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Quelques principes et préparations pour le soudage sous flux en poudre 121

Publié: le 11/03/2013 à 12:36 Dernière mise à jour: le 11/03/2013 à 12:36 Par: Dominique ADMIN Nombre de vues: 300
Le soudage électrique à l'arc sous flux solide électro-conducteur (SAW : Submerged automatic welding) est réalisé à partir d'un arc électrique créé et entretenu entre le fil électrode d'apport de métal (de Ø 1,2 à Ø 8 mm) dévidé à une vitesse constante et la pièce à souder. Un dépôt continuel de flux en poudre (parfaitement étuvé et de granulométrie homogène) recouvre l'extrémité du fil électrode et la pièce à souder.

1 - Principes du soudage sous flux en poudre 121

Le soudage sous poudre est déjà assez répandu mais nettement moins que le soudage MIG ou TIG. Ce processus présente d'importantes similitudes avec le soudage MIG/MAG dans le sens où un arc électrique est également entretenu entre un fil-électrode fondant amené en continu et la pièce. Contrairement au soudage MIG/MAG, on n'utilise cependant pas de gaz pour protéger le bain de fusion de l'effet de l'air environnant, mais une poudre de soudage.
Outre les gaz protecteurs nécessaires, la poudre produit également un laitier, qui doit être éliminé après chaque cordon de soudage. La poudre est stockée dans un entonnoir. Un distributeur veille à ce qu'elle soit déposée uniformément autour du fil avant l'arc de soudage. La poudre consommée et fondue forme le laitier. La poudre non fondue est aspirée ultérieurement et récupérée pour être réutilisée après étuvage.

2 - Avantages du soudage sous flux en poudre 121

Comme le nom l'indique, le soudage sous poudre est caractérisé par l'utilisation de poudre en guise de protection contre l'air environnant. Les pertes de chaleur limitées, augmentant d'une part la pénétration et le mélange et d'autre part la vitesse de fusion, constituent un effet secondaire positif de l'utilisation de poudre.
En effet, le soudage sous poudre est un processus très productif (nous avons déjà entendu parler de productions extrêmes de 45 kg/h). Moyennant un concept et un contrôle adéquats du processus, celui-ci garantit, de plus, une grande qualité de soudage. Outre la pénétration profonde, la production de fumée et l'émission de lumière minimes constituent d'autres atouts.
Il s'agit, enfin, d'un procédé automatique. La fonction de l'opérateur est ramenée au démarrage du processus, au réglage des paramètres et au contrôle de l'installation pendant le fonctionnement. C'est justement parce que le facteur humain est fortement réduit que la fiabilité est importante.

3 - Applications du soudage sous flux en poudre 121

Le soudage sous flux en poudre est idéal pour les soudures longitudinales et circulaires ainsi que pour le soudage d'angle. Le soudage d'angle peut être réalisé à plat comme verticalement. Pour les soudures circulaires, la pièce est en rotation sous une tête automatique de soudage fixe. Le soudage a lieu généralement à plat.
En fonction de l'épaisseur du matériau, le soudage peut être exécuté selon la technique simple couche ou plusieurs couches. Le soudage sous poudre est principalement appliqué pour le soudage de types d'acier de construction, de types d'acier faiblement alliés et inoxydables. Il convient aussi pour souder quelques non ferreux avec un choix judicieux du fil-électrode et de la combinaison de poudre. Les applications ont beau sembler assez diverses, il s'agit du point faible de ce procédé de soudage. En raison de la fluidité du bain de fusion, du laitier fondu et de la tendance à l'écoulement de la couche de poudre, le soudage de soudures circulaires est généralement exécuté à plat (position PA ou PB).
Plus concrètement, le processus est limité en gros aux positions PA (à plat) et PB (soudage d'angle vertical). Autre restriction: normalement, le procédé ne peut être utilisé qu'à partir d'une épaisseur de tôle de 4 / 5 mm.

4 - Variantes du soudage sous flux en poudre 121

Soudage twin-arc:
Dans le cadre de cette variante, deux fils généralement fins sont amenés par un seul moteur et par la même pointe de contact. Aux distances de fil habituelles (2 à 4x le diamètre du fil), les deux fils de soudage fondent dans un même espace d'arc. On peut ainsi influencer la largeur du cordon de soudage. Ce processus est caractérisé par une vitesse de fusion élevée.

