Cours technologie : Souder au chalumeau - Soudage OA - Soudure oxyacétylènique

I/ DEFINITION ET PRINCIPE

Le soudage oxyacétylénique (OA ou soudage chalumeau) est un procédé d’assemblage thermo-chimique permanent de deux pièces métalliques qui consiste à fondre leurs bords au moyen d’une flamme oxyacétylénique avec ou sans addition de métal d’apport (baguette) de même nature différente des pièces à assembler.

Principe:

Le soudage oxyacétylènique est un procédé de soudage thermo-chimique qui utilise la combustion d’un mélange d’oxygène et d’acétylène à l’extrémité d’un chalumeau. La chaleur nécessaire à la fusion des bords à assembler est obtenue par l’énergie calorifique engendrée par la réaction d’oxydation d’un gaz combustible.

II/ DOMAINES D’UTILISATION

La technique du soudage au chalumeau est mise en œuvre pour les assemblages de petites dimensions de matériaux ne présentant pas de problèmes thermiques et métallurgiques particuliers. Exemple : installations sanitaires et thermiques, ferronnerie, ….
La flamme oxyacétylénique est également utilisée en soudo-brasage et pour réaliser les opérations de chauffe (formage). Le procédé s’applique principalement aux tôles dont l’épaisseur est inférieure à 2 mm. Il est très utilisé en carrosserie.

Pression de stockage de l'oxygène (O²) : 196 bars, pression d’utilisation de l'oxygène (O²) : 1 – 1,5 bars
Pression de stockage de l'acétylène(C²H²) : 15 bars, pression d’utilisation de l'oxygène (C²H²) : 0,3 – 0,5 bars

Qu'est-ce-que l'oxygène ?
C’est un gaz comburant incolore, inodore et sans saveur. Il est obtenu par liquéfaction de l’air (20,9%) que l’on distille pour le séparer de l’Azote (78,1%). Il donne lieu à des combustions violentes, inflammation des matières en ignition et des graisses.

Sécurité autour de l'oxygène (O²):
Il ne faut jamais suroxygéner l’atmosphère d’un lieu étroit (réservoir) pour éviter le feu aux vêtements notamment.


Qu'est-ce-que l’acétylène(C²H²)?
C’est un gaz combustible (carburant) incolore, d’odeur particlière provenant des impuretés (hydrogène). La flamme produite par l’acétylène a un pouvoir calorifique élevé. Elle est également réductrice.

Sécurité autour de l’acétylène(C²H²):
Ne jamais comprimer l’acétylène au-dessus de 1,5 kg/cm. Danger d’explosion

III/ SOUDAGE OA L'INSTALLATION

Selon l’importance de l’installation et la nécessité d’une mobilité, l’alimentation se fera à partir :

A- D’un poste fixe ou mobile
Equipé :
- d’une bouteille d’oxygène
- d’un générateur d’acétylène
- d’un ensemble mano-détenteur permettant de connaître la pression intérieure de la bouteille et de réguler la pression. Installation la plus couramment utilisée chez les petits artisans et petites entreprises ou entreprises n'en ayant qu'une utilisation occasionnelle.

B- D’un poste mobile

Equipé :-
- d’une bouteille d’oxygène
- d’un générateur d’acétylène
- d’un ensemble mano-détenteur permettant de connaître la pression intérieure des bouteilles et de réguler la pression des gaz délivrés au chalumeau.

IV/ GENERALITES SUR LES CHALUMEAUX SOUDEURS

Appareils mélangeant l’acétylène et l’oxygène pour fournir une flamme soudante stable et régulière. Modification du débit par changement de la buse, réglage des gaz par les robinets.
Il y a deux types de chalumeaux :
- les chalumeaux à haute pression
- les chalumeaux basse pression

1/ Les chalumeaux à haute pression
Les chalumeaux à haute pression fonctionnent en employant une pression égale d’acétylène et d’oxygène (0,2 à 0,7 bar).

Principe de fonctionnement du chalumeau a haute pression:
Sous une pression égale, les gaz convergent vers un orifice qui accélère l’écoulement et leur réunion dans la chambre de mélange

2/ Chalumeaux basse pression
Ils sont utilisés avec générateur d’acétylène basse pression. Les chalumeaux basse pression fonctionnent en employant une pression d’acétylène de 0,01 à 0,1 bar et une pression d’oxygène de 1 à 3 bars.

