Soudage par arc electrique : principe, procédés et équipements essentiels

Procédés de soudage à l’arc : TIG, MIG/MAG et plasma

Le TIG : précision et propreté

Le soudage TIG (Tungsten Inert Gas) utilise une électrode en tungstène non fusible qui crée l’arc sans se consumer. Le métal d’apport est amené séparément, à la main, sous forme de baguette. Le bain de fusion est protégé par un gaz inerte, généralement de l’argon d’une pureté minimale de 99,99 % comme l’ALbee Weld.

La séquence TIG se déroule en quatre temps : prégaz, rampe de montée en courant, soudage, évanouissement puis postgaz. Ce procédé exige une bonne coordination mais offre un cordon très propre, idéal pour l’inox et l’aluminium.

Le MIG/MAG : rapidité et rendement

Le MIG/MAG utilise un fil-électrode fusible dévidé en continu par la torche. C’est un procédé semi-automatique : le soudeur guide la torche, la machine gère le fil et le gaz. Pour le MAG acier, on emploie souvent un mélange argon/CO2 avec une teneur en CO2 de 8 %, comme l’ArMix.

Le plasma : densité énergétique supérieure

Le soudage plasma reprend le principe du TIG mais constricte l’arc dans une buse de petit diamètre, entre 2 et 3 mm. La densité énergétique obtenue dépasse celle du TIG, sans atteindre celle du laser. Ce procédé sert surtout à la découpe, au chanfreinage et au gougeage.

Quel procédé choisir

• Débutant : MMA, simple et autonome sur chantier
• Précision : TIG pour inox et tôles fines
• Cadence : MIG/MAG pour production et séries
• Découpe : plasma pour fortes épaisseurs

Principe et fonctionnement de l’arc électrique

L’arc électrique naît de l’ionisation de l’atmosphère gazeuse entre deux pôles, l’électrode et la pièce. Sous l’effet de la tension, le gaz se transforme en plasma, un milieu conducteur dont la température atteint le point de fusion des métaux. Cet amorçage se produit par simple contact électrode-pièce, un court-circuit instantané qui établit l’arc.

Le courant peut être alternatif ou continu. En continu, la polarité directe place l’électrode au pôle négatif : l’arc concentre la chaleur sur la pièce, ce qui favorise la pénétration et convient aux passes de pénétration. La polarité indirecte inverse ce rapport, la chaleur monte sur l’électrode, idéale pour le remplissage et les électrodes rutiles.

Selon l’électrode utilisée, la tension varie sensiblement : comptez environ 45 V pour une électrode aux carbures de tungstène, 60 V pour le chauffage d’électrode, et 45 à 55 V en chanfreinage et gougeage. En procédé plasma, l’arc se resserre dans une constriction de 2 à 3 mm de diamètre, ce qui augmente fortement la densité d’énergie.

Électrode enrobée : fonctionnement et composition

L’électrode enrobée, aussi appelée procédé MMA (Manual Metal Arc), reste le soudage à l’arc le plus accessible pour un débutant. Elle se présente comme une baguette métallique recouverte d’un enrobage minéral que l’on fait fondre en appliquant l’arc sur la pièce à assembler.

Composition et rôle de l’enrobage

L’électrode se compose de deux éléments indissociables : une âme métallique qui conduit le courant et apporte le métal d’apport, et un enrobage qui fond sous l’effet de la chaleur. Le diamètre de l’âme varie de 1,25 à 8 mm selon l’épaisseur des tôles assemblées, ce qui couvre aussi bien les travaux fins que les fortes sections rencontrées sur les chantiers.

• Ionisation de l’arc : facilite l’amorçage et stabilise la décharge
• Gaz de protection généré : se forme à la fusion de l’enrobage autour du bain
• Scories protectrices : recouvrent le cordon et ralentissent son refroidissement

Ces trois fonctions se complètent : sans l’ionisation, l’arc décrocherait sans cesse ; sans les gaz ni les scories, l’oxygène de l’air contaminerait immédiatement le métal en fusion. C’est pour préserver l’humidité hors de l’enrobage que l’on pratique l’étuvage des électrodes avant utilisation.

