Lors du soudage, vous avez peut-être remarqué une couche dure et vitreuse qui recouvre les soudures. Il s'agit du laitier de soudage. Beaucoup d'amateurs le considèrent comme un déchet, mais il protège en réalité la soudure pendant le processus.
Si les scories résiduelles de soudage ne sont pas éliminées, ou si elles restent piégées le long de la soudure, elles peuvent fragiliser le joint. Ceci peut engendrer des réparations coûteuses. Il est donc important de comprendre comment se forment les scories de soudage, quels problèmes elles peuvent causer et comment les prévenir.
Nous allons vous expliquer tout ce que vous devez savoir sur les scories de soudage pour vous aider à obtenir des soudures plus solides et plus propres.
Qu'est-ce que le laitier de soudage ?
Lors de certains procédés de soudage, le laitier de soudage, un sous-produit non métallique, forme une couche à la surface du cordon de soudure. Sous l'effet des hautes températures, le flux de soudage fond et se lie aux impuretés, aux produits d'oxydation et autres contaminants.
Lors du refroidissement, le laitier se solidifie avec la soudure et forme une croûte protectrice sur le métal en fusion. Cette croûte est ensuite éliminée après refroidissement à l'aide d'un marteau à piquer, d'un marteau à laitier, d'une brosse métallique ou d'une meuleuse.
On peut se représenter le laitier comme une couverture protectrice. Tant que la soudure reste chaude, le laitier la protège des éléments extérieurs, comme l'oxygène et l'azote. Ces éléments peuvent provoquer des défauts dans la soudure, tels que l'oxydation ou la porosité.
Tous les procédés de soudage ne produisent pas de laitier. Seules les techniques de soudage utilisant un flux, et non un gaz de protection, génèrent du laitier.
■Comment se forment les scories de soudage
Lors du soudage, la température peut atteindre environ 6 000 °C au niveau de l’arc. À ces températures élevées :
- Le revêtement de l'électrode ou le flux fond.
- Les impuretés du métal de base remonteront à la surface.
- Le métal en fusion réagira chimiquement avec le fondant.
- Le laitier en fusion est plus léger que l'acier en fusion. Il flotte donc au-dessus du bain de fusion.
- Le laitier est refroidi, durci et retiré du bain de fusion.
Imaginez que vous soudez des plaques d'acier rouillées. Le flux capture la rouille et les autres contaminants au lieu de les emprisonner dans la soudure. Ces contaminants font partie du laitier qu'il faudra ensuite enlever.
■Pourquoi les scories flottent-elles à la surface ?
Le laitier a une densité inférieure à celle du métal en fusion. Tout comme l'huile a tendance à flotter au-dessus de l'eau, le laitier remonte à la surface du bain de fusion.
Cela permet de séparer les contaminants de la soudure au lieu de les laisser se retrouver piégés dans le joint.
C’est pourquoi le soudage à l’arc avec flux tend à produire un métal de soudure plus propre, à condition d’être réalisé correctement.
Quels procédés de soudage produisent du laitier ?
Comprendre si un procédé de soudage La formation de laitier est utile pour une planification adéquate. Certaines méthodes de soudage ne produisent pas de laitier.
La présence de scories dépend principalement de l'utilisation de flux lors du procédé. Voici les procédés de soudage les plus courants susceptibles de générer des scories.
1. Soudage à l'arc sous protection métallique (SMAW)
Le soudage à l'arc avec électrode enrobée (SMAW) est le procédé le plus étroitement associé à la formation de laitier. Lors du soudage, le flux qui entoure l'électrode fond, créant ainsi des gaz de protection et un laitier protecteur.
Il est donc impératif d'éliminer le laitier une fois la soudure refroidie. Cette étape est cruciale avant toute passe supplémentaire ou avant le contrôle de la soudure. Le soudage à l'électrode enrobée est couramment privilégié car il est particulièrement adapté aux travaux extérieurs où les gaz de protection peuvent être dispersés par le vent.