Principe de fonctionnement du chalumeau a basse pression:
Sous des pressions différentes, les gaz convergent vers l’extrémité de l’injecteur, le jet central d’oxygène à haute pression entraîne l’acétylène à basse pression et accélère le débit.

V/ CLASSIFICATION DES CHALUMEAUX :

Les chalumeaux sont classés d’après leurs différentes possibilités débit.
Les buses sont repérées par un nombre indiquant la consommation d’acétylène en litres pendant une heure (l/h)
-chalumeau N° 00 par buses de : 10 – 16 – 25- 40 l/h
-chalumeau N° 0 pour buses de : 50-70-100-140-200l/h
-chalumeau N° 1 pour buses de : 250-315-400-500-630-800-1000 l/h
-chalumeau N° 2 pour buses de : 1250-1600-2000-2500-3150-4000-5000 l/h

VI/ UTILISATION DU CHALUMEAU

Le choix d'un chalumeau est conditionné par:
- Le genre du poste de soudage (haute ou basse pression)
- l’épaisseur du métal à souder
- la nature du métal à souder
- le genre de joint
- la position de soudage

CONDITIONS D’UTILISATION:

DEBIT DES BUSES : suivant l’épaisseur à souder, le genre de joint, la position de l’assemblage
REGLAGE DU CHALUMEAU : pour l’allumage doser les gaz, ouvrir l’acétylène et légèrement l’oxygène pour éviter les flammèches

VII/ FONCTIONNEMENT D'UN POSTE DE SOUDAGE OA et PROCEDURE D'ALLUMAGE DES CHALUMEAUX

Le poste de soudage OA peut être alimenté par une centrale d’O² et C²H² ou par deux bouteilles, une de O² et une de C²H².

*Pour un poste individuel

-Ouvrir les robinets des bouteilles après avoir vérifié que les vis de détente du manodétendeur ont été desserrées.
-Vérifier la pression des gaz dans les bouteilles (ne jamais vider les bouteilles pour éviter l’entraînement de l’acétone contenue dans les bouteilles de C2H2.
-Régler les manodétendeurs aux pressions d’utilisation
-Choisir la buse en fonction de l’épaisseur et la nature du métal à souder
-Allumer le chalumeau

*RECONNAISSANCE DES GAZ PAR LA COULEUR DES OGIVES

Les têtes des bouteilles de gaz possèdent une couleur qui est propre à leur composition gazeuse:
Oxygène = blanc
Hydrogène = rouge
Air comprimé= noir bandes blanches
Azote = noir
Acétylène = marron clair
Hélium = brun
Argon = jaune
Les manodétendeurs permettent de connaître la capacité de la bouteille et le débit d’utilisation

VIII/ INCIDENTS DE FONCTIONNEMENT

Les incidents sont mis en relief par les différents claquements du chalumeau

Voici quelques incidents, avec les causes et les solutions:

Cas n°1: Le chalumeau délivre un claquement, mais sa marche n'est pas interrompue. La buse est partiellement obstruée, il faut donc démonter, nettoyer et déboucher la buse.
Cas n°2: Le chalumeau délivre un claquement avec des intervalles plus ou moins longs. La pression d'oxygène est trop basse, il faut bien sur augmenter la pression de l'oxygène.
Cas n°3: Le chalumeau délivre un claquement avec cadence rapide. Il y a un réchauffement excessif de la buse qui nécessite un refroidissement du chalumeau.
Cas n°4: Le chalumeau s’éteint et siffle. Il y a combustion à l’intérieur du chalumeau. Le chalumeau doit être fermé et refroidit.
Cas n°5: La buse est obstruée partiellement. Ce sont des particules d’oxyde métalliques qui restent collées à la buse. La buse nécessite un nettoyage.

*TUYAUX : Ils sont en caoutchoucs armés (entoilés). Ils existent en 2 dimensions normalisées : 6/11 et 9/16.

Des codes de couleurs sont appliqués aux tuyaux des chalumeaux : Le rouge est utilisé pour l'acétylène et le bleu pour l'oxygène.
Les tuyaux sont raccordés avec colliers de serrage sur les manodétendeurs et les chalumeaux. Le raboutage de 2 tuyaux se fait au moyen de raccords rapides.


Cet article se verra embelli par des images prochainement. Merci a Christophe SAM pour ce cours, et n'hésitez pas a envoyer vos cours si vous aussi souhaitez le proposer à d'autres internautes.