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La soudure, technique d’assemblage durable et fiable des métaux, est souvent utilisée pour relier des composants électroniques entre eux, car elle permet de conserver la conductivité du matériau. L’assemblage par soudage est également possible pour d’autres pièces métalliques. Outre la méthode de soudure appropriée, il convient de choisir les matériaux et les outils adéquats. Découvrez ici dans notre guide professionnel ce à quoi vous devez faire attention, quelle est la différence entre le soudage fort et le soudage tendre, et comment réaliser un assemblage par soudure étape par étape.
Souder, c’est quoi au juste ?
Le soudage permet d’assembler durablement des pièces métalliques entre elles. Qu’elles soient composées du même métal ou de métaux différents, cela ne joue aucun rôle, tant que les matériaux sont aptes à être soudés. La jointure est obtenue en appliquant un troisième matériau, appelé métal d’apport (Flamme, TIG, MIG/MAG) dans le jargon technique, sur les surfaces de jonction et en le faisant fondre sous l’effet de la chaleur pour former un alliage avec les métaux respectifs. Le métal d’apport est généralement un alliage métallique qui doit être adapté aux matériaux destinés à être soudés. Pendant le durcissement, il se forme alors une liaison matérielle qui ne peut être rompue que par la destruction de la soudure (dessoudage).
Les assemblages par soudure conviennent aux pièces fines, mais aussi aux grandes surfaces. Le point de soudure n’entrave ni la conductivité électrique ni la conductivité thermique. Par rapport au brasage, la température de travail reste inférieure à 1.000 degrés Celsius, le point de soudure peut être retiré en cas de besoin, contrairement à un joint de brasage. Grâce à ces avantages, le soudage est utilisé en pratique dans les domaines les plus divers.
- Électronique et électrotechnique : ces deux domaines font appel à des techniques de soudure pour relier des composants électriques ou électroniques sur un circuit imprimé. Il est aussi possible de relier directement entre eux les fils métalliques composant câble.
- Technique d’installation : les raccords de tuyaux sont soudés lorsque le matériau lui-même ou la minceur de sa finition ne se prête pas au brasage. Exemple : les gouttières ou les tuyaux en cuivre qu’il est préférable d’assembler par soudage.
- Construction de véhicules et de carrosseries : le soudage présente l’avantage de ne pas déformer le matériau de base en raison de la température relativement basse. C’est donc un procédé privilégié pour des assemblages précis et porteurs.
Les assemblages soudés n’atteignent certes pas la résistance des assemblages brasés, mais en pratique, il existe toutefois des domaines d’activité dans lesquels une résistance maximale n’est pas nécessaire ou dans lesquels les matériaux ne supportent pas sans dommage les températures plus élevées du brasage. Dans ces cas, le soudage est le procédé privilégié, d’autant plus qu’il est moins complexe que le brasage.
Quels matériaux se prêtent au soudage ?
À quelques exceptions près, la technique d’assemblage par soudage est limitée aux métaux et aux alliages métalliques (attention à bien retirer la rouille sur le métal). Le verre et la céramique peuvent également être soudés, mais le procédé nécessaire est différent et requiert un équipement spécial. Parmi les métaux, il en existe néanmoins quelques-uns pour lesquels la méthode d’assemblage par soudure ne fonctionne pas ou uniquement sous certaines conditions.
Les matériaux les plus faciles à souder sont le fer et l’acier, les métaux précieux, le nickel et ses alliages, le cuivre et les alliages de cuivre comme le bronze ou le laiton. Il est beaucoup plus difficile de souder l’aluminium, l’étain, le zinc ou l’acier inoxydable. Pour ces derniers, veillez à choisir des métaux d’apport et des flux spéciaux (ou âmes décapantes), et à travailler avec le plus grand soin afin d’obtenir une connexion stable et conductrice. Parmi les métaux légers, seul l’aluminium (y compris ses alliages) se prête au soudage.
Différents procédés : soudage fort et soudage tendre
Plus la température est élevée lors du soudage, plus l’assemblage soudé est solide et résistant.
À partir de là, on distingue deux procédés :
- Pour le soudage tendre, la température se situe entre 180 et 250°C. Il est utilisé en grande partie dans l’électrotechnique pour des assemblages ponctuels avec des fers à souder ou des pistolets à souder. Pour le soudage sur un circuit imprimé, une température élevée n’est pas nécessaire, car les composants ne sont généralement pas soumis à des contraintes mécaniques. Le soudage tendre peut être un procédé privilégié en cas d’exigences particulières en matière de protection contre la corrosion (par exemple pour les conduits d’eau potable).