2. Soudage à l'arc avec fil fourré (FCAW)
Le soudage à fil fourré utilise un fil contenant du flux. Ceci provoque la formation de bavures lors du processus de soudage.
Les deux types de soudage à fil fourré sont :
- FCAW auto-blindé
- FCAW protégé par un bouclier à gaz
Ces deux types de soudage produisent des scories ; toutefois, la quantité dépend du fil utilisé. Il faudra gérer les scories du soudage FCAW si vous travaillez avec des aciers de construction épais, des ponts ou d'autres équipements industriels lourds.
3. Soudage à l'arc submergé (SAW)
Dans soudage à l'arc submergé, L'arc de soudage est entièrement recouvert de flux granulaire. Le laitier formé est un flux fondu qui protège le bain de fusion de toute contamination.
Ce procédé génère d'importantes quantités de scories qu'il convient d'éliminer entre chaque passe. Le soudage à l'arc submergé (SAW) est couramment utilisé dans la construction navale, les industries de fabrication lourde, la production de récipients sous pression et la fabrication de pipelines.
4. Soudage électroslag (ESW)
En soudage électroslag, on utilise du laitier en fusion pendant le processus de soudage. Au lieu de simplement protéger la soudure en la recouvrant, le laitier en fusion est conducteur d'électricité.
Cela permet de générer de la chaleur supplémentaire par résistance électrique. Cette méthode est particulièrement adaptée au soudage de pièces d'acier très épaisses.
5. Procédés ne produisant pas de scories
Plusieurs techniques de soudage importantes ne produisent pas de laitier car elles utilisent un gaz de protection au lieu d'un flux.
Ces processus sont les suivants :
- Soudage à l'arc sous protection gazeuse (soudage MIG),
- Soudage à l'arc sous gaz tungstène (soudage TIG),
- Soudage laser
- Soudage par faisceau d'électrons.
Ces méthodes n'utilisant pas de flux, il n'est pas nécessaire d'éliminer la couche de laitier après soudage. Toutefois, un nettoyage soigneux des projections, de l'oxydation et des zones décolorées reste indispensable.
| Procédé de soudage | Utilise le flux | Produit des scories | Applications courantes |
|---|---|---|---|
| SMAW (Bâton) | Oui | Oui | Réparation, construction, soudure extérieure |
| FCAW | Oui | Oui | Charpente métallique, ponts, fabrication lourde |
| SCIE | Oui | Oui | Pipelines, réservoirs sous pression, construction navale |
| ESW | Oui | Oui | sections d'acier épaisses |
| MIG (GMAW) | Non | Non | Fabrication de tôlerie pour l'automobile |
| TIG (GTAW) | Non | Non | Acier inoxydable, aluminium, travail de précision |
| Soudage laser | Non | Non | Fabrication automatisée |
| Soudage par faisceau d'électrons | Non | Non | Aérospatiale, composants de précision |
Quelles sont les causes des inclusions de scories ?
Un majeur défaut de soudure Il s'agit d'une inclusion de laitier. Ce défaut se produit lorsque des particules de laitier ne remontent pas à la surface pour être éliminées. Elles restent piégées à l'intérieur de la soudure. Ces inclusions constituent des poches qui fragilisent la soudure.
Ces inclusions peuvent entraîner une perte d'intégrité du joint sous l'effet de contraintes ou de la fatigue. Il est donc important d'en connaître les causes afin d'en prévenir la formation.
🌟Élimination insuffisante des scories de soudage entre les passes
L'une des causes fréquentes d'inclusion de laitier est le fait de ne pas éliminer le laitier avant de commencer à déposer un autre cordon de soudure.
Pour vous en convaincre, imaginez un mur de briques avec des débris entre chaque rangée. Ce mur serait plus fragile car les briques ne seraient pas correctement liées.
Il en va de même pour le soudage. Il est donc impératif d'éliminer les scories anciennes afin d'éviter que la passe de soudure suivante ne les emprisonne à l'intérieur du joint.
