La soudure par bâton, officiellement connue sous le nom de Soudage par arc de métal blindé (SMAW), demeure l'un des procédés de soudage les plus utilisés et les plus polyvalents dans toutes les industries, de la construction navale et de la fabrication d'acier structurel à la construction et à la réparation de pipelines. Sa simplicité, sa portabilité et sa capacité à souder dans toutes les positions en font une compétence essentielle pour les soudeurs.

Comprendre l'ampérage : la fondation du contrôle thermique du soudage par bâton

L'amperage, mesuré en ampères, représente le débit du courant électrique dans le circuit de soudage. Dans SMAW, le courant circule de la machine à souder à travers le support de l'électrode, vers le bas de l'électrode, à travers l'écart de l'arc et dans le métal de base. Ce flux d'électrons génère une chaleur intense à l'arc, fondant à la fois l'électrode (consommable) et le matériau de base pour former le bassin de soudure. Contrairement à la tension, qui est relativement constante pour un type d'électrode donné, l'amperage est la variable primaire que le soudeur s'adapte pour contrôler l'entrée de chaleur.

La relation entre l'ampère, la chaleur et les caractéristiques de l'arc

La chaleur produite à l'arc est proportionnelle au carré du courant (I2R). Les petits changements d'ampérage produisent des changements significatifs de chaleur. Par exemple, l'augmentation de l'ampérage de 90 à 100 ampères (augmentation de 11 %) augmente l'apport de chaleur d'environ 23%. Cette relation non linéaire signifie que le réglage précis est crucial. À l'ampérage correct, l'arc est stable, l'électrode fond uniformément, et la piscine de soudure est fluide mais contrôlable. L'arc produit un son croquant et craquant – souvent décrit comme un son de bacon frisé – que les soudeurs expérimentés peuvent facilement identifier.

Facteurs clés qui déterminent les paramètres corrects de l'ampérage

Aucun nombre d'ampères ne fonctionne pour chaque emploi. Le réglage approprié dépend de plusieurs variables interdépendantes. La compréhension de ces facteurs permet au soudeur de faire des ajustements éclairés plutôt que de se fier à des hypothèses.

Diamètre et classement de l'électrode

Le diamètre de l'électrode est le facteur le plus simple. Les électrodes plus épaisses nécessitent plus de courant pour générer suffisamment de chaleur.

  • E6010 (cellulose sodique):[ 1/8 pouce (3,2 mm) → 70–130 ampères; 5/32 pouce (4,0 mm) → 110–170 ampères
  • E7018 (poudre de fer à faible hydrogène): 1/8 pouce → 90–160 ampères; 5/32 pouce → 140–200 ampères
  • E6013 (rutile):[ 1/8 pouce → 80–130 ampères; 3/32 pouce (2,5 mm) → 60–100 ampères

Les électrodes cellulosiques (E6010, E6011) ont un arc rigide et pénétrant profond qui fonctionne bien sur l'acier rouillé ou sale, mais nécessite une tolérance plus stricte à l'ampérage. Les électrodes à faible hydrogène (E7018, E7016) sont plus indulgentes mais nécessitent encore un courant suffisant pour maintenir une piscine de soudure lisse et recouverte de laitier.

Épaisseur du métal de base et conception de joint

Pour compenser, le soudeur doit utiliser un ampère plus élevé pour maintenir une pénétration adéquate. Par exemple, le soudage d'une plaque de 3/8 po (10 mm) avec une E7018 de 1/8 po peut nécessiter 120–140 ampères, tandis que pour une plaque de 1/2 po (12,7 mm), 150–170 ampères peuvent être nécessaires. Inversement, le métal mince (moins de 1/8 po) exige un ampère plus faible pour empêcher la combustion. La conception du joint est également importante : un joint carré utilise moins de chaleur qu'un joint biseauté parce que l'écart ou le biseau crée plus de surface pour fondre.

Position de soudage

Dans les positions planes et horizontales, la piscine est plus facile à contrôler, ce qui permet au soudeur d'utiliser un ampère plus élevé pour une meilleure productivité. Dans les positions verticales ou supérieures, la piscine a tendance à saigner ou à s'égoutter, de sorte que l'ampère doit être réduite – généralement de 10 à 20 % par rapport à la soudure plane – pour maintenir la commande.

