L'acier inoxydable est privilégié en raison de son excellente durabilité et de sa résistance à la corrosion. De l'automobile à l'aérospatiale en passant par la construction, ce type d'acier domine tous les secteurs. Toutefois, le soudage de l'acier inoxydable n'est pas aussi facile que celui de la plupart des autres métaux. D'où la question suivante : pourquoi le soudage de l'acier inoxydable est-il difficile ? Pourquoi le soudage de l'acier inoxydable est-il difficile ?
Il n'y a pas une seule raison qui rende son soudage difficile. Principalement, les propriétés de l'acier inoxydable sont moins favorables au processus de soudage. Par conséquent, les soudeurs, en particulier les débutants, finissent souvent par faire des trous ou des soudures de mauvaise qualité sur ces matériaux. Dans cet article, j'aborderai les difficultés liées au soudage de l'acier inoxydable et je donnerai des conseils pratiques.
Qu'est-ce qui fait la spécificité de l'acier inoxydable ?
Il existe différents types d'acier. Chacun de ces types diffère en termes de composition. Parmi eux, l'acier inoxydable se distingue par sa teneur plus élevée en chrome (plus de 10,5%). Ce chrome confère à ces aciers une grande spécificité en augmentant leur résistance à la corrosion. D'autres types d'acier, comme l'acier au carbone, ne contiennent pas de chrome.
Ces types d'acier ne sont donc pas particulièrement résistants à la corrosion. Vous vous demandez comment le chrome augmente la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable ? C'est grâce à la couche d'oxyde de chrome. Lorsque l'acier inoxydable entre en contact avec l'humidité, le chrome réagit avec l'oxygène. Cette réaction forme une couche d'oxyde, appelée oxyde de chrome (Cr₂O₃).
Cette couche reste à la surface de l'acier inoxydable mais est invisible. Lorsque l'acier inoxydable est soumis à des contraintes, cette couche empêche l'humidité d'atteindre la surface de l'acier inoxydable. Elle protège ainsi ce matériau de la corrosion. Ce que j'apprécie dans cette couche d'oxyde de chrome, c'est qu'elle peut s'auto-guérir. Si l'acier inoxydable est rayé, frotté ou endommagé d'une autre manière, il peut encore retrouver cette couche.
Pourquoi le soudage de l'acier inoxydable est-il difficile ?
Tout d'abord, l'acier inoxydable est-il vraiment difficile à souder ? Oui. En fait, de nombreux soudeurs ont du mal à réaliser des soudures solides sur les surfaces de ces types d'acier. Toutefois, il est essentiel de comprendre pourquoi l'acier inoxydable est difficile à souder. Cela vous aidera à éviter les mauvaises soudures sur l'acier inoxydable qui ne durent pas. Examinons les principales raisons pour lesquelles l'acier inoxydable est difficile à souder.
1- L'acier inoxydable retient la chaleur
L'acier inoxydable a une faible conductivité thermique. C'est pourquoi le transfert de chaleur (déplacement) dans ce matériau est très lent. Lorsque vous soudez ce matériau, la chaleur reste à un endroit précis. Cependant, la chaleur se propage mal à travers la surface, ce qui entraîne une accumulation à un endroit précis. Ce point spécifique reçoit plus de chaleur, ce qui provoque une fusion excessive à cet endroit.
Ce point finira par être endommagé et créera un trou. Dans d'autres matériaux, comme l'aluminium, lorsque vous soudez, la chaleur pénètre dans le matériau de surface et se propage uniformément. De cette manière, il y a moins de chaleur à un endroit, ce qui évite la formation d'un trou. Pour résoudre ce problème, je recommande d'utiliser un poste à souder à très faible ampérage. Cela permettra de réduire la chaleur au niveau du point de soudure et d'éviter la formation de trous.
2- Expansion thermique élevée
L'acier inoxydable présente une dilatation thermique plus élevée, ce qui constitue un autre inconvénient important. La dilatation thermique signifie que ce matériau se dilate lorsqu'il est chauffé. De même, il se contracte ou se rétracte, et sa température diminue lorsqu'il refroidit. Lorsque vous soudez de l'acier inoxydable, il se dilate rapidement sous l'effet de la chaleur.
