Métal de soudure

Types de métaux d'apport

Le métal d'apport est le métal utilisé en soudage pour joindre des pièces. Il peut s'agir d'un métal d'apport ajouté pour créer une liaison ou du métal en fusion produit par les bords des pièces. Les métaux d'apport sont classés en plusieurs types en fonction de leur composition, de leurs propriétés et de leurs applications prévues. Comprendre ces types est crucial pour choisir le bon métal d'apport pour un projet de soudage spécifique. Voici quelques classifications courantes.

• Par composition

  Cette classification est basée sur la composition chimique du métal d'apport. Elle comprend les métaux d'apport en différents métaux et alliages, tels que l'acier, l'aluminium, le cuivre, le nickel, etc. Ces métaux d'apport peuvent être utilisés pour joindre différents métaux de base et sont conçus pour atteindre des propriétés et des performances spécifiques.

• Par forme

  Les métaux d'apport peuvent être classés par leur forme. La classification comprend la forme poudre, comme les poudres métalliques pour le soudage par métallurgie des poudres ; la forme fil, comme les fils pleins et à âme flux pour le soudage à l'arc sous protection gazeuse ; et la forme baguette, qui comprend les baguettes de soudage utilisées dans des procédés tels que le soudage à l'électrode enrobée.

• Par procédé

  Il existe différents types de métaux d'apport pour les différents procédés de soudage, tels que le soudage à l'arc, le soudage au gaz, le soudage par résistance, le soudage par faisceau d'électrons et le soudage laser. Chaque procédé a des exigences spécifiques en matière de métal d'apport en fonction de la manière dont le soudage est effectué et des caractéristiques du cordon de soudure produit.

• Par métal de base

  Les métaux d'apport peuvent être classés en fonction des métaux de base qu'ils sont utilisés pour joindre. Cette classification comprend les métaux d'apport pour l'acier pour joindre les métaux de base en acier, les métaux d'apport pour l'aluminium pour les métaux de base en aluminium et les métaux d'apport en alliage de nickel pour les métaux de base en alliage de nickel. La classification tient compte des propriétés et des exigences de performance des soudures réalisées entre différents métaux de base.

• Par application

  Les métaux d'apport peuvent également être classés en fonction de leur application. Cette classification prend en compte les exigences spécifiques et les caractéristiques de performance nécessaires pour différentes industries et applications. Par exemple, les métaux d'apport pour l'aérospatiale exigent une résistance élevée et une résistance à la corrosion en raison des conditions difficiles à haute altitude. Dans les applications pétrolières et gazières, les métaux d'apport doivent résister à des pressions et des températures élevées. Dans le traitement des aliments, les métaux d'apport doivent être non toxiques et résistants à la corrosion.

Conception des métaux d'apport

• Conception de l'électrode :

  La conception de l'électrode comporte un revêtement de matériau fondant. Ce fondant peut être fabriqué à partir de nombreux matériaux différents, tels que la cellulose, la poudre de fer et l'aluminium. Le diamètre de l'électrode varie en fonction du joint de soudure. Il peut être lisse ou rugueux, selon la conception. La longueur de l'électrode est généralement comprise entre 10 et 30 cm. Elle est conçue pour être tenue à la main du soudeur. Le revêtement fondant de l'électrode est également conçu pour fondre lorsque le soudage commence. Cela crée un écran gazeux protecteur autour du métal d'apport en fusion. Il contribue à éliminer les impuretés du bain de fusion.

• Conception des alliages de métal d'apport :

  Les alliages de soudage sont conçus pour correspondre aux métaux de base à joindre ou pour fournir des propriétés différentes. Par exemple, un cordon de soudure en acier peut contenir du fer et du carbone, tandis que l'aluminium peut contenir du lithium, du cuivre ou du magnésium. Le nickel est souvent ajouté aux alliages à base de fer pour la résistance à la corrosion, et les alliages de titane peuvent inclure du bore ou de l'aluminium pour une dureté et une ductilité améliorées.

