Le soudage est un procédé d’assemblage de métaux largement utilisé en raison de sa résistance et de sa simplicité. Cependant, le soudage de métaux de même qualité est beaucoup plus facile que le soudage de métaux différents. Le soudage de métaux différents nécessite une compréhension des propriétés chimiques et physiques de chaque métal afin d'adapter la procédure de soudage pour une soudure réussie.
Pour vous aider à économiser du temps et des efforts, nous avons compilé un guide détaillé sur le soudage de métaux différents. Dans ce guide, vous découvrirez les défis du soudage de métaux différents, les facteurs à prendre en compte avant le soudage et les procédés de soudage couramment utilisés.
Est-il possible de souder des métaux différents ?
Si vous débutez en soudage, vous vous demandez peut-être s’il est possible de souder des métaux différents. La réponse est oui, mais avec certaines précautions. Le soudage de différents métaux comporte certains défis, notamment des différences de propriétés physiques telles que la conductivité thermique et la dilatation, les propriétés magnétiques, la structure métallurgique et la résistance à la corrosion. Néanmoins, le soudage a considérablement progressé et il existe des procédés spécifiques qui permettent de souder même les métaux les plus différents.
Facteurs cruciaux à prendre en compte avant de souder des métaux différents
Avant de souder deux pièces différentes, vous devez les identifier et comprendre leurs propriétés physiques, chimiques et mécaniques. La plupart des métaux ont leurs propriétés physiques, chimiques et mécaniques normalisées par ASTM/ASME. Par exemple, chaque acier inoxydable austénitique, comme le 304 ou le 316, aura les mêmes propriétés quel que soit le fabricant. Cependant, dans des applications spécifiques telles que le soudage de réparation où vous ne pouvez pas identifier avec précision deux pièces, vous devrez effectuer un test d'étincelle, envoyer un échantillon de matériau à analyser ou consulter le fabricant d'origine ou les plans.
Une fois que vous avez compris la chimie de base des matériaux différents, vous pouvez réaliser les soudures les plus résistantes en fonction des conditions de service. Les facteurs cruciaux auxquels il faut prêter attention sont les propriétés physiques, les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion des deux pièces et du matériau de remplissage utilisé pour les assembler.
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Caractéristiques physiques : Les caractéristiques physiques du métal soudé doivent correspondre à celles du métal de base. Différents métaux ont des points de fusion et des coefficients de dilatation thermique différents. De ce fait, on peut atteindre son point de fusion plus rapidement, puis fondre et s'écouler sans fusionner avec le deuxième morceau. De plus, les différences de dilatation thermique peuvent faire s’étendre davantage une pièce en raison de la chaleur, entraînant des fissures thermiques.
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Propriétés mécaniques : lors de la correspondance des propriétés mécaniques, la résistance du métal soudé doit être égale ou supérieure à celle du matériau le plus faible. Dans certaines applications, le code de l'American Society of Mechanical Engineers (ASME) autorise une résistance de soudure de 95 %. Il est également souhaitable de faire correspondre la ductilité des pièces soudées, mais ce n'est pas toujours possible.
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Résistance à la corrosion : Le maintien d'une bonne résistance à la corrosion de la soudure est crucial dans le soudage de tuyaux ou dans toute application où les soudures pourraient être soumises à la corrosion. La résistance à la corrosion doit être adaptée au métal de base le moins résistant de la soudure. Si la soudure est soumise à l'eau salée, elle doit être plus résistante à la corrosion que les deux pièces pour éviter la corrosion galvanique.
Processus courants de soudage de métaux différents
Le soudage de métaux différents peut être réalisé avec succès avec l'une des méthodes de soudage par fusion, le soudage sans fusion ou les soudures à faible dilution.
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Soudage par fusion : cela comprend les méthodes de soudage à l'arc les plus courantes, telles que le soudage à l'arc sous gaz métallique (GMAW ou MIG), le soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW ou TIG), le soudage à la baguette, le soudage à l'arc submergé (SAW) ou le soudage à noyau de flux (FCAW). ). En tant qu'amateur, vos choix privilégiés pour les métaux différents sont la méthode de soudage MIG ou TIG. Le procédé de soudage MIG est plus simple, mais avec le TIG, vous pouvez parfaitement contrôler le dépôt du métal d'apport, ce qui est crucial dans le soudage de métaux différents.
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Méthodes à faible dilution : Il s’agit du procédé de soudage par faisceau d’électrons, du soudage au laser et du soudage à l’arc pulsé. Ceux-ci sont couramment utilisés pour assembler des métaux différents, délicats et minces, sans métal d’apport ajouté.
