Assembler par soudage : formes d’assemblage, pointage et déformations

Pourquoi souder

Un assemblage soudé est permanent : les deux pièces ne font plus qu’une, sans vis, sans joint, sans jeu. C’est ce qui le rend rigide et étanche, et c’est aussi ce qui le rend définitif : pour le défaire, on coupe.

Une histoire courte. Le premier arc électrique utilisé pour assembler des métaux est montré à Paris en 1881, à l’Exposition d’électricité, par un ingénieur russe, Nikolaï de Benardos, avec une électrode en charbon. L’électrode enrobée que tu utilises naît au début du XXᵉ siècle en Suède, avec Oscar Kjellberg : l’enrobage protège le métal fondu de l’air, ce que le charbon ne faisait pas.

Les formes d’assemblage

Assemblage	Les deux pièces sont…	Exemple
Bout à bout	dans le prolongement l’une de l’autre	Deux plats mis bout à bout
En T	l’une perpendiculaire à l’autre	Un pied de table sur sa traverse
À recouvrement	l’une posée sur l’autre	Un renfort plaqué sur un plat
En angle	formant un coin	Un cadre, un châssis
Une pièce dans une encoche	l’une est emboîtée dans une entaille de l’autre	Le manche de la clé à ergots dans sa tête

Les assemblages en T, à recouvrement et en angle se soudent avec un cordon d’angle : un cordon de forme triangulaire, déposé dans le coin entre les deux pièces. C’est le plus courant et le plus facile à réussir.

Le cordon d’angle

Sa taille se mesure par la gorge : la hauteur du plus grand triangle qu’on peut dessiner dans la section du cordon. On la prend à peu près égale à 0,7 fois l’épaisseur de la plus mince des deux pièces. Pour un plat de 5 mm, une gorge de 3,5 mm suffit.

Plus gros n’est pas plus solide. Un cordon plus fort que nécessaire apporte plus de chaleur, donc plus de déformation, et ne tient pas mieux. C’est le défaut de « bien faire » des débutants.

Pointer avant de souder

Le pointage consiste à déposer de petits points de soudure (un centimètre environ), à deux ou trois endroits, pour tenir les pièces en place avant le vrai cordon.

1. On présente les pièces, bien à plat et à l’équerre.
2. On pointe : un point de chaque côté, aux extrémités.
3. On contrôle à nouveau : équerrage, alignement, cotes. Si ça n’est pas bon, on casse le point au marteau et on recommence : un point se reprend facilement, un cordon fini non.
4. On soude le cordon, en laissant refroidir si la pièce chauffe trop.

Un point d’un côté, un cordon de l’autre, puis le premier côté

Pour deux plats mis bout à bout et soudés des deux faces, la méthode qui évite le plus la déformation est la suivante :

1. Un point de soudure côté A. Il tient les deux plats, avec très peu de chaleur.
2. Le cordon côté B. Il se raccourcit en refroidissant et tire côté B, mais le point le retient.
3. Le cordon côté A, qui reprend le point. Il tire côté A, en sens inverse du précédent : les deux retraits se compensent.

Si on soude un seul côté, tout le retrait tire du même côté et les plats pivotent autour du joint : un manche de 150 mm peut se relever de plusieurs millimètres à son extrémité.

Pourquoi une pièce soudée se déforme

Le métal se dilate quand il chauffe, et se contracte en refroidissant. Un cordon de soudure est chauffé très fort sur une toute petite longueur : en refroidissant il se raccourcit, et il tire sur la pièce autour de lui. Si les cordons sont du même côté, la pièce se courbe vers eux : c’est le retrait.

Un plat de 5 mm de large soudé d’un seul côté peut se courber de plusieurs degrés : suffisant pour qu’une pièce à l’équerre ne le soit plus.

Comment limiter la déformation

Moyen	Pourquoi ça marche
Alterner les cordons, un de chaque côté	Les deux retraits se compensent
Pointer d’abord, souder ensuite	Les pièces sont tenues avant que le retrait ne commence
Brider la pièce (étau, serre-joint)	Elle ne peut pas se courber
Souder court, puis laisser refroidir	Moins de chaleur à la fois
Faire le cordon le plus petit possible	Moins de métal, moins de retrait
Souder en dernier ce qui est le plus précis	Une cote critique se contrôle après le gros de la chaleur

Les Liberty ships. Pendant la guerre, les États-Unis construisent plus de 2 700 cargos entièrement soudés, au lieu d’être rivés, à une cadence jamais vue. Certains se cassent en deux par temps froid, parfois à quai : des fissures partent d’un cordon mal fait ou d’un angle vif, et traversent la coque. On en tire deux leçons, toujours valables : un bon cordon est régulier, et les angles vifs sont des amorces de fissure.

Lire un cordon

Un cordon réussi se reconnaît à la vue, une fois le laitier retiré :

Ce qu’on voit	Ce que ça veut dire
Stries régulières, largeur constante	Bonne vitesse d’avance, bon réglage
Cordon étroit et bombé, qui « se pose » sur la pièce	Intensité trop faible : il n’a pas pénétré
Sillon le long du bord (caniveau)	Intensité trop forte, ou arc trop long : l’arc a creusé
Trous, petites bulles	Électrode humide ou pièce sale (huile, rouille, peinture)
Projections collées autour	Intensité trop forte : à gratter, elles ne gênent pas la tenue
Cordon absent d’un côté de l’angle	L’arc n’a pas touché les deux pièces : collage

À retenir pour la sécurité

Voir la fiche de sécurité du TP Souder à l’électrode enrobée. En résumé : masque baissé avant d’amorcer (et pendant le piquage du laitier), gants et tablier en cuir, coton uniquement, pièce chaude à la pince (une pièce à 300 °C a l’air froide).