Soudage et techniques de soudage : guide pratique et choix du procédé

Dans la pratique, le choix de la technique de soudage adaptée dépend de trois facteurs : le matériau de base (acier, acier inoxydable ou aluminium), l’épaisseur du matériau et l’environnement de travail (en intérieur à l’atelier ou en extérieur sur chantier). Pour les travaux de construction et les cadences de production élevées en intérieur, on utilise généralement le procédé MIG/MAG. Si vous recherchez une finition esthétique maximale et un contrôle parfait sur de l’acier inoxydable ou de l’aluminium à paroi fine, le soudage TIG est alors la méthode préconisée. Si vous devez souder des profilés en acier en extérieur dans des conditions météorologiques variables ou effectuer des réparations sur du métal sale ou légèrement rouillé, le soudage MMA (soudage à l’électrode enrobée) offre la plus grande fiabilité.

Le tableau ci-dessous offre un aperçu direct des propriétés et des domaines d’application des procédés de soudage à l’arc courants.

Technique de soudage	Procédé ISO 4063	Protection du bain de fusion	Adapté pour	Épaisseur de matériau typique	Environnement de travail	Niveau de difficulté
MIG	131 (GMAW)	Gaz inerte (argon pur ou hélium)	Aluminium, alliages de cuivre	1,0 – 12+ mm	Intérieur / à l’abri des courants d’air	Moyen
MAG	135 / 136 (GMAW / FCAW)	Gaz actif (argon/CO₂ ou 100 % CO₂)	Acier de construction, acier pour chaudières	0,8 – 15+ mm	Intérieur / à l’abri des courants d’air	Faible à moyen
TIG	141 (GTAW)	Gaz inerte (100 % argon)	Acier inoxydable, aluminium, acier à paroi fine	0,5 – 6 mm	Intérieur / à l’abri des courants d’air	Élevé (à deux mains)
MMA (électrode enrobée)	111 (SMAW)	Enrobage formant un laitier (rutile, basique)	Acier non allié, fonte, acier inoxydable	À partir d’env. 2,0 mm	Intérieur et extérieur (insensible au vent)	Moyen

Les quatre techniques de soudage principales

Dans la pratique industrielle, on distingue quatre procédés de soudage par fusion couramment employés :

1. Soudage MIG/MAG (procédé 131/135) : Un fil fusible est alimenté en continu par l’intermédiaire d’une torche. Un gaz de protection externe protège le bain de fusion liquide de l’oxygène et de l’azote atmosphériques.
2. Soudage TIG (procédé 141) : Une électrode de tungstène non fusible amorce l’arc électrique. Le métal d’apport est introduit manuellement de l’autre main dans le bain de fusion sous une protection d’argon inerte.
3. Soudage à l’électrode enrobée MMA (procédé 111) : Une âme métallique fusible recouverte d’un enrobage génère, lors de sa fusion, à la fois un gaz protecteur et une couche de laitier liquide sur le cordon de soudure.
4. Soudage à l’arc sous flux en poudre (SAW, procédé 121) ou soudage oxyacétylénique (procédé 311) : Dans la construction navale lourde et la chaudronnerie industrielle, on utilise le soudage à l’arc sous flux, où l’arc jaillit sous un lit de flux granulaire pour un taux de dépôt très élevé. Pour les travaux d’installation et de maintenance, on utilise parfois encore le soudage au chalumeau à flamme oxyacétylénique, principalement pour la chauffe, l’oxycoupage ou le soudage de tuyauteries fines.

Lors de l’achat de postes à souder adaptés, le facteur de marche (duty cycle) est déterminant. Un facteur de marche de 200 A à 60 % (à 40 °C selon la norme EN 60974-1) signifie que sur un cycle de 10 minutes, vous pouvez souder en continu à 200 ampères pendant 6 minutes avant que la protection thermique ne se déclenche.

