Avant de vous lancer dans le choix d’un poste ou d’une station de soudage, vous allez devoir faire un effort de documentation pour bien saisir l’essence de cette technique omniprésente dans le bricolage, les travaux de réparation et l’assemblage, que ce soit en amateur ou dans un environnement professionnel.
La soudure peut être définie comme une coalescence de métaux produite par chauffage à une température appropriée avec ou sans application de pression, et avec ou sans l’utilisation d’un matériau d’apport. Dans ce guide pratique, nous revenons sur les bases du soudage en tant que technique, puis vous proposons un guide d’achat pour vous aider à choisir le meilleur poste à souder. Nous conclurons par une checklist d’entretien pour que votre poste à souder préserve ses pleines performances sur la durée. Vous pouvez consulter notre guide « Comment bien souder à l’arc ? » si vous n’êtes pas encore en mesure de réaliser une soudure de manière autonome.
Les principes de base du poste à souder
Dans le soudage par fusion, une source de chaleur fait monter la température suffisamment pour créer et maintenir un bain de fusion du métal d’une taille maîtrisée. La chaleur peut être fournie par l’électricité ou par une flamme de gaz. Le soudage par résistance électrique peut être considéré comme un soudage par fusion car une certaine quantité de métal en fusion est formée. Les procédés en phase solide produisent des soudures sans faire fondre le matériau de base et sans ajout de métal d’apport. La pression est toujours utilisée, et généralement une certaine chaleur est fournie par une source électrique ou à gaz. La chaleur de frottement est développée dans l’assemblage par ultrasons et par friction, et le chauffage au four est généralement utilisé dans l’assemblage par diffusion.
L’arc électrique utilisé dans le soudage prend la forme d’une décharge à courant élevé et à basse tension, généralement de l’ordre de 10 à 2 000 ampères, sous 10 à 50 volts. Une colonne de l’arc de soudage est complexe. Pour rester schématique, elle se compose d’une cathode qui émet des électrons, d’un plasma de gaz pour la conduction du courant et d’une anode qui devient relativement plus chaude que la cathode en raison du flux des électrons. Un arc en courant continu (DC) est généralement utilisé, mais des arcs en courant alternatif (AC) peuvent être employés dans certains cas.
L’apport total d’énergie dans tous les procédés de soudage dépasse celui qui est nécessaire pour produire un joint de soudure, car toute la chaleur générée ne peut pas être utilisée efficacement, sans déperdition d’énergie. Les rendements varient de 60 à 90 % selon le procédé utilisé. La chaleur est généralement perdue par conduction à travers le métal de base et par rayonnement vers l’environnement. La plupart des métaux, lorsqu’ils sont chauffés, réagissent avec l’atmosphère ou d’autres métaux à proximité. Ces réactions peuvent être extrêmement préjudiciables aux propriétés du joint soudé. Les métaux peuvent par exemple s’oxyder assez rapidement lorsqu’ils sont fondus, sous l’effet de l’air.
La présence d’une couche d’oxyde peut également empêcher une bonne liaison du métal. Les gouttelettes de métal fondu revêtues d’oxyde sont piégées dans la soudure et rendent le joint fragile, ce qui rend la soudure peu résistante à l’épreuve du temps. Certains matériaux précieux ajoutés pour des propriétés spécifiques réagissent si rapidement à l’exposition à l’air que le métal déposé n’a pas la même composition qu’au départ. Ce sont ces problèmes qui ont conduit à l’utilisation accrue des flux et des atmosphères inertes (gaz de protection).
Dans le soudage par fusion, le flux a un rôle protecteur en facilitant la réaction contrôlée du métal et en empêchant ensuite l’oxydation. Les flux peuvent être actifs et aider dans le processus ou inactifs et protéger simplement les surfaces pendant l’assemblage. Les atmosphères inertes jouent un rôle protecteur similaire à celui des flux. Dans le soudage à l’arc sous gaz protecteur des métaux et du tungstène sous gaz protecteur, un gaz inerte (généralement de l’argon) s’écoule d’un anneau entourant la torche en un flux continu, déplaçant l’air autour de l’arc. Le gaz ne réagit pas chimiquement avec le métal mais le protège simplement du contact avec l’oxygène de l’air.
