Outils-MECA

1 Procédés de soudure

MIG / MAG Soudage semi-auto au fil-électrode

Principe : fil-électrode devide en continu, gaz de protection. MIG = gaz inerte (Ar) ; MAG = gaz actif (CO2 ou melange Ar/CO2).

• Avantages : rapide, facile a apprendre, productif sur grosses series.
• Inconvenients : moins precis que TIG, projections, sensible aux courants d'air.
• Usage typique : arceau, chassis, tolerie auto, structures.
• Plage épaisseurs : 0.8 mm a 10+ mm.

TIG Tungsten Inert Gas (GTAW)

Principe : électrode tungstene non-fusible, gaz inerte (Ar), apport de metal par baguette manuelle.

• Avantages : tres precis, soudures propres, aucune projection, contrôle parfait du bain de fusion.
• Inconvenients : lent, apprentissage plus long, matériel plus cher.
• Usage typique : échappement inox, tube fin, alu, soudures visibles, aeronautique.
• Plage épaisseurs : 0.3 mm a 8 mm typique (au-dela : TIG-fil ou bascule MIG).

MMA / SMAW Electrode enrobee

Principe : électrode-baguette enrobee qui fond et apporte le metal + cree son propre gaz de protection.

• Avantages : portable, fonctionne en exterieur (vent), polyvalent.
• Inconvenients : moins propre, vitesse moyenne, retrait laitier obligatoire, peu adapte aux tubes fins.
• Usage typique : chantier, reparation, gros oeuvre.
• Plage épaisseurs : > 1.5 mm en general.

2 Matériaux

Acier doux E235 (ex S235JR)

• Acier de construction standard. Soudable sans precaution particuliere.
• Limite elastique : 235 N/mm². Densite : 7.85 g/cm³.
• Usage PieCut : arceaux loisir/track day, structures generales.
• Procédés : MIG/MAG, TIG, MMA - tous OK.

Acier haute resistance E355 (ex S355J2H pour tubes)

• Plus resistant que E235. Soudable mais demande plus d'attention.
• Limite elastique : 355 N/mm². Coefficient soudabilite Ceq < 0.45 typique.
• Usage PieCut : arceaux competition amateur, chassis renforces.
• Procédés : MIG/MAG et TIG. Eviter MMA pour tubes minces.
• Pre-chauffage : recommande > 6 mm ou par temps froid (100-150°C).

Chromoly 4130 Acier chrome-molybdene

• Tres haute resistance, leger. Utilise en aero et competition haut niveau.
• Limite elastique : ~ 460 N/mm². Plus difficile a souder.
• Usage PieCut : arceaux FIA homologues, application competition.
• Procédé : TIG imperatif (contrôle thermique fin).
• Baguette : ER70S-2 (compatible apport "low alloy") ou 80S-D2.
• Pre-chauffage : 150-200°C pour ep > 3 mm (lampe ou rampe).
• Post-traitement : refroidissement lent (couverture chiffon) - eviter trempe.
• Norme : ne pas melanger avec acier doux dans une meme structure homologuee.

Inox 304 / 304L

• Bonne resistance corrosion, soudable, le plus courant.
• Usage PieCut : échappement (collecteur, X/Y/H pipe, ligne).
• Procédé : TIG de préférence (rendu propre).
• Baguette : 308L (acier 304) ou 309L (mixte acier doux + inox).
• Gaz : Ar pur. Purge interne indispensable pour eviter l'oxydation de la racine.

Inox 316 / 316L

• Resistance corrosion superieure (Mo). Plus cher.
• Usage PieCut : échappement marin, chimique, hautes temperatures.
• Baguette : 316L imperatif (308L = corrosion intergranulaire a terme).

Aluminium 5xxx / 6xxx

• Leger, conducteur thermique. Difficile a souder pour debutant.
• Procédé : TIG AC (alternatif) ou MIG pulse.
• Gaz : Ar pur ou Ar/He (épaisseur).
• Cle : nettoyer la couche d'oxyde (brosse inox dediee) juste avant soudure.
• Note PieCut : peu utilise pour arceau (regulations) ou échappement.