- Le soudage fort permet d’atteindre une température de 450 à 900 degrés Celsius. Pour ce faire, il faut des chalumeaux spéciaux et des métaux dits de soudage fort, qui permettent de réaliser des assemblages robustes sur de grandes surfaces. C’est surtout le cas dans l’industrie et la production. En raison des températures élevées, il faut en outre respecter les consignes particulières de protection contre l’incendie.
Le soudage tendre et le soudage fort se distinguent donc non seulement par la température de travail et la résistance, mais aussi par l’équipement nécessaire pour réaliser une soudure correcte.
Choisir le métal d’apport et le flux de soudure
Le métal d’apport pour le soudage tendre est couramment appelé étain à souder. La raison en est que l’alliage est principalement composé d’étain. D’autres substances peuvent être présentes, comme le plomb, le cuivre ou l’argent. En revanche, les métaux d’apport pour soudage fort sont principalement composés de laiton ou d’argent. Les substances contenues et leur proportion déterminent le comportement en fusion. Il est important de toujours choisir des métaux d’apport dont le point de fusion est inférieur à celui des matériaux métalliques destinés à être assemblés.
La plupart des métaux d’apport avaient dans le passé une teneur élevée en plomb qui facilitait le travail. Depuis que l’utilisation de métaux lourds est plus réglementée en raison des risques pour la santé et l’environnement, elle est désormais déconseillée dans le domaine professionnel. Il faut donc toujours opter pour un métal d’apport sans plomb.
L’étain à souder est généralement utilisé sous forme de fil à souder ou de pâte à souder, plus rarement sous forme de baguette. Il contient un flux, généralement de la colophane, qui facilite la répartition de l’étain à souder et empêche l’oxydation du point de soudure. Si vous utilisez de l’étain à souder sans flux, il faudra utiliser de l’eau à souder (pour le soudage tendre) ou de la pâte à souder afin de favoriser une répartition uniforme.
Les outils adaptés
Pour le soudage, plusieurs types d’appareil de soudage s’offrent à vous. Les critères déterminants sont : le procédé choisi, la taille de la soudure et la fréquence d’utilisation de l’appareil.
- Les fers à souder et les pistolets à souder conviennent pour le soudage tendre. Ils se composent d’une panne à souder et d’une poignée isolante. L’alimentation électrique est généralement assurée par câble ou par pile. Si vous devez souvent travailler dans des endroits sans électricité, privilégiez un modèle à gaz, avec réservoir de gaz. Les appareils sont disponibles en différentes puissances. Contrairement au fer à souder, un pistolet à souder atteint sa température de service en à peine quelques secondes et convient donc mieux aux utilisations courtes et spontanées (par exemple pour des réparations). Optez pour un fer à souder plus performant en utilisation continue en cas de travaux de soudure plus longs.
- Les stations de soudage sont également conçues pour le soudage tendre, mais offrent beaucoup plus de flexibilité dans le travail. Elles se composent d’un fer à souder avec des pannes interchangeables et d’une régulation électronique de la température. La température souhaitée est préréglée, puis contrôlée automatiquement et, le cas échéant, régulée. Cela garantit des conditions optimales de soudage.
- Les lampes à souder ou les chalumeaux sont généralement utilisés pour le soudage fort. Il s’agit de puissants chalumeaux à gaz qui atteignent des températures de travail allant jusqu’à 1 800°C. S’ils sont utilisés correctement, ils conviennent également pour le soudage tendre sur de grandes surfaces. Cela n’est toutefois recommandé qu’en cas d’expérience de soudage confirmée et avec grande prudence.
Souder correctement : instructions étape par étape
- Bien nettoyer les surfaces avant de souder
Tous les composants ainsi que la panne doivent être exempts d’huile, de graisse et de résidus d’oxydation. Utilisez de la laine de métal ou une éponge humide pour la panne et nettoyez soigneusement le tout. Assurez-vous d’avoir un éclairage suffisant lors du soudage.
- Mettre son équipement de protection
Les températures élevées, les étincelles et les vapeurs augmentent le risque d’accident et de blessure lors du soudage. Protégez votre poste de travail avec un support ignifuge et vos yeux avec des lunettes de protection contre les projections d’étincelles. Utilisez un masque de protection respiratoire pour vous protéger contre les émanations dangereuses. Au cas où vous devriez ajouter vous-même le flux, portez des gants de protection. L’EPI est indispensable aux travaux de soudure.
- Préchauffer l’appareil à souder
Allumez le fer à souder et posez-le sur une surface sûre jusqu’à ce qu’il ait atteint sa température de fonctionnement. Pour les pistolets à souder, cette étape est superflue car elle ne dure que quelques secondes.