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Soudage sans fusion : Cela comprend le soudage par friction, le soudage par explosion, le collage par diffusion ainsi que le brasage et le brasage. Les méthodes sans fusion et à faible dilution sont couramment utilisées dans la production lourde et dans des applications industrielles spécifiques. D'un autre côté, le soudage par fusion vous conviendra parfaitement dans vos projets quotidiens de bricolage, d'atelier à domicile ou de réparation de soudage .
En conclusion, le soudage de métaux différents est possible, mais cela comporte certains défis. Il est crucial de prendre en compte les propriétés physiques, les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion des deux pièces et du matériau de remplissage utilisé pour les assembler. Avec le bon processus de soudage et les précautions appropriées, vous pouvez souder même les métaux les plus différents.
Guide sur la façon de souder des métaux différents
Lorsqu’il s’agit de souder des métaux différents, vous devez garder à l’esprit certaines choses. Dans cette section, nous aborderons certains des types les plus courants de soudage de métaux différents et fournirons quelques trucs et astuces pour chacun.
Soudage de l'acier sur l'acier inoxydable
Le soudage de l’acier doux sur l’acier inoxydable est l’un des types de soudage de métaux différents les plus courants. Le plus gros problème avec ce type de soudage est que le carbone peut affecter le plus grand avantage de l’acier inoxydable : la résistance à la corrosion. De plus, il existe de grandes différences dans les propriétés physiques et mécaniques de l’acier inoxydable et de l’acier ordinaire.
Défis liés au soudage de l’acier à l’acier inoxydable
- Problème de résistance à la corrosion : Le carbone de l’acier doux peut compromettre la résistance à la corrosion de l’acier inoxydable.
- Différences physiques et mécaniques : L'acier inoxydable et l'acier ordinaire ont des propriétés très différentes.
Pour souder de l'acier à l'acier inoxydable, vous pouvez utiliser l'une des méthodes de soudage par fusion courantes, mais les choix typiques sont le soudage au gaz inerte métallique (MIG) et le soudage au gaz inerte au tungstène (TIG). Les aciers au carbone contenant moins de 0,2 % de carbone peuvent généralement être soudés avec des charges austénitiques sans préchauffage. Cependant, si la teneur en carbone est supérieure à 0,3 %, le contrôle de la température est crucial.
Soudage de l'acier sur l'acier inoxydable - Préparation de la soudure
Le soudage de l'acier doux directement sur l'acier inoxydable n'est pas recommandé car une phase martensite exceptionnellement dure de l'acier peut se produire. L'acier martensite est sujet à la fissuration, c'est pourquoi les soudeurs biseautent généralement les pièces. En raison de la teneur en nickel de l'acier inoxydable, l'espace entre les racines est plus grand, mais la face de la racine est réduite pour favoriser le mouillage.
- Éviter la formation de martensite : le biseautage et l'ajustement des espaces entre les racines sont cruciaux pour éviter les fissures.
- La propreté est la clé : l'huile, la graisse ou les contaminants peuvent compromettre l'intégrité de la soudure.
Des applications spécifiques de pipelines peuvent nécessiter l’assemblage d’acier galvanisé et d’acier inoxydable. Dans ce cas, vous devez retirer soigneusement le revêtement de zinc. La combustion du zinc peut provoquer une fragilisation des liquides, des fissures et des fumées de soudage toxiques. Son nettoyage est donc crucial.
Soudage de l'acier sur l'acier inoxydable - Sélection de métaux d'apport
La sélection du métal d’apport pour l’assemblage de l’acier à l’acier inoxydable différera en fonction des applications et des températures des conditions de service.
- Conditions de service : Choisir le métal d'apport en fonction de l'application et de la température.
- Choix courants : Type 309 ou 312 pour des températures inférieures à 800°F ; ERNiCr-3 ou ENiCrFe-2/3 pour des températures plus élevées.
Les charges en alliage de nickel ont un coefficient de dilatation thermique (COE) entre l'acier ordinaire et l'acier inoxydable austénitique, ce qui les aide à lutter contre les ruptures de fatigue thermique qui sont plus probables avec les charges 309 ou 312.
Soudage de l'acier sur l'acier inoxydable - Choix du gaz de protection
Lorsque vous assemblez de l'acier doux à de l'acier inoxydable, vous souhaitez exclure du mélange les gaz réactifs tels que l'oxygène. L'oxygène peut réagir avec l'atmosphère, provoquant des imperfections et des défauts dans l'acier au carbone, mais vous pouvez le remplacer par de petites quantités de CO2, qui est semi-réactif.
Note importante:
- Hors gaz réactifs : Eviter l'oxygène dans le mélange ; de petites quantités de CO2 sont préférables.
- Niveaux d'azote : Gardez l'azote à un niveau bas pour éviter les fissures à chaud.
L'azote présent dans le mélange peut diminuer la teneur en ferrite du métal fondu, ce qui entraîne des fissures à chaud. Par conséquent, vous souhaitez maintenir les niveaux aussi bas que possible.