La différence entre le soudage MIG et MAG

La différence entre ces deux méthodes ne réside pas dans la mécanique du poste à souder ou le type de torche, mais purement dans le gaz de protection utilisé et la réaction métallurgique au sein du bain de fusion :

• MIG signifie Metal Inert Gas : Le gaz protecteur ne réagit pas chimiquement avec le bain de fusion liquide. On utilise à cet effet de l’argon pur (Argon 4.6 ou 5.0) ou de l’argon mélangé à de l’hélium. Le soudage MIG s’applique aux métaux non ferreux tels que l’aluminium, les alliages aluminium-magnésium et le cuivre. Un gaz actif sur de l’aluminium entraînerait immédiatement une forte oxydation et des liaisons poreuses.
• MAG signifie Metal Active Gas : Le gaz protecteur participe activement au processus de soudage afin d’optimiser la pénétration, la stabilité de l’arc et le mouillage. Le standard industriel pour l’acier de construction non allié est un mélange de gaz composé d’environ 82 % à 85 % d’argon et de 15 % à 18 % de dioxyde de carbone (CO₂). La part de CO₂ assure une pénétration plus large et réduit le caniveau. Pour les tôles minces en carrosserie automobile, on utilise parfois des mélanges contenant moins de CO₂ (par exemple 90/10) ou du CO₂ pur pour les structures lourdes où la formation de projections est moins problématique.

Pour le soudage de l’acier inoxydable avec procédé au fil, on utilise généralement une variante intermédiaire : un gaz inerte à base d’argon additionné de 2 % de CO₂ ou d’O₂ pour stabiliser l’arc sans altérer la résistance à la corrosion de l’acier inoxydable.

Soudage à l’électrode enrobée MMA : le choix fiable pour le montage extérieur

MMA signifie Manual Metal Arc (désigné selon la norme EN ISO 4063 comme procédé 111, et appelé SMAW dans la norme américaine AWS). Dans le Benelux, cette technique a longtemps été désignée par l’abréviation BMBE. Dans les spécifications actuelles et pour les générateurs onduleurs modernes, l’industrie emploie quasi exclusivement le terme MMA.

Le grand avantage du soudage à l’électrode enrobée réside dans son indépendance totale vis-à-vis des bouteilles de gaz externes. L’enrobage entourant l’âme métallique brûle dans l’arc électrique et forme un gaz de protection localisé. Dans le même temps, l’enrobage fond et forme une couche de laitier flottante sur le bain de fusion. De ce fait, le procédé MMA est une solution particulièrement fiable pour les travaux de montage en extérieur :

• Insensibilité au vent : Tandis que les courants d’air ou le vent soufflent rapidement le gaz protecteur en MIG/MAG ou TIG (créant des porosités), le bain de fusion en MMA reste protégé grâce au laitier dense et au dégagement gazeux localisé.
• Tolérance aux impuretés de surface : Le procédé MMA pénètre généralement bien plus facilement à travers la rouille légère, la calamine ou une fine couche de peinture que les procédés sous protection gazeuse.
• Flexibilité : Avec un poste onduleur compact et un étui d’électrodes de soudage, vous travaillez facilement sur des échafaudages ou des zones difficiles d’accès pour les bouteilles de gaz.

En soudage MMA, le type d’enrobage se choisit en fonction des exigences mécaniques et de la position de soudage :

• Enrobage rutile (classe R) : Arc très stable, réamorçage facile, bel aspect plat du cordon et détachement aisé du laitier. Recommandé pour les travaux de construction générale et le pointage.
• Enrobage basique (classe B) : Offre des valeurs de résilience élevées à basse température et une excellente résistance à la fissuration à froid. Nécessite une source de courant continu (DCEP / porte-électrode sur la borne positive) et doit être conservé au sec (de préférence dans une étuve à électrodes) pour prévenir l’absorption d’hydrogène.