Cette expansion est normale, mais lorsque vous retirez le poste à souder, la température baisse. L'acier inoxydable commence alors à se rétracter. Ces dilatations et contractions sont néfastes pour le soudage, car elles entraînent une distorsion et un gauchissement de la soudure. Vous ne comprenez pas pourquoi le gauchissement est mauvais pour le soudage ? Les soudures sur l'acier inoxydable peuvent se déformer et s'affaiblir, ce qui leur donne un aspect déplorable.
Les soudeurs utilisent le soudage par points sur les pièces en acier inoxydable avant le soudage final. Cela permet de réduire le risque de déformation lorsque les pièces sont exposées à des températures élevées et basses à des moments différents. N'oubliez pas que le soudage de l'acier inoxydable exige de la patience de la part du soudeur. Une approche rapide peut aboutir à une soudure plus faible et de mauvaise apparence. La dilatation thermique peut être un casse-tête, en particulier lorsque vous soudez des tôles minces en acier inoxydable.
3- La teinte et la décoloration dues à la chaleur se forment facilement
Avez-vous déjà vu des couches colorées sur un point de soudure en acier inoxydable ? Cette couche colorée, appelée "heat tint", est due à la réaction de l'acier inoxydable avec l'oxygène. Pendant le soudage, ce métal est exposé à des températures très élevées. À cette température, l'acier inoxydable devient actif, réagit avec l'oxygène et forme des couches colorées.
Ces couleurs peuvent être bleues, brun jaunâtre ou dorées, ce qui rend la soudure moins attrayante sur le plan visuel. En outre, ces teintes thermiques peuvent également affecter la résistance à la corrosion de la couche d'oxyde de chrome. Par conséquent, ce matériau devient sujet à la corrosion, en particulier dans des conditions humides. Vous pouvez éviter ce problème de coloration à la chaleur ou de décoloration en utilisant le bon gaz de protection, c'est-à-dire un mélange d'argon et de CO2.
4- Sensibilisation et compromis sur la résistance à la corrosion
La sensibilisation est un autre problème que vous pouvez rencontrer lors du soudage de l'acier inoxydable. Lorsque nous soudons de l'acier inoxydable, les températures augmentent au niveau du point de soudure (jusqu'à 850°C). C'est pourquoi les carbures de chrome se forment par réaction entre le chrome et le carbone. Par conséquent, la teneur en chrome de l'acier inoxydable est réduite par la formation de carbure de chrome.
Une faible teneur en chrome signifie simplement que l'acier inoxydable est plus sujet à la corrosion. Comme je l'ai dit précédemment, le chrome est le principal ingrédient qui rend l'acier inoxydable résistant à la corrosion. Par conséquent, l'utilisation de l'acier inoxydable est devenue moins efficace, en particulier pour les pièces marines. Ce problème est plus fréquent dans les aciers inoxydables à forte teneur en carbone et vice versa.
5- Zone affectée par la chaleur (ZAC) plus étendue
La zone affectée thermiquement dans l'acier inoxydable est généralement plus grande que dans les autres métaux. La raison en est la faible conductivité thermique que j'ai mentionnée plus haut. Pendant le soudage, la chaleur ne se propage pas rapidement et reste en un seul point. Cet endroit spécifique est affecté par la chaleur.
Si la propagation de la chaleur était plus rapide, il y aurait moins d'accumulation de chaleur en un seul point, ce qui se traduirait par une ZHA plus courte. Quel est l'inconvénient d'une ZHA plus large ? La zone affectée par la chaleur est moins résistante à la corrosion. Par conséquent, la pièce métallique se corrodera rapidement dans des conditions salines ou humides. La durabilité et les performances de l'acier inoxydable s'en trouveraient réduites.
6- Précision de l'apport de chaleur et des paramètres de soudage
Pour la plupart des débutants, le soudage de l'acier inoxydable est un véritable défi. En effet, l'acier inoxydable nécessite des apports précis pour obtenir des soudures solides. De petites erreurs peuvent conduire à des soudures déformées ou gauchies. Chaque paramètre, tel que la chaleur, l'ampérage, la tension et la vitesse de déplacement, doit être soigneusement ajusté. Supposons que vous soudiez l'acier inoxydable à une température plus élevée.
