L`électrode est constituée d`une tige métallique ronde (âme

CHAPITRE 2
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POSTE DE SOUDAGE À L’ARC AVEC ÉLECTRODE ENROBÉE (SMAW) ET ACCESSOIRES
2.2 ÉLECTRODES ENROBÉES
L’électrode est constituée d’une tige métallique Figure 2.11 Électrode enrobée
ronde (âme), recouverte d’un produit chimique
Âme métallique
(enrobage) (figure 2.11). Elle sert à maintenir
un arc électrique et fournit le métal d’apport néPartie nue
cessaire à l’exécution du joint. Les électrodes
Enrobage
peuvent varier de diamètres, de longueurs et de
couleurs.
Numéro
d’identification
ENROBAGE
L’enrobage permet d’améliorer les qualités physiques, mécaniques et chimiques des soudures
réalisées (figure 2.12). Parmi les avantages des électrodes enrobées, il faut mentionner qu’elles :
– permettent une plus grande variation de l’arc;
– éliminent le collage de l’électrode, rendant ainsi l’amorçage plus facile;
– régularisent la désintégration de l’électrode durant le soudage;
– augmentent la vitesse de soudage;
– améliorent la conductivité de l’arc;
– permettent de concentrer davantage la chaleur sur la pièce à souder, ce qui accélère la fusion;
– permettent d’utiliser une intensité de courant plus élevée.
Figure 2.12 Fusion de l’électrode
Enrobage de l’électrode
Âme métallique
Gaz de protection
dégagé par l’enrobage
Métal
déposé
Cratère
Laitier
Arc
Bain de fusion
Pénétration
2.8
Métal de base
Soudage-montage
Module 8
POSTE DE SOUDAGE À L’ARC AVEC ÉLECTRODE ENROBÉE (SMAW) ET ACCESSOIRES
CHAPITRE 2
L’enrobage de l’électrode joue les rôles suivants :
– Il protège le bain de fusion contre la contamination atmosphérique. La fusion de l’enrobage
produit des gaz qui protègent le métal en fusion contre l’oxygène et l’azote de l’air, dont les
réactions peuvent entraîner une soudure peu résistante.
– Il augmente la conductibilité électrique de l’arc. L’enrobage contient des produits qui, en se
désintégrant, augmentent la quantité d’ions entre l’électrode et le métal de base.
– Il permet de diriger et de concentrer davantage l’arc sur l’endroit voulu et, de ce fait,
d’augmenter la vitesse d’exécution de la soudure.
– Il forme un dépôt de laitier (communément appelé flux), qui recouvre le métal fusionné. Bien
que l’on doive l’enlever après le refroidissement, le laitier préserve le cordon de soudure de
l’action de l’air et en ralentit le refroidissement. Plus précisément, le laitier remplit les rôles
suivants :
• Il prévient l’oxydation du bain de fusion.
• Il absorbe les oxydes et les impuretés qui flottent à la surface du bain de fusion.
• Il ralentit la solidification du métal en fusion.
• Il retarde le refroidissement du métal solidifié.
• Il contrôle la forme et l’apparence du cordon de soudure.
Le tableau de la figure 2.13 résume les rôles importants remplis par l’enrobage et le laitier qui
résulte de sa fusion.
Figure 2.13 Rôles de l’enrobage et du laitier
Rôle
Description
Rôle électrique
– Isoler électriquement les côtés de l’âme métallique qui compose l’électrode, évitant ainsi
l’amorçage d’un arc sur les côtés.
Rôle physique
– Protéger le bain de fusion de l’oxygène et de l’azote contenus dans l’air ambiant afin d’éviter
que les propriétés mécaniques du métal déposé ne soient dégradées.
Rôle métallurgique
– Désoxyder le bain de fusion afin d’empêcher la formation de soufflures dans celui-ci.
– Amener des éléments d’alliage au bain de fusion lorsque cela est nécessaire.
Rôle mécanique
– Soutenir et donner une forme au bain de fusion.
Les caractéristiques des enrobages des électrodes peuvent varier, notamment :
– l’épaisseur du recouvrement;
– la couleur, qui change selon le fabricant;
– la composition chimique, qui varie selon la catégorie de l’électrode.
L’enrobage est un mélange complexe de différentes matières, dont chacune joue un rôle précis lors
de l’amorçage, de la fusion ou de la solidification de la soudure. Observez, à la figure 2.14, les
cordons de soudure produits avec des enrobages de différentes épaisseurs.
Module 8
Soudage-montage
2.9
CHAPITRE 2
POSTE DE SOUDAGE À L’ARC AVEC ÉLECTRODE ENROBÉE (SMAW) ET ACCESSOIRES
Figure 2.14 Influence de l’épaisseur de l’enrobage sur le cordon de soudure (Bureau canadien de soudage)
Enrobage pelliculaire
Produit un cordon
convexe.