Après chaque passe de soudure en MMA, vous devez piquer soigneusement la couche de laitier solidifiée à l’aide d’un marteau à piquer et nettoyer à la brosse métallique avant d’appliquer la passe suivante. Tout résidu de laitier piégé engendre des inclusions de laitier qui affaiblissent considérablement la résistance interne du joint.

Soudage TIG pour l’inox et l’aluminium : précision et contrôle

TIG est l’abréviation de Tungsten Inert Gas (procédé 141). Comme l’électrode de tungstène ne fond pas, l’arc sert exclusivement de source de chaleur ciblée. Cela vous permet de doser l’apport thermique et l’apport de matière de manière totalement indépendante.

Sur les pièces en acier inoxydable et en aluminium, le procédé TIG constitue la référence absolue pour le travail de précision :

Souder l’acier inoxydable au TIG (courant continu DC)

L’inox se soude au TIG en courant continu, la torche étant connectée à la borne négative (DCEN - Direct Current Electrode Negative). Ainsi, environ 70 % de la chaleur se concentre dans la pièce à souder et la pointe de l’électrode de tungstène reste nette et intacte.

• Pour les tubes en acier inoxydable à paroi fine, utilisez toujours un gaz de protection envers (inertage avec de l’azote ou de l’argon) à l’intérieur du tube. Sans gaz envers, l’arrière du cordon s’oxyde au contact de l’oxygène de l’air, ce qui provoque un phénomène de rochage (brûlure du chrome) faisant perdre à l’inox ses propriétés anticorrosion locales.

Souder l’aluminium au TIG (courant alternatif AC)

L’aluminium possède une couche d’oxyde naturelle (l’alumine, Al₂O₃) qui fond à environ 2 050 °C, alors que l’aluminium sous-jacent entre en fusion dès 660 °C environ. Si vous soudiez l’aluminium en courant continu DC négatif, le matériau de base fondrait de l’intérieur avant même que la pellicule d’oxyde ne soit rompue.

• C’est pourquoi le soudage TIG de l’aluminium requiert impérativement un courant alternatif (AC).
• Pendant la demi-onde positive, les électrons sont arrachés du matériau de base ; cela brise mécaniquement la dure couche d’oxyde (action décapante ou de nettoyage).
• Pendant la demi-onde négative, le courant circule vers la pièce et génère la pénétration de soudage nécessaire.

La différence entre le soudage MIG/MAG et le soudage TIG

Bien que le MIG/MAG et le TIG utilisent tous deux un arc électrique et un gaz de protection, ils diffèrent radicalement quant à la vitesse d’exécution, au maniement et aux domaines d’application :

1. Maniement de la torche et commande : En MIG/MAG, vous tenez le pistolet de soudage d’une seule main. Dès que vous appuyez sur la gâchette, le débit de gaz s’ouvre, l’arc s’amorce et le dévidoir achemine le fil en continu vers le bain de fusion. En TIG, vous tenez la torche d’une main à une distance d’arc constante d’environ 2 millimètres, tandis que de l’autre main, vous amenez manuellement la baguette d’apport dans le bain de fusion.
2. Vitesse de production versus esthétique : Le MIG/MAG offre un taux de dépôt nettement supérieur (en kilogrammes de métal déposé par heure). Cela le rend économiquement avantageux pour la construction métallique lourde. Le TIG progresse plus lentement, mais forme un cordon au dessin très régulier avec un minimum de projections. Les opérations de retouche (comme le meulage ou le ponçage) sont pratiquement superflues en TIG.
3. Gestion de la chaleur : Le procédé TIG garantit une maîtrise supérieure du bain de fusion sur les faibles épaisseurs de tôle (inférieures à 1,5 mm). En MIG/MAG, le risque de perforation sur tôle mince est plus important, à moins d’utiliser un générateur pulsé.

Quelle est la technique de soudage la plus facile à apprendre ?

Pour un débutant ou un bricoleur, le soudage MAG est généralement le plus facile à assimiler.