En raison de sa faible conductivité thermique, le matériau brûlera et formera des trous en surface. De même, la vitesse de déplacement plus lente de la torche peut également nuire à la qualité de la soudure. Toutefois, les soudeurs expérimentés comprennent ces paramètres et les utilisent de manière appropriée. Ils peuvent ainsi souder avec précision en utilisant cet acier inoxydable.
7- Contrôle de la piscine de soudure et purge à contre-courant
Pendant le soudage, l'acier inoxydable fond en raison des températures très élevées. Cet acier inoxydable fondu est fusionné avec le métal d'apport pour former une soudure. Cependant, lorsque l'acier inoxydable est en fusion, il se déplace plus rapidement. Ce matériau en fusion, appelé bain de soudure, peut être difficile à maintenir au même endroit. Vous devez alimenter le matériau d'apport lentement pour garder le bain de soudure sous contrôle.
Si l'acier inoxydable en fusion s'écoule rapidement, vous verrez la soudure s'étaler, ce qui lui donnera un aspect inesthétique. Parfois, la face arrière d'une soudure en acier inoxydable s'oxyde. L'oxydation peut alors entraîner des teintes de chaleur. Pour cela, les soudeurs utilisent des techniques de rétropurge. Dans cette méthode, ils remplissent l'arrière de la soudure avec de l'argon pour éviter tout problème.
8- Coût plus élevé du soudage
La réalisation d'une soudure sur de l'acier inoxydable requiert un soin et une précision extrêmes. Une légère erreur peut se traduire par une soudure de mauvaise qualité, peu ou pas résistante. Il est essentiel de définir les bons paramètres. Légèrement supérieur ou inférieur à la normale, chacun de ces paramètres peut affecter la qualité de la soudure. En outre, vous aurez besoin d'un matériau d'apport, d'un gaz de protection, d'un gaz de purge, etc.
Ces éléments augmentent encore le coût du soudage de l'acier inoxydable. Le soudeur doit également avoir une certaine expérience du soudage avant de réaliser une soudure sur de l'acier inoxydable. Les soudeurs expérimentés peuvent facturer plus cher si vous souhaitez faire souder des matériaux inoxydables. Tous ces facteurs contribuent à rendre le soudage de l'acier inoxydable moins avantageux. Il s'agit davantage d'une question de coût que de difficulté technique de soudage.
Questions fréquemment posées
Quels sont les défis liés au soudage de l'acier inoxydable ?
Les défis courants auxquels vous pouvez être confronté lors du soudage de l'acier inoxydable sont les suivants :
- Déformation et distorsion
- Accumulation de chaleur intense à un endroit précis
- Problèmes de teinte et de décoloration dus à la chaleur
- Une plus grande zone affectée thermiquement affecte la résistance à la corrosion.
L'acier inoxydable peut-il être soudé facilement ?
Oui, l'acier inoxydable peut être soudé. Cependant, il n'est pas facile de souder autant d'autres matériaux que l'aluminium. Les soudeurs doivent posséder l'expertise et les compétences nécessaires pour produire une soudure solide et fiable.
Qu'est-ce qui est le plus difficile à souder, l'inox ou l'aluminium ?
Je considère que l'acier inoxydable est difficile à souder. Sa faible conductivité thermique et sa forte dilatation thermique posent de sérieux problèmes. Le soudage de l'aluminium est relativement plus facile que celui de l'acier inoxydable.
Conclusion
Est-il possible de réaliser une soudure fiable sur de l'acier inoxydable ? Est-il possible de souder des pièces en acier inoxydable ? La réponse est oui. Il est possible de souder de l'acier inoxydable, mais il faut être prudent. Ce matériau n'est pas l'un des plus faciles à souder. Au contraire, les soudeurs peuvent être confrontés à de sérieux problèmes lors du soudage.
De légères erreurs peuvent affaiblir la soudure, et même provoquer des brûlures sur l'acier inoxydable. Dans cet article, j'ai abordé les principales raisons pour lesquelles il est difficile de souder sur ces types d'acier. Vous devez bien comprendre chaque type d'acier et éviter ce problème spécifique. Si vous disposez des connaissances et de l'expertise nécessaires, vous pouvez gérer efficacement ce processus de soudage.