Souder l'acier à l'acier inoxydable - Combattre les différences de dilatation thermique
La conductivité thermique et la dilatation thermique de l'acier inoxydable et de l'acier doux sont très différentes, et ces différences rendent le soudage de métaux différents difficile.
La dilatation thermique est définie comme la variation de longueur par degré de température par rapport à la longueur. L'acier doux a un coefficient inférieur de 5,9 (10-6 in/(in oF)) par rapport à l'acier inoxydable commun avec 9,4. En conséquence, l'acier inoxydable changera de longueur plus que l'acier doux pendant le soudage, ce qui peut entraîner des contraintes résiduelles.
De plus, l’acier inoxydable met plus de temps à chauffer que l’acier, mais il a également besoin de plus de temps pour refroidir. Avec les différences de dilatation thermique, les contraintes thermiques augmentent, entraînant une déformation.
Exemples de combinaisons de soudage :
| Type d'acier | Type inoxydable | Métal d'apport | Gaz de protection | Température de préchauffage. |
|---|---|---|---|---|
| Acier doux | 304 inoxydable | Tapez 309 | Mélange C25 | Aucun |
| Acier Carbone | 316 inoxydable | ERNiCr-3 | 100% Argon | 300°F |
| Galvanisé | Inox 304L | Tapez 312 | Mélange C25 | Retirer le revêtement de zinc |
Dernières pensées
Le soudage réussi de matériaux différents nécessite une compréhension approfondie des propriétés physiques et mécaniques de tous les matériaux impliqués, y compris le métal d'apport. L'adéquation précise de ces propriétés garantit un joint soudé solide et fiable. Pour y parvenir, vous devez préparer soigneusement les matériaux, sélectionner l'équipement et le matériau d'apport appropriés, utiliser des techniques de soudage appropriées et appliquer un traitement post-soudage si nécessaire. Bien que ce processus puisse être difficile, avec la bonne approche et une attention particulière aux détails, le soudage de matériaux différents peut être réalisé avec succès.
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Foire aux questions 🧐
Quel est le procédé de soudage le plus approprié pour assembler des métaux différents ?
Le procédé de soudage le plus approprié pour assembler des métaux différents dépend des métaux à assembler. Cependant, le soudage par fusion, qui comprend des méthodes telles que le soudage à l'arc sous gaz métallique (GMAW ou MIG), le soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW ou TIG), le soudage à la baguette, le soudage à l'arc submergé (SAW) ou le soudage à noyau de flux (FCAW), est généralement la méthode privilégiée.
L’acier au carbone et l’acier inoxydable peuvent-ils être soudés ensemble, et si oui, quelle électrode est recommandée ?
Oui, l’acier au carbone et l’acier inoxydable peuvent être soudés ensemble. Il est cependant important d’utiliser une électrode spécifique, comme une électrode 309L, pour assurer une liaison solide entre les deux métaux.
Quelles sont les considérations à prendre en compte pour prévenir la corrosion lors du soudage de métaux différents ?
Lors du soudage de métaux différents, il est important de prendre en compte le potentiel de corrosion galvanique, qui se produit lorsque deux métaux différents sont en contact l'un avec l'autre en présence d'un électrolyte. Pour éviter la corrosion, il est recommandé d'utiliser un métal d'apport dont la composition est aussi proche que possible du métal de base et d'éviter d'utiliser des métaux différents dans des environnements humides ou corrosifs.
Quel est le but d'utiliser une baguette de soudage 309 pour le soudage de métaux différents ?
Une baguette de soudage 309 est couramment utilisée dans le soudage de métaux différents car elle est conçue pour souder l'acier inoxydable à d'autres métaux, y compris l'acier au carbone. Il offre également une bonne résistance à la fissuration et à la corrosion.
Comment préparer des métaux différents pour le soudage afin d’assurer une liaison solide ?
Pour préparer des métaux différents au soudage, il est important d’éliminer toute rouille, saleté, huile ou autres contaminants de la surface du métal et des joints soudés. Cela peut être fait en meulant, en ponçant ou en utilisant une brosse métallique. Il est également recommandé de préchauffer les métaux pour réduire les risques de choc thermique et assurer une liaison solide.
Est-il possible de souder par collage différents types de métaux, et quelles sont les limites ?
Oui, il est possible de souder différents types de métaux, mais il existe des limites. Le soudage à la baguette n'est généralement pas recommandé pour le soudage de métaux différents, car il nécessite une électrode spécifique pour chaque métal à souder, et le processus peut entraîner des fissures et de la corrosion s'il n'est pas effectué correctement. Il ne convient pas non plus aux métaux minces ou aux métaux qui nécessitent un contrôle précis de l’apport de chaleur.