3 Abaques MIG / MAG

Valeurs indicatives pour soudure d'angle sur acier doux, gaz Ar/CO2 (M21).

Fil Ø 0.8 mm

Fil Ø 1.0 mm

Fil Ø 1.2 mm

Regle rapide : courant ≈ 40 × épaisseur (mm) pour MIG sur acier doux. Tension ≈ 14 + 0.05 × courant (V).

4 Abaques TIG

Electrode tungstene WC20 (2% ceriated) ou WLa15 (1.5% lanthanated), affutee en pointe pour DC (acier/inox) ou en boule pour AC (alu).

Acier doux / E355 - TIG DC

Inox 304L / 316L - TIG DC

Chromoly 4130 - TIG DC

Aluminium - TIG AC

Regle rapide : courant ≈ 30-40 × épaisseur (mm) pour TIG acier ; ≈ 25-30 × épaisseur pour inox ; ≈ 50 × épaisseur pour alu.

5 Gaz et metaux d'apport

Choix du gaz

Fils MIG/MAG

Baguettes TIG

6 Preparation des joints

Types de soudure (assemblage)

• Soudure d'angle (fillet) : assemblage en T ou en L, le plus courant. Pas de chanfrein necessaire jusqu'a 4-5 mm.
• Soudure bout a bout (butt) : 2 pieces alignees. Necessite chanfrein si ep > 3 mm.
• Soudure par recouvrement (lap) : 2 toles superposees. Pratique pour fixer 2 épaisseurs.
• Soudure par points (spot) : pointage de fixation avant cordon continu.

Chanfreins (épaisseur > 3 mm)

Pénétration

• Pénétration partielle : OK pour soudures non-critiques.
• Pénétration totale : exigee pour arceau, échappement (etancheite gaz), cintrage pie cut.
• Soudage de racine : 1ere passe fine pour bien remplir le fond, surtout sur joints epais.

7 Specificites soudure de tube

Positions de soudage normalisees

Soudure circonferentielle (cordon autour du tube)

• Pointer en 4 points (12h, 3h, 6h, 9h) avant cordon continu.
• Commencer le cordon en bas (6h) et remonter alternativement des 2 cotes.
• Sur tube fin (< 2 mm) : courant pulse ou montage en TIG pulse pour limiter la déformation et le risque de percee.

Purge gaz pour soudure inox

• L'inox s'oxyde a la racine si elle est en contact avec l'air pendant la fusion.
• Solution : boucher les 2 cotes du tube avec scotch alu, faire entrer du gaz Ar par un trou.
• Verification : racine doit etre brillante (gris clair), pas noire ou sucrée.
• Debit gaz purge typique : 3-5 L/min en complement du gaz de la torche.

Pointage du fishmouth (assemblage tube/tube)

• Verifier l'ajustement a sec avant soudure : moins de 0.5 mm d'ecart partout, sinon retoucher la decoupe.
• Pointer en 4 points (4 quadrants) pour eviter le retrait.
• Cordon en 4 segments (montants/descendants alternes) pour repartir la chaleur.

8 Application : Arceau de sécurité

Specifications tubes typiques (selon FIA Article 253-8 et FFSA)

Verifier la regulation exacte (FIA / FFSA) selon ta discipline. Ce tableau est indicatif.

Référence officielle : regulations FIA a jour - fia.com/regulations (rechercher "Appendix J Article 253" pour les arceaux).

Procédé recommande

• Acier E235/E355 : MIG/MAG ou TIG. MIG plus rapide en atelier.
• Chromoly 4130 : TIG imperatif. Pre-chauffage 100-150°C. Pas de melange chromoly + acier doux dans une structure homologuee.
• Reglages MIG (acier 40x2) : fil SG2 Ø 0.8, courant ~ 95 A, tension 18-19 V, vitesse fil ~ 5 m/min, gaz M21 12 L/min.
• Reglages TIG (acier 40x2) : 85-100 A DC, électrode WC20 Ø 2.4, baguette ER70S-6 Ø 2.0, gaz Ar 8-10 L/min.