Les trois zones affectées par le passage d’un poste à souder
La connaissance des bases de la métallurgie est importante pour jauger les capacités fonctionnelles de l’assemblage. La soudure à l’arc illustre toutes les caractéristiques de base d’un joint. Trois zones résultent du passage d’un arc de soudage : le métal soudé, ou zone de fusion, la zone affectée par la chaleur et la zone non affectée. Le métal de soudure est la partie du joint qui a été fondue pendant le soudage. La zone affectée thermiquement est une région adjacente au métal de soudure qui n’a pas été soudée mais qui a subi un changement de microstructure ou de propriétés mécaniques sous l’effet de la chaleur. Le matériau non affecté est celui qui n’a pas été suffisamment chauffé pour modifier ses propriétés mécaniques et chimiques.
La composition du métal de soudure et les conditions dans lesquelles il se solidifie affectent considérablement la capacité du joint à répondre aux exigences de l’opérateur professionnel. Dans le soudage à l’arc, le métal de soudure comprend le matériau d’apport en plus du métal de base qui a fondu. Après le passage de l’arc électrique, le métal de soudure refroidit rapidement. Une soudure en un seul passage aura une structure coulée avec des grains en colonne s’étendant du bord du bain de fusion au centre de la soudure. Dans une soudure à plusieurs passes, cette structure coulée peut être modifiée, en fonction du métal soudé.
Le métal de base adjacent à la soudure, ou la zone affectée par la chaleur, est soumis à une série de cycles de température, et son changement de structure est directement lié à la température de pointe à un point donné, au temps d’exposition et aux vitesses de refroidissement. Les types de métaux de base sont trop nombreux pour être abordés ici, mais ils peuvent être regroupés en trois grandes classes : les matériaux non affectés par la chaleur de soudage, les matériaux durcis par un changement de structure et les matériaux durcis par des processus de précipitation.
Le soudage produit différents niveaux de tensions dans les matériaux. Ces forces sont induites par la contraction du métal de soudure et par l’expansion puis la contraction de la zone affectée par la chaleur. Le métal non chauffé impose une contrainte sur la zone à souder. Et comme la contraction prédomine, le métal soudé ne peut pas se contracter librement, et une contrainte s’accumule dans le joint. C’est ce que l’on appelle la « contrainte résiduelle ». Pour certaines applications critiques, elle doit être éliminée par un traitement thermique de l’ensemble de la pièce travaillée au poste à souder. La contrainte résiduelle est inévitable dans toutes les structures soudées, et si elle n’est pas contrôlée, l’assemblage subira une déformation plus ou moins importante. Le contrôle est exercé par la technique de soudage, les gabarits, les dispositifs de fixation, les procédures de fabrication et le traitement thermique final.
Comment choisir son poste à souder ?
L’achat de votre première poste à souder ou d’un appareil de remplacement peut s’avérer compliqué pour deux principales raisons : les critères de choix sont plutôt techniques (méthode de soudage, matériaux à souder, facteur de marche, tension à vide…) et la technologie évolue assez rapidement, notamment dans le segment des postes à souder numériques. Il fut un temps où les postes à souder s’achetaient à la quincaillerie. Aujourd’hui, ce sont les plateformes de vente en ligne qui offrent le plus grand choix ainsi que les meilleurs prix. Pour vous aider à faire votre choix et à éviter à tout-prix le hors-piste sur des appareils qui coûtent parfois plusieurs centaines d’euros (voire plusieurs milliers pour les modèles professionnels), nous avons rassemblé quelques points clés à prendre en compte.
Le budget d’achat de votre poste à souder
C’est forcément ce point qui déterminera la gamme de postes à souder dans laquelle vous allez piocher. Il faut savoir que le marché des postes à souder est quasiment binaire : on en a généralement pour son argent. Si une voiture bon marché vous permettra probablement de vous rendre d’un point A à un point B, un poste à souder « gadget » ne vous permettra même pas de réaliser une bonne soudure.
Les postes à souder pas chers (à quelques rares exceptions) marché manquent de réglage, affichent un facteur de marche (ou cycle de fonctionnement) scandaleusement bas (2 minutes de marche pour 8 minutes de refroidissement par exemple) et peuvent rendre le soudage dangereux pour l’opérateur débutant. Si vous n’en êtes qu’à vos premiers balbutiements en matière de soudage, vous allez rapidement être frustrés par un poste à souder bas de gamme : arc instable, alimentation irrégulière, amorçage raté… les inconvénients des mauvais postes à souder sont prévisibles.