• Conception des propriétés mécaniques :

  Les métaux d'apport sont conçus pour avoir une bonne résistance, une bonne ductilité et une bonne dureté. Par exemple, les métaux d'apport pour l'acier sont conçus pour avoir une résistance à la traction et une limite d'élasticité élevées. Les métaux d'apport pour l'aluminium sont conçus pour être légers et avoir une bonne résistance à la fatigue. Les métaux d'apport en superalliage à base de nickel sont conçus pour résister à des températures élevées et à des environnements corrosifs.

• Conception de la résistance à la corrosion :

  Les métaux d'apport pour les environnements corrosifs sont conçus avec des éléments comme le chrome, le nickel et le molybdène pour former des couches d'oxyde protectrices. Par exemple, le métal d'apport en acier inoxydable contient au moins 10,5 % de chrome, ce qui contribue à prévenir la rouille dans l'air humide et l'exposition aux produits chimiques. Le nickel est ajouté à certains métaux d'apport pour améliorer la résistance à l'acide sulfurique et à d'autres produits chimiques agressifs.

• Conception de la dilatation thermique :

  Les métaux d'apport sont conçus avec de faibles coefficients de dilatation thermique pour éviter les déformations et les contraintes au sein du joint soudé. Par exemple, les métaux d'apport en superalliage à base de nickel sont conçus avec une faible dilatation thermique. Cela empêche les distorsions dans les centrales électriques à haute température et les applications aérospatiales. En outre, le contrôle du taux de refroidissement pendant le soudage peut contribuer à obtenir les propriétés de dilatation thermique souhaitées dans le métal d'apport.

Scénarios de métal d'apport

Les métaux d'apport peuvent être utilisés dans de multiples scénarios, et voici quelques-unes des applications les plus courantes.

• Industrie de la construction

  L'industrie de la construction utilise des métaux d'apport pour joindre des poutres, des colonnes et des plaques en acier afin de construire des bâtiments et des ponts. Il est largement utilisé dans la construction routière pour souder des métaux dans les garde-corps, les grands tuyaux métalliques pour le drainage et l'alimentation en eau, et les grandes structures métalliques.

• Industrie de la construction navale

  Les métaux d'apport sont également utilisés dans l'industrie de la construction navale pour souder des métaux dans divers composants, y compris la coque, les ponts et les réservoirs sous pression. Tous les navires et les grands bateaux construits dans l'industrie de la construction navale nécessitent des métaux d'apport.

• Industrie aérospatiale

  L'industrie aérospatiale utilise le métal d'apport pour souder des composants dans les avions et les engins spatiaux. Il est essentiel pour l'intégrité structurelle et les performances et est utilisé dans la fabrication de composants d'avions, comme les ailes, le fuselage et les trains d'atterrissage, et de composants d'engins spatiaux, comme les boucliers thermiques, les cadres structurels et les enveloppes.

• Industrie de la fabrication automobile

  L'industrie automobile utilise des métaux d'apport pour joindre des pièces et des composants dans les véhicules. Ils sont utilisés pour souder des métaux dans la structure de la carrosserie, les systèmes d'échappement, les composants du châssis et les réservoirs de carburant. Étant donné que les véhicules sont utilisés sur la route et sont exposés à une variété de conditions environnementales, les métaux d'apport utilisés dans les automobiles nécessitent des propriétés spécifiques, y compris la résistance à la corrosion, la résistance à la fatigue et la ténacité à l'impact.

• Industrie pétrolière et gazière

  L'industrie pétrolière et gazière utilise également des métaux d'apport. L'industrie a besoin de métaux d'apport pour joindre des tuyaux, des réservoirs de stockage et des plates-formes offshore. Les métaux d'apport utilisés dans cette industrie doivent être capables de résister à des environnements difficiles et à des conditions corrosives.

• Industrie de la production d'énergie

  Les métaux d'apport sont utilisés dans l'industrie de la production d'énergie pour souder des composants dans les turbines, les chaudières et les réservoirs sous pression. Les métaux d'apport utilisés dans cette industrie doivent être capables de résister à des températures et des pressions élevées.

