Qu'est-ce qui est impliqué dans le soudage de l'acier au carbone?
L’acier au carbone est une grande famille d’alliages d’acier qui se caractérise par un élément en alliage de carbone commun ainsi que par d’autres éléments, en fonction de l’utilisation finale de l’acier. Plusieurs méthodes de fabrication sont utilisées pour assembler ces matériaux, le soudage étant l’un des exemples les plus populaires. L'acier à faible teneur en carbone est assez facile et simple à souder en utilisant un certain nombre de méthodes différentes, y compris les procédés à l'arc et au gaz blindé. La soudure de l'acier à haute teneur en carbone est un peu plus délicate et nécessite un préchauffage et un refroidissement du métal après soudage.
Le terme acier au carbone est une description assez générique d'une grande famille de produits en alliages d'acier. Ces matériaux peuvent comporter différents éléments d'alliage en fonction de l'utilisation envisagée, mais ils contiennent tous du carbone à des degrés divers. Le soudage de l'acier au carbone est l'une des méthodes les plus courantes de construction et de fabrication de structures et de pièces utilisant ces matériaux. Le soudage consiste à réunir deux pièces de métal pour former une union étroite avec peu ou pas d'écart entre elles. Un joint permanent entre les deux est alors formé en fondant les pièces ensemble en une ligne étroite et focalisée le long de l'union avec des températures élevées localisées.
La teneur en carbone de tout produit en acier au carbone conditionne non seulement ses caractéristiques de travail, mais affecte également le soudage des matériaux. Pour cette raison, la soudure en acier au carbone des variétés à haute et à basse teneur en carbone diffère l'une de l'autre dans une mesure déterminée par la teneur totale en carbone du métal. L'acier à faible teneur en carbone, ou l'acier doux comme il est communément appelé, est la gamme la plus facile à souder et représente la majorité du soudage de l'acier au carbone dans la fabrication et la construction. L'acier doux peut être soudé à l'aide d'un soudage à l'arc classique, d'un soudage oxyacétylénique ou de l'un des procédés de soudage à l'arc sous protection gazeuse.
Le soudage à l'arc ou au bâton est l'une des deux méthodes les plus courantes de soudage des aciers à faible teneur en carbone. Les machines de soudage à l'arc produisent un courant électrique élevé qui passe par une paire de câbles reliés aux bornes sous tension et à la terre de la machine. Le câble sous tension comporte une pince à ressort à son extrémité dans laquelle une électrode recouverte de flux est serrée. Le câble de terre est fixé aux pièces métalliques avec une autre pince. Lorsque l’électrode est rapprochée du métal, le courant s’écoule sur celui-ci, produisant une zone fortement concentrée et localisée de chaleur intense.
Cette chaleur fait fondre les pièces métalliques au point de soudure avec l'électrode et le flux, le pool de flux fondu empêchant la contamination par oxydation de la soudure. L'autre méthode de soudage commune à l'acier à faible teneur en carbone est le soudage à l'arc sous gaz-métal, ou MIG. Ce processus fonctionne de manière similaire au soudage à l'arc, seule l'électrode est un brin de fil continu alimenté jusqu'au point de soudage par la machine à souder. Un flux constant de gaz argon ou d'un mélange argon / hélium est dirigé sur le point de soudure, ce qui protège le pool de soudure de la contamination. Le soudage à l'arc sous gaz tungstène, ou TIG, et le soudage à l'oxyacétylène sont des méthodes de soudage moins communément utilisées pour l'acier à faible teneur en carbone.
L'acier à haute teneur en carbone est utile en raison de sa dureté, une caractéristique qui le rend plus difficile à souder que l'acier doux en raison du fait que le chauffage du métal a tendance à l'adoucir. Bien que les mêmes méthodes de soudage sur acier au carbone soient utilisées pour souder de l'acier à haute teneur en carbone, les traitements de préparation et de post-soudage diffèrent. Pour éviter que l'acier ne se ramollisse pendant le soudage, les pièces sont généralement préchauffées et refroidies de manière contrôlée après le soudage. L'ampleur de ce processus de préchauffage et de refroidissement est dictée par la teneur globale en carbone de l'acier.