🌟 Angle d'électrode incorrect
L'angle de votre électrode influe sur le sens d'écoulement du laitier en fusion. Si vous positionnez l'électrode à un angle incorrect, vous risquez de modifier la direction d'écoulement.
Par conséquent, le laitier risque de se retrouver piégé sous le métal en fusion au lieu de rester derrière le bain de fusion. Vous pouvez éloigner le laitier de l'arc en maintenant un angle de déplacement correct.
🌟 Courant de soudage faible
Le soudage à faible intensité produit un bain de fusion non fluide. Un débit suffisant de métal en fusion est nécessaire pour que le laitier remonte à la surface.
En cas de faible intensité, les scories risquent de rester piégées. En utilisant la plage de courant recommandée, vous pouvez éviter qu'elles ne s'agglutinent.
🌟 Vitesse de voyage rapide
En travaillant lentement, vous laissez aux scories le temps de remonter au-dessus du métal en fusion. Si votre vitesse de déplacement est trop élevée et que la soudure se solidifie avant d'être complètement séparée, les scories risquent de rester emprisonnées dans la soudure.
🌟 Conception de joint médiocre
En présence de rainures étroites, d'angles petits ou d'ouvertures de racines insuffisantes, il sera difficile pour les scories de s'échapper.
Pour les assemblages complexes, une préparation adéquate est indispensable. Cela permet de ménager un espace suffisant pour l'écoulement du métal en fusion et du laitier.
🌟 Métal de base sale
La base métallique peut être contaminée par de la rouille, de la calamine, de la peinture, de la graisse et de l'huile. Cela ne fera qu'aggraver sa contamination.
Plus la contamination est importante, plus la quantité de scories est grande. Par conséquent, la pièce doit être nettoyée avant le soudage afin d'éviter la formation de scories et de réduire le risque d'inclusions.
🌟 Technique de soudage incorrecte
Un mauvais schéma de soudage, une longueur d'arc irrégulière et une mauvaise manipulation peuvent perturber l'écoulement du laitier. Même les soudeurs les plus expérimentés peuvent rencontrer des inclusions de laitier si les paramètres de soudage ne sont pas adaptés au type de joint.
| Cause | Comment cela affecte la soudure | Prévention |
|---|---|---|
| Scories non éliminées entre les passes | Piège les scories à l'intérieur de la soudure | Nettoyer soigneusement avant chaque passage |
| Angle d'électrode incorrect | Empêche les scories de s'écouler derrière le bain de fusion. | Maintenez l'angle de déplacement recommandé |
| Courant de soudage faible | Le laitier ne peut pas se séparer du métal en fusion | Utilisez l'ampérage correct |
| Vitesse de voyage rapide | La soudure se solidifie avant que le laitier ne s'échappe. | Réduire la vitesse de déplacement |
| Conception de joint médiocre | Limite le mouvement des scories | Utilisez des angles de rainure et des ouvertures de racines appropriés. |
| Métal de base sale | Génère des scories et une contamination excessives | Enlever la rouille, la peinture, la graisse et l'huile avant de souder. |
| Technique de soudage incorrecte | Perturbe l'écoulement du laitier | Maintenir une longueur d'arc constante et une manipulation appropriée |
Avantages des scories de soudage
Contrairement à une idée répandue, le laitier de soudage présente de nombreux avantages. En connaître les bienfaits permet d'en comprendre l'importance. Voici quelques-uns de ces avantages.
1. Protège le bain de fusion.
Le laitier issu du soudage forme une enveloppe protectrice autour du bain de fusion. Lorsqu'on chauffe les métaux jusqu'à leur point de fusion, ils réagissent avec l'air, qui contient de l'oxygène, de l'azote et de l'humidité. Ces contaminants peuvent engendrer des défauts dans la soudure, tels que la porosité, la fragilité et l'oxydation.