Sequence de soudure

• Pointer tous les tubes en place AVANT de souder en cordon.
• Souder dans l'ordre : arceau principal en premier, puis jambes arriere, puis montants A, puis options (croisillons, barre toit).
• Eviter de "fermer" toutes les jonctions d'un cote avant l'autre - repartir.
• Souder 100% sur 360° pour chaque jonction (pas de cordon partiel).

Disclaimer

Ne pas confondre conception et homologation. Un arceau competition doit etre verifie/homologue par un constructeur ou organisme agree. PieCut ne remplace pas cette validation.

9 Application : Échappement (collecteur, X/Y/H pipe)

Matériaux courants

• Inox 304 ou 304L : le standard. Bonne resistance chaleur (max 800°C) et corrosion.
• Inox 316L : meilleure resistance corrosion (marin, additifs essence agressifs). Plus cher.
• Inox 409 : moins cher, OK pour usage modere. Magnetique.
• Acier doux/aluminise : échappement OEM, pas durable en usage sport.

Procédé

• TIG quasi-imperatif pour rendu propre et contrôle de pénétration.
• Épaisseurs typiques : 1.2 - 1.8 mm.
• Courant : 60-90 A DC, électrode WLa15 Ø 1.6, baguette 308L Ø 1.6.
• Gaz : Ar pur, 8-10 L/min.
• Purge interne imperative : sinon la racine sucrée (oxydee) corrode et casse a la 1ere chauffe.

Conseils specifiques

• Y-pipe : assemblage symetrique - pointer les 2 branches simultanement pour conserver l'angle.
• X-pipe : souder les 4 ports en croix (1-3-2-4) pour repartir la chaleur.
• H-pipe : pointer le crossover en place, verifier le parallelisme des 2 mains, souder en alternant les 2 jonctions.
• Collecteur (N en 1) : commencer par les primaires opposes (1-3 ou 1-4 selon N) pour eviter la déformation conique.
• Apres soudure : passivation chimique (acide nitrique dilue ou pate inox) pour restaurer la couche passive sur la zone affectee thermiquement (ZAT).

10 Application : Cintrage / Pie Cut

Principes

• Chaque coupe (wedge) ouvre un angle alpha. Apres soudure des wedges, le tube est cintre de N × alpha (ou (N-1) × alpha en mode demi-angle).
• Le rayon de cintrage est determine par le calcul (mode Pie Cut), pas par une cintreuse.
• Application typique : échappement custom, frame motos, structures decoratives.

Procédé

• TIG : le plus adapte pour des wedges precis. Courant 60-80 A pour tube 1.5-2 mm.
• MIG : possible mais cordon plus epais, moins precis.
• Pénétration totale imperative (etancheite gaz pour échappement).

Sequence

• Decouper tous les wedges en suivant le gabarit imprime 1:1.
• Pointer chaque jonction en 2-3 points avant cordon.
• Souder en serpentant (ne pas faire toute la circonference d'un coup) pour limiter la déformation.
• Verifier l'angle a chaque jonction soudee.
• Apres tous les wedges soudes, contrôler le rayon final - si decale, on peut redresser legerement a la main / au levier (acier doux).

11 Anti-distorsion thermique

Toute soudure deforme. Plus l'apport thermique est concentre, plus la déformation est locale. Plus la piece est rigide, moins elle bouge mais plus elle accumule de contraintes residuelles.

Principes

• Pre-positionnement et pointage : fixer la geometrie avant cordon continu.
• Sequence symetrique : alterner les cotes opposes pour repartir les contraintes.
• Cordons courts : pour grandes pieces, souder par segments de 30-50 mm puis passer ailleurs.
• Refroidissement intermediaire : laisser refroidir entre 2 zones contigues pour eviter accumulation.
• Brides / gabarits : maintenir la piece en position pendant la soudure.
• Pre-déformation : pour pieces longues, deformer legerement en sens inverse avant soudure (compense le retrait).

Cas specifiques

• Arceau : ne pas finir entierement un cote avant l'autre. Souder par alternance gauche/droite.
• Tube long : pointer aux extremites + au centre, puis cordons par alternance.
• Soudure circonferentielle de tube : commencer en bas, monter alternativement des 2 cotes.
• Tubes minces : courant pulse (TIG-pulse) pour reduire l'apport thermique.

