Soudage au chalumeau : réussir une soudure à l'autogène

Le soudage oxyacétyléniqueou autogène est un procédé de soudage ancien qui a traversé les âges avec peu de modifications. En effet, la technique consiste à créer une flamme de très haute température en associant un carburant : l'acétylène (C2H2), et un comburant : l'oxygène (O2).

L'art du soudage autogène réside dans le bon dosage de ces deux gaz afin d'obtenir une flamme parfaitement adaptée pour fusionner des bords métalliques et les assembler à la bonne température. Selon l'épaisseur des tôles, des profilés ou des tubes, le choix du matériel est essentiel. Il faut garder en mémoire que le point de fusion doit être atteint rapidement sans chauffe excessive pour ne pas brûler le carbone des aciers en présence sans quoi, les aciers seraient dénaturés et perdraient leurs propriétés initiales. En résumé, une soudure à la flamme doit-être vite faite et bien faite.

Etapes de réalisation

1. Préparer le poste de travail

2. Mettre en service le poste à souder bi-gaz

3. Préparer les pièces à souder

4. Choisir les métaux d'apport

5. Réaliser la soudure au chalumeau

6. Résoudre les problèmes de soudage

7. Conseils d'application pour le soudage autogène

Savoir-faire

La technique du soudage au chalumeau s'acquiert plus vite si l'on demande l'aide d'une personne aguerrie pour ne pas tomber dans les pièges des défauts récurrents. Patient, ordonné, méticuleux, le soudeur obtient des résultats satisfaisants s'il a retenu les bases de bons réglages de la pression des gaz, du choix des buses adaptées aux épaisseurs et mémorisé le profil de la flamme idéale. Préparer les pièces à souder, réaliser des chanfreins et assurer un pointage suffisant sont des préalables incontournables.

Temps de réalisation

Le temps de soudage dépend de la taille des éléments à assembler. De quelques dizaines de minutes à plusieurs heures selon l'importance du joint à réaliser.

Nombre de personnes conseillé

Le soudeur autogène travaille généralement seul. Il doit se faire aider pour la préparation de grosses pièces pour éviter tout accident.

Outils et consommables

• Chalumeau soudeur n°0, n°1 ou n°2
• Buses de rechange
• Allume-gaz à cuvette
• Alésoir de soudeur
• Flexibles de gaz (bleu pour oxygène, rouge pour acétylène)
• Raccords pare-flamme anti-retour
• Bouteilles de gaz sous pression
• Manodétendeurs oxygène et acétylène
• Etabli avec étau
• Economiseur de gaz sur établi (facultatif mais recommandé)
• Brosses métalliques
• Meuleuse diamètre 115 ou 125
• Limes
• Métal d'apport adapté à l'épaisseur à souder

Equipements de protection individuelle

• Vêtements de travail retard feu
• Chaussures de sécurité
• Tablier ou veste de soudeur
• Gants souples en cuir
• Casquette de protection ou casque
• Lunettes sombres adaptées.

La liste ci-dessus est non exhaustive. Les équipements de protection individuelle sont à adapter à chaque situation de travail.

• Travailler dans un local ou un espace dégagé, propre et bien éclairé. La sécurité prime et le soudeur doit n'avoir en présence que le projet à souder.
• Les bouteilles d'oxygène et d'acétylène sont attachées et placées à une distance raisonnable du soudeur.
• Les tuyaux en bon état et équipés de raccords anti-retours sont suffisamment longs pour ne pas gêner les mouvements de l'opérateur.
• Une table métallique, un établi, équipé d'un étau pour maintenir en place les pièces à souder, est un atout supplémentaire de sécurité.
• Pour reposer le chalumeau et réduire la consommation de gaz, un économiseur d'établi est fortement conseillé.

Les bouteilles de gaz reconnaissables à la couleur de leur ogive, blanche pour l'oxygène et marron pour l'acétylène, équipées de leur manodétendeur sont placées sur un chariot spécifique ou disposées en poste fixe.

L'oxygène est détendu à une pression de 2,5 à 3,5 bars et l'acétylène de 0,3 à 0,6 bars.Les réglages sont à affiner en fonction de la puissance de chauffe nécessaire aux épaisseurs à souder.

Rappel des consignes de précaution

Un incident peut parfois être la cause d'enflammement des tuyaux. Ne paniquez pas, fermez la bouteille et éteignez le début de feu et remplacez le tuyau endommagé. L'oxygène et la graisse font mauvais ménage et le risque de feu est latent. Nettoyez bien vos flexibles. On ne graisse surtout pas les manodétendeurs !

Le soudage oxyacétylénique est réservé aux aciers au carbone (aciers ferreux) et parfois à l'aluminium. On peut souder des profilés, des tôles ou des tubes sans blanchir le joint si ces éléments ne sont pas oxydés. Mais un joint propre et décapé est toujours plus facile à chauffer et à souder.

