas de gaz susceptible d'interagir avec le site de soudage. La soudure spatiale rend possibles des projets gigantesques comme la Station spatiale internationale.

Outils de soudage du commerce

Comment fonctionne le soudage: soudage

-A présent, vous avez peut-être compris que le soudage n'était pas nécessairement un processus compliqué. Vous pouvez apprendre les bases de plusieurs méthodes de soudage en quelques heures. Comme pour les échecs, le soudage est facile à apprendre et difficile à maîtriser. Les soudeurs professionnels ont une montagne de variables à prendre en compte dans leur travail. Cependant, peu importe la complexité du travail, ils n’ont besoin que de trois choses: un appareil de soudage, des matériaux à souder et un équipement de sécurité.

Les appareils de soudage les plus basiques, pour une utilisation occasionnelle dans un atelier à domicile, peuvent être obtenus pour moins de 100 $. En règle générale, ces plates-formes sont configurées pour soudage à l'arc avec métal blindé (SMAW), ou soudage à la baguette. De nombreuses unités ont uniquement un interrupteur marche / arrêt dans la manière des commandes, ce qui les rend simples à utiliser. Installations de soudage au chalumeau sont petites et faciles à utiliser, ce qui explique en partie pourquoi elles sont couramment utilisées. Ces torches utilisent de l'oxyacétylène pour la flamme, ainsi qu'une tige de remplissage. Cependant, certains équipements (comme ceux utilisés dans le soudage par faisceau laser) sont si coûteux et compliqués qu'ils ne sont utilisés que dans des applications industrielles.

En ce qui concerne les matériaux, certains sont beaucoup plus faciles à souder que d'autres. L'acier peut être un excellent choix en raison de sa résistance, de son prix abordable et de sa soudabilité. En règle générale, plus l'acier est résistant, plus il est difficile à souder. En conséquence, plusieurs alliages d’acier ont été développés en vue du soudage. Bien sûr, presque tous les métaux peuvent être soudés, y compris la fonte, le bronze, l'aluminium et même le titane, bien que ce dernier nécessite une atmosphère hautement protégée, car le métal est très réactif.

Quoi que vous soudiez, rappelez-vous: la sécurité avant tout. Si vous avez déjà vu de la soudure en personne, vous pouvez témoigner de la luminosité aveuglante créée par le processus. Regarder directement un site de soudure sans protection peut produire ce que l’on appelle oeil d'arc, une inflammation douloureuse de la cornée qui ressemble à du sable dans les yeux. Rien d'étonnant à ce qu'un bon masque de soudeur soit un préalable à toute tenue de soudage.

-Les masques de soudage existent dans beaucoup de styles. Les plus simples ont un panneau sombre que le soudeur regarde au cours de la soudure. Des masques plus perfectionnés s’assombrissent automatiquement à mesure que le site de soudage devient plus lumineux. En plus de la luminosité éclatante, le soudage peut générer des températures pouvant atteindre 5 538 degrés Celsius et des étincelles, rendant nécessaires des gants robustes et une chemise à manches longues.

Enfin, une ventilation adéquate est cruciale, en fonction de la méthode de soudage. Les soudeurs peuvent être exposés à des substances nocives telles que le plomb, le mercure et le monoxyde de carbone. Les hottes d'aération peuvent empêcher les vapeurs de s'accumuler dans l'espace de travail.

Le processus de soudage

Comment fonctionne le soudage: fonctionne

Nous sommes tous bien préparés et prêts à commencer à souder. La soudure au mol-st faite aujourd'hui appartient à l'une des deux catégories suivantes: la soudure à l'arc et la soudure au chalumeau.

Soudage à l'arc utilise un arc électrique pour faire fondre les matériaux de travail ainsi que du matériau de remplissage (parfois appelé baguette de soudage) pour le soudage de joints. Le soudage à l'arc consiste à attacher un fil de terre au matériau de soudage ou à une autre surface métallique. Un autre fil appelé électrode est placé sur le matériau à souder. Une fois que le plomb est retiré du matériau, un arc électrique est généré. C'est un peu comme les étincelles que vous voyez lorsque vous retirez des câbles de démarrage d'une batterie de voiture. L'arc fond ensuite les pièces avec le matériau de remplissage qui aide à joindre les pièces.

