Soudage à l'arc à l'électrode enrobée
# Soudage à l'arc à l'électrode enrobée

Le soudage à l'arc à l'électrode enrobée (SAEE ou MMA), soudage manuel ou soudage à la baguette, est l'un des procédés de soudage les plus utilisés.

Lorsque l'on approche l'électrode enrobée des pièces à assembler, il se crée un arc électrique qui dégage un fort effet calorifique provoquant la fusion de l'électrode.

## Électrode

L'électrode enrobée, ou baguette de soudage, est constituée d'une âme métallique et d'un enrobage.

### Électrodes spéciales

* Carbures de tungstène, de chrome, de manganèse, de molybdène, de bore : dépose une couche de carbure pour améliorer la résistance à l'abrasion (électrode au + ou AC 45 V).
* Carbures de niobium : résistance aux chocs et à l'abrasion (électrode au + ou AC 45 V).
* Chanfreinage et gougeage (électrode au + ou AC 45-55 V).
* Chauffage (électrode au - ou AC 60 V).
* Perçage et découpage (électrode au - ou AC 45 V).
* Rechargement.

### Âme métallique

C’est la partie métallique de l’électrode. C'est le métal d'apport déposé pour assembler les pièces. Elle compose le centre de l'électrode.

* Diamètres : 1,25 ; 1,6 ; 2 ; 2,5 ; 3,2 ; 4 ; 5 ; 6,3 ; 7 et 8 mm.
* Composition : aciers, alliages d’aluminium ou de cuivre, nickel, chrome.

Le rôle de l’âme :

* Conduit le courant ;
* Dépose le métal ;
* Crée l’arc électrique.

### Enrobage

C’est un mélange complexe dont les composants sont choisis en fonction du métal à souder. Il forme le laitier qui remonte à la surface. Sa viscosité permet de varier les positions.

Pour éviter l'absorption d'humidité, on peut chauffer les électrodes au four (étuvage) avant de les utiliser. Certains enrobages sont résistants à l'absorption d'humidité mais leur efficacité ne dure que quelques heures.

Types d’enrobage :

* Cellulosique ;
* Oxydant ;
* Basique ;
* Rutile ;
* Acide.

Il peut être de différents types :

* A ou RA (acide) : adapté aux aciers ;
* B ou RB (basique) : à utiliser en courant continu, son laitier adhère peu, donne des soudures étanches ;
* C ou RC (cellulosique) : courant continu, adapté aux positions délicates, pénétration profonde, donne des soudures étanches, l'arc décroche facilement ;
* O (oxydant) : arc stable, pénètre peu, bel aspect des soudures ; (non-utilisé de nos jours car dégage trop de fumées, source de maladies professionnelles)
* R ou RR (rutile, $TiO_2)$ : arc stable, pénètre moyennement, donne des soudures étanches ;
* S : spécial.

Les électrodes ont des longueurs variées, 225 mm, 250 mm, 300 mm, 350 mm, 450 mm, 600 mm, ou 700 mm.

**Composition**

* Le potassium et le sodium, aux potentiels d'ionisation bas, maintiennent l'arc en place.
* La cellulose, les matières organiques et les carbonates dégagent du $CO_2.$
* Les métaux en poudre : chrome, manganèse, nickel, silicium, titane et le graphite migrent dans le métal pour lui conférer leurs propriétés.
* L'hydrogène diffusible accélère la fonte de l'âme, et diminue les coûts de main-d'œuvre.

**Rôles**

* Électrique : meilleure ionisation qui améliore la stabilité de l’arc.
* Métallurgique : atmosphère gazeuse, le cratère protège le bain de fusion ; le laitier protège de l'oxydation, de l'effet de trempe, évacue les gaz prisonniers, sert d'isolant thermique. Il doit être nettoyé du cordon ; l'enrobage peut apporter des éléments d'addition modifiant les propriétés mécaniques (chrome, nickel, manganèse, etc.). Il ajoute le métal ; il sert de point d'appui pour les positions de soudure (position montante, verticale, etc.).
* Mécanique : le cratère évite le collage ; le laitier maintient le métal en fusion ; guide l’arc électrique.

### Normes

Différentes normes permettent d'identifier les électrodes. Les plus courantes sont la norme européenne (EN) et la norme méricaine (AWS).

**Norme européenne**

* NF EN 499 : électrodes enrobées pour aciers non alliés et aciers à grain fin.

    Exemple : E 35 5 (2Ni) R 4 2 H5
* E : électrode enrobée
* 35 : limite d'élasticité, résistance mécanique et allongement

    CodeLimite élastique $(N/mm^2)Résistance$ $(N/mm^2)Allongement$ (%) 35355440 à 57022 38380470 à 60020 42420500 à 64020 46460530 à 65020 50500560 à 72018
* 5 : température d'énergie moyenne de rupture à 47 J

    CodeTempérature 6−60 °C 5−50 °C 4−40 °C 3−30 °C 2−20 °C 00 °C A20 °C ZAucune exigence
* 2Ni : composition chimique

    CodeMnMoNi Champ vide2,0 Mo1,4 Mn Mo> 1,4 - 2,00,3 – 0,6 1Ni1.40,6 – 1,2 2Ni1.41,8 – 2,6 3Ni1.4>2,6 – 3,8 Mn1Ni>1,4 – 2,00,6 – 1,2 1NiMo1,40,3 – 0,60,6 – 1,2 Zautre
* R : type d'enrobage

    CodeEnrobage Aacide Bbasique Ccellulosique Ooxydant Rrutile $(TiO_2)$ RArutile acide RBrutile basique RCrutile et cellulose RRrutile épaisse Sspécial
* 4 : rendement (quantité de métal déposée, les 100 % proviennent de l'âme, le reste de l'enrobage). Et type de courant.