Le laitier de soudage forme une enveloppe protectrice autour du bain de fusion, le préservant des gaz atmosphériques jusqu'à son refroidissement. Imaginez une forte pluie s'abattant sur une dalle de béton. Sans protection pendant sa prise, la pluie abîmerait sa surface. Le laitier protège la soudure de la même manière.
2. Élimine les impuretés
Le flux contient de nombreux éléments susceptibles de réagir avec le matériau de confinement. Il s'agit notamment de rouille, de calamine, de saletés, d'oxydes, de soufre et d'autres particules non métalliques. Le flux fondu se combine à ces impuretés qui, autrement, resteraient piégées dans la soudure.
Elle devient moins dense que le bain de fusion et remonte à la surface sous forme de laitier. C'est l'action nettoyante du flux, qui rend le bain de fusion moins dense. On obtient ainsi des soudures plus résistantes et plus fiables.
3. Contrôle la vitesse de refroidissement
Le refroidissement de la soudure est également mieux maîtrisé grâce au flux. En isolant le bain de fusion, la couche de laitier contribue à ralentir la vitesse de refroidissement. Agissant comme un isolant, cette couche de laitier permet de minimiser les pertes de température.
Un meilleur contrôle du refroidissement permet d'obtenir une microstructure plus uniforme, de réduire la fissuration, d'améliorer la résistance de la soudure et de minimiser la formation de contraintes résiduelles. Ces avantages sont encore plus marqués lors du soudage de pièces d'acier épaisses.
4. Améliore la forme du cordon de soudure
Lors de la solidification, le métal en fusion est soutenu par le laitier. Ce soutien contribue à garantir un profil lisse et régulier au cordon de soudure.
Sans une couverture de laitier suffisante, le bain de fusion risque de s'étaler de manière irrégulière, produisant un cordon d'aspect médiocre. De plus, le renforcement sera insuffisant, faute de métal en quantité suffisante.
5. Améliore la résistance des soudures
Le laitier améliore les propriétés mécaniques d'un assemblage réalisé. Il agit comme une couche de support qui protège le métal en fusion et élimine les impuretés. Cette couche de laitier contribue à la formation de soudures :
- Faire le ménage
- Fort
- Ductile
- Sans défaut
💡 Toutefois, vous ne pourrez bénéficier de ces propriétés que si le laitier est correctement éliminé après le soudage.
Problèmes courants liés aux scories de soudage
Bien que le laitier présente des avantages, il peut aussi engendrer des problèmes s'il n'est pas géré correctement. Ces problèmes peuvent entraîner des défauts de soudure. Savoir les identifier permet de mettre en œuvre des mesures correctives afin de préserver l'intégrité de la soudure.
● Inclusion de scories
L'inclusion de laitier se produit lorsque le laitier formé reste piégé dans le bain de fusion au lieu de remonter à la surface. Ce défaut résulte d'un nettoyage insuffisant, d'une technique de soudage inadéquate ou de normes de soudage incorrectes.
Les inclusions de laitier créent des vides le long de la soudure, la fragilisant face aux contraintes de traction, de flexion et d'impact. Dans la fabrication de récipients sous pression et de ponts, ces inclusions entraînent presque systématiquement un échec lors du contrôle et des reprises très coûteuses.
● Élimination difficile des scories
Il arrive que les scories ne se détachent pas. Au contraire, elles adhèrent fortement à la surface de la soudure.
Cela peut être causé par :
- Ampérage incorrect
- Sélection d'électrodes incorrecte
- Polarité incorrecte
- Vitesse de déplacement inefficace
- Électrodes de mauvaise qualité
- métal de base sale
Lorsque les scories sont difficiles à enlever, on passe généralement plus de temps à nettoyer qu'à souder.
● Formation excessive de scories
Un excès de scories peut avoir un impact significatif sur votre productivité, car les soudures nécessitent des étapes de nettoyage supplémentaires.
Parmi les causes d'un excès de scories, on peut citer :
- Choix inapproprié des électrodes
- Flux de mauvaise qualité
- Paramètres de soudage incorrects
- Tissage excessif
Par conséquent, la réduction des scories inutiles peut vous aider à améliorer votre efficacité globale de soudage.
