La baguette à souder, plus communément appelée « électrode », comporte un fil métallique enrobé ou revêtu d’un matériau dont la composition est identique ou au moins comparable à celle du métal à souder. Le choix de la bonne électrode pour chaque projet dépend de plusieurs facteurs. Les électrodes destinées au soudage à l’arc à l’électrode enrobée ou (baguettes de soudage enrobées) sont des consommables. Elles font en effet partie de la soudure, tandis que les électrodes TIG sont non consommables car elles ne fondent pas.
Le choix de l’électrode est essentiel pour faciliter le nettoyage, améliorer la résistance de la soudure et la qualité du cordon de soudage. En choisissant la bonne électrode, vous allez également réduire les éclats et les projections lorsque vous soudez à l’arc. Les électrodes doivent être stockées dans un environnement exempt d’humidité.
Les baguettes de soudage enrobées
Lorsque le métal en fusion est exposé à l’air, il absorbe l’oxygène et l’azote, et devient fragile ou subit d’autres effets néfastes. Un bon revêtement avec le bon matériau est nécessaire pour protéger le métal de soudure en fusion ou en cours de solidification de l’atmosphère et notamment de l’oxydation. Cette couverture peut être obtenue grâce au revêtement de l’électrode.
La composition du revêtement de l’électrode de soudage détermine son efficacité. La composition des revêtements d’électrodes de soudage est basée sur des principes bien établis de métallurgie, de chimie et de physique. Le revêtement protège le métal contre les dommages, stabilise l’arc électrique et améliore la soudure de plusieurs façons :
- Il permet d’obtenir une surface métallique de soudure lisse avec des bords réguliers ;
- Il réduit drastiquement les projections et les éclats pour un travail plus sécurisé et plus confortable ;
- Il permet de travailler avec un arc de soudage stable et maniable ;
- Il permet un meilleur contrôle de la pénétration ;
- Il permet d’aboutir à une soudure propre, solide et résistante ;
- Il facilite l’élimination des scories ;
- Il améliore sensiblement le taux de dépôt du soudage à l’arc.
Les électrodes à arc métallique peuvent être regroupées et classées en électrodes nues ou à revêtement mince, et en électrodes à arc blindé ou à revêtement épais. L’électrode enrobée est le type de métal d’apport le plus utilisé dans le soudage à l’arc. La composition du revêtement de l’électrode détermine la facilité d’utilisation de l’électrode, la composition du métal d’apport déposé et la spécification technique de l’électrode. Le type d’électrode utilisé dépend des propriétés spécifiques requises dans la soudure déposée. Celles-ci comprennent la résistance à la corrosion, la ductilité, la résistance à la traction, le type de métal de base à souder, la position de la soudure (plate, horizontale, verticale, etc.) ainsi que le type de courant et la polarité requis.
La classification des baguettes à souder
La série de numéros de classification des électrodes de soudage a été définie dans un premier temps par l’American Welding Society, avant d’être largement adoptée par l’industrie du soudage dans les autres pays du monde, y compris la France. Le système d’identification des électrodes pour le soudage à l’arc de l’acier est établi comme suit :
- La lettre « E » indique qu’il s’agit d’une électrode pour le soudage à l’arc ;
- Les deux (ou trois) premiers chiffres indiquent le degré de résistance à la traction (la résistance du matériau aux forces qui tentent de le séparer) en bars (ou en milliers de livres par pouce carré si vous consultez la fiche technique d’un produit fabriqué aux Etats-Unis) ;
- Le troisième (ou quatrième) chiffre indique la position de soudage recommandée. Le chiffre « 0 » indique que la classification n’est pas utilisée. Le « 1 » indique que l’électrode enrobée peut être utilisée pour toutes les positions. Le « 2 » est pour les positions plates et horizontales uniquement, et le « 3 » est pour la position plate uniquement ;
- Le quatrième (ou cinquième) chiffre indique le type de revêtement d’électrode et le type d’alimentation électrique utilisé : courant alternatif ou continu, polarité droite ou inverse ;
Par exemple, la référence « E6010 » indique qu’il s’agit d’une électrode de soudage à l’arc ayant une résistance à la traction avec détente minimale de 4 136 bars (ou 60 000 psi). Cette électrode peut être utilisée dans toutes les positions, et un courant continu à polarité inversée est requis. Le système d’identification des électrodes de soudage pour le soudage à l’arc de l’acier inoxydable est configuré comme suit :
- « E » indique qu’il s’agit d’une électrode pour le soudage à l’arc ;
- Les trois premiers chiffres indiquent le type d’acier inoxydable en question ;
- Les deux derniers chiffres indiquent le courant et la position utilisés.