Le fil d’apport avançant automatiquement à vitesse constante à travers le faisceau de câbles, vous devez principalement concentrer votre attention sur trois paramètres :

• L’angle correct de la torche (environ 10 à 15 degrés en poussant ou en tirant).
• Une longueur de fil libre constante (stick-out d’environ 10 à 12 mm entre le tube contact et la pièce).
• Une vitesse d’avance régulière.

Le soudage MMA exige plus d’entraînement pour amorcer l’électrode (sans qu’elle ne colle) et réclame un ajustement manuel permanent au fur et à mesure que l’électrode enrobée fond. Le TIG demande de loin la plus grande coordination œil-main et une excellente dextérité pour l’apport de métal ; un bref contact de la pointe de tungstène avec le bain de fusion pollue instantanément l’électrode, qui doit être réaffûtée aussitôt.

La différence fondamentale entre le soudage et le brasage

Contrairement à une idée reçue, le brasage n’est pas une variante plus légère du soudage. La différence entre souder et braser est d’ordre métallurgique :

• Soudage : Le matériau de base des deux pièces à assembler est porté à fusion au niveau des bords de raccordement par la chaleur d’un arc ou d’une flamme. Le métal d’apport fond à la même température. Après solidification, les pièces et le métal d’apport ne forment plus qu’une seule unité métallurgique. La résistance d’un cordon de soudure correctement réalisé est équivalente à celle du matériau de base.
• Brasage : Le matériau de base n’entre pas en fusion. On emploie uniquement un métal d’apport (brasure) ayant un point de fusion considérablement inférieur à celui du matériau de base (brasage tendre < 450 °C ; brasage fort > 450 °C). La liaison s’effectue par capillarité et adhésion entre le métal d’apport liquide et la surface solide et chaude de la pièce.

Erreurs fréquentes en pratique et comment les éviter

En atelier, les défauts de soudure sont rarement causés par le générateur, mais résultent presque toujours de réglages inadaptés ou d’une préparation insuffisante :

1. Porosités dues aux courants d’air ou aux impuretés

La porosité se traduit par de petites bulles de gaz ou des cavités dans le cordon de soudure. Ce problème survient lorsque le gaz protecteur est soufflé par l’air environnant (portes d’atelier ouvertes, ventilateurs) ou lorsque de la graisse, de l’humidité, de l’huile ou du zinc se décomposent dans l’arc électrique.

• Solution : Décapez soigneusement la pièce jusqu’au métal blanc à l’aide de meuleuses d’angle équipées d’un disque à ébarber ou d’un disque à lamelles. Protégez efficacement la zone de travail intérieure contre les courants d’air.

2. Manque de fusion dû à une mauvaise inclinaison ou une tension trop basse

Le manque de fusion (ou collage) signifie que le métal d’apport s’est déposé sur le joint sans fusion intime avec le matériau support. Ce défaut apparaît fréquemment en soudage MAG lorsque le soudeur avance trop vite ou dirige l’arc sur le bain déjà liquide au lieu du fond du chanfrein.

• Solution : Conservez une longueur d’arc stable et orientez toujours l’arc vers le point d’attaque situé entre le bord d’attaque du bain de fusion et le métal de base non fondu.

3. Inclusions de laitier en soudage MMA

Lorsque le laitier passe devant le bain de fusion en cours de soudage, le métal liquide s’écoule par-dessus le laitier, emprisonnant des résidus non métalliques à l’intérieur du joint.

• Solution : Adoptez un angle de tirage correct (environ 15 degrés orienté à l’opposé du sens de progression) et maintenez une vitesse de déplacement suffisante pour garder le bain de fusion en avant du laitier.

Ne soudez jamais directement sur de l’acier galvanisé sans avoir préalablement meulé la couche de zinc sur au moins 25 mm de chaque côté de la zone de soudure. La vaporisation du zinc dégage d’épaisses fumées toxiques d’oxyde de zinc pouvant entraîner la fièvre des fondeurs (fièvre des métaux).

