Le processus technologique de création d'une connexion permanente de matériaux homogènes en raison de la formation de liaisons atomiques est appelé soudage. Dans ce cas, au point de contact, une fusion dense de deux matériaux en un se produit. Bien qu'une telle connexion soit utilisée depuis longtemps, le soudage moderne des métaux, les types et la technologie de sa mise en œuvre sont constamment améliorés, ce qui permet d'assembler divers produits avec une fiabilité et une qualité accrues.
Caractéristiques du soudage de surface
L'ensemble du processus de soudage des métaux se déroule en deux étapes. Premièrement, les surfaces des matériaux doivent être rapprochées les unes des autres par l'éloignement des forces de cohésion interatomique. À température ambiante, les métaux standard ne sont pas capables de se joindre même lorsqu'ils sont comprimés avec une force importante. La raison en est leur dureté physique, de sorte que le contact à l'approche de ces matériaux ne se produit qu'à certains endroits, quelle que soit la qualité du traitement de surface. C'est la contamination de surface qui affecte de manière significative la possibilité d'adhérence des matériaux, car les films, les oxydes et les couches d'atomes d'impuretés sont toujours présents dans des conditions naturelles.
Par conséquent, créer un contact entre les bords des piècespeut être atteint soit en raison de déformations plastiques résultant de la pression appliquée, soit en cas de fusion du matériau.
À l'étape suivante du soudage des métaux, la diffusion d'électrons s'effectue entre les atomes des surfaces jointes. Par conséquent, l'interface entre les bords disparaît et on obtient soit une liaison atomique métallique, soit des liaisons ioniques et covalentes (dans le cas des semi-conducteurs ou des diélectriques).
Classification des types de soudage
La technologie de soudage s'améliore constamment et se diversifie. À ce jour, il existe environ 20 types de soudage des métaux, qui sont classés en trois groupes:
- Le soudage sous pression est réalisé par l'application d'énergie mécanique, lorsque les liaisons entre les cristaux sont obtenues par la méthode de déformation plastique du matériau. En conséquence, le métal commence à couler, se déplaçant le long de la ligne de jonction des pièces, emportant avec lui une couche d'impuretés contaminées. Le processus de déformation et de connexion des surfaces sans préchauffage est appelé soudage à froid pour le métal. Dans ce cas, des liaisons interatomiques se forment, ce qui conduit à un arrimage serré des pièces.
- Le soudage par fusion est réalisé en connectant des produits sans appliquer de pression. Les sources de chaleur dans un tel soudage de métaux sont la flamme de gaz, l'arc électrique, l'énergie de type faisceau. Pendant le soudage, les surfaces chauffent et fondent, formant des liaisons interatomiques entre les deux métaux et l'électrode, s'unissant en un bain de soudure commun. Après refroidissement et solidification de la composition, une coulée continuecouture.
- Le soudage thermomécanique du métal est réalisé à l'aide de chaleur et de pression. Le lieu d'assemblage du matériau est d'abord chauffé puis pressé. Le chauffage de la pièce lui donne la plasticité nécessaire et l'action mécanique combine les pièces du produit en une connexion monolithique.
Soudage par fusion
Ce type de soudage est largement utilisé à la fois dans des conditions industrielles et dans la vie quotidienne. L'assemblage par fusion de métaux comprend:
- Soudage à l'arc. Il est produit en créant un arc électrique à haute température entre le métal et l'électrode.
- Dans la liaison plasma, la source de chaleur est un gaz ionisé qui passe à grande vitesse à travers un arc électrique.
- Le soudage au laitier est réalisé en chauffant le flux fondu (scorie) avec un courant électrique.
- La liaison laser se produit en traitant la surface métallique avec un faisceau laser.
- Dans le soudage par faisceau d'électrons, le joint est chauffé par l'énergie cinétique des électrons en mouvement dans le vide sous l'influence d'un champ électrique.
- Le soudage au gaz des métaux est basé sur le chauffage du point de connexion avec un courant de feu, qui se forme lors de la combustion de l'oxygène et du gaz.
Joint de soudage à l'arc
Le soudage à l'arc implique l'utilisation d'une source de courant avec une grande valeur nominale, alors que la machine a une petite tension. Le transformateur est connecté simultanément au métalpièce à usiner et électrode de soudage.
À la suite du soudage du métal avec une électrode, un arc électrique se forme, grâce auquel les bords des pièces à assembler sont fondus. Dans la zone d'action de l'arc, une température d'environ cinq mille degrés est créée. Un tel chauffage est suffisant pour faire fondre n'importe quel métal.
Lors de la fusion du métal des pièces à assembler et de l'électrode, un bain de soudure se forme, dans lequel se déroulent tous les processus d'adhésion. Le laitier remonte à la surface de la composition fondue et forme un film protecteur spécial. Dans le processus de soudage à l'arc métallique, deux types d'électrodes sont utilisés:
- non fondant;
- fonte.
Lors de l'utilisation d'une électrode non consommable, il est nécessaire d'introduire un fil spécial dans la zone de l'arc électrique. Les électrodes consommables se soudent indépendamment. Des additifs spéciaux sont ajoutés à la composition de ces électrodes, qui ne permettent pas à l'arc de s'éteindre et augmentent sa stabilité. Il peut s'agir d'éléments à haut degré d'ionisation (potassium, sodium).