Type de machine et caractéristiques de sortie

Les machines à souder les bâtons sont présentées en deux grandes saveurs : sortie à courant constant (CC) et sortie à tension constante (CV). SMAW utilise exclusivement des machines CC parce que le courant doit rester stable malgré les changements de longueur d'arc. Dans les machines CC, la sortie peut être obtenue par un transformateur-réactificateur traditionnel (AC ou DC), un onduleur (DC ou AC/DC), ou un générateur moteur. Les machines à onduleur fournissent souvent un arc plus lisse et plus stable à des ampères inférieurs à ceux des machines plus anciennes. Certaines machines offrent des réglages de force -arc - ou -dig- , qui permettent d'ajuster la réponse à la tension aux fluctuations du courant.

Processus étape par étape pour la mise en place de l'ampérage

Même avec les gammes recommandées, l'ampère finale doit être composée sur la pièce à usiner. L'approche systématique suivante garantit des résultats optimaux.

1. Consulter les données du fabricant d'électrodes

Commencer au milieu du fabricant , la plage recommandée pour le diamètre de l'électrode et la vitesse de déplacement. Par exemple, si une plage de 5/32 pouces E7018 est de 140 à 200 ampères, commencer à 170 ampères. Linclon Electric offre une calculatrice de soudage en ligne pour les réglages rapides.

2. Effectuer un essai de soudure sur un matériau de scorap

Utilisez un morceau de ferraille de la même épaisseur et du même type que la pièce. Frappez un arc et lancez une courte perle (environ 6 pouces) au réglage initial. Observez le comportement de l'arc, le son, l'apparence de la piscine de soudure et l'enlèvement des laitier.

3. Évaluer la perle de soudure

  • Pénétration: Après refroidissement, casser ou etch la soudure pour évaluer la profondeur de pénétration. Une soudure correctement fondue montrera une pénétration uniforme dans le métal de base, généralement 40 à 60 % de l'épaisseur du métal de base pour une soudure de filet.
  • Profil de la perle:[ Une perle normale à l'ampère correcte est légèrement convexe (hauteur de la corbeille environ 10–15 % de la largeur de la perle) avec des orteils lisses et bien lavés. Une perle trop convexe (trop froide) montre un mauvais mouillage; une perle plate ou concave (trop chaude) indique un excès de fluidité et un risque de sous-coup.
  • Spatter: Un éclaboussure minimal est souhaitable. L'éclaboussure lourde indique soit un ampère excessif, une polarité erronée, soit un mauvais angle d'électrode.
  • Scories enlevées:[ À l'ampère correcte, les laitiers se lèvent facilement, laissant une perle propre.

4. Ajustement en incréments de 5-10 amps

Si la perle est trop étroite, convexe ou présente un arc collant, augmenter l'ampère de 5 à 10 ampères et tester à nouveau. Si la perle est trop large, plate, ou montre des éclaboussures sous-cutées ou excessives, réduire l'ampère. Répéter jusqu'à ce que les caractéristiques souhaitées soient atteintes.

5. Compte pour la position et la construction de chaleur

Pour les soudures à passages multiples, la température de l'entrelacement augmente; dans certains cas, le soudage peut nécessiter une légère diminution de l'emperrage sur les passages subséquents pour empêcher la racine de fondre. Inversement, si la plaque est froide ou si la chaleur est perdue dans un évier de chaleur massif, il peut être nécessaire d'augmenter l'emperrage.

Erreurs d'ampérage et leurs corrections

Même les soudeurs expérimentés ne jugent pas les réglages. Reconnaître les symptômes d'un ampère incorrect accélère le dépannage.

Ampère trop haut

  • Indicateurs:[ Courbe, arc dur; éclaboussures excessives; fumée; sous-coupe; brûlure à travers un matériau mince; large, peu profond; électrode rouge brillant au-delà de l'extrémité.
  • Effet: Pénétration perdue (parce que la chaleur est dissipée trop rapidement), mauvaises propriétés mécaniques (surtout la ténacité des électrodes à faible hydrogène) et risque accru de fissuration de l'hydrogène.
  • Solution: Réduire l'ampère de 10 à 20 ampères. Vérifiez également la vitesse de déplacement — si la piscine est trop fluide, le soudeur peut être glissant trop lentement.

Ampère trop bas

  • Indicateurs: L'arc est difficile à démarrer; l'électrode colle à la pièce; perle étroite et cordée avec couronne haute; inclusion de laitier; mauvaise fusion; bruit fort et d'arc de pleurnicheur.
  • Effect: La fusion incomplète (enduit froid) est un défaut grave qui peut causer une rupture de soudure.
  • Solution: Augmenter l'ampère en 10 étapes. Assurez-vous également que l'angle de l'électrode et la longueur de l'arc sont corrects (généralement de 15 à 20 degrés d'angle de traînée et une longueur de l'arc ne dépassant pas le diamètre de l'électrode).

