Généralités

Le soudage à l’arc avec électrodes enrobées (MMA : Manual Metal Arc) est un procédé manuel dans lequel la source thermique consiste en l’arc électrique lequel, jaillissant entre l’électrode enrobée (supportée par la pince porte-électrode) et la pièce à souder (matériel de base) développe une chaleur provoquant la fusion rapide du matériel de base et de l’électrode (matériau d’apport).

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Circuit de soudage

Le circuit de soudage est essentiellement composé des éléments suivants :

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1. générateur de courant

2. pince porte-électrode

3. électrode enrobée

4. pince de masse

5. câbles de pince et de masse

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1. générateur de courant

Le générateur de courant a pour fonction d’alimenter l’arc électrique présent entre le matériel de base et l’électrode avec la sortie d’une quantité de courant suffisant à le maintenir allumé.

Le soudage avec électrode se base sur le principe du courant constant, c’est-à-dire que le courant distribué par le générateur ne doit pas varier lorsque l’opérateur déplace l’électrode par rapport à la pièce. La caractéristique de construction de la source permet donc de maintenir un courant stable face à la variation de longueur de l’arc due au rapprochement ou à l’éloignement de l’électrode: plus le courant est constant, et plus l’arc est stable, ce qui facilite ainsi la tâche de l’opérateur. À l’intérieur du générateur est installé un dispositif de réglage du courant de soudage du type mécanique (shunt magnétique ou réactance saturable), ou électronique (systèmes SCR (Silicon Controlled Rectifier ou thyristor) ou systèmes à onduleur (inverter)). Cette distinction permet de diviser les postes de soudure à électrode en trois familles différentes en fonction de leur technologie de construction: postes de soudure électromécaniques, postes de soudure électroniques (SCR), postes de soudure à onduleur.

La polarité du courant de sortie du générateur détermine également deux catégories supplémentaires : 

a) générateur à courant alternatif CA (alternating current)

Le courant en sortie du générateur assume la forme type d’une onde sinusoïdale dont la polarité change à intervalles réguliers, avec une fréquence allant de 50 à 60 cycles par seconde (Hertz). Cette dernière est obtenue au moyen d’un transformateur permettant de transformer le courant secteur en un courant de soudage adéquat. Caractéristique des postes de soudure électromécaniques.

b) générateur à courant continu CC (direct current)

Le courant en sortie du générateur présente une forme d’onde continue obtenue au moyen d’un dispositif dit redresseur, installé en aval du transformateur, et permettant la conversion du courant/tension d’alternatif à continu. Cette sortie est caractéristique des générateurs à SCR et à onduleur.

Dans l’hypothèse où le circuit de soudage est composé d’un générateur de courant continu (CC), une classification supplémentaire peut être introduite en fonction du mode de connexion des pôles du courant de soudage au matériel à souder :

• connexion en polarité inverse

La connexion en polarité inverse s’effectue en connectant le câble de pince (avec pince porte-électrode) au pôle positif (+) de la source de soudage, et le câble de masse (avec pince de masse) au pôle négatif (-) de la source. L’arc électrique concentre essentiellement la chaleur produite sur l’extrémité de l’électrode. Chaque type d’électrode nécessite une progression de courant spécifique (CA ou CC) et, dans le cas du CC, une polarité spécifique: le choix de l’électrode dépend donc également du type de générateur utilisé. Une utilisation incorrecte entraîne des problèmes de stabilité de l’arc et compromet donc la qualité du soudage.

• connexion en polarité directe

La connexion en polarité directe s’effectue en connectant le câble de pince (avec pince porte-électrode) au pôle négatif (-) de la source de soudage, et le câble de masse (avec pince de masse) au pôle positif (+) de la source. L’arc électrique concentre la chaleur produite sur la pièce et favorise la fusion. De cette façon, l’âme de l’électrode, en fondant, se dépose et pénètre dans la pièce à souder.

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2. pince porte-électrode

La pince porte-électrode a pour fonction essentielle de soutenir l’électrode afin de garantir le contact électrique nécessaire au passage du courant; elle doit également garantir une isolation électrique correcte pour le l’operateur.

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3. électrode enrobée

L’électrode enrobée se compose d’une âme et d’un revêtement ayant des fonctions différentes mais complémentaires: l’âme fait principalement office de conducteur de courant pour l’alimentation de l’arc et d’apport de matériel nécessaire au remplissage du soudage, tandis que le revêtement a pour fonction première de protéger le bain de fusion par la création d’un gaz neutre et de stabiliser l’arc. (plus de précisions dans l’article suivant)

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4-5. pince de masse et câbles

La borne de masse est un dispositif assurant, au moyen du câble de masse, la refermeture de la connexion électrique entre source de soudage et câble à souder.

Le câble de pince permet la connexion entre la pince porte-électrode et le générateur.

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Dispositifs d’arc force, hot start, anti-stick

Pour faciliter l’utilisation des générateurs de soudage, ces derniers peuvent comporter des dispositifs spécifiques décrits ci-dessous.

Le dispositif d’arc force facilite le transfert des gouttes de matériel fondu de l’électrode à la pièce à souder, prévient l’extinction de l’arc lors du contact, s’effectuant au moyen des gouttes, entre l’électrode et le bain de fusion.

Le dispositif hot start facilite l’amorçage de l’arc électrique en fournissant une surintensité à chaque nouvel amorçage du soudage.

Le dispositif anti-stick éteint automatiquement le générateur de soudage en cas d’électrode collée au matériel à souder, permettant une intervention manuelle de retrait sans endommager la pince porte-électrode.

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