12 Sécurité

EPI (Equipements de Protection Individuelle)

• Masque auto-obscurcissant (DIN 9-13 selon procédé). Photosensible obligatoire.
• Gants cuir longs (poignets proteges).
• Tablier cuir ou veste de soudeur.
• Chaussures de sécurité avec embout. Eviter semelles synthetiques (fusion).
• Coiffe ou casquette de soudeur pour proteger le cuir chevelu des projections.

Ventilation

• Toutes les soudures produisent des fumees toxiques. Aspiration imperative en atelier ferme.
• Inox : chrome hexavalent (Cr VI) CANCERIGENE - aspiration imperative.
• Acier galvanise / peint : degager le zinc / la peinture AVANT soudure - fumees toxiques.
• Alu : ozone formee par UV - ventiler la zone.

Risques specifiques

• Ultraviolets : "coup d'arc" - brulure cornee si yeux exposes meme bref. Toujours masque baisse.
• Brulures : projections, contact piece chaude (rester chaud 30+ min apres soudure).
• Incendie : eloigner les solvants, chiffons gras, bouteilles aerosol.
• Bouteilles de gaz : fixer verticalement, capuchon en place lors du transport, ne pas chauffer.
• Electrique : sec, raccordement terre, ne pas modifier les cables.

Rappel critique : ne jamais souder a proximite d'un reservoir de carburant ou de tuyaux d'alimentation sans avoir nettoye/neutralise. Risque d'explosion.

13 Procédés normalises (EN ISO 4063)

La norme EN ISO 4063 attribue un code numerique a chaque procédé de soudage. Ce code est utilise dans les DMOS, les certificats de qualification, et la communication technique.

Procédés a l'arc avec électrode fusible

Procédés a l'arc avec électrode non fusible

Autres procédés

14 Lire un plan de soudure (NF EN ISO 2553)

La NF EN ISO 2553 code la représentation des soudures sur les plans : elle dit quel type de soudure réaliser, de quel côté, à quelle dimension, et avec quel procédé, quelle position et quel niveau de qualité. Bien lue, elle remplace un long texte ; mal lue, elle envoie le cordon du mauvais côté de la tôle.

1. Anatomie d'un symbole

2. Côté flèche ou côté opposé : les deux systèmes

La norme admet deux systèmes, et ils se lisent différemment. Le plan doit préciser lequel il utilise (mention ISO 2553-A ou ISO 2553-B dans le cartouche). Ne jamais mélanger les deux sur un même plan.

Piège classique : un même triangle placé au-dessus de la ligne signifie côté flèche en système A et côté opposé en système B. En cas de doute sur un plan sans mention de système, la présence d'une ligne en tirets indique le système A.

3. Symboles élémentaires — un seul côté

Les symboles par points et à la molette se placent à cheval sur la ligne : ces soudures n'ont pas de côté flèche.

4. Symboles combinés — des deux côtés

Deux symboles élémentaires s'assemblent dos à dos autour de la ligne de référence. La soudure étant symétrique, la ligne d'identification est supprimée.

5. Symboles complémentaires — forme et finition du cordon

Ils se superposent au symbole élémentaire pour imposer l'aspect final de la surface du cordon.

Quelques symboles plus rares de la norme ne sont pas repris ici (bords relevés, flancs abrupts, rechargement, joint par recouvrement) : se reporter au tableau des symboles élémentaires de la NF EN ISO 2553 pour ces cas.

6. Cotation : section à gauche, longueurs à droite

Deux pièges de cotation. Un seul des deux — on écrit a4 ou z6, jamais les deux ensemble. Et (e) n'a pas le même sens partout : en ISO c'est l'espace vide entre deux cordons, en AWS le nombre entre parenthèses est le pas (entraxe). Un plan lu avec la mauvaise convention donne un nombre de cordons faux.

7. Ce que dit la queue du symbole

La queue regroupe les informations qui ne sont pas géométriques, séparées par des barres obliques :

Niveaux de qualité ISO 5817 : B = exigence élevée, C = intermédiaire, D = élémentaire. Un arceau ou un élément de structure se cote en B ou C, pas en D.