● Défauts de soudure cachés
Un excès de laitier peut masquer des défauts de soudure situés en dessous. Ce n'est qu'en éliminant le laitier que l'on peut déceler les fissures, les caniveaux, la porosité, les fusions incorrectes et même les chevauchements.
Par conséquent, en tant que soudeur expérimenté, vous devez toujours inspecter la soudure après son nettoyage au lieu de l'examiner lorsque le laitier est encore présent.
● Mauvaise qualité de soudure multipasse
La présence de scories résiduelles sur une soudure entre plusieurs passes est un problème majeur. Pour chaque nouvelle couche, il est indispensable de nettoyer la surface afin d'obtenir une bonne fusion.
Même une fine couche de laitier résiduel non éliminée peut créer une zone de faiblesse et potentiellement engendrer une rupture. Il est donc impératif d'éliminer le laitier résiduel entre chaque passe afin d'améliorer la qualité d'une soudure multipasse.
Comment enlever les scories de soudage
1. Laisser refroidir la soudure
L'écaillage ne doit pas commencer immédiatement après l'extinction de l'arc. La soudure fraîche est très chaude ; par conséquent, écailler le laitier trop tôt peut être dangereux.
Il faut laisser la soudure refroidir un moment pour que le laitier devienne cassant. Cela permettra de la détacher. Cependant, il ne faut pas attendre trop longtemps. Si vous attendez trop longtemps, de la rouille ou des contaminations peuvent se former.
2. Utilisez un marteau à piquer
L'outil le plus courant pour l'élimination des scories est le marteau à piquer de soudeur. Ses extrémités pointues et plates permettent de casser les scories sans endommager la soudure.
Il ne faut jamais frapper au hasard. Frappez toujours dans le sens du cordon de soudure. En effectuant des frappes contrôlées, vous réduisez le risque d'endommager la surface de la soudure.
3. Nettoyer avec une brosse métallique
Après avoir cassé le plus gros morceau de laitier, vous pouvez utiliser une brosse métallique pour enlever les particules plus fines. Le nettoyage de la soudure à l'aide d'une brosse métallique améliore la visibilité et facilite l'inspection des défauts.
Lors du nettoyage des scories d'une soudure en acier inoxydable, utilisez toujours une brosse métallique en acier inoxydable pour éviter toute contamination.
4. Utilisez une meuleuse d'angle lorsque cela est nécessaire.
Dans certains cas, un meulage mécanique est nécessaire pour éliminer d'importants dépôts de laitier. Un disque à lamelles ou une meule permettent d'éliminer rapidement le laitier tenace tout en lissant la surface de la soudure.
Il faut toutefois veiller à ne pas trop meuler. Un meulage excessif de la surface de la soudure modifiera son profil et risque d'entraîner la rupture de l'assemblage soudé.
5. Inspectez soigneusement la soudure.
Après l'élimination du laitier, vous devez inspecter minutieusement la soudure.
Les défauts à rechercher comprennent :
- Fissures
- Porosité
- Saper
- inclusion de scories
- Fusion incomplète
- Chevaucher
Tous ces problèmes sont beaucoup plus faciles à résoudre si vous les détectez tôt. Par conséquent, vous devez d'abord les régler avant de terminer l'assemblage par soudure.
6. Nettoyer avant le prochain passage
Lors du soudage multipasse, il est impératif de ne pas déposer de nouvelle passe sur une ancienne soudure encore recouverte de laitier. Tout laitier doit être éliminé avant le dépôt d'un nouveau cordon. Le non-respect de cette étape de nettoyage est une cause fréquente de défaillances en soudage.
Le nettoyage des scories ne vous prendrait pas beaucoup de temps. En revanche, les retouches dues à des soudures défectueuses pourraient vous prendre beaucoup de temps.