Soudage tandem
:
Ici, deux fils, raccordés chacun à leur propre source de courant, sont amenés séparément. Le soudage tandem permet donc d'appliquer par fil des intensités de courant plus élevées, ce qui donne une fusion pouvant être plus que doublée.
Dans le cadre de ce processus, les 2 arcs de soudage remplissent des tâches différentes. Le premier fil est raccordé au courant continu et est utilisé pour obtenir la grande pénétration. Le deuxième fil, raccordé au courant alternatif, est utilisé pour remplir la soudure.

5 - Paramètres du soudage sous flux en poudre 121

En raison de la présence de la poudre, l'opérateur-soudeur ne peut pas voir le bain de soudage. Il doit donc pouvoir faire entièrement confiance au réglage et au maintien des paramètres de soudage (intensité du courant, tension d'arc, vitesse de soudage,...). Ces facteurs influencent la forme et la largeur du cordon de soudage comme la profondeur de pénétration et la composition chimique du métal fondu.

5 - 1 - Intensité du soudage sous flux en poudre 121

L'intensité du courant a un impact sur différents domaines et notamment sur la surépaisseur de soudage, sur la vitesse de fusion (kg/h) et sur la profondeur de pénétration.
Pour ce qui est de ce dernier paramètre, c'est en fait la densité de courant ? l'intensité de courant par mm² de diamètre de fil ? qui est déterminante. Plus la densité de courant est élevée, plus la pénétration est profonde.
Cela est important car dans la pratique, l'intensité du courant est déterminée sur la base d'une profondeur de pénétration souhaitée. L'intensité du courant détermine à son tour le diamètre de fil de soudage à utiliser.

5 - 2 - Tension d'arc du soudage sous flux en poudre 121

Une augmentation de la tension d'arc entraîne un élargissement du cordon de soudage avec une diminution simultanée de la profondeur de pénétration.
La tension d'arc a moins d'influence sur la profondeur de pénétration que l'intensité du courant.

5 - 3 - Polarité du soudage sous flux en poudre 121

On obtient la pénétration la plus profonde lors du soudage au courant continu et avec un fil raccordé au pôle positif.
En cas de raccord au pôle négatif, la quantité de métal de soudage fondu augmente et la pénétration diminue.
La profondeur de pénétration lors du soudage au courant alternatif se situe entre les deux. Tout cela est lié à la température des pôles. Elle est la plus élevée au pôle positif.

5 - 4 - Longueur de fil libre en soudage sous flux en poudre 121

Avec une longueur libre du fil accrue, la profondeur de pénétration diminuera vu qu'une partie de la chaleur de soudage est utilisée pour préchauffer le bout de fil libre.

5 - 5 - Produits d'apport de soudage sous flux en poudre 121

Les flux en poudre utilisés pour ce procédé sont composées de minéraux fusibles granuleux contenant des oxydes de manganèse, de silicium, de titane, de calcium, de zirconium, de magnésium et d'autres composants. En général, les poudres peuvent être réparties de 2 manières.

Poudres agglomérées
:
Produites en séchant les composants et en les liant avec un liant chimique ayant une basse température de fusion. Ces poudres conviennent pour le soudage sur la rouille.

Poudres fondues
:
Produites en mélangeant les composants et en les fondant dans un four électrique. Ces poudres de soudage sont surtout intéressantes en raison de leur faible caractère hygroscopique, de leur bonne résistance aux fortes intensités de courant et du bel aspect des soudures.

Fils d'apport
:
Pour le soudage de types d'acier non alliés, on utilise normalement des fils dont le diamètre varie de Ø 2 à Ø 4 mm. Le type de fil est choisi en fonction des propriétés mécaniques qu'on souhaite obtenir et ce, en combinaison avec la poudre à appliquer.