Fluctuation de l'amplificateur pendant le soudage

Si l'ampérage de la machine rebondit de façon erratique, il peut indiquer une mauvaise connexion, un support d'électrode usé ou un problème de câble au sol. Inversement, si le soudeur remarque que l'arc devient plus agressif après plusieurs pouces de soudure, la température du métal de base a augmenté et l'apport de chaleur efficace est plus élevé. Sur les longues billes, il peut être nécessaire de réduire l'ampérage de 5 à 10 ampères à mi-chemin pour maintenir la cohérence.

Considérations avancées en matière d'ampérage

La polarité et son interaction avec l'ampérage

Le DCEP est le plus commun pour les électrodes cellulosiques et à faible hydrogène car il fournit une pénétration plus profonde et un arc stable. Le DCEN est utilisé pour la tôle mince ou pour certaines électrodes (par exemple, E6010 pour certaines passes de racines). AC est choisi pour l'atténuation des coups d'arc sur les matériaux magnétiques. Le même réglage d'amperage produira différentes distributions de chaleur entre le DCEP et le DCEN : le DCEP fournit environ 70% de chaleur à la pièce de travail, tandis que DCEN ne livre qu'environ 30% à la pièce de travail et au reste à l'électrode. Il peut donc être nécessaire d'augmenter l'amperage lors du passage du DCEP à DCEN pour maintenir la même pénétration de soudure. L'American Welding Society (AWS) fournit des informations détaillées sur les effets de polarité.

Cycle de travail et limitations de la machine

Chaque machine à souder a une cote de cycle de service qui définit le nombre de minutes d'une période de dix minutes qu'elle peut utiliser à un ampère donné. Par exemple, une machine à 200 ampères à 60 % du cycle de service peut fonctionner pendant 6 minutes à 200 ampères et doit refroidir pendant 4 minutes. Le dépassement de cette limite peut entraîner un arrêt ou des dommages de surcharge thermique.

Stockage de l'ampérage et de l'électrode

Les électrodes à faible hydrogène absorbées par l'humidité (E7018, E8018) nécessitent un stockage approprié au four. Les électrodes humides provoquent des fissures induites par l'hydrogène, indépendamment de l'ampérage. Même avec un ampère correct, une électrode humide produira une soudure poreuse et fragile. Utilisez toujours des électrodes d'un contenant scellé ou les ré-sécher selon les spécifications AWS.

Conseils pratiques pour la production de soudage

  • Garder un journal de bord:[ Enregistrer l'ampérage et les paramètres optimaux pour chaque taille, épaisseur et position de l'électrode. Cela construit une bibliothèque de référence personnelle pour les futurs travaux.
  • Utilisez une télécommande de contrôle d'ampérage :[ De nombreuses machines à onduleur modernes comprennent un pendentif ou une pédale de pied à distance qui permet de régler l'ampérage sans retourner à la machine.
  • Vérifier la connexion au sol:[ Un sol médiocre augmente la résistance et réduit l'ampère efficace atteignant l'arc, même si la lecture de la machine est élevée.
  • Longueur de l'arc de moniteur:La longueur de l'arc affecte l'entrée de chaleur indépendamment de l'ampère. Un arc plus long augmente la tension et la chaleur mais réduit la pénétration.
  • Fouillez vos sens: Le son et la sensation de l'arc sont des indicateurs fiables. Avec la pratique, un soudeur peut détecter une différence de 5-amp audiblement. Si l'arc se sent -hard-- ou -soft, - faire de petits ajustements.

Conclusion: Maîtriser l'ampère pour les soudures de bâton supérieur

En comprenant l'interaction entre le type d'électrode, l'épaisseur du métal de base, la configuration des joints, la position du soudage et les caractéristiques de la machine, un soudeur peut sélectionner et affiner l'amperage pour des résultats cohérents et de qualité de code. Le processus de mise en oeuvre des recommandations du fabricant, de mise à l'essai de la ferraille, d'évaluation de la perle et de réglage progressif est systématique et fiable. Éviter les pièges communs d'amperage trop élevé ou faible – à travers le feu, éclaboussures, sous-coups, absence de fusion et inclusions de laitier – exige à la fois des connaissances et des pratiques manuelles.