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Soudage à l'arc à l'électrode enrobée. Schéma de fonctionnement : 1) Enrobage 2) Électrode 3) Gaz protecteur 4) Bain de fusion 5) Métal de base 6) Cordon de soudure 7) Laitier
Le soudage à l'arc à l'électrode enrobée (SAEE), ou MMA ((en)Manual Metal Arc), ou SMAW ((en)Shielded Metal Arc Welding), soudage manuel ou soudage à la baguette, est l'un des procédés de soudage les plus utilisés. Son numéro ISO est 111, d'après la norme ISO 4063:2023[S 1].
Lorsque l'on approche l'électrode enrobée des pièces à assembler, il se crée un arc électrique qui dégage un fort effet calorifique provoquant la fusion de l'électrode.
Par abus de langage ou esprit de concision, souvent les soudeurs eux-mêmes parlent de soudage à l'arc. Mais techniquement et dans les normes, cette appellation relève plus de la catégorie Soudage à l'arc, englobant tout les procédés utilisant un arc électrique (ex. : TIG MIG-MAG, MMA, etc.).
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
L'âme est la partie métallique de l’électrode, le métal d'apport déposé pour assembler les pièces. Son rôle est triple : conduire le courant, déposer le métal et créer l’arc électrique. Elle compose le centre de l'électrode.
C’est un mélange complexe dont les composants sont choisis en fonction du métal à souder. 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 (étuvage) avant de les utiliser. Certains enrobages sont résistants à l'absorption d'humidité mais leur efficacité ne dure que quelques heures.
Les électrodes ont des longueurs variées, 225 mm, 250 mm, 300 mm, 350 mm, 450 mm, 600 mm, ou 700 mm.
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 CO2.
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.
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. Il doit être nettoyé du cordon ; l'enrobage peut apporter des éléments d'addition modifiant les propriétés mécaniques (chrome, nickel, manganèse, etc.). Il ajoute le métal ; il sert de point d'appui pour les positions de soudure (position montante, verticale, etc.).
Mécanique : le cratère évite le collage ; le laitier maintient le métal en fusion ; guide l’arc électrique.
Normes
Différentes normes permettent d'identifier les électrodes. Les plus courantes sont la norme européenne (EN) et la norme américaine (AWS).
Norme européenne
NF EN 499 : électrodes enrobées pour aciers non alliés et aciers à grain fin.
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
position
Courant
Arc
Pénétration
Enrobage
Poudre de fer
10
E--10
DCEP
Pénétrant
Profonde
Cellulose, sodium
0 à 10 %
1
E---1
AC, DCEP
Pénétrant
Profonde
Cellulose, potassium
0
2
E---2
AC, DCEN
Moyen
Moyenne
Rutile, sodium
0 à 10 %
3
E---3
AC, DCEN, DCEP
Faible
Faible
Rutile, potassium
0 à 10 %
4
E---4
AC, DCEN, DCEP
Faible
Faible
Rutile, poudre de fer
25 à 40 %
5
E---5
DCEP
Moyen
Moyenne
Peu d'hydrogène, sodium
0
6
E---6
AC, DCEP
Moyen
Moyenne
Peu d'hydrogène, potassium
0
8
E---8
AC, DCEP
Moyen
Moyenne
Peu d'hydrogène, poudre de fer
25 à 40 %
20
E--20
AC, DCEN
Moyen
Moyenne
Oxyde de fer, sodium
0
22
E--22
AC, DCEN, DCEP
Moyen
Moyenne
Oxyde de fer, sodium
0
24
E--24
AC, DCEN, DCEP
Faible
Faible
Rutile, poudre de fer
50 %
27
E--27
AC, DCEN, DCEP
Moyen
Moyenne
Oxyde de fer, poudre de fer
50 %
28
E--28
AC or DCEP
Moyen
Moyenne
Peu d'hydrogène, poudre de fer
50 %
48
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 x 1 000 PSI
1 : position
8 : type de courant, poudre de fer…
B2 : composition chimique
ISO 2560-A
Le courant électrique
On peut modifier les paramètres tels que l'intensité ou la tension.
Le courant peut être alternatif ou continu.
Dans le cas du courant continu, la polarité joue un rôle important dans la qualité et l’aspect du cordon de soudure. Le choix de la polarité est dicté par le type d’électrode utilisée.
Polarité directe (négative)
Électrode au pôle négatif (-).
Pièce au pôle positif (+).
Note : température plus élevée du métal de base.
Bonne fusion du bain.
Utilisé généralement pour les électrodes rutiles.