6 - La préparation de joint en bout à bout bord droit sans chanfrein en ASF / 121

Type de joint Ø fil
d'apport
Nombre de passes Intensité
Ampères
Tension
Volts
Vitesse de soudage
Ø 2,4 mm 1 passe endroit
1 reprise envers
310 - 340
340 - 370
25 - 28 50 - 55 cm/min
50 - 55 cm/min
Ø 2,4 mm 1 passe endroit
1 reprise envers
360 - 390
400 - 430
28 - 30 50 - 55 cm/min
50 - 55 cm/min
Ø 3,2 mm 1 passe endroit
1 reprise envers
490 - 520
520 - 550
29 - 31 40 - 45 cm/min
40 - 45 cm/min
Ø 3,2 mm 1 passe endroit
1 reprise envers
570 - 600
640 - 690
28 - 30
29 - 32
45 - 50 cm/min
45 - 50 cm/min
Ø 3,2 mm 1 passe endroit
1 reprise envers
590 - 610
640 - 690
28 - 30
29 - 32
45 - 55 cm/min
45 - 55 cm/min


Prévoir des martyres de démarrage assez long pour permettre la montée des paramètres électriques.
Prévoir un support envers pour les faibles épaisseurs < 10 mm
Le jeu entre les tôles est nul et il ne doit pas être supérieur à 0,8 / 1 mm
La hauteur de la partie terminale du fil sorti de la tête de soudage doit être de 5 à 7 fois le diamètre du fil
Pour un fil de Ø 3,2, il faut environ 20 / 21 mm de partie terminale.
L'interpénétration des deux cordons doit être vérifiée sur un coupon témoin de soudage.
Le rapport largeur du cordon sur profondeur du cordon doit être supérieur à 0,7 pour éviter d'éventuelles fissurations à chaud en court de soudage.
Il est recommandé de ne pas dépasser 20 / 21 Kilojoules si vous avez des résiliences à basse température (- 20°C ou - 40° C).
Les résiliences à basse température dépendent de la teneur en carbone du métal de base qui ne doit pas excéder 0,15% / 0,17%
La température entre passes ne doit pas dépasser 200 / 250° C pour les aciers non alliés C + Mn
L'étuvage des flux agglomérés est obligatoire. Les bords à souder doivent être parfaitement meulés.
La surépaisseur de cordon doit être vérifiée sur les tôles non chanfreinées d'épaisseurs supérieures à 12 mm.
Toutes ces informations ne sont fournies qu'à titre indicatif. Elles ne peuvent engagées la responsabilité du site et de son auteur.
Ces informations ne peuvent constituées qu'une base théorique à affiner pour chaque cas de soudage rencontré.

7 - La préparation de joint en bout à bout avec chanfrein XS en ASF / 121

Type de joint Ø fil
d'apport
Nombre de passes Intensité
Ampères
Tension
Volts
Vitesse de soudage
Ø 3,2 mm 1 passe endroit
1 reprise envers
550 - 590
600 - 650
27 - 30
29 - 32
50 - 60 cm/min
50 - 55 cm/min
Ø 3,2 mm 1 passe endroit
1 reprise envers
2èm passe envers
2èm passe endroit
550 - 590
600 - 650
550 - 590
550 - 590
27 - 30
29 - 32
30 - 34
30 - 34
50 - 60 cm/min
50 - 55 cm/min
40 - 45 cm/min
40 - 45 cm/min
Ø 3,2 mm 1 passe endroit
1 reprise envers
2èm passe envers
2èm passe endroit
580 - 600
620 - 680
600 - 620
600 - 620
27 - 30
29 - 32
31 - 34
31 - 34
50 - 60 cm/min
50 - 55 cm/min
35 - 40 cm/min
35 - 40 cm/min
Ø 3,2 mm 1 passe endroit
2èm passe endroit
1 reprise envers
2èm passe envers
3èm passe envers
3èm passe endroit
600 - 650
620 - 680
600 - 650
600 - 650
600 - 650
600 - 650
27 - 30
29 - 32
31 - 34
31 - 34
31 - 34
31 - 34
40 - 45 cm/min
40 - 45 cm/min
35 - 40 cm/min
35 - 40 cm/min
35 - 40 cm/min
35 - 40 cm/min
Ø 3,2 mm 1 passe endroit
2èm passe endroit
1 reprise envers
2èm passe envers
Xèm passe envers
Xèm passe endroit
550 - 590
620 - 680
600 - 650
600 - 650
600 - 650
600 - 650
28 - 30
29 - 32
30 - 32
31 - 34
31 - 34
31 - 34
50 - 55 cm/min
50 - 55 cm/min
50 - 55 cm/min
35 - 40 cm/min
35 - 40 cm/min
35 - 40 cm/min


