Soudage MMA – Les électrodes

15 décembre 2010   Commentaires fermés   Mots-clefs :, , , , , , , , ,

 

Électrodes enrobées

Caractéristiques

electrodes enrobeesUne électrode enrobée se compose d’une âme et d’un revêtement:

L’âme se compose d’une baguette de métal conducteur ayant pour unique fonction d’apport de matériel à la pièce. Le matériel dont elle est composée dépend du matériel de base à souder: pour les aciers au carbone, principaux utilisateurs du soudage à électrode, l’âme est en acier doux. Durant le soudage, l’âme fond avec une légère avance par rapport au revêtement.

Le revêtement est la partie la plus importante de l’électrode et offre de nombreuses fonctions, la première étant de protéger le soudage de la contamination de l’air ambiant, soit en se volatilisant et donc en modifiant l’atmosphère autour du bain, soit en fondant avec un temps de retard et donc en protégeant l’âme avec le cratère se formant naturellement, soit en se liquéfiant et en flottant sur le bain. Il contient en outre des matériaux en mesure de dépurer le matériel de base, et des éléments pouvant contribuer à la création des alliages dans la fusion. Le choix du revêtement est donc extrêmement important et dépend des caractéristiques que doit présenter le soudage. Le revêtement peut également contenir des métaux d’apport en poudre pour augmenter la quantité du matériel déposé et donc la vitesse du soudage. On parle dans ce cas d’électrodes à haut rendement

Subdivision des électrodes

Différents types d’électrodes enrobées existent dans le commerce, et leur composition chimique exerce une forte influence sur la stabilité de l’arc électrique, la profondeur de pénétration, le dépôt du matériau et la pureté du bain, c’est-à-dire sur les champs d’application de ces dernières.

Si l’on considère le type de revêtement, les principales typologies d’électrodes sont les suivantes:

* électrodes à enrobage acide

Les enrobages de ces électrodes sont composés d’oxydes de fer, de ferro-alliages de manganèse et de silicium, et garantissent une bonne stabilité de l’arc; ils sont adaptés tant pour le courant alternatif (CA) que pour le courant continu (CC), et leur bain très fluide ne permet pas le soudage en position. En outre, ils ne possèdent pas de grand pouvoir de nettoyage sur le matériau de base, ce qui peut entraîner la formation de criques.

Ces enrobages ne supportent pas les températures de séchage élevées, ce qui comporte des risques d’humidité résiduelle et donc d’inclusion d’hydrogène dans la soudure.

* électrodes à enrobage rutile

Leur enrobage est principalement composé d’un minerai nommé rutile, composé à 95% de bioxyde de titane, composant extrêmement stable assurant une excellente stabilité de l’arc et une fluidité élevée du bain, avec un effet esthétique appréciable sur la soudure. La fonction de l’enrobage rutile est quoi qu’il en soit de garantir une fusion douce, facile à réaliser, facilitant la formation d’une scorie abondante et visqueuse permettant un soudage fluide, en particulier en position à plat. Le cordon offre un bel aspect visuel régulier. Malheureusement, ces enrobages n’offrent pas non plus un pouvoir nettoyant très efficace, et sont donc conseillés si le matériau de base ne contient que peu d’impuretés; leur séchage laisse également à désirer et ils développent une quantité importante d’hydrogène lors du soudage.

Certaines applications associent au rutile un second composant, caractéristique d’autres enrobages, comme la cellulose (électrodes rutiles cellulosiques) ou la fluorite (électrodes rutiles basiques). L’objectif est généralement d’obtenir une électrode avec un arc stable mais offrant des caractéristiques mécaniques plus performantes.

La stabilité de l’arc est un avantage qui rend l’utilisation de ce type d’électrode possible en courant alternatif (CA) et en courant continu (CC) en polarité directe. L’application est surtout utilisée avec les épaisseurs réduites.

* électrodes à enrobage cellulosique

Leur enrobage est principalement composé de cellulose avec ferro-alliages incorporés (magnésium et silicium). L’enrobage se gazéifie presque complètement, et permet donc de souder également en position verticale descendante, ce que ne permettent pas les autres types d’électrodes; la gazéification élevée de la cellulose réduit la quantité de scorie présente dans le soudage. Le fort développement d’hydrogène (dû à la composition chimique particulière de l’enrobage) fait que le bain de soudage est « chaud », avec fusion d’une quantité notable de matériel de base; il est ainsi possible d’obtenir des soudures pénétrant en profondeur avec peu de scories dans le bain.

Les caractéristiques mécaniques de la soudure sont excellentes; le niveau esthétique est peu satisfaisant, l’absence quasi totale de la protection liquide offerte par l’enrobage empêchant de modeler le bain durant la solidification.