Attention : le critère de l’ampérage est assez subtil. Le plus n’est pas forcément le mieux ! En effet, les postes à souder les moins chers peuvent afficher un ampérage plus élevé à faible rendement. Les ampérages élevés ne permettent pas de souder des matériaux minces et, plus largement, de travailler des projets qui nécessitent un minimum de précision. Notre conseil en termes de budget est d’acheter la meilleure machine à souder pour le procédé auquel elle est destinée. Si vous comptez uniquement souder de l’acier doux (ou acier carbone) à la façon TIG, achetez le meilleur poste à souder TIG (DC) que vous pouvez vous permettre plutôt que d’acheter un poste à souder TIG AC/DC qui pourra également souder l’aluminium.
Si vous n’avez qu’un besoin ponctuel et sans complexité particulière, vous pouvez opter pour un mini poste à souder, à la fois compact et portable.
Poste à souder neuf ou d’occasion ?
Ce sujet va de pair avec le budget. Il est tout à fait possible de faire l’acquisition d’une bonne station de soudage d’occasion. Toutefois, vous n’aurez (généralement) aucune idée sur son historique, notamment pour ce qui est de l’entretien. A-t-elle été stockée dans un atelier de soudure poussiéreux pendant toute sa durée de vie ou a-t-elle été utilisée 10 heures par jour, 6 jours par semaine ?
Acheter « trop vieux » peut également poser problème. Un poste à souder obsolète vous donnera du fil à retordre dès qu’une pièce tombera en panne. Vous allez devoir vous résoudre à faire du rafistolage, ce qui minera encore plus la performance de votre appareil. Mais l’achat d’occasion peut également poser problème sur un modèle récent, surtout s’il s’agit d’un poste à souder semi-automatique. Vous n’êtes pas sans savoir que les parties électroniques sont plus fragiles, à fortiori dans le segment des postes à souder qui génèrent des températures très élevées. Les postes à souder à gaz résistent mieux à l’épreuve du temps. La garantie est un autre facteur clé à prendre en compte. Elle oscille généralement entre deux et cinq ans selon le fabricant et le type du poste à souder.
Poste à souder à onduleur ou à transformateur ?
Il existe généralement deux types de sources d’énergie pour le soudage. Vous avez le choix entre les anciens modèles basés sur les transformateurs, et les modèles plus récents qui embarquent un onduleur (ou Inverter ».
L’onduleur ressemble beaucoup à un ordinateur de bord. Les postes à souder à onduleur proposent généralement des fonctions que les machines à transformateur n’ont pas, comme la vitesse d’alimentation du fil en continu. Ces fonctions peuvent rendre l’expérience de soudage plus précise et plus agréable. L’absence de transformateur lourd et de grande taille fait des postes à souder à onduleur des appareils compacts et légers. La correction du facteur de puissance sur certaines machines les rend également plus efficaces sur le plan énergétique.
Les postes à souder à transformateur sont forcément plus imposantes et donc plus encombrantes. Seulement, cette technologie est éprouvée. Vous pouvez encore voir de très vieilles machines à transformateur utilisées quotidiennement avec un excellent rendu. La technologie est plus simple que celle de la machine à souder à onduleur et donc plus facile à réparer. Il est également vrai que la pénétration de poussière est moins problématique pour les composants internes. En revanche, les postes à souder à transformateur sont plus compliqués à régler.
Le facteur de marche ou le cycle d’utilisation du poste à souder
Le cycle d’utilisation est une mesure de la durée de fonctionnement effective d’un équipement de soudage avant qu’il ne doive être mis hors tension pour refroidir (sur un cycle de 10 minutes). Cette variable est mesurée par un pourcentage à un ampérage donné. Voici un exemple : un poste à souder à fil fourré affichant un facteur de marche de 60 % à 120 A va délivrer cet ampérage pendant 6 minutes pour ensuite se mettre hors service et refroidir pendant 4 minutes.
Le(s) matériau(x) à souder
Si vous soudez de l’acier doux, les postes à souder MIG, TIG et MMA feront le travail à condition d’utiliser les bons consommables. Vous devez alors tenir compte de l’environnement dans lequel le matériau est soudé, de l’esthétique de la soudure requise et du taux de productivité du processus, car chaque technique de soudage a ses avantages et ses inconvénients à ce niveau. Le soudage au TIG permet une belle précision avec une soudure propre et esthétique, par exemple.
Si vous devez souder de l’aluminium, vous aurez besoin d’un soudeur TIG AC/DC ou peut-être d’un soudeur MIG. Vous aurez peut-être besoin d’un chalumeau à bobine ou d’un chalumeau à traction et, selon l’esthétique, d’une machine MIG pulsée.
