Soudage à l'arc à l'électrode enrobée

Le soudage à l'arc à l'électrode enrobée (SAEE), ou MMA ((en)Manual Metal Arc), ou SMAW ((en)Shielded Metal Arc Welding), soudage manuel ou soudage à la baguette, est l'un des procédés de soudage les plus utilisés. Son numéro ISO est 111, d'après la norme ISO 4063:2023.

Lorsque l'on approche l'électrode enrobée des pièces à assembler, il se crée un arc électrique qui dégage un fort effet calorifique provoquant la fusion de l'électrode.

Par abus de langage ou esprit de concision, souvent les soudeurs eux-mêmes parlent de soudage à l'arc. Mais techniquement et dans les normes, cette appellation relève plus de la catégorie Soudage à l'arc, englobant tous les procédés utilisant un arc électrique (ex. : TIG MIG-MAG, MMA, etc.).

Électrode

L'électrode enrobée, ou baguette de soudage, est constituée d'une âme métallique et d'un enrobage.

Électrodes spéciales

Carbures de tungstène, de chrome, de manganèse, de molybdène, de bore : dépose une couche de carbure pour améliorer la résistance à l'abrasion (électrode au ou AC 45 V).
Carbures de niobium : résistance aux chocs et à l'abrasion (électrode au ou AC 45 V).
Chanfreinage et gougeage (électrode au ou AC 45-55 V).
Chauffage (électrode au - ou AC 60 V).
Perçage et découpage (électrode au - ou AC 45 V).
Rechargement.

Âme métallique

L'âme est la partie métallique de l’électrode, le métal d'apport déposé pour assembler les pièces. Son rôle est triple : conduire le courant, déposer le métal et créer l’arc électrique. Elle compose le centre de l'électrode.

Diamètres : 1,25 ; 1,6 ; 2 ; 2,5 ; 3,2 ; 4 ; 5 ; 6,3 ; 7 et 8 mm.
Composition : aciers, alliages d’aluminium ou de cuivre, nickel, chrome.

Enrobage

C’est un mélange complexe dont les composants sont choisis en fonction du métal à souder. Il forme le laitier qui remonte à la surface. Sa viscosité permet de varier les positions.

Pour éviter l'absorption d'humidité, on peut chauffer les électrodes au four (étuvage) avant de les utiliser. Certains enrobages sont résistants à l'absorption d'humidité mais leur efficacité ne dure que quelques heures.

Les électrodes ont des longueurs variées, 225 mm, 250 mm, 300 mm, 350 mm, 450 mm, 600 mm, ou 700 mm.

Composition

Le potassium et le sodium, aux potentiels d'ionisation bas, maintiennent l'arc en place.
La cellulose, les matières organiques et les carbonates dégagent du CO₂.
Les métaux en poudre : chrome, manganèse, nickel, silicium, titane et le graphite migrent dans le métal pour lui conférer leurs propriétés.
L'hydrogène diffusible accélère la fonte de l'âme, et diminue les coûts de main-d'œuvre.

Rôles

Électrique : meilleure ionisation qui améliore la stabilité de l’arc.
Métallurgique : atmosphère gazeuse, le cratère protège le bain de fusion ; le laitier protège de l'oxydation, de l'effet de trempe, évacue les gaz prisonniers, sert d'isolant thermique. Il doit être nettoyé du cordon ; l'enrobage peut apporter des éléments d'addition modifiant les propriétés mécaniques (chrome, nickel, manganèse, etc.). Il ajoute le métal ; il sert de point d'appui pour les positions de soudure (position montante, verticale, etc.).
Mécanique : le cratère évite le collage ; le laitier maintient le métal en fusion ; guide l’arc électrique.

Normes

Différentes normes permettent d'identifier les électrodes. Les plus courantes sont la norme européenne (EN) et la norme américaine (AWS).

Norme européenne

NF EN 499 : électrodes enrobées pour aciers non alliés et aciers à grain fin.

Exemple : E 35 5 (2Ni) R 4 2 H5

E : électrode enrobée
35 : limite d'élasticité, résistance mécanique et allongement

5 : température d'énergie moyenne de rupture à 47 J

2Ni : composition chimique

R : type d'enrobage

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

2 : position de soudage

H5 : hydrogène diffusible

NF EN 757 : pour aciers à haute résistance
NF EN 1600 : pour aciers inoxydables et résistant aux températures élevées

Norme américaine

AWS signifie (en) American Welding Society.

AWS A5.1 : électrodes enrobées pour aciers (norme américaine)

Exemple : E 60 1 0

E : la lettre (E) indique que c’est une électrode
60 : résistance à la traction x 1 000 PSI

1 : position

0 :
- type de courant (AC : alternatif. DCEP : continu électrode au plus. DCEN : continu électrode au moins) ;
- quantité de poudre de fer par rapport au poids de l'enrobage ;
- dans certains cas, les deux derniers chiffres sont à prendre en compte.

AWS A5.5

Exemple : E80 1 8 -B2

E : électrode
80 : résistance à la traction minimale x 1 000 PSI
1 : position
8 : type de courant, poudre de fer…
B2 : composition chimique
ISO 2560-A

Le courant électrique

On peut modifier les paramètres tels que l'intensité ou la tension.

Le courant peut être alternatif ou continu.

Dans le cas du courant continu, la polarité joue un rôle important dans la qualité et l’aspect du cordon de soudure. Le choix de la polarité est dicté par le type d’électrode utilisée.

Polarité directe (négative)

Électrode au pôle négatif (-).
Pièce au pôle positif ( ).

Note : température plus élevée du métal de base.

Bonne fusion du bain, meilleure pénétration. Utilisé généralement les électrodes basiques pour les passes de pénétration ou la première passe (aussi appelé passe de pénétration), généralement à l'aide d'électrodes de diamètre 2.5).

Polarité indirecte (positive)

Électrode au pôle positif ( ).
Pièce au pôle négatif (-).

Note : température plus élevée du métal d’apport.

Utilisé généralement pour l’électrode rutile et les passes de remplissage

Santé au travail

Les vapeurs émises lors de la soudure forment un aérosol de particules fines et de nanoparticules de tungstène, de chrome, de manganèse, de molybdène, argent, de bore... qui au-delà d'une certaine dose sont toxiques par inhalation ou ingestion. Le manganèse est notamment responsable du « manganisme », une maladie neurodégénérative incurable aussi dite « maladie des soudeurs » aujourd'hui reconnue dans certains pays (dont la France) comme maladie professionnelle.

Notes et références

Normes et standards

Références

Voir aussi

Bibliographie

NF EN ISO 2560, Électrodes enrobées pour le soudage manuel à l'arc des aciers non alliés et des aciers à grains fins

Portail de la production industrielle
Portail des sciences des matériaux