- Fixer les composants / pièces à assembler
Placez les composants ou les pièces à assembler en position sûre et ne rien modifier jusqu’à leur refroidissement complet. Vous pouvez torsader les fils des câbles, insérer des composants sur une platine et fixer les conduits à l’aide de serre-joints.
La distance entre les deux pièces à assembler doit être comprise entre 0,2 et 0,4 millimètre, afin de créer un effet de capillarité et de permettre une pénétration optimale de l’étain de soudure. - Chauffer le point de soudure
Chauffez désormais le point de soudure en tenant le fer à souder pendant environ deux secondes directement sur le point à souder.
Si vous utilisez une lampe à souder, par exemple pour souder un conduit en cuivre, tenez le chalumeau sous les conduits. Il est ainsi plus facile de les chauffer uniformément, car l’air chaud monte. - Étamer le point de soudure
Ajoutez ensuite de l’étain à souder à l’endroit souhaité et chauffez-le à nouveau pendant environ deux secondes avec le fer à souder. Il doit fondre immédiatement et s’étaler uniformément.
- Retirer la panne de soudage
Au bout de quatre à six secondes au maximum, retirez la panne du point de soudure, faute de quoi vous risquez d’endommager les composants et de détruire la conductivité.
- Laisser sécher le point de soudure
Maintenant, il suffit d’attendre que l’étain de soudure refroidisse et durcisse complètement. Cela peut prendre plusieurs heures, selon la température de fonctionnement. Pendant ce temps, évitez de soumettre les pièces assemblées à des vibrations.
À quoi reconnaît-on que l’on soude correctement ?
Si vous avez peu d’expérience en matière de soudure, il est parfois difficile d’évaluer si une soudure est vraiment réussie. Elle devrait :
- avoir une surface homogène
- avoir un aspect métallique brillant (terne en cas de soudure sans plomb)
- recouvrir complètement les surfaces de contact des composants / des pièces assemblées
En électrotechnique, les défauts se remarquent au plus tard lorsque le courant ne passe pas (suffisamment). Dans ce cas, il s’agit d’une jonction froide. Cela se produit lorsque l’étain de soudure a été appliqué trop tôt sur le point de soudure ou que le fer à souder n’a pas encore atteint sa température de fonctionnement. L’utilisation d’une quantité trop importante d’étain de soudure ou le déplacement des composants avant le durcissement peuvent également entraîner des soudures défectueuses.
Il n’est guère concluant de ressouder le point avec le fer à souder. La meilleure solution est le dessoudage. Pour ce faire, l’ancienne soudure est chauffée, retirée à l’aide d’un appareil de dessoudage, d’une tresse à dessouder ou d’une pompe à dessouder par aspiration, puis le point est entièrement ressoudé. Cette méthode n’est pas seulement utilisée en cas d’erreur, mais aussi pour le remplacement de composants défectueux.
FAQ sur le soudage correct
• Pour le soudage tendre, la température se situe entre 180 et 250 degrés Celsius. Il est principalement utilisé avec des fers à souder pour des connexions ponctuelles de composants sur des cartes de circuits imprimés dans l’électrotechnique.
• Lors du soudage fort, des températures de 450 à 900°C sont atteintes. Pour cela, des chalumeaux spéciaux et des métaux d’apport dits « durs » sont nécessaires. Ceux-ci permettent de réaliser des assemblages robustes sur de grandes surfaces. En raison des températures élevées, il convient de respecter les consignes de sécurité incendie spécifiques.
Les matériaux les plus faciles à souder sont le fer et l’acier, les métaux précieux, le nickel et ses alliages, ainsi que le cuivre et ses alliages, comme le bronze ou le laiton.
En revanche, il est beaucoup plus difficile de souder l’aluminium, l’étain, le zinc ou l’acier inoxydable. Dans ce cas, veillez à choisir des métaux d’apport et des flux spéciaux et travaillez avec le plus grand soin afin d’obtenir une jointure stable et conductrice. Parmi les métaux légers, seul l’aluminium peut être soudé.
Une soudure réussie devrait :
• avoir une surface homogène
• avoir un aspect métallique brillant (terne en cas de soudure sans plomb)
• recouvrir complètement les surfaces de contact des composants / des pièces assemblées
L’ancienne soudure ou la soudure défectueuse est chauffée, retirée à l’aide d’un appareil de dessoudage, d’une tresse à dessouder ou d’une pompe à dessouder par aspiration, puis le point est entièrement ressoudé. Cette méthode n’est pas seulement utilisée en cas d’erreur, mais aussi pour le remplacement de composants défectueux.
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