Enrobage mince
Produit un cordon
semi-convexe.
Enrobage semi-épais
Produit un cordon plat.
Enrobage épais
Produit un cordon très plat
ou concave dans un angle.
Composition des enrobages
Les composants chimiques utilisés pour la fabrication des enrobages déterminent les caractéristiques
de l’électrode. On peut diviser ces composants en cinq groupes selon leur effet principal.
Les producteurs de gaz forment un gaz qui protège l’arc et le bain de fusion en déplaçant l’air
ambiant autour de l’arc. Il s’agit surtout de la cellulose et des carbonates.
Les producteurs de laitier peuvent contenir plusieurs composants chimiques pour former le laitier
durant le soudage : oxyde de fer, rutile (oxyde de titane naturel), silice, marbre, spath fluor, etc.
Les agglomérants servent à lier les différents ingrédients qui constituent l’électrode. De plus, ils
favorisent l’amorçage et la stabilité de l’arc. Les silicates de sodium (électrodes pour courant
continu) et les silicates de potassium (électrodes pour courant alternatif) font partie de cette
catégorie.
Les désoxydants empêchent l’oxygène présent dans le bain de fusion de causer une perte
importante des propriétés mécaniques du cordon de soudure ou de former des soufflures dans le
bain de fusion. Dans le cas d’électrodes pour le soudage des aciers, on utilise généralement du
ferromanganèse et du ferrosilicium.
Enfin des éléments d’alliage ou d’autres poudres métalliques sont parfois ajoutés à l’enrobage
pour modifier les propriétés de la soudure. On utilise des poudres métalliques, le chrome, le
nickel, le molybdène, etc., purs ou sous forme d’alliage (ferrométal). Dans le cas de certaines électrodes en acier, on ajoute de la poudre de fer à l’enrobage afin d’augmenter la longueur du cordon
de soudure réalisé avec une même électrode. Ces électrodes offrent un meilleur taux de dépôt, car
la poudre métallique fond plus facilement que l’âme solide.
Le tableau de la figure 2.15 résume les principales fonctions des composants utilisés pour
fabriquer l’enrobage des électrodes.
2.10
Soudage-montage
Module 8
POSTE DE SOUDAGE À L’ARC AVEC ÉLECTRODE ENROBÉE (SMAW) ET ACCESSOIRES
CHAPITRE 2
Figure 2.15 Principales fonctions des composants de l’enrobage (Bureau canadien de soudage)
COMPOSANT
DE L’ENROBAGE
FONCTIONS
Principale
Secondaire
Cellulose
Produire des gaz protecteurs.
Agir sur la pression de l’arc.
Carbonate de calcium
Produire des gaz protecteurs.
Servir de fondant.
Spathfluor
Former le laitier.
Servir de fondant.
Dolomite
Produire des gaz protecteurs.
Servir de fondant.
Rutile
Former le laitier.
Stabiliser l’arc.
Titanate de potassium
Stabiliser l’arc.
Former le laitier.
Feldspath
Former le laitier.
Stabiliser l’arc.
Mica
Faciliter l’extrusion.
Stabiliser l’arc.
Argile
Faciliter l’extrusion.
Former le laitier.
Silice
Former le laitier.
Amiante
Former le laitier.
Faciliter l’extrusion.
Oxyde de manganèse
Former le laitier.
Servir de matériau d’apport.
Oxyde de fer
Former le laitier.
Poudre de fer
Augmenter le taux de dépôt.
Permettre à l’électrode de rester en contact
avec le métal de base.
Ferrosilicium
Désoxyder.
Servir de matériau d’apport.
Ferromanganèse
Servir de matériau d’apport.
Désoxyder.
Silicate de sodium
Servir de liant.
Servir de fondant.
Silicate de potassium
Stabiliser l’arc.
Servir de liant.
–––
–––
DIMENSIONS DE L’ÉLECTRODE
La taille des électrodes varie selon l’épaisseur du métal à souder, la position de soudage et la
préparation des bords. L’intensité en ampères du courant de soudage dépend de l’électrode choisie. Plus l’enrobage de l’électrode est épais, c’est-à-dire plus il contient d’éléments supplémentaires
à fondre, plus l’intensité de courant doit être élevée.
Le diamètre de l’électrode désigne le diamètre de l’âme, exprimé en pouces ou en millimètres. En
principe, le diamètre de l’électrode ne doit pas être supérieur à l’épaisseur du métal à souder.
Toutefois, il peut arriver que l’on utilise des électrodes de plus grand diamètre, lorsque la rapidité
d’exécution permet de croire que l’on évitera les problèmes liés aux déformations, à l’échauffement et à la présence de caniveaux.
Une électrode de petit diamètre ne peut pas supporter une intensité de courant élevée,
ce qui entraîne un manque de pénétration et un risque de collage.
Module 8
Soudage-montage
2.11