Sécurité et équipements de protection pour le soudage

La température au cœur de l’arc électrique dépasse les 5 000 °C. Ce phénomène s’accompagne d’un rayonnement ultraviolet (UV) et infrarouge (IR) intense, de projections et de fumées nocives :

• Protection des yeux et du visage : Portez obligatoirement des masques de soudage automatiques certifiés conformes à la norme EN 379. Veillez à régler la teinte de protection (DIN-shade) adaptée : DIN 9 à 11 pour MAG/MMA jusqu’à environ 150 ampères, et DIN 11 à 13 au-delà de 200 ampères. Pour le soudage TIG à faible intensité (moins de 100 A), une nuance plus claire est recommandée (DIN 8 à 10), conformément à la norme EN 169.
• Protection cutanée : Portez des vêtements de soudage ignifugés en cuir fleur de bovin épais ou en coton ignifugé traité (EN ISO 11611). Les vêtements synthétiques classiques peuvent fondre instantanément sous les projections incandescentes.
• Aspiration des fumées : Prévoyez une aspiration à la source efficace. Lors du soudage de l’acier inoxydable (qui dégage du chrome hexavalent cancérigène), un captage ponctuel ciblé ou une cagoule ventilée assistée (PAPR avec filtre à particules de classe TH3 selon EN 12941) est indispensable.

Foire aux questions sur les techniques de soudage

De quelle bouteille de gaz ai-je besoin pour des travaux polyvalents ?

Il n’existe pas de gaz de protection universel pour tous les procédés. Pour l’acier au MAG, utilisez un mélange de gaz composé de 82 % à 85 % d’argon et de 15 % à 18 % de CO₂. Pour l’aluminium (en MIG ou TIG) et pour l’inox (en TIG), vous avez besoin d’argon pur (qualité 4.6 minimum). Pour travailler sans bouteilles de gaz, optez pour le soudage à l’électrode enrobée MMA ou utilisez du fil fourré sans gaz (flux-core).

Puis-je souder l’aluminium avec un poste à souder à l’électrode standard (MMA) ?

Il existe des électrodes d’aluminium spécifiques pour le MMA, mais cette technique se cantonne en pratique à des réparations d’urgence sur des pièces de fonderie épaisses. L’aluminium étant très conducteur thermiquement et l’enrobage absorbant vite l’humidité, le soudage MMA sur l’alu engendre un cordon poreux et d’importantes projections. Pour réaliser des structures soignées en aluminium, le procédé TIG (AC) ou le MIG pulsé s’impose.

Que signifient les indications DCEP et DCEN sur mon poste à souder ?

Elles précisent la polarité du circuit de soudage. DCEP (Direct Current Electrode Positive) indique que l’électrode ou la torche est connectée à la borne positive (+). Cela assure une pénétration plus profonde en MAG et constitue la règle générale pour les électrodes basiques (pour une pénétration profonde et des joints tenaces), tandis que les électrodes rutiles en courant continu se soudent le plus souvent sur la borne négative (DCEN) ou en courant alternatif (AC). DCEN (Direct Current Electrode Negative) signifie que la torche est raccordée à la borne négative (-) ; on l’utilise pour le soudage TIG de l’acier et de l’inox (afin de ne pas surchauffer l’électrode de tungstène) ainsi qu’avec certains fils fourrés sans gaz.

Pourquoi mon électrode enrobée colle-t-elle continuellement à l’amorçage ?

Le collage résulte le plus souvent d’un courant d’amorçage insuffisant, d’une tension d’arc trop faible ou d’un mauvais angle lors de la frappe. Utilisez de préférence un générateur intégrant les fonctions Hot Start (surintensité temporaire facilitant l’amorçage) et Anti-Stick (coupure instantanée du courant lorsque l’électrode colle, évitant qu’elle ne rougisse). Frottez l’électrode comme si vous allumiez une allumette au lieu de venir la piquer perpendiculairement.