Le soudage est un procédé fondamental dans les secteurs de la fabrication, de la construction, de l’automobile, de l’aérospatiale et dans d’innombrables autres industries. Au cœur de toute opération de soudage se trouve une considération cruciale : la soudabilité des métaux.
Tous les métaux ne sont pas égaux en matière de soudage. Certains peuvent être fusionnés facilement, tandis que d’autres posent des défis importants en raison de leurs propriétés chimiques, physiques ou métallurgiques.
Cet article explore les métaux soudables, en discutant de leurs types, de leurs caractéristiques, des défis liés à leur soudage et de leurs applications industrielles.
Qu’est-ce que la soudabilité ?
La soudabilité désigne la capacité d’un métal à être soudé dans des conditions spécifiques sans présenter de défauts tels que des fissures, de la porosité ou une perte de résistance mécanique. Une bonne soudabilité signifie que le métal peut être soudé à l’aide de méthodes courantes de soudage des métaux avec un minimum de difficulté.
Les facteurs qui influent sur la soudabilité sont les suivants :
- Composition chimique
- Point de fusion
- Conductivité thermique
- Coefficient de dilatation thermique
- Comportement à l’oxydation
Métaux soudables les plus courants
1. Acier au carbone
L’acier au carbone est l’un des métaux les plus utilisés en soudage en raison de sa simplicité, de son faible coût et de ses bonnes propriétés mécaniques.
Soudabilité :
Excellente, en particulier pour les aciers à faible et moyenne teneur en carbone. L’acier à haute teneur en carbone nécessite souvent un préchauffage avant le soudage et un traitement thermique après le soudage afin d’éviter la fissuration.
Applications :
Construction, pipelines, châssis automobiles, ponts, récipients sous pression.
2. Acier inoxydable
Alliage de fer, de chrome et parfois de nickel, l’acier inoxydable est connu pour sa résistance à la corrosion.
Soudabilité :
Bonne, mais variable selon le type :
- Austénitique (par exemple, 304, 316) : excellente soudabilité
- Ferritique et martensitique : plus difficile en raison de sa fragilité et de sa sensibilité à la fissuration
Applications
Transformation alimentaire, dispositifs médicaux, ustensiles de cuisine, structures architecturales.
3. Aluminium
Léger et résistant à la corrosion, l’aluminium est couramment utilisé dans l’aérospatiale et les transports.
Soudabilité
Modérée. Nécessite des techniques de soudage spécifiques (par exemple, le soudage TIG) et une attention particulière à l’élimination de la couche d’oxyde. Sa conductivité thermique et sa dilatation élevées peuvent entraîner une déformation.
Applications
Aéronautique, pièces automobiles, structures maritimes, électronique grand public.
4. Cuivre et alliages de cuivre
Reconnus pour leur conductivité électrique et thermique, le cuivre et ses alliages sont importants dans les applications électriques et la plomberie.
Soudabilité :
Bonne, mais la conductivité thermique élevée du cuivre nécessite un préchauffage. Généralement soudé avec des méthodes au gaz ou TIG.
Applications :
Câblage électrique, plomberie, électronique, toiture.
5. Nickel et alliages de nickel
Très résistants à la corrosion et stables à haute température, les alliages de nickel sont souvent utilisés dans des environnements difficiles.
Soudabilité :
Bonne, mais nécessite une manipulation prudente en raison de la sensibilité à la fissuration et à la porosité. Souvent soudés au TIG ou au MIG.
Applications :
Usines chimiques, énergie nucléaire, moteurs aérospatiaux.
6. Titane
Solide, léger et très résistant à la corrosion, le titane est largement utilisé dans les secteurs de l’ingénierie de pointe.
Soudabilité :
Très bonne, mais doit être soudé dans un environnement protégé par un gaz inerte pour éviter toute contamination. La propreté est essentielle.
Applications :
Aérospatiale, implants médicaux, équipements de traitement chimique.
Métaux difficilement soudables
Si de nombreux métaux peuvent être soudés, certains présentent des difficultés importantes :
- Fonte : Fragile et susceptible de se fissurer, nécessite un préchauffage et un refroidissement lent.
- Aciers à haute teneur en carbone : susceptibles de se fissurer s’ils ne sont pas correctement traités thermiquement.
- Magnésium : très réactif et inflammable pendant le soudage.
Ces matériaux peuvent tout de même être soudés à l’aide de méthodes spécialisées et en prenant certaines précautions, mais leur utilisation est plus limitée.
Choisir la bonne méthode de soudage
Chaque métal nécessite une technique de soudage différente. Voici quelques méthodes courantes :
| Méthode de soudage | Convient pour |
|---|---|
| MIG (GMAW) | Acier au carbone, acier inoxydable, aluminium |
| TIG (GTAW) | Acier inoxydable, aluminium, titane |
| Stick (SMAW) | Acier au carbone, fonte |
| Soudage au laser | Applications de haute précision, métaux minces |
| Soudage par friction | Métaux dissemblables |