L'introduction de la charge dans le joint de soudure nécessite des mains stables et un souci du détail. Au fur et à mesure que la tige fond, le soudeur doit continuellement introduire le matériau de remplissage dans le joint en effectuant de petits mouvements constants et en va-et-vient. Ces mouvements sont ce qui donne aux soudures leur apparence distinctive. Aller trop vite ou trop lentement, ou tenir l'arc trop près ou trop loin du matériau peut créer de mauvaises soudures.

Soudage à l'arc avec électrode enrobée (soudage SMAW ou à la baguette), soudage à l'arc sous gaz-métal (plus communément appelé gaz inerte métallique, ou MIG, soudage) et soudage à l'arc sous gaz tungstène (appelé fréquemment gaz inerte de tungstène, ou TIG, soudage) tous illustrent le soudage à l'arc.

Ces trois méthodes communes offrent chacune des avantages et des inconvénients uniques. Le soudage à la baguette, par exemple, est peu coûteux et facile à apprendre. Il est également plus lent et moins polyvalent que d’autres méthodes. De manière opposée, le soudage TIG est difficile à apprendre et nécessite un équipement de soudage élaboré. Le soudage TIG produit cependant des soudures de haute qualité et peut souder des matériaux que d'autres méthodes ne peuvent pas.

Soudure au chalumeau représente une autre méthode de soudage populaire. Ce processus utilise généralement un chalumeau oxyacétylène pour faire fondre le matériau de travail et la baguette de soudage. Le soudeur contrôle simultanément la torche et la tige, ce qui lui donne beaucoup de contrôle sur la soudure. Bien que le soudage au chalumeau soit devenu moins courant dans l'industrie, il est encore fréquemment utilisé pour des travaux de maintenance et de réparation, ainsi que pour des sculptures (nous en parlerons plus tard).

Soudure à l'extrême

Les arcs électriques et les torches chauffés à blanc ne sont pas des enfants, mais il existe des méthodes de soudage plus extrêmes. Le soudage par explosion utilise la pression créée par le souffle d'explosions de grande puissance pour lier les métaux. La soudure par faisceau laser repose sur de puissants lasers pour la fusion des métaux. Le soudage par ultrasons utilise des vibrations à haute fréquence pour faire résonner et joindre les molécules de métal.

Il est difficile de trouver une bonne soudure

Vous vous souvenez peut-être de notre historique de la soudure que des soudures fragiles et poreuses posaient de graves problèmes de sécurité dans les applications industrielles. Une grande partie du problème de ces premières soudures provenait de l'oxydation. Au fur et à mesure de l'avancement de la science du soudage, des méthodes de protection du site de soudage contre l'oxygène ont été développées. Lors du soudage à la baguette, par exemple, la baguette de soudage est revêtue flux. Le flux sert à différents objectifs, dont celui de créer un bouclier anti-gaz pour le site de soudage lors de la combustion du flux. Les soudeurs MIG et TIG vont jusqu'à utiliser des réservoirs de gaz qui enveloppent constamment le site de soudage de gaz inertes. Empêcher les sites de soudage de s'oxyder est essentiel pour former une soudure solide.

-Le processus de préparation des joints est peut-être tout aussi important pour la fabrication de soudures fortes. S'assurer que les matériaux de travail sont exempts de graisse, de saleté et de poussière n'est que la première étape pour préparer correctement un joint de soudure. Joints de rive, joints à recouvrement, joints en T, joints bout à bout - il existe presque autant de façons de préparer un joint de soudure que de souder les pièces ensemble. La sélection du bon type de joint pour le travail à effectuer est essentielle pour produire une soudure de qualité.

-Une fois qu'une soudure est en place, vous pouvez vérifier sa qualité de plusieurs façons. L'inspection visuelle peut révéler des signes de soudure effectuée à une vitesse incorrecte, de courant, de fissures ou d'inclusions dans la soudure et d'autres problèmes. Les soudeurs peuvent également inspecter leur travail en utilisant des tests de particules magnétiques, un contrôle de pénétration de liquide, des tests par ultrasons, un contrôle aux rayons X, des tests de pression ou d'autres méthodes. Les essais destructifs, tout en détruisant la soudure à l'examen, sont également fréquemment utilisés pour déterminer la qualité d'une soudure. Aucun test n'est utilisé, la garantie que les soudures sont solides et durables constitue une étape importante du processus.

