Le soudage de goujons est un procédé largement utilisé dans diverses applications industrielles pour fixer des goujons (tiges filetées ou lisses, douilles taraudées) sur une surface. Il assure une soudure de qualité et une résistance élevée aux contraintes techniques. Ce procédé est particulièrement adapté pour les matériaux de faible épaisseur et permet d'éviter les marques sur l'envers du support.
Les Procédés de Soudage de Goujons
Il existe plusieurs méthodes de soudage de goujons, chacune ayant ses spécificités et applications privilégiées :
Soudage à l’Arc
Dans ce procédé, le goujon remplace l’électrode dans le mandrin du pistolet de soudage, qui est connecté à une alimentation électrique. L’arc électrique fusionne l’extrémité du goujon et le support, créant ainsi le bain de fusion. Ce principe permet d’obtenir des soudures résistantes et pénétrantes. Une bague réfractaire est souvent utilisée pour isoler la soudure de l’air et protéger le bain de fusion.
Soudage à l'Arc avec Virole en Céramique
Cette technique génère un arc électrique entre le plot de soudure et le goujon à fixer. Une virole en céramique réfractaire entoure la zone de soudure, protégeant le bain de fusion de l’oxydation. Elle ralentit également le refroidissement, préservant ainsi les caractéristiques mécaniques de la pièce. La virole est retirée après la soudure.
Procédé SIG
Le procédé SIG consiste à souffler un gaz protecteur avant de déclencher l’arc électrique, qui fait fondre l’extrémité du goujon et la surface à souder. Cette méthode est considérée comme l'une des plus récentes, datant de 1991.
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Soudage par Décharge de Condensateurs (DEC)
Le soudage DEC est particulièrement adapté pour souder des goujons sur des tôles minces, car il ne marque pas le dos de la pièce métallique. Le goujon, équipé d’une pointe à son extrémité, est placé en contact avec la surface du support. La décharge du courant d’un condensateur traverse le goujon, créant un arc de fusion puis le forgeage du goujon. Ce procédé permet de réaliser des soudures sans bavure, ce qui le rend idéal pour les domaines comme l’agroalimentaire, où il est crucial de limiter les risques de contamination bactérienne.
Le soudage DEC est compatible avec de nombreux matériaux, notamment les aciers, l’inox, les matériaux pré-laqués, ainsi que les alliages d’aluminium et de cuivre, surtout lorsqu'il est associé au procédé SIG®. Il est possible de réaliser plusieurs soudures simultanément en utilisant une machine spéciale.
Soudage à l’Arc Temps Court
Cette méthode consiste à placer le goujon sur la surface à souder et à délivrer un arc très court. Il s’agit d’une sorte de « mix » entre les deux autres méthodes.
Soudage à l’Arc Temps Long
Le soudage par arc temps long quant à lui permet de souder des goujons de très gros diamètre (25mm).
Le Pistolet de Soudage
Le pistolet de soudage est un outil essentiel pour réaliser des soudures de goujons efficaces. Il existe différents types de pistolets, adaptés aux différents procédés de soudage et aux besoins spécifiques de chaque application.
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Types de Pistolets de Soudage
- PS-OK : Petit et idéal pour le soudage par décharge de condensateurs sur acier électrozingué, galvanisé et acier forte épaisseur.
- PH - 3A : Une innovation dans le domaine du soudage de goujons.
- PK-0K : Le plus petit pistolet existant sur le marché mondial.
- Type PH - 3N SRM : Utilisé en soudage par Arc Rotatif, offrant maniabilité et faible poids.
- Pistolets automatiques PAH-1 et PAH-1K : Conçus pour des opérations de soudage de goujons précises et efficaces.
- Pistolet de soudage C 08: Outil manuel destiné aux générateurs de soudage de goujons par décharge de condensateur.
- Pistolet de soudage ARC A 12: Destiné aux générateurs de soudage de goujons, est un outil polyvalent et précis.
- Pistolet manuel CA 08: Conçu pour le soudage de goujons par décharge de condensateur (CD) et arc tiré.
- Pistolet de soudage CI 03: Outil manuel spécialisé dans le soudage de goujons par décharge de condensateur, utilisant un procédé de contact.
Les Générateurs de Soudage
Les générateurs de soudage sont des équipements indispensables pour alimenter les pistolets de soudage et contrôler les paramètres de soudure.
Exemples de Générateurs de Soudage
- BMS-8N et BMS-8NV : Compacts et faciles à utiliser, avec affichage digital de la tension de soudage.
- BMS-10P : Avec contrôle qualité intégré pour le soudage de goujons par décharge de condensateurs.
- BMK - 12 W : Offre un grand confort technique et la possibilité de régler les paramètres de soudage.
- BMK - 16i et BMH - 22i : Universels, permettant de multiplier les possibilités d’application.
- CDMi 2402 : Générateur automatique de soudage de goujons par décharge de condensateur, offrant deux variantes de soudage : par contact et par retrait.
- CDMi 3202 : Générateur de soudage de goujons avancé, utilisant une technologie de charge onduleur-condensateur adaptée aux robots et aux machines numériques.
- VISAR 650 : Générateur de soudage de goujons par arc tiré, reconnu pour sa légèreté, sa compacité et sa mobilité.
- CDi 1502 : Générateur manuel de soudage de goujons, intégrant une technologie de charge onduleur-condensateur.
- CDi 2302 : Générateur de soudage de goujons par décharge de condensateur, utilisant une technologie de charge onduleur-condensateur pour un poids réduit et une consommation électrique optimisée.
- CDI 3102 : Intègre une technologie avancée de charge onduleur-condensateur, ce qui en fait le générateur le plus efficace de sa catégorie.
