Les procédés de soudage : cours de Bac pro TCI

Dans ton métier de technicien en chaudronnerie industrielle, tu transformes des tôles, des profilés et des tubes en ouvrages. Couper, plier et rouler sont les premières étapes : ces notions précèdent ce cours. Reste à assembler les éléments entre eux, et c'est là que le soudage entre en jeu.

Ton poste mêle des équipements pilotés à la main, des machines à commande numérique et des robots.¹ Côté assemblage, tu maîtrises plusieurs techniques : soudage, rivetage, boulonnage ou collage.¹ Tu manies aussi la découpe laser, la découpe plasma et les robots de soudage.¹ Le soudage n'est donc qu'une technique parmi d'autres, mais c'est une technique centrale du métier.

Le référentiel de formation range ces connaissances dans deux savoirs : les matériaux et produits d'apport d'un côté, les techniques et procédés de soudage de l'autre.¹ Ce cours traite le second. Il te donne une vue d'ensemble : ce qu'est un procédé, comment les comparer, ce qui se passe dans le métal, et pourquoi un procédé mal choisi ou mal réglé produit des défauts.

Pour bien situer le soudage, compare-le aux autres techniques que tu rencontres dans l'atelier : le rivetage, le boulonnage et le collage.¹ Chacune a ses usages. Tu retiendras que le choix d'une technique dépend de l'ouvrage, du matériau et de l'usage prévu : le référentiel parle d'ailleurs de techniques d'assemblage propres aux matériaux travaillés.¹

Les paramètres de base des principaux procédés de soudage se trouvent dans des tableaux de référence. Un outil numérique permet de les remplacer facilement ; il couvre quatre procédés : EE, MIG, MAG et TIG.¹ Ces quatre sigles forment le socle de ton vocabulaire : EE désigne le soudage à l'arc avec électrode enrobée, qui fond et apporte le métal ; MIG (Metal Inert Gas) et MAG (Metal Active Gas) utilisent un fil électrode fusible déroulé en continu, protégé par un gaz inerte (argon par exemple) pour le MIG ou par un gaz actif (mélange contenant du CO₂) pour le MAG ; TIG (Tungsten Inert Gas) utilise une électrode en tungstène qui ne fond pas, sous gaz inerte, le métal d'apport étant ajouté à part avec une baguette. Tu les rencontreras dans les dossiers techniques, sur les modes opératoires et dans l'atelier.

Pour l'aluminium, on distingue le TIG, le MIG, le soudage par résistance, le FSW et le soudage laser.⁴ Cette liste montre qu'un même matériau peut être assemblé par plusieurs procédés très différents, et que le technicien doit comparer leurs avantages et leurs limites.⁴ Le soudage par résistance existe notamment sous la forme du soudage par point.⁵

Aucun procédé n'est le meilleur dans l'absolu. Le technicien raisonne par comparaison. Les ressources de l'enseignement technique précisent d'ailleurs que les différentes technologies se comparent selon leur principe, leurs avantages et leurs limites.⁴ Voici une démarche que tu peux appliquer à chaque ouvrage.

La plupart des procédés de soudage provoquent un réchauffement, puis un refroidissement du métal.³ Cette histoire de température s'appelle le cycle thermique. Il ne concerne pas seulement le cordon : à proximité immédiate de la zone fondue, le métal subit lui aussi les effets de ce cycle.²

Pourquoi t'en soucier ? Parce que la ZAT est une zone sensible. Les ressources sur la métallurgie du soudage évoquent par exemple des fissurations dans cette zone.² Une pièce peut donc avoir un joint d'aspect correct et pourtant présenter une faiblesse juste à côté.

Lorsqu'on applique un procédé de soudage à l'arc, on distingue quatre étapes importantes.³ Sans rentrer dans le détail technique de chacune, retiens la logique générale : un soudage ne se résume pas au moment où l'arc brille. Il se prépare avant et se termine après. Cette logique de préparation, d'exécution et de contrôle te guide dans ta pratique.

Souder revient à chauffer une pièce en un point précis. Des défauts et des déformations surgissent donc facilement quand rien n'a été anticipé. Une ressource spécialisée décrit les différentes catégories de défauts et de déformations, et détaille aussi les dangers de ce procédé.⁶

Les déformations dépendent du type de soudure réalisée.⁶ Pour les limiter, on agit sur la façon de conduire l'opération : on optimise la procédure de soudage et la séquence de soudage.² Autrement dit, l'ordre dans lequel tu réalises les cordons est une décision technique, pas un détail.

Certains défauts sont liés à la manière de souder. Parmi les causes citées dans les ressources figurent un mauvais angle de soudage, un arc trop long, ou la présence d'eau ou d'impuretés.⁶ Ces causes sont toutes à ta portée : elles dépendent de ta gestuelle et de ta préparation.

En atelier, tu dois aussi estimer la durée d'une opération. Le raisonnement est celui d'une vitesse : si le cordon se réalise à vitesse constante, alors

$t = \frac{L}{v}$

où $L$ est la longueur du cordon et $v$ la vitesse d'avance. Il suffit de respecter les unités : longueur et vitesse doivent être exprimées avec la même unité de longueur.

Avant de passer aux exercices, prends un moment pour relier les idées du cours. Tout part d'un besoin : assembler des éléments découpés, pliés et roulés. Le soudage répond à ce besoin, au même titre que le brasage, le rivetage, le boulonnage ou le collage.¹³ Ensuite vient le choix du procédé, et ce choix commence par le matériau à assembler.¹ Pour les réglages, tu t'appuies sur les paramètres de base des procédés EE, MIG, MAG et TIG.¹

Une fois le procédé retenu, la chaleur entre en scène. La plupart des procédés échauffent puis refroidissent localement le métal.³ Autour de la zone fondue, le métal de base subit ce cycle sans fondre : c'est la ZAT, où des fissurations peuvent apparaître.³² La chaleur transférée dépend essentiellement du procédé, et l'énergie de soudage agit sur la vitesse de refroidissement.³²

Enfin, la qualité de l'ouvrage dépend de ta préparation. Des pièces propres, un bon angle de soudage, un arc de longueur correcte et une séquence de soudage réfléchie limitent les défauts et les déformations.⁶² Garde toujours la sécurité en tête : elle fait partie du travail, pas d'une option supplémentaire.⁶ Si tu sais enchaîner ces étapes dans l'ordre, matériau, procédé, paramètres, chaleur, défauts, sécurité, tu as compris l'essentiel du cours.