Le costume LZR de Speedo

Le métal n'est pas la seule chose qui puisse être soudée. Il suffit de demander à Speedo. Lors de la fabrication de son maillot de bain LZR Racer, la société utilise la soudure par ultrasons pour joindre les trois panneaux du maillot. En soudant plutôt qu'en cousant les panneaux, Speedo crée des joints beaucoup plus lisses. Le résultat? Six pour cent moins de traînée visqueuse. Vous pouvez en lire plus à ce sujet dans l'article Un maillot de bain peut-il vous faire nager plus vite?

Soudure dans l'industrie (et l'art!)

Vous pouvez voir pourquoi les Chicagoiens appellent affectueusement ce chef-d'œuvre métallique de la soudure du haricot.

Vous pouvez voir pourquoi les Chicagoiens appellent affectueusement ce chef-d'œuvre métallique de la soudure du haricot.

-N-début-demi-million de soudeurs sont employés aux États-Unis . Bien que le ministère du Travail américain s’attende à une croissance lente de la profession de soudeur, l’agence prévoit d’énormes possibilités pour les bons soudeurs en raison d’un manque de personnel. En outre, de nombreux procédés de soudage ne peuvent pas être automatisés. même ceux qui peuvent encore avoir besoin de l'expertise d'un soudeur pour mettre en place et inspecter le processus.

-La plupart des travaux de soudage sont liés à la fabrication dans de nombreux secteurs. Constructeurs automobiles, constructeurs de navires, construction commerciale, construction de ponts - la liste des applications de soudage s'allonge encore et encore. Les soudeurs peuvent obtenir une certification auprès d'institutions comme l'American Welding Society, bien que certaines entreprises élaborent leurs propres méthodes de certification.

Comme toute profession, le soudage offre une grande variété de rémunérations. Alors que les soudeurs gagnent environ 15 $ l'heure en moyenne, ceux qui possèdent des spécialités et de l'expérience peuvent gagner beaucoup plus. Les soudeurs sous-marins, par exemple, peuvent gagner jusqu'à 100 000 dollars par an . Bien que la plupart des soudeurs soient des hommes, des milliers de femmes gagnent leur vie comme soudeuses. Les soudeuses ont joué un rôle clé dans la construction navale pendant la seconde guerre mondiale, par exemple.

Une des utilisations les plus intéressantes de la soudure provient de la communauté artistique. Ainsi, parmi les premiers exemples de soudure jamais découverts, il y avait des œuvres d'art, comme le pilier de fer de Delhi en Inde, des bols et des gobelets en or datant de plus de 1 000 ans. Des structures telles que l'arc de la porte de Saint-Louis (630 pieds ou 192 mètres de haut et construit pour durer 1 000 ans) et l'Atomium de Bruxelles (hommage à l'atome de 334 pieds ou de 102 mètres de haut) illustrent à quel point l'art de la soudure est venu.

-La tradition du soudage artistique reste forte car le soudage permet de créer des sculptures massives pesant plusieurs tonnes, même pour des artistes individuels. Bien que les artistes ne représentent qu'un petit segment de l'industrie du soudage, ils peuvent afficher le potentiel de soudage pour des millions de personnes.

Continuez votre lecture pour plus de liens sur la soudure et les outils cool que vous pourriez aimer.

Construire le haricot

Si vous avez visité le Millennium Park de Chicago, vous avez probablement déjà remarqué Cloud Gate, une sculpture surnommée "la fève" pour sa forme familière. C'est difficile à rater. Cloud Gate mesure plus de 9 mètres de haut et 18 mètres de long et est recouvert de plaques d'acier inoxydable hautement polies. À l’intérieur se trouve un cadre en acier massif assemblé par soudage à l’arc. Les 168 plaques extérieures en acier inoxydable de la sculpture ont été soudées par points (technique de soudage à l'arc) au cadre intérieur et polies pour donner un fini miroir, créant ainsi un attrait unique pour la ville éolienne.


Supplément Vidéo: Fonctionnement et utilisation d'un poste à souder traditionnel - Soudure à l'arc..




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