8. Exemples décodés

9. Pièges de lecture les plus fréquents

• Confondre les deux systèmes — le même symbole au-dessus de la ligne signifie côté flèche en A, côté opposé en B. Chercher la mention du système dans le cartouche.
• Lire a comme z — un a4 demandé exécuté en z4 donne un cordon 30 % trop faible. Retenir z = 1,41 × a.
• Prendre (e) pour un entraxe — en ISO c'est l'espace libre ; la longueur soudée réelle change du tout au tout.
• Oublier le cercle — une soudure périphérique non fermée sur un tube laisse une amorce de fissure au point d'arrêt.
• Ignorer la queue — la position et le niveau de qualité conditionnent le mode opératoire (§15) et la qualification exigée (§16).
• Symbole sans cote — pour une soudure d'angle sans dimension, ne pas improviser : la règle usuelle est a ≈ 0,7 × épaisseur de la pièce la plus fine, mais elle doit être confirmée par le bureau d'études.

15 DMOS / WPS - Mode operatoire

Le DMOS (Descriptif de Mode Operatoire de Soudage), en anglais WPS (Welding Procedure Specification), formalise tous les paramètres d'un assemblage soude. Il est obligatoire pour la fabrication de structures normees (PED, EN 1090, ASME, etc.).

Contenu obligatoire (extrait NF EN ISO 15609-1)

• Identification : n° DMOS, date, fabricant.
• Procédé : code EN ISO 4063 (ex : 141 pour TIG).
• Type d'assemblage : bout a bout (BW), d'angle (FW), schema du joint.
• Preparation : dimensions du chanfrein, ecart, talon, angle.
• Metal de base : référence / groupe (ex : groupe 1.1 = acier non allie) / épaisseur(s).
• Metal d'apport : référence (ex : ER70S-6), Ø, marque.
• Position : selon EN ISO 6947 (PA, PB, PC, PD, PE, PF, PG, H-L045).
• Paramètres électriques : courant (intensite + polarite), tension, vitesse fil.
• Gaz : composition, debit, gaz de protection ET de purge.
• Vitesse d'avance : cm/min ou kJ/cm (énergie nominale).
• Pre-chauffage : temperature mini imposee.
• Temperature entre passes : max et min.
• Traitement thermique apres soudage : si requis.
• Sequence de soudage : ordre des passes (racine, remplissage, finition).

Validation d'un DMOS

Un DMOS doit etre qualifie par une eprouvette de référence (QMOS = Qualification du Mode Operatoire de Soudage), selon EN ISO 15614-1 pour les aciers. Les essais comportent : contrôle visuel, radio, traction, pliage, macrographie, durete.

Énergie nominale

L'énergie nominale conditionne le refroidissement, donc la durete et la microstructure de la ZAT (Zone Affectee Thermiquement). C'est un parametre critique pour les aciers HR (E355, S690).

16 Qualification soudeur (EN ISO 9606)

La qualification certifie qu'un soudeur sait realiser un type de soudure precis. Elle est nominative et limitee. Norme principale : EN ISO 9606-1 pour les aciers.

Variables essentielles (definissent l'etendue de qualification)

Positions normalisees (EN ISO 6947)

Codes PA, PB, PC, PD, PE, PF, PG et H-L045 / J-L045. Les pictogrammes, la table de correspondance avec les positions AWS (1G à 6G, 1F à 4F) et l'étendue de qualification associée sont détaillés au §19.

Validite

• Duree initiale : 3 ans en general.
• Prorogation a 6 mois pres : confirmation par employeur que le soudeur travaille de maniere continue sans interruption > 6 mois.
• Renouvellement par re-test toutes les 3 annees.

Exemple d'intitule

ISO 9606-1 141 T BW FM5 S t08 D060 H-L045 ss nb
= TIG, tube bout-a-bout, apport groupe 5 (inox), épaisseur 8mm, Ø 60mm, position 6G, 1 cote sans support

17 Défauts de soudure (EN ISO 6520-1)

Classification normalisee des imperfections de soudure. Chaque défaut a un code numerique a 3 chiffres.