Les grands groupes d’électrodes enrobées

On distingue cinq grandes familles. Les électrodes rutiles sont les plus universelles : arc doux, scories faciles à retirer et soudeur peu expérimenté à l’aise, c’est le choix courant en bricolage. Les électrodes basiques offrent au contraire une meilleure pénétration et une résistance mécanique supérieure, mais exigent un courant continu et une main plus assurée.

Les électrodes cellulosiques produisent une forte pénétration utilisée sur les chantiers de tuyauterie, tandis que les électrodes de pénétration et celles dédiées à des usages spécifiques complètent la gamme. Le choix dépend avant tout de l’acier soudé et du type de joint recherché.

Sécurité et équipements de protection du soudeur

Le soudage à l’arc expose à plusieurs risques simultanés : électrisation, brûlures, rayonnements ultraviolets et bruit. La bonne nouvelle : la plupart des accidents se préviennent avec un équipement adapté et quelques réflexes simples, applicables dès la première soudure.

• Protection différentielle 30 mA obligatoire : un dispositif haute sensibilité coupe le courant instantanément en cas de défaut.
• Filtre oculaire norme NF EN 169 : le masque doit filtrer les UV et infrarouges selon l’intensité du procédé.
• Aspiration à 15 ou 30 cm de l’arc : les fumées de soudage se captent au plus près du point d’émission.
• Écrans opaques de 2 m minimum : ils protègent les personnes voisines du rayonnement de l’arc.
• Protecteurs auditifs dès 80 dB(A) : le niveau sonore peut atteindre 85 dB(A) lors du gougeage ou du chanfreinage.

Équipements de protection individuelle

Le masque ou casque de soudage reste l’équipement central. Son verre filtrant doit respecter la norme NF EN 169, avec un indice de teinte adapté à l’ampérage utilisé. Complétez avec des gants en cuir, un tablier, des manches longues et des chaussures de sécurité montantes.

Protection collective et ventilation

Au-delà de l’équipement personnel, l’atelier doit être aménagé. Les écrans de protection doivent mesurer au moins 2 mètres de hauteur, avec un espace libre de 0,50 mètre entre le sol et leur bas. En cabine, une table aspirante fonctionne avec une vitesse de captage de 0,5 m/s. Pour le captage à la source, placez la buse à 15 à 30 cm de l’arc.

Risques électriques et bruit

Un disjoncteur différentiel 30 mA est indispensable, en complément de la vérification régulière des câbles H01N2 et de la mise à la terre de la pièce. Côté bruit, les protecteurs auditifs sont recommandés dès 80 dB(A) et obligatoires à partir de 85 dB(A). Pensez aussi à une protection respiratoire contre les fumées de manganèse.

Matériel et équipement de soudage à l’arc

Un poste de soudage à l’arc réunit trois éléments indissociables : le générateur, la pince porte-électrode et la pince de masse. Les câbles de soudage doivent répondre à la norme H01N2, tandis que l’alimentation du poste utilise du H07 RNF. Pour les travaux d’atelier, privilégiez un poste inverter équipé des fonctions Arc-Force, Anti-Stick et Hotstart, qui facilitent grandement l’amorçage.

Le réglage de l’intensité suit une règle simple : 40A par millimètre de diamètre d’électrode, plus 10A. Une électrode de 2,5 mm se règle donc autour de 110A. Côté gaz, les bouteilles d’argon affichent 196 bars à 15 °C, contre 52 bars pour le CO2. Pour un mélange MAG acier, comptez 8 % de CO2 dans l’ArMix.

Les petits formats S05 (5 litres) et S11 (11 litres) conviennent aux amateurs et aux interventions ponctuelles. L’argon ALbee Weld atteint une pureté de 99,99 %, un niveau utile pour le TIG sur inox et aluminium. Prévoyez enfin une protection différentielle 30 mA sur le circuit d’alimentation.