- Visar 1200 : Générateur de soudage par arc tiré de goujons, conçu pour les applications de soudage en temps court ou long.
- IT1002 : Utilise une technologie onduleur de 30 kHz pour offrir des performances optimales en temps court.
- PEGASAR 500 ACCU : Générateur de soudage de goujon alimenté par batterie, spécialement conçu pour le soudage de CD ( décharge de condensateur).
Paramètres de Soudage
Le réglage précis des paramètres de soudage est crucial pour obtenir des soudures de qualité. La norme européenne NF EN ISO 14555 : 2007 précise des formules de calcul pour déterminer ces paramètres selon le diamètre du goujon en soudage par fusion et forgeage.
Intensité de Soudage
L'intensité de soudage varie en fonction du diamètre du goujon. Voici quelques formules de calcul :
- I (A) = 80 × d (Ø mm) pour des diamètres de goujons jusqu'à 16 mm environ.
- I (A) = 90 × d (Ø mm) pour des diamètres de goujons supérieurs à 16 mm.
Pour le soudage des goujons en cycle court la norme indique qu’il est préférable d’utiliser des intensités aussi élevées que possible (600 à 1800A selon la puissance de la source de courant.)
Normalement, on augmente de 10% l’intensité pour le soudage des inox.
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Temps de Soudage
Le temps de soudage est également lié au diamètre du goujon :
- tw (s) = 0,02 × d (mm)
- tw (s) = 0,04 × d (mm) pour des diamètres de goujons supérieurs à 12 mm.
Exemple : pour un diamètre 22 mm, il faut environ 0,88 seconde.
Section des Câbles Électriques
- 50 mm2 pour des goujons de diamètre inférieur ou égal à Ø 10 mm.
- 70 mm2 pour des goujons de diamètre supérieur à Ø 10 mm et inférieur ou égal à Ø 16 mm.
- 120 mm2 pour des goujons de diamètre supérieurs à Ø 16 mm.
Il convient de vérifier régulièrement le bon état des câbles et en particulier, de tous les points de connexion.
Tension
La tension varie entre 20 et 40V.
Polarité
Lors du soudage des aciers, le goujon est relié au pôle négatif et la pièce est reliée au pôle positif. Pour les aluminiums, ses alliages, le laiton et ses alliages, on reliera à l’inverse.
La Levée et le Dépassement
La norme NF EN ISO 14555 de 2017 donne des informations concernant la levée. La levée (L) est la distance entre l’extrémité du goujon et la surface de la pièce. Le dépassement (P) est la distance entre l’extrémité du goujon et la surface du dispositif support. Il sera de 1 à 8 mm et est proportionnel au diamètre du goujon.
Normes et Sécurité
Il est essentiel de respecter les normes en vigueur et de prendre les mesures de sécurité nécessaires lors du soudage de goujons. La norme NF EN ISO 14555 de 2017 donne toutes les indications nécessaires pour obtenir des soudures de qualité. La sécurité est primordiale.
Applications Industrielles
Les applications industrielles utilisant le procédé de soudage ARC de goujons inox ou autres matériaux sont vastes. Dans le domaine de la fumisterie, le procédé de soudage ARC offre des solutions d’ancrages réfractaires béton avec une goujonneuse sur les parois de fours industriels. De nombreux matériaux peuvent être soudés par le procédé de soudage à l’arc. Ainsi, le procédé de soudage de goujons ARC permet de souder l’aluminium, la fonte, l’acier, l’inox et certains alliages.
Le soudage de goujons DEC est particulièrement adapté aux domaines de l’agroalimentaire, où il convient de limiter au maximum les risques de proliférations et contaminations bactériennes.
Le soudage de goujons est utilisé dans de nombreux domaines industriels, notamment dans le BTP, le génie civil, la fabrication automobile, l’aérospatiale, la chaudronnerie, la tôlerie et bien d’autres encore.
Les Avantages du Soudage de Goujons
Le procédé de soudage de goujons est rapide et économique, surtout comparé à d’autres méthodes comme le jugé et boulonné pour fixer une vis ou au soudage d’une vis par TIG sur une pièce.
Le système de goujons à souder STAUFF SWG offre des avantages significatifs, notamment :
- Gains de temps et économies grâce à une productivité élevée et une manipulation facile.
- Plus grande flexibilité lors d'une utilisation en position horizontale ou au-dessus de la tête.
- Faible déformation du matériel grâce à des temps de soudage réduits et une influence ponctuelle thermique.
- Résistance et sécurité élevées grâce à un raccordement sur toute la surface.
- Post-traitement des points de soudage nettement réduits.
- Accessibilité unilatérale au composant suffisante.
- Aucune fuite à travers les trous.
- Pas de raccordement de courant fort nécessaire.
Les Composants d'une Machine de Soudage de Goujons
Une machine de soudage de goujons, également appelée soudeuse de goujons, se compose de :
- Un générateur (pour envoyer l’énergie électrique).
- Un pistolet de soudage ou d’une tête de soudage dans lesquels on placera le goujon et qui serviront à le positionner sur la pièce à souder.
- Un câble de masse qui repose sur cette pièce au générateur pour fermer le circuit électrique.
Ces matériels ont beaucoup évolué au cours de ces dernières années. Ainsi, la technologie onduleur tend à remplacer la technologie transformateur/redresseur. Les machines modernes permettent un réglage fin des paramètres de soudage (temps et intensité) et peuvent comporter une bibliothèque de réglages conseillés pour les différents types de goujons, permettant ainsi d’optimiser la qualité de la soudure.
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