    CodeRendementCourant 1≤105 %alternatif, continu 2≤100 %continu 3>105 ; ≤125 %alternatif, continu 4>105 ; ≤125 %continu 5>125 ; ≤160 %alternatif, continu 6>125 ; ≤180 %continu 7>160 %alternatif, continu 8>160 %continu
* 2 : position de soudage

    CodePosition 1Toutes positions 2Toutes positions, sauf verticale descendante 3Bout à bout à plat, en gouttière, en angle à plat 4Bout à bout à plat, en gouttière 5Verticale descendante, cf. code 3
* H5 : hydrogène diffusible

    Codeml/100 g max H55 H1010 H1515
* NF EN 757 : pour aciers à haute résistance
* NF EN 1600 : pour aciers inoxydables et résistant aux températures élevées

**Norme américaine**

AWS signifie American Welding Society.

* AWS A5.1 : électrodes enrobées pour aciers (norme américaine)

    Exemple : E 60 1 0
* E : la lettre (E) indique que c’est une électrode
* 60 : résistance à la traction x 1 000 PSI
* 1 : position

    CodePosition 1Toutes positions 2Horizontal et à plat seulement 3À plat seulement 4À plat, par-dessous, horizontal, vertical descendant
* 0 :
* type de courant (AC : alternatif. DCEP : continu électrode au plus. DCEN : continu électrode au moins) ;
* quantité de poudre de fer par rapport au poids de l'enrobage ;
* dans certains cas, les deux derniers chiffres sont à prendre en compte.

    CodeCourantArcPénétrationEnrobagePoudre de fer E--10DCEPPénétrantProfondeCellulose, sodium0 à 10 % E---1AC, DCEPPénétrantProfondeCellulose, potassium0 E---2AC, DCENMoyenMoyenneRutile, sodium0 à 10 % E---3AC, DCEN, DCEPFaibleFaibleRutile, potassium0 à 10 % E---4AC, DCEN, DCEPFaibleFaibleRutile, poudre de fer25 à 40 % E---5DCEPMoyenMoyennePeu d'hydrogène, sodium0 E---6AC, DCEPMoyenMoyennePeu d'hydrogène, potassium0 E---8AC, DCEPMoyenMoyennePeu d'hydrogène, poudre de fer25 à 40 % E--20AC, DCENMoyenMoyenneOxyde de fer, sodium0 E--22AC, DCEN, DCEPMoyenMoyenneOxyde de fer, sodium0 E--24AC, DCEN, DCEPFaibleFaibleRutile, poudre de fer50 % E--27AC, DCEN, DCEPMoyenMoyenneOxyde de fer, poudre de fer50 % E--28AC or DCEPMoyenMoyennePeu d'hydrogène, poudre de fer50 % E--48AC or DCEPMoyenMoyennePeu d'hydrogène, poudre de fer25 à 40 %
* AWS A5.5

    Exemple : E80 1 8 -B2
* E : électrode
* 80 : résistance à la traction minimale x 1 000 PSI
* 1 : position
* 8 : type de courant, poudre de fer…
* B2 : composition chimique
* ISO 2560-A

## Le courant électrique

On peut modifier les paramètres tels que l'intensité ou la tension.

Le courant peut être alternatif ou continu.

Dans le cas du courant continu, la polarité joue un rôle important dans la qualité et l’aspect du cordon de soudure. Le choix de la polarité est dicté par le type d’électrode utilisée.

### Polarité directe (négative)

* Électrode au pôle négatif (-).
* Pièce au pôle positif (+).

Note : température plus élevée du métal de base.

Bonne fusion du bain. Utilisé généralement pour les électrodes rutiles.

### Polarité indirecte (positive)

Sur les autres projets Wikimedia :

* Soudage, sur Wikibooks
* Électrode au pôle positif (+).
* Pièce au pôle négatif (-).

Note : température plus élevée du métal d’apport.

Utilisé généralement pour l’électrode basique.

## Santé au travail

Les vapeurs émises lors de la soudure forment un aérosol de particules fines et de nanoparticules de tungstène, de chrome, de manganèse, de molybdène, argent, de bore... qui au-delà d'une certaine dose sont toxiques par inhalation ou ingestion. Le manganèse est notamment responsable du « manganisme », une maladie neurodégénérative incurable aussi dite « maladie des soudeurs » aujourd'hui reconnue dans certains pays (dont la France) comme maladie professionnelle.