Les paramètres de tension et de vitesse d'avance des premières passes doivent être relativement faibles pour assurer une bonne pénétration. Une inclinaison de la tête de soudage de 5° vers le sens d'avance améliore le mouillage du bain et limite les cordons roulés.
Le jeu entre les tôles est nul et il ne doit pas être supérieur à 0,8 / 1 mm
La hauteur de la partie terminale du fil sorti de la tête de soudage doit être de 5 à 7 fois le diamètre du fil
Pour un fil de Ø 3,2, il faut environ 20 / 21 mm de partie terminale.
L'interpénétration des deux cordons doit être vérifiée sur un coupon témoin de soudage.
Il est recommandé de ne pas dépasser 20 / 21 Kilojoules si vous avez des résiliences à basse température (- 20°C ou - 40° C).
Les résiliences à basse température dépendent de la teneur en carbone du métal de base qui ne doit pas excéder 0,15% / 0,17%
Les passes de finition peuvent être réalisées en deux cordons pour limiter l'apport de chaleur.
L'étuvage des flux agglomérés est obligatoire. Les bords à souder doivent être parfaitement meulés.
Un préchauffage de 120° C mini est préconisé pour les épaisseurs supérieures à 30 mm en acier carbone manganèse..
La température entre passes ne doit pas dépasser 200/250° C pour les aciers non alliés C + Mn
Toutes ces informations ne sont fournies qu'à titre indicatif. Elles ne peuvent engagées la responsabilité du site et de son auteur.
Ces informations ne peuvent constituées qu'une base théorique à affiner pour chaque cas de soudage rencontré.

8 - La préparation de joint en bout à bout avec chanfrein tulipe en ASF / 121

Pour les épaisseurs très fortes, il est possible d'opter pour des chanfreins en double tulipe.

Type de joint Ø fil
d'apport
Nombre de passes Intensité
Ampères
Tension
Volts
Vitesse de soudage
Ø 4,0 mm 1 passe endroit
Remplissage endroit
1 passe envers
Remplissage envers
600 - 650
700 - 780
600 - 650
700 - 780
28 - 30
33 - 36
28 - 30
33 - 36
40 - 45 cm/min
35 - 40 cm/min
40 - 45 cm/min
35 - 40 cm/min


Les paramètres de tension et de vitesse d'avance des premières passes doivent être relativement faibles pour assurer une bonne pénétration. Une inclinaison de la tête de soudage de 5° vers le sens d'avance améliore le mouillage du bain et limite les cordons roulés.
Le jeu entre les tôles est nul et il ne doit pas être supérieur à 0,8 / 1 mm
La hauteur de la partie terminale du fil sorti de la tête de soudage doit être de 5 à 7 fois le diamètre du fil
Pour un fil de Ø 3,2, il faut environ 20 / 21 mm de partie terminale.
L'interpénétration des deux cordons doit être vérifiée sur un coupon témoin de soudage.
Il est recommandé de ne pas dépasser 20 / 21 Kilojoules si vous avez des résiliences à basse température (- 20°C ou - 40° C).
Les résiliences à basse température dépendent de la teneur en carbone du métal de base qui ne doit pas excéder 0,15% / 0,17%
Les passes de finition peuvent être réalisées en deux cordons pour limiter l'apport de chaleur.
L'étuvage des flux agglomérés est obligatoire. Les bords à souder doivent être parfaitement meulés.
La température entre passes ne doit pas dépasser 200/250° C pour les aciers non alliés C + Mn
Toutes ces informations ne sont fournies qu'à titre indicatif. Elles ne peuvent engagées la responsabilité du site et de son auteur.
Ces informations ne peuvent constituées qu'une base théorique à affiner pour chaque cas de soudage rencontré.

9 - Choix du couple fil / flux solide pour assemblage bout à bout bipasse

Applications : grosse chaudronnerie, tuyauterie, charpente métallique, chantiers navals, soudage circulaire et longitudinal de gros réservoirs, corps de chaudière, raboutage de panneaux.

