1 Procedes de soudure
MIG / MAG Soudage semi-auto au fil-electrode
Principe : fil-electrode 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 epaisseurs : 0.8 mm a 10+ mm.
TIG Tungsten Inert Gas (GTAW)
Principe : electrode tungstene non-fusible, gaz inerte (Ar), apport de metal par baguette manuelle.
- Avantages : tres precis, soudures propres, aucune projection, controle parfait du bain de fusion.
- Inconvenients : lent, apprentissage plus long, materiel plus cher.
- Usage typique : echappement inox, tube fin, alu, soudures visibles, aeronautique.
- Plage epaisseurs : 0.3 mm a 8 mm typique (au-dela : TIG-fil ou bascule MIG).
MMA / SMAW Electrode enrobee
Principe : electrode-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 epaisseurs : > 1.5 mm en general.
| Critere | MIG/MAG | TIG | MMA |
|---|
| Vitesse | Rapide | Lent | Moyen |
| Precision | Moyenne | Excellente | Faible |
| Mini epaisseur | 0.8 mm | 0.3 mm | 1.5 mm |
| Projections | Oui | Aucune | Peu |
| Gaz necessaire | Oui | Oui (Ar) | Non |
| Cout materiel | Moyen | Eleve | Faible |
| Difficulte | Facile | Difficile | Moyenne |
2 Materiaux
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.
- Procedes : 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.
- Procedes : 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.
- Procede : TIG imperatif (controle 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 : echappement (collecteur, X/Y/H pipe, ligne).
- Procede : TIG de preference (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 : echappement marin, chimique, hautes temperatures.
- Baguette : 316L imperatif (308L = corrosion intergranulaire a terme).
Aluminium 5xxx / 6xxx
- Leger, conducteur thermique. Difficile a souder pour debutant.
- Procede : TIG AC (alternatif) ou MIG pulse.
- Gaz : Ar pur ou Ar/He (epaisseur).
- Cle : nettoyer la couche d'oxyde (brosse inox dediee) juste avant soudure.
- Note PieCut : peu utilise pour arceau (regulations) ou echappement.
3 Abaques MIG / MAG
Valeurs indicatives pour soudure d'angle sur acier doux, gaz Ar/CO2 (M21).
Fil Ø 0.8 mm
| Ep. (mm) | Courant (A) | Tension (V) | Vitesse fil (m/min) | Note |
|---|
| 1.0 | 60-80 | 16-18 | 3-4 | Risque de percee, points rapides |
| 1.5 | 75-95 | 17-19 | 4-5 | Tubes arceau ep. 1.5 |
| 2.0 | 90-110 | 18-20 | 5-6 | Tubes arceau 40x2 typique |
| 2.5 | 100-125 | 19-21 | 5.5-7 | |
| 3.0 | 110-140 | 19-22 | 6-8 | Limite haute du fil 0.8 |
Fil Ø 1.0 mm
| Ep. (mm) | Courant (A) | Tension (V) | Vitesse fil (m/min) | Note |
|---|
| 2.0 | 110-130 | 18-20 | 4-5 | |
| 3.0 | 130-160 | 20-22 | 5-7 | Acier de structure |
| 4.0 | 160-190 | 21-23 | 6-8 | |
| 5.0 | 180-210 | 22-24 | 7-9 | Considerer plusieurs passes |
| 6.0 | 200-230 | 23-25 | 8-10 | 2 a 3 passes |
Fil Ø 1.2 mm
| Ep. (mm) | Courant (A) | Tension (V) | Vitesse fil (m/min) |
|---|
| 4.0 | 170-200 | 21-23 | 5-6 |
| 6.0 | 200-240 | 23-25 | 6-8 |
| 8.0 | 240-280 | 25-28 | 8-10 |
| 10.0+ | 270-320 | 26-30 | 9-12 |
Regle rapide : courant ≈ 40 × epaisseur (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