Méthodes de connexion d'arc
Le soudage à l'arc s'effectue de trois manières:
- Méthode manuelle. Dans ce cas, toutes les étapes d'assemblage sont effectuées manuellement, en utilisant une simple soudure à l'arc électrique.
- Plus productif est le soudage semi-automatique des métaux. Avec cette méthode, la soudure est réalisée manuellement et le fil d'apport est alimenté automatiquement.
- La soudure automatique est superviséeopérateur, et tout le travail est effectué par la machine à souder.
Technologie de soudage au gaz
Ce type de soudage vous permet de connecter diverses structures métalliques non seulement dans les entreprises industrielles, mais également à la maison. La technologie de soudage des métaux n'est pas très compliquée, le mélange gazeux lors de la combustion fait fondre les bords de surface, qui sont remplis de fil d'apport. Lors du refroidissement, la couture se cristallise et crée une connexion solide et fiable des matériaux.
Le soudage au gaz a de nombreux aspects positifs:
- La possibilité de connecter différentes parties hors ligne. De plus, ce travail ne nécessite pas une puissante source d'énergie.
- Un équipement de soudage au gaz simple et fiable est facile à transporter.
- La possibilité d'effectuer un processus de soudage réglable, car il est facile de modifier manuellement l'angle du feu et la vitesse de chauffage de la surface.
Mais il y a aussi des inconvénients à utiliser un tel équipement:
- La zone chauffée a une grande surface, ce qui affecte négativement les éléments voisins de la pièce.
- Impossibilité d'automatiser le processus de soudage.
- La nécessité de respecter strictement les mesures de sécurité. Travailler avec un mélange gazeux présente un risque d'explosion élevé.
- L'épaisseur du métal pour une connexion de qualité ne doit pas dépasser 5 mm.
Scoriessoudure
Ce type de connexion est considéré comme une façon fondamentalement nouvelle d'obtenir une soudure. Les surfaces des pièces à souder sont recouvertes de laitier, qui est chauffé à une température supérieure à la fusion du fil et du métal de base.
Au stade initial, le soudage est similaire au soudage à l'arc submergé. Puis, après la formation d'un bain de soudure de laitier liquide, l'arc s'arrête de brûler. Une fusion supplémentaire des bords de la pièce est réalisée en raison de la chaleur dégagée lors du passage du courant. Une caractéristique de ce type de soudage des métaux est la productivité élevée du processus et la qualité de la soudure.
Joint de soudage sous pression
L'assemblage de surfaces métalliques par déformation mécanique est le plus souvent réalisé en production industrielle, car cette technologie nécessite des équipements coûteux.
Pour le soudage sous pression, inclure:
- Amarrage ultrasonique de pièces métalliques. Effectué par des vibrations de fréquence ultrasonique.
- Soudage à froid. Il est réalisé sur la base de la connexion interatomique de deux parties en créant une grande pression.
- Méthode forger-forger. Connu depuis l'Antiquité. Le matériau est chauffé dans un four puis soudé par forgeage mécanique ou manuel.
- Soudage sous pression de gaz. Très similaire à la méthode du forgeron, seul l'équipement à gaz est utilisé pour le chauffage.
- Contacter la connexion électrique. Il est considéré comme l'un des types les plus populaires. Avec une telle soudure, le chauffage du métal est effectué en y faisant passer un courant électrique.
- En soudage par diffusion, la force de pression sur le métal est faible, mais une température de chauffage élevée du joint est nécessaire.
Soudage par points
Les surfaces à assembler lors d'un tel soudage se situent entre deux électrodes. Sous l'action de la presse, les électrodes compriment les pièces, après quoi une tension est appliquée. Le site de soudage est chauffé par le passage du courant. Le diamètre du point de soudure dépend entièrement de la taille de la pastille de contact de l'électrode.
Selon la position des électrodes par rapport aux pièces à assembler, le soudage par contact peut être unilatéral ou bilatéral.
Il existe de nombreux types de soudage par résistance qui fonctionnent sur un principe similaire. Ceux-ci incluent: le soudage bout à bout, le soudage à la molette, le soudage par condensateur.
Sécurité
Le travail avec des équipements de soudage est associé à de nombreux facteurs dangereux pour la santé de l'opérateur. Les températures élevées, les environnements explosifs et les émanations chimiques nocives obligent une personne à respecter strictement les mesures de sécurité:
- Tous les équipements et appareils électriques doivent être correctement mis à la terre et isolés.
- Il est nécessaire de travailler en combinaison sèche et avec des gants. Pour protéger la peau du visage et des yeux, veillez à utiliser un masque avec du verre foncé.
- Une trousse de secours et un extincteur doivent se trouver sur le lieu de travail du soudeur.
- La pièce où sont effectués les travaux de soudure doit être bien aérée.
- Les travaux ne doivent pas être effectués à proximité d'objets inflammables.
- Ne pas laisser les bouteilles de gaz sans surveillance.
Il existe un grand nombre de types de soudage des métaux, que le soudeur décide de choisir, en fonction de la disponibilité de l'équipement et de la capacité à obtenir le résultat de travail souhaité. Le soudeur doit connaître l'appareil et les principes de travail sur certains équipements.