Le courant de soudage, étant donné le peu de stabilité de l’arc, est généralement en courant continu (CC) en polarité inverse.

* électrodes à enrobage basique

L’enrobage des électrodes basiques est composé d’oxydes de fer, de ferro-alliages et surtout de carbonate de calcium et de magnésium auxquels l’ajout du fluorure de calcium permet d’obtenir la fluorite, minerai en mesure de faciliter la fusion. Il offre une forte capacité de dépuration du matériau de base et permet des soudures de qualité et d’une résistance mécanique remarquable. Ces électrodes supportent en outre des températures de séchage élevées et ne contaminent donc pas le bain avec l’hydrogène. La fluorite rend l’arc extrêmement instable: le bain est moins fluide, et de fréquents courts-circuits sont provoqués par le transfert du matériau d’apport en grosses gouttes; l’arc doit être extrêmement court du fait du peu de volatilité de l’enrobage; toutes ces caractéristiques présupposent une bonne expérience du soudeur. La scorie est dure et difficile à retirer, et doit être entièrement éliminée en cas de second passage. Ces électrodes sont prévues pour des soudages en position, verticaux, au plafond, etc…

En ce qui concerne le courant à employer, il est conseillé d’utiliser des générateurs en courant continu (CC) en polarité inverse. Les électrodes basiques se distinguent par l’énorme quantité de matériau déposé, et s’adaptent remarquablement bien au rechargement de grandes épaisseurs. Fortement hygroscopiques, il est conseillé de stocker ces électrodes dans un endroit sec et dans des confections hermétiques; dans le cas contraire, procéder à un nouveau séchage de l’électrode avant son utilisation.

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Caractéristiques des différents types d’électrodes

Caracteristiques electrodes

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Choix du courant en fonction de l’électrode

courant de soudage

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Classification des électrodes

Les groupes d’électrodes enrobées sont classifiés dans le contexte de la norme EN 499 par type d’enrobage en fonction de leurs principales caractéristiques.

a)     Selon les normes en vigueur, toute électrode peut être entièrement définie par un code figurant sur l’emballage de sa confection, comme sur l’exemple ci-dessous :

EN499

Signification des différents éléments:

  • E = électrode enrobée
  • 36 = limite d’élasticité, résistance mécanique et allongement
  • 5 = température d’énergie moyenne de rupture à 47 J

6 = -60 °C

5 = -50 °C

4 = -40 °C

3 = -30 °C

2 = -20 °C

0 = 0 °C

A = 20 °C

Z = Aucune exigence

  • 2Ni = composition chimique
  • R = types d’enrobage

A = Acide, B = Basique, C = Cellulosique, O = Oxydant, R = Rutile (TiO2)

RA = Rutile acide, RB = rutile basique, RC = Rutile et cellulose, RR = Rutile épaisse, S = Spécial

  • 4 = rendement (quantité de métal déposée, les 100 % proviennent de l’âme, le reste de l’enrobage). Et type de courant

1 = ≤105% – alternatif, continu

2 = ≤100% – continu

3 = >105 ; ≤125% – alternatif, continu

4 = >105 ; ≤125% – continu

5 = >125 ; ≤160% – alternatif, continu

6 = >125 ; ≤180% – continu

7 = >160% – alternatif, continu

8 = >160% – continu

  • 2 = Position de soudage

1 = Toutes positions

2 = Toutes positions, sauf verticale descendante

3 = Bout à bout à plat, en gouttière, en angle à plat

4 = Bout à bout à plat, en gouttière

5 = Verticale descendante

  • H5 = hydrogène diffusible (ml/100g max)
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b) selon la classification AWS (AMERICAN WELDING SOCIETY) ASTM (AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS), outre le code du constructeur, chaque électrode est représentée par un symbole, comme indiqué sur l’exemple ci-dessous :

AWS

La signification des termes est la suivante:

  • E = électrode
  • 60 = résistance minimale à la traction x1000 PSI
  • 1 = les positions de soudage peuvent être les suivantes:

1 = toutes

2 = horizontal et à plat seulement

3 = à plat seulement

4 = À plat, par dessous, horizontal, vertical descendant

  • 1 = les courants de soudage peuvent être les suivants:

0 = continu en polarité positive pour électrodes cellulosiques

1 = alternatif et continu (pôle positif)

2 = alternatif et continu (pôle négatif)

3 = alternatif et continu pour électrodes rutiles

4 = alternatif et continu pour électrodes à haut rendement au rutile

5 = continu en polarité positive pour électrodes basiques

6 = alternatif et continu pour électrodes basiques

7 = alternatif et continu (tous pôles) pour électrode à haut rendement avec oxyde de fer

8 = alternatif et continu (pôle positif) pour électrodes basiques à haut rendement

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