| Ep. (mm) | Courant (A) | Ø electrode | Ø baguette | Gaz debit (L/min) |
|---|
| 0.8 | 30-50 | 1.6 mm | 1.0-1.6 | 5-7 |
| 1.0 | 40-60 | 1.6 mm | 1.6 | 6-8 |
| 1.5 | 55-80 | 1.6 mm | 1.6 | 7-9 |
| 2.0 | 70-100 | 1.6-2.4 mm | 1.6-2.0 | 8-10 |
| 3.0 | 100-130 | 2.4 mm | 2.0-2.4 | 9-11 |
| 4.0 | 130-160 | 2.4 mm | 2.4 | 10-12 |
| 5.0 | 150-200 | 3.2 mm | 2.4-3.2 | 11-13 |
Inox 304L / 316L - TIG DC
| Ep. (mm) | Courant (A) | Ø electrode | Ø baguette | Note |
|---|
| 0.8 | 25-45 | 1.6 mm | 1.0-1.6 | Pulse recommande |
| 1.0 | 35-55 | 1.6 mm | 1.6 | Tube echappement fin |
| 1.5 | 50-75 | 1.6 mm | 1.6 | Echappement standard |
| 2.0 | 65-95 | 1.6-2.4 mm | 1.6-2.0 | Collecteur |
| 3.0 | 90-120 | 2.4 mm | 2.0-2.4 | |
Chromoly 4130 - TIG DC
| Ep. (mm) | Courant (A) | Pre-chauffage | Refroidissement |
|---|
| 0.9 | 30-50 | Non requis | Lent (chiffon) |
| 1.2 | 45-65 | 50-100°C par froid | Lent |
| 1.6 | 60-85 | 100-150°C | Lent imperatif |
| 2.0 | 80-105 | 150°C | Lent imperatif |
| 3.0+ | 110-150 | 150-200°C | Recuit 600°C 1h ideal |
Aluminium - TIG AC
| Ep. (mm) | Courant (A) | Ø electrode | Ø baguette | Note |
|---|
| 1.5 | 50-70 | 1.6-2.4 mm | 2.0-2.4 | Frequence 80-120 Hz |
| 2.0 | 70-100 | 2.4 mm | 2.4 | Balance 60-70% nettoyage |
| 3.0 | 110-150 | 2.4-3.2 mm | 2.4-3.2 | |
| 5.0 | 180-230 | 3.2-4.0 mm | 3.2-4.0 | Pre-chauffer 80-150°C |
Regle rapide : courant ≈ 30-40 × epaisseur (mm) pour TIG acier ; ≈ 25-30 × epaisseur pour inox ; ≈ 50 × epaisseur pour alu.
5 Gaz et metaux d'apport
Choix du gaz
| Procede | Materiau | Gaz | Debit (L/min) |
|---|
| MIG/MAG | Acier doux | Ar/CO2 82/18 (M21) ou CO2 pur (economique) | 10-15 |
| MIG/MAG | Acier haute resistance | Ar/CO2 92/8 (M20) - moins d'oxydation | 10-15 |
| MIG | Inox | Ar/CO2/O2 (97/2/1) ou Ar pur | 10-15 |
| MIG | Aluminium | Ar pur ou Ar/He (50/50) pour epais | 12-18 |
| TIG | Acier / Chromoly / Inox | Ar pur (Argon 4.6) | 6-12 |
| TIG | Aluminium | Ar pur ; Ar/He pour grosse epaisseur | 8-14 |
| TIG | Inox - racine purgee | Ar (purge interne du tube) | + 3-5 |
Fils MIG/MAG
| Materiau | Reference | Norme | Diametres usuels |
|---|
| Acier doux | SG2 / G3Si1 | EN ISO 14341 | 0.6 / 0.8 / 1.0 / 1.2 |
| Acier HR | SG3 / G4Si1 | EN ISO 14341 | 0.8 / 1.0 / 1.2 |
| Inox 304 | 308L Si | EN ISO 14343 | 0.8 / 1.0 |
| Inox 316 | 316L Si | EN ISO 14343 | 0.8 / 1.0 |
| Acier / Inox | 309L Si (transition) | EN ISO 14343 | 0.8 / 1.0 |
| Aluminium 5xxx | ER5356 (AlMg5) | AWS A5.10 | 0.8 / 1.0 / 1.2 |
| Aluminium 6xxx | ER4043 (AlSi5) | AWS A5.10 | 0.8 / 1.0 / 1.2 |
Baguettes TIG
| Materiau | Baguette | Note |
|---|
| Acier doux | ER70S-6 | Standard, polyvalent |
| Acier HR | ER70S-2 ou ER80S-G | Selon resistance |
| Chromoly 4130 | ER70S-2 ou ER80S-D2 | Eviter les "trop low alloy" pour usage compet |
| Inox 304L | ER308L (ou ER308LSi) | |
| Inox 316L | ER316L | |
| Acier vers inox | ER309L | Soudure dissimilaire (echappement / collecteur acier-inox) |
| Alu 5xxx | ER5356 | |
| Alu 6xxx (anti-fissuration) | ER4043 | Moins de fissuration a chaud |
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 epaisseurs.
