Soudage à l’arc à l’électrode enrobée

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Introduction

Le soudage à l’arc à l’électrode enrobée (SAEE), soudage manuel ou soudage à la baguette est le plus connu des procédés de soudure.

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

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

C'est le métal d'apport déposé pour assembler les pièces. Elle joue aussi le rôle de conducteur électrique.

diamètres : 1,25 ; 1,6 ; 2 ; 2,5 ; 3,15 ; 4 ; 5 ou 6 mm ;
composition : aciers, alliages d’aluminium ou de cuivre, nickel.

Elle compose le centre de l'électrode.

Enrobage

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 avant de les utiliser. Certains enrobages sont résistants à l'absorption d'humidité mais leur efficacité ne dure que quelques heures.

Il peut être de différents types :

A ou RA (acide) : adapté aux aciers ;
B ou RB (basique) : à utiliser en courant continu, son laitier adhère peu ;
C ou RC (cellulosique) : courant continu, adapté aux position délicates, pénétration profonde, donne des soudures étanches, l'arc décroche facilement ;
O (oxydant) : arc stable, pénètre peu, bel aspect des soudures ;
R ou RR (rutile, TiO₂) : arc stable, pénètre moyennement, donne des soudures étanches ;
S : spécial.

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 CO.
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.
silicates

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 ; l'enrobage peut apporter des éléments d'additions modifiant les propriétés mécanique (chrome, nickel, manganèse, ...).
Mécanique : le cratère évite le collage ; le laitier maintient le métal en fusion.

Normes

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

Code	Limite élastique (N/mm²)	Résistance (N/mm²)	Allongement %
35	355	440 à 570	22
38	380	470 à 600	20
42	420	500 à 640	20
46	460	530 à 650	20
50	500	560 à 720	18

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

Code	Température
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

Code	Mn	Mo	Ni
Champs vide	2,0
Mo	1,4
Mn Mo	> 1,4 - 2,0	0,3 – 0,6
1Ni	1.4		0,6 – 1,2
2Ni	1.4		1,8 – 2,6
3Ni	1.4		>2,6 – 3,8
Mn1Ni	>1,4 – 2,0		0,6 – 1,2
1NiMo	1,4	0,3 – 0,6	0,6 – 1,2
Z	autre

R : type d'enrobage

Code	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

Code	Rendement	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

Code	Position
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, cf. code 3

H5 : hydrogène diffusible

Code	ml/100g max
H5	5
H10	10
H15	15

NF EN 757 : pour aciers à haute résistance
NF EN 1600 : pour aciers inox et résistant aux températures élevées
AWS A5.1 : Électrodes enrobées pour aciers (norme américaine)

Exemple : E 60 1 0

E : électrode
60 : résistance à la traction x1000 PSI
1 : position

Code	Position
1	Toutes positions
2	Horizontal et à plat seulement
3	À plat seulement
4	À plat, par dessous, horizontal, vertical descendant

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.

Code	Courant	Arc	Pénétration	Enrobage	Poudre de fer
E--10	DCEP	Pénétrant	Profonde	Cellulose, sodium	0 à 10%
E---1	AC, DCEP	Pénétrant	Profonde	Cellulose, potassium	0
E---2	AC, DCEN	Moyen	Moyenne	Rutile, sodium	0 à10%
E---3	AC, DCEN, DCEP	Faible	Faible	Rutile, potassium	0 à 10%
E---4	AC, DCEN, DCEP	Faible	Faible	Rutile, poudre de fer	25 à 40%
E---5	DCEP	Moyen	Moyenne	Peu d'hydrogène, sodium	0
E---6	AC, DCEP	Moyen	Moyenne	Peu d'hydrogène, potassium	0
E---8	AC, DCEP	Moyen	Moyenne	Peu d'hydrogène, poudre de fer	25 à 40%
E--20	AC, DCEN	Moyen	Moyenne	Oxyde de fer, sodium	0
E--22	AC, DCEN, DCEP	Moyen	Moyenne	Oxyde de fer, sodium	0
E--24	AC, DCEN, DCEP	Faible	Faible	Rutile, poudre de fer	50%
E--27	AC, DCEN, DCEP	Moyen	Moyenne	Oxyde de fer, poudre de fer	50%
E--28	AC or DCEP	Moyen	Moyenne	Peu d'hydrogène, poudre de fer	50%
E--48	AC or DCEP	Moyen	Moyenne	Peu d'hydrogène, poudre de fer	25 à 40%

AWS A5.5

Exemple : E80 1 8 -B2

E : électrode
80 : résistance à la traction minimale x1000 PSI
1 : position
8 : type de courant, poudre de fer, ...
B2 : composition chimique
ISO 2560-A