On peut souder à plat, bout à bout, sans espace pour des épaisseurs jusqu'à 2 mm. Au-delà, on laisse un petit espace (jour) et on peut chanfreiner les bords du joint.

Avant de démarrer le soudage, placez des points de soudure pour immobiliser les éléments.

Pratiquez un premier dressage (martelage sur enclume ou sur marbre) des métaux s'ils sont déformés.

Pour souder au chalumeau, les baguettes de métaux d'apport sont légèrement cuivrées pour éviter la corrosion. Leur longueur est de 1 mètre.

• Recourbez l'extrémité de la baguette qui est proche de votre visage pour ne pas vous blesser.
• Pendant le soudage, donnez à la baguette la forme qui convient le mieux à l'angle de présentation au bain de fusion.

La sélection du diamètre se fait en fonction de l'épaisseur du joint à réaliser et de son cordon de soudure. Voici quelques indications :

• épaisseur 1 à 2 mm : fil Ø 2 mm ;
• épaisseur 2 à 4 mm : fil Ø 3 mm ;
• épaisseur supérieure à 4 mm : fil Ø 4 mm.

• Après avoir ouvert les manodétendeurs des bouteilles de gaz et réglé les pressions, ouvrez d'abord légèrement le robinet d'oxygène du chalumeau puis ensuite l'acétylène.
• Enflammez le mélange créé au niveau de la buse avec un allume-gaz à cuvette puis réglez progressivement le dard pour qu'il soit net et pointu. Un dard arrondi est synonyme de buse sale ou détériorée.
• Approchez la buse du métal à fondre et, dès que le bain de fusion se crée, avancez en plaçant, au goutte à goutte, du métal d'apport au cœur du bain.

Voici les trois méthodes pour la tenue du chalumeau et le sens de soudage :

1. Le soudage en avançant : la buse est positionnée à un angle de 50 à 70°. Le cordon de soudure n'est pas très visible (caché par la buse) mais on obtient un cordon de bel aspect et une bonne pénétration.
2. Soudage en arrière ou en reculant : la buse est plus inclinée (45°). On voit bien le cordon, l'avance est plus rapide avec production d'un cordon de soudure à l'aspect satisfaisant.
3. Soudage en position de tubes : on commence toujours par le dessous du tube si celui-ci est fixe. La difficulté est de remplir le chanfrein en assurant une pénétration acceptable.

Le bon réflexe à avoir : en fin de journée, n'oubliez pas de remette à zéro les manodétendeurs pour préserver leurs fragiles membranes.

Des incidents peuvent perturber votre opération tels que :

• le claquement ;
• l'extinction ;
• la flamme oxydante ou décollée du chalumeau.

Si l'un de ces incidents vient à se produire, stoppez votre travail, vérifiez les pressions des gaz, la propreté de la buse en la nettoyant avec un alésoir de soudeur. En cas d'extinction suivi d'un sifflement, vous subissez sans doute un retour de flamme dans le chalumeau. Fermez les bouteilles, démontez et nettoyez la lance et la buse qui sont probablement pleines de suie.

Se protéger des risques

• Le plus gros risque d'accident est évidemment la brûlure. Se prémunir des risques en s'équipant de vêtements adéquats est recommandé.
• Les chaussures de sécurité et le tablier de cuir sont requis pour se protéger des projections produites par les claquements intempestifs du chalumeau.
• Les lunettes de soudage sombres sont équipées de verres opaques dont la gradation est adaptée à la vision satisfaisante du bain de fusion.

Consignes de soudage

• L'usage du chalumeau pour le soudage oxyacétylénique ne concernant principalement que l'acier au carbone reste le préféré des soudeurs à la flamme. On peut assembler des pièces galvanisées mais la fusion dégage des vapeurs toxiques et il faut regalvaniser à froidle joint brûlé.
• Sur les tôles une déformation est inévitable et un dressage à l'enclume ou au marbre est nécessaire après refroidissement.
• Pour plus d'aisance de manipulation d'un petit chalumeau, on peut l'équiper d'un ou deux mètres de flexible de petit diamètre au bout duquel on installe des raccords rapides pare flamme anti-retour. Vous n’aurez pas besoin de fermer les bouteilles si vous changez de chalumeau en cours de travail.

Comment recuire la soudure

Sur une soudure autogène d'un tube acier soumis à pression élevée, on peut procéder à un recuit de la soudure. Lorsque le cordon de soudure est terminé et de bel aspect, il est probable que la structure interne de la soudure soit granuleuse.Pour resserrer les molécules, on chauffe à nouveau la soudure au rouge sombre, pas plus, puis on laisse refroidir lentement. Cette opération couramment exécutée par les soudeurs pros donne une meilleure résistance et une homogénéité accrue à la soudure.