Quels sont les différents revêtements des baguettes à souder ?
Les revêtements des baguettes à souder pour le travail de l’acier carbone (également appelé acier doux) et faiblement alliés peuvent comporter de 6 à 12 ingrédients, comme :
- La cellulose, pour fournir un écran gazeux avec un agent réducteur dans lequel l’écran gazeux entourant l’arc est produit par la désintégration de la cellulose ;
- Les carbonates métalliques, pour ajuster la basicité des scories et fournir une atmosphère réductrice favorable à une bonne soudure ;
- Le dioxyde de titane, pour aider à former un laitier très fluide, mais à congélation rapide, et pour assurer l’ionisation de l’arc électrique ;
- Le ferromanganèse et ferrosilicium, pour aider à désoxyder le métal de soudure fondu et pour compléter la teneur en manganèse et en silicium du métal de soudure déposé ;
- Argiles et pâtes diverses, pour donner de l’élasticité à l’extrusion du matériau de revêtement plastique et donner de la résistance au revêtement ;
- Le fluorure de calcium, pour fournir un gaz de protection afin de protéger l’arc électrique, ajuster la basicité du laitier et assurer la fluidité et la solubilité des oxydes métalliques ;
- Les silicates minéraux, pour fournir des scories et donner de la résistance au revêtement de l’électrode à souder ;
- Différents alliages de métaux, dont le nickel, le molybdène et le chrome, pour fournir un alliage au métal de soudure déposé ;
- L’oxyde de fer ou de manganèse, pour ajuster la fluidité et les propriétés du laitier et aider à stabiliser l’arc de soudage ;
- De la poudre de fer, pour augmenter la productivité en fournissant du métal supplémentaire à déposer dans la soudure.
Les éventuels défauts des baguettes à souder et leurs conséquences
Si certains éléments ou oxydes sont présents dans les revêtements des électrodes, la stabilité de l’arc sera affectée, tout comme le rendu de la soudure. Dans le cas des électrodes nues, la composition et l’uniformité du fil sont un facteur important dans le contrôle de la stabilité de l’arc. Les revêtements minces ou épais sur les électrodes éliminent complètement les effets des fils défectueux. L’aluminium ou l’oxyde d’aluminium (même s’il est présent à 0,01 %), le silicium, le dioxyde de silicium et le sulfate de fer sont instables, tandis que l’oxyde de fer, l’oxyde de manganèse et l’oxyde de calcium stabilisent l’arc de soudage.
Lorsque le phosphore ou le soufre sont présents dans l’électrode à plus de 0,04 %, ils détériorent le métal de soudure car ils sont transférés de l’électrode au métal en fusion avec très peu de perte. Le phosphore provoque l’apparition de grains et une certaine fragilité de la soudure sur la durée. Ces défauts augmentent en importance à mesure que la teneur en carbone de l’acier augmente. Le soufre agit comme un laitier, brise la solidité du métal de soudure et provoque un manque de chaleur ou une fragilité à la chaleur. Le soufre est particulièrement nocif pour les électrodes nues en acier à faible teneur en carbone et en manganèse. De son côté, le manganèse favorise la formation de soudures propres, saines et durables.
Si le traitement thermique n’est pas uniforme, l’électrode produira des soudures de qualité inférieure à celles produites avec une électrode de même composition qui a été correctement traitée sur le plan thermique.
Le stockage des baguettes de soudage
Les électrodes doivent être maintenues au sec. L’humidité détruit les caractéristiques recherchées par l’opérateur, notamment au niveau du revêtement, et peut provoquer des éclats rapides et des projections excessives. De même, l’humidité peut entraîner une porosité et des fissures dans la formation de la zone soudée.
Les électrodes exposées à l’air humide pendant plus de deux heures doivent être séchées par chauffage dans un four approprié pendant deux heures à 260° C. Une fois séchées, elles doivent être stockées dans un récipient étanche à l’humidité. Si l’électrode est pliée, le revêtement peut se détacher du fil central. Les électrodes ne doivent pas être utilisées si le fil central est exposé.