- Soudure par points (spot) : pointage de fixation avant cordon continu.
Chanfreins (epaisseur > 3 mm)
| Type | Epaisseur | Description |
|---|
| Bord droit (I) | ≤ 3 mm | Pas de chanfrein, ecart 0-2 mm |
| V simple | 3-12 mm | Angle total 60° (45-70°), talon 1-2 mm, ecart 1-2 mm |
| V double (X) | 10-25 mm | X symetrique - moins de deformation |
| Demi-V (K) | 3-12 mm | Chanfrein sur une seule piece (assemblage en T) |
| U | 10-30 mm | Moins de volume a remplir, mais usinage plus complexe |
Penetration
- Penetration partielle : OK pour soudures non-critiques.
- Penetration totale : exigee pour arceau, echappement (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
| Position | Description | Difficulte |
|---|
| 1G (PA) | Tube tournant a plat, soudeur fixe en haut | Facile |
| 2G (PC) | Tube vertical fixe, cordon horizontal | Moyenne |
| 5G (PF) | Tube horizontal fixe, soudure en montant | Difficile |
| 6G (HL045) | Tube fixe a 45°, toutes positions sur 1 cordon | Tres difficile - test certification |
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 deformation 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 securite
Specifications tubes typiques (selon FIA Article 253-8 et FFSA)
| Categorie | Tube principal | Tubes secondaires |
|---|
| Voiture < 700 kg | Ø 38 x 2.5 ou 40 x 2 | Ø 38 x 2.5 ou 40 x 2 |
| Voiture 700-1000 kg | Ø 45 x 2.5 | Ø 38 x 2.5 |
| Voiture > 1000 kg | Ø 50 x 2.5 | Ø 45 x 2.5 |
Verifier la regulation exacte (FIA / FFSA) selon ta discipline. Ce tableau est indicatif.
Procede 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, electrode 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 : Echappement (collecteur, X/Y/H pipe)
Materiaux 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 : echappement OEM, pas durable en usage sport.
Procede
- TIG quasi-imperatif pour rendu propre et controle de penetration.
- Epaisseurs typiques : 1.2 - 1.8 mm.
- Courant : 60-90 A DC, electrode 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 deformation 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 : echappement custom, frame motos, structures decoratives.
Procede
- 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.
- Penetration totale imperative (etancheite gaz pour echappement).
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 deformation.
- Verifier l'angle a chaque jonction soudee.
- Apres tous les wedges soudes, controler 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 deformation 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-deformation : 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 Securite
EPI (Equipements de Protection Individuelle)
- Masque auto-obscurcissant (DIN 9-13 selon procede). Photosensible obligatoire.
- Gants cuir longs (poignets proteges).
- Tablier cuir ou veste de soudeur.
- Chaussures de securite 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.