Comment choisir un métal d'apport

Choisir le bon métal d'apport est très important pour la réussite globale d'un projet de soudage. Cela implique de tenir compte de nombreux facteurs pour s'assurer que le métal d'apport répondra aux exigences de performance souhaitées et sera compatible avec les matériaux à joindre. Voici quelques points clés à prendre en compte lors de la sélection d'un métal d'apport :

• Compatibilité avec le métal de base :

  Il est important de choisir un métal d'apport compatible avec les métaux de base à joindre. Par exemple, si l'acier inoxydable est soudé, un métal d'apport en acier inoxydable doit être choisi. La compatibilité entre les métaux de base et le métal d'apport est nécessaire pour assurer une bonne liaison et prévenir les défauts tels que les fissures ou les distorsions excessives.

• Propriétés mécaniques :

  Le métal d'apport doit avoir les propriétés mécaniques souhaitées pour résister aux conditions de service. Cela peut inclure d'avoir une résistance, une ductilité, une ténacité et une dureté suffisantes. Les propriétés mécaniques requises sont généralement déterminées par les exigences de l'application. Par exemple, si le joint soudé sera soumis à des charges d'impact, le métal d'apport doit avoir une bonne ténacité pour prévenir une rupture fragile.

• Conditions de service :

  Les conditions de service du joint soudé doivent être prises en compte lors de la sélection du métal d'apport. Cela inclut l'évaluation de facteurs tels que la température, la pression, la corrosion et l'usure. Si le joint soudé sera exposé à des environnements corrosifs, un métal d'apport résistant à la corrosion, tel qu'un métal à forte teneur en nickel, doit être sélectionné. De même, si des températures élevées sont attendues, un métal d'apport ayant une bonne résistance à la chaleur doit être choisi pour assurer la stabilité et les performances du joint soudé à des températures élevées.

• Procédé de soudage :

  Le choix du procédé de soudage peut également affecter la sélection du métal d'apport. Les différents procédés de soudage ont des exigences et des caractéristiques différentes pour les métaux d'apport utilisés. Par exemple, en soudage à l'arc, des électrodes enrobées sont utilisées comme métaux d'apport, tandis qu'en soudage au gaz, des baguettes d'apport sont utilisées. En outre, les métaux d'apport conçus pour des procédés spécifiques peuvent avoir des traitements ou des compositions spéciales pour améliorer leurs performances et leur adaptabilité dans ces procédés. Par conséquent, le procédé de soudage doit être pris en compte lors de la sélection du métal d'apport pour s'assurer que le métal d'apport est adapté au procédé de soudage souhaité, ce qui garantit la qualité et l'efficacité de l'opération de soudage.

Questions-réponses

Q1 : Quels facteurs influencent le choix du métal d'apport pour une application particulière ?

R1 : Des facteurs tels que la composition du métal de base, la conception du joint, les conditions de service, les propriétés mécaniques requises et la résistance à la corrosion influencent le choix du métal d'apport.

Q2 : Quelle est l'importance de faire correspondre le métal d'apport au métal de base ?

R2 : Faire correspondre le métal d'apport au métal de base garantit la compatibilité, minimise le risque de fissuration et produit les propriétés mécaniques souhaitées.

Q3 : Quels sont les types courants de métaux d'apport utilisés dans l'industrie ?

R3 : L'acier, l'acier inoxydable, l'aluminium, les alliages de nickel et le bronze sont des types courants de métaux d'apport utilisés dans l'industrie.

Q4 : Comment le choix de l'électrode affecte-t-il le métal d'apport ?

R4 : La composition de l'électrode détermine les propriétés du métal d'apport, y compris sa résistance, sa ductilité et sa résistance aux défauts.

Q5 : Quels sont les défis associés au soudage de métaux dissemblables ?

R5 : Les défis comprennent la sélection d'un métal d'apport approprié qui peut lier les deux matériaux, le contrôle de la chaleur pour éviter les dommages et la prévention des fissures ou des défauts dus aux différences de contraintes.