Les tableaux ci-dessous sont fournis par la société SAF-FRO / AIR LIQUIDE WELDING

Rm >= 410 N/mm2
Mn <= 1%

Rm >= 470 N/mm2
1% <= Mn <= 1.3%

Rm >= 510 N/mm2
Mn > 1.3%

0° C AS 36/AS 231
AS 36/AS 450

AS 26/AS 231
AS 35/AS 450

- 20° C AS 36/AS 450
AS 36/AS 462

AS 40A/AS 462 AS 36/ AS 462
- 40° C AS 36/AS 462 AS 40A/AS 462 AS 40A/AS 462
- 60° C AS 42/AS 73 AS 42/AS 81


10 - Caractéristiques mécaniques moyennes sur moule de métal déposé

Couple fil/flux Rm
MPa
Re
MPa
KV (joules) Caractéristiques
Mécaniques
Détachement
du laitier
Aspect du
cordon
Vitesse de
soudage
0°C -20°C -40°C
AS 35/AS 450 480 390 100 75 / Moyen Très bon Très bon Très bon
AS 36/AS 462 640 530 80 / / Moyen Très bon Très bon Très bon
AS 40A/AS 462 640 540 80 40 27 Moyen Très bon Très bon Très bon
AS 42/AS 73 700 650 / 60 50 Très bon Moyen Bon Bon
AS 42/AS 81 700 620 / 90 35 Très bon Moyen Bon Bon


Toutes ces informations ne sont fournies qu'à titre indicatif. Elles ne peuvent engagées la responsabilité du site et de son auteur.
Ces informations ne peuvent constituées qu'une base théorique à affiner pour chaque cas de soudage rencontré.

11 - Choix du couple fil / flux solide pour assemblage bout à bout multipasse

Les tableaux ci-dessous sont fournis par la société SAF-FRO / AIR LIQUIDE WELDING

Rm <= 620 N/mm2

Rm <= 700 N/mm2

- 20° C AS 37/AS 461 AS 40/AS 461
- 40° C AS 37/AS 589**
AS 40/AS 589


12 - Caractéristiques mécaniques moyennes sur moule de métal déposé

Couple fil/flux Rm
MPa
Re
MPa
KV (joules) Caractéristiques
Mécaniques
Détachement
du laitier
Aspect du
cordon
Vitesse de
soudage
0°C -20°C -40°C
AS 37/AS 461 590 510 / 120 75 Bon Bon Bon Très bon
AS 37/AS 589 560 440 / 150 90 Bon Bon Bon Très bon
AS 40/AS 461 650 550 / 50 30 Très bon Moyen Bon Bon
AS 40/AS 589 650 590 / 70 55 Très bon Moyen Bon Bon


Toutes ces informations ne sont fournies qu'à titre indicatif. Elles ne peuvent engagées la responsabilité du site et de son auteur.
Ces informations ne peuvent constituées qu'une base théorique à affiner pour chaque cas de soudage rencontré.

13 - Quelques liens Internet utiles

Le procédé de soudage sous flux en poudre avec fil électrode (ASF/121)
Qu'est ce que le soudage automatique à l'arc électrique sous flux en poudre avec feuillard électrode (procédé 122) ?
Qu'est ce que le soudage vertical sous laitier (procédé 72) ?




14 - Vos commentaires et réactions sur cet article

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Par: Dominique ADMIN

Commentaires (3)

04/05/2016 04:27:51 - AMIN SANGOUR
C'est un article très riche et bénéfique
mais concernant l'influence des paramètres de soudage au point de l'intensité je trouve pas aucune idée sur l'influence de l'intensité sur la pénétration et sur le cordon de soudure

04/05/2016 04:47:53 - Dominique ADMIN
Bonjour,

Vous écrivez ce commentaire parce que vous n'avez pas parcouru les liens proposés et vous n'avez pas lu la page associée ci-dessous :

http://www.soudeurs.com/site/le-procede-de-soudage-sous-flux-en-poudre-avec-fil-electrode-asf-121-a-328/

Bonne découverte de notre site.

Cordialement,

04/05/2016 04:57:34 - AMIN SANGOUR
Bonjour,

Merci pour l'explication
je fais un projet de fin d'étude sur l'influence des paramètres de soudage a l'arc submergé sous flux.
désolé je trouve aucune idée concernant l'influence des paramètres de soudage sur la surépaisseur du cordon

Cordialement,