Comment bien entretenir votre poste à souder ?
Vous avez enfin trouvé le bon poste à souder. Vos premières utilisations ont été laborieuses, mais vous maîtrisez à présent les fonctionnalités de votre machine et vos travaux gagnent en qualité ! Il s’agira à présent d’apprendre les règles de base pour bien entretenir votre poste à souder, prolonger sa durée de vie et faire en sorte de préserver ses pleines performances sur la durée. Voici quelques simples règles de bon sens qui vous permettront de profiter de votre poste à souder pendant de longues années !
Protégez votre poste à souder de la saleté, de la poussière et autres contaminants
C’est probablement le conseil le plus simple, le plus évident et le plus facile à suivre, et pourtant… une bonne part des postes à souder qui tombent en panne régulièrement le sont à cause d’une accumulation de poussière et de saleté. Le soudage peut être un processus laborieux que l’on réalise dans un environnement rempli de projections, d’éclaboussures, de particules, de poussière, etc. Il y a également un risque que des matériaux fondent sur la machine.
Bien qu’il puisse être tentant de limiter l’entretien et le nettoyage de votre plan de travail, à fortiori si vous n’utilisez votre poste à souder que très occasionnellement, vous gagnez au change. Vous « perdez » quelques minutes et vous économisez sur le dépannage, la réparation voire sur l’acquisition d’une nouvelle machine sur le moyen terme. Faites en sorte de réduire au maximum le risque que votre poste à souder soit bouché par des matériaux fondus ou autres éléments problématiques.
Gardez votre poste à souder au sec
Si vous avez un poste à souder de qualité, il serait peut-être intéressant de souffler de l’air sec et propre dans ses « entrailles » pour éliminer toute humidité à l’intérieur de la machine. Insistez sur les sources d’alimentation qui peuvent se détériorer très rapidement si elles sont longtemps exposées à des conditions d’humidité élevées. Cette mesure est d’autant plus nécessaire si votre poste à souder se trouve dans un sous-sol, un grenier ou dans tout autre environnement connaissant une hygrométrie élevée.
Lisez (et appliquez) le mode d’emploi de votre poste à souder
Voici un autre conseil évident mais vous seriez surpris du nombre de pannes évitables par la simple lecture du manuel d’utilisation. De plus, les modes d’emploi modernes proposent des solutions techniques pratiques et faciles à mettre en œuvre pour régler certains problèmes de fonctionnement et pour les prévenir à l’avenir. Les instructions du fabricant doivent être rigoureusement respectées, que ce soit pour le montage, la mise sous tension, le démontage, l’entretien, la compatibilité des accessoires, les positions de soudage, le facteur de marche (cycle fonctionnement et refroidissement), le dépannage, les réparations, etc.
Avant même d’utiliser votre poste à souder, on vous recommande chaleureusement de prendre le temps de lire l’intégralité du manuel d’utilisation. Si votre poste à souder ne propose pas de manuel d’utilisation en français, faites une recherche rapide sur le web, vous trouverez sans doute une traduction amateur qui fera l’affaire. Portez une attention particulière aux sections concernant la maintenance, afin de savoir quoi faire après votre premier projet de soudage et acquérir les bonnes habitudes dès le début.
Tenir et suivre un échéancier d’entretien de son poste à souder
Pour éviter que l’entretien de votre poste à souder ne soit négligé, vous devez établir un calendrier d’entretien de votre équipement et surtout le suivre à la lettre. Même si vous ne devez pas procéder à l’entretien de votre poste à souder aussi souvent que le ferait un atelier de soudure, vous devez disposer d’un calendrier approximatif de la date à laquelle vous effectuerez les tâches nécessaires à l’entretien. C’est le prix à payer pour prolonger la durée de vie de votre poste à souder et préserver ses performances sur la durée.
Vous devez par exemple savoir quand vous travaillerez sur des projets de soudage ou de brasage particuliers, dans la mesure du possible, afin de pouvoir disposer des produits de nettoyage appropriés. Vous devez également programmer des alertes pour souffler de l’air sec à l’intérieur de la machine une fois par semestre.
Vous devez également contrôler l’intérieur de votre poste à souder pour vérifier si certaines pièces doivent être remplacées. Faites-le une fois tous les deux à trois mois et noter les dates de contrôle sur votre échéancier d’entretien. En suivant quelques étapes simples, vous prolongez significativement la durée de vie de votre poste à souder. Il continuera à vous fournir un excellent rendement pour des soudures de qualité.