100 - Fissures (les plus graves)

200 - Cavites

300 - Inclusions

400 - Manque de fusion / pénétration

500 - Imperfections de forme

600 - Défauts divers

Le niveau d'acceptation (B = strict, C = intermédiaire, D = léger) est défini par EN ISO 5817. Le DMOS impose le niveau requis pour chaque défaut.

Représentations visuelles des défauts courants

18 Contrôles non destructifs (CND)

Les CND permettent de verifier la conformite d'une soudure sans la detruire. Chaque methode a ses limites (défauts detectables) et son domaine d'application.

Vue d'ensemble

VT - Visuel (NF EN ISO 17637)

• Outils : loupe, miroir, calibre de soudure, lampe.
• Detecte : caniveaux, surépaisseurs, brulures, effondrement, fissures debouchantes, défauts d'alignement.
• Toujours obligatoire avant tout autre CND.

PT - Ressuage (NF EN ISO 3452)

• Principe : penetrant colore ou fluorescent + revelateur. Le penetrant ressort des défauts debouchants.
• Sequence : nettoyage - application penetrant (10 min) - elimination exces - revelateur - interpretation.
• Detecte : fissures debouchantes > 1 micron, manque de fusion debouchant.

MT - Magnetoscopie (NF EN ISO 17638)

• Principe : aimantation locale + revelateur ferromagnetique (poudre seche ou liquide). Les défauts modifient le champ et attirent la poudre.
• Limite : matériau ferromagnetique uniquement (acier non allie, acier ferritique). Pas pour inox 304/316L, ni alu.
• Detecte : fissures de surface et juste sous la surface (~ 2 mm de profondeur).

UT - Ultrasons (NF EN ISO 17640)

• Principe : onde ultrasonore emise par un palpeur, reflechie par les défauts. Affichage sur ecran (A-Scan).
• Detecte : fissures, manques de fusion, inclusions internes.
• Avantage : portable, instantane, pas de radioprotection.
• Variantes : TOFD (Time of Flight Diffraction) et Phased Array pour soudures complexes.

RT - Radiographie (NF EN ISO 17636)

• Principe : rayons X ou gamma + film/detecteur numerique. Les défauts apparaissent comme des zones de densite differente sur le film.
• Detecte : porosites, inclusions, manque de pénétration central. Moins bon sur fissures fines orientees.
• Contraintes : zone d'evacuation, dosimetre obligatoire, autorisation IRSN/ASN.

Niveaux et certification operateurs

• Norme : EN ISO 9712 (anciennement EN 473).
• 3 niveaux : 1 (execute), 2 (execute et interprete), 3 (responsable, redige procedures).
• Certification par méthode (PT, MT, UT, RT, etc.), par secteur (multi-secteurs ou aérospatial / pétrolier...).

Principes visuels des méthodes

19 Positions de soudage (EN ISO 6947)

La position décrit l'orientation du joint par rapport à la gravité, et donc la façon dont le bain de fusion cherche à couler. C'est le code que l'on retrouve dans la queue du symbole de soudage (§14), dans le DMOS (§15) et dans la qualification du soudeur (§16).

Les 7 positions de base sur tôle

Table de correspondance ISO 6947 / AWS

Chez AWS, G = groove (bout à bout, avec chanfrein) et F = fillet (angle). Les positions tube sont illustrées au §7.

Conséquences pratiques sur le réglage

Étendue de qualification

Une qualification obtenue dans une position en couvre d'autres, mais jamais l'inverse de façon symétrique : réussir en PA ne qualifie que le travail à plat, alors que réussir en H-L045 (6G) couvre pratiquement toutes les positions. C'est la raison pour laquelle les tests de certification tuyauterie se font en 6G. Voir §16 pour le détail de l'intitulé de qualification.

Pour l'atelier : chaque fois que c'est possible, retourner la pièce plutôt que changer de position. Un arceau soudé au sol en PA/PB donne un résultat sans commune mesure avec le même arceau soudé en place, à genoux, en PE.