7. Portez l'équipement de sécurité approprié
L'élimination des scories projette des fragments de métal qui peuvent causer de graves dommages à tout ce qui se trouve sur leur passage.
Par conséquent, vous devriez toujours porter :
- lunettes de sécurité
- visière de protection
- gants en cuir
- manches longues
- Protection auditive lors du meulage
Les bonnes habitudes permettent de se protéger soi-même tout en protégeant également ceux qui nous entourent.
Laitier de soudage vs projections : quelle est la différence ?
De nombreux débutants ont du mal à distinguer les projections de soudure des scories de soudage. Bien que les deux soient liées au soudage, elles ne sont pas identiques.
Il est important de connaître les projections et les scories de soudage afin de choisir la méthode de nettoyage appropriée et de résoudre efficacement les problèmes de soudage.
| Fonctionnalité | scories de soudage | Projections de soudure |
|---|---|---|
| Formation | Produit par flux fondu | Produit par des gouttelettes de métal en fusion |
| But | Protège le bain de fusion | Aucune fonction de protection |
| Apparence | Couche dure recouvrant la soudure | Petites gouttelettes de métal autour de la soudure |
| Suppression | Marteau à piquer, brosse métallique, meuleuse | Brosse métallique, meuleuse, nettoyant anti-éclaboussures |
| Se produit dans | SMAW, FCAW, SAW, ESW | Principalement MIG, FCAW et SMAW |
| Effet sur la soudure | Bénéfique si retiré correctement | Principalement d'ordre esthétique, mais peut nécessiter un nettoyage. |
Conclusion
Le laitier de soudage n'est pas un simple sous-produit du soudage qui se dépose à la surface du cordon de soudure. Il protège le bain de fusion de l'oxydation et de la contamination, contribuant ainsi à garantir la solidité et la propreté de la soudure.
Il est toutefois impératif d'éliminer le laitier dès sa formation. Si vous poursuivez le soudage sans l'éliminer ou si vous le laissez s'incruster dans la soudure, cela peut engendrer des défauts importants.
Bien connaître les procédés qui produisent des scories et être capable de les identifier permet de planifier une stratégie d'élimination efficace.
En éliminant le laitier, vous pouvez grandement améliorer la qualité de vos soudures, réduire le temps et les coûts de retouche et garantir que vos soudures répondent aux normes d'inspection.
Questions fréquemment posées
1. Les scories de soudage sont-elles dangereuses ?A : Les scories de soudage ne présentent aucun danger en elles-mêmes. Cependant, une mauvaise manipulation, comme le contact accidentel avec des scories chaudes, peut provoquer des brûlures. L'absence d'équipement de protection, tel que des lunettes et des écrans faciaux, augmente également le risque de brûlures et de blessures dues aux projections de fragments lors du retrait des scories.
2. Est-il acceptable de souder sur du laitier ?R : Non, il est inacceptable de souder sur du laitier. Celui-ci risque de s'incruster dans le joint soudé, provoquant des inclusions et, par conséquent, une fragilisation du joint. Il est impératif d'éliminer complètement tout laitier avant toute passe de soudage ou réparation ultérieure.
3. Pourquoi est-il difficile d'enlever les scories de soudure ?A : Il est difficile d'éliminer les scories de soudage en raison d'un ampérage inadapté, d'un angle de soudage incorrect, d'une vitesse de déplacement insuffisante, d'un métal de base contaminé et d'électrodes de mauvaise qualité. En ajustant ces facteurs, vous pouvez faciliter l'élimination des scories.
4. Le soudage MIG produit-il du laitier ?R : Non, le soudage MIG standard ne produit pas de laitier car le gaz de protection ne contient pas de flux. Il produit en revanche des projections de soudure, qui nécessitent un procédé d'élimination différent.
Lectures recommandées
Laitier (soudage) – Wikipédia
Soudage MIG vs TIG – SENLISWELD
Efficacité conjointe en soudage – SENLISWELD
Règles de sécurité en soudage – SENLISWELD
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