Explorer le soudage efficace du monde du métal : l’acier inoxydable

L'acier inoxydable, en raison de son excellente résistance à la corrosion, de sa résistance à la chaleur et de sa tolérance aux basses températures, est largement utilisé dans les couverts, les appareils électroménagers, la fabrication de machines, la décoration architecturale, le charbon, la pétrochimie et d'autres domaines. Depuis les débuts de la République populaire de Chine jusqu'à la période précédant la réforme et l'ouverture, la demande chinoise d'acier inoxydable était principalement destinée aux applications industrielles et de défense. Aujourd'hui, la production chinoise d'acier inoxydable représente plus de 50 % de la production mondiale d'acier inoxydable, établissant ainsi sa position importante sur le marché mondial de l'acier inoxydable. Cependant, le procédé de soudage de l'acier inoxydable n'est pas une tâche facile, nécessitant la maîtrise d'une série de points techniques et le dépassement de diverses difficultés techniques.

I. Caractéristiques de l'acier inoxydable

En bref, l'acier inoxydable fait référence à l'acier dont la teneur en élément primaire de chrome (Cr) est supérieure à 12 %. Cette composition place l'acier dans un état passivé, lui conférant ainsi les caractéristiques de l'acier inoxydable. En fonction de sa structure et de sa composition chimique, l'acier inoxydable peut être globalement classé en quatre catégories : l'acier inoxydable austénitique, l'acier inoxydable martensitique, l'acier inoxydable ferritique et l'acier inoxydable duplex.

L'acier inoxydable austénitique, avec sa résistance supérieure à la corrosion, sa résistance à la chaleur et ses propriétés non magnétiques, est largement utilisé dans les appareils électroménagers, les pièces automobiles et les instruments médicaux.

L'acier inoxydable martensitique, connu pour sa bonne usinabilité, sa grande dureté et ses propriétés magnétiques, est souvent utilisé pour fabriquer des couverts, des lames, des pièces mécaniques, etc.

L'acier inoxydable ferritique, riche en titane, résiste aux températures élevées et à la corrosion, couramment utilisé dans la production de tuyaux d'échappement automobiles, d'échangeurs de chaleur et d'autres composants.

L'acier inoxydable duplex combine les avantages des aciers inoxydables austénitiques et ferritiques, offrant une haute résistance et une excellente résistance à la corrosion.

De plus, l’acier inoxydable présente également les caractéristiques notables suivantes:

Excellente résistance à la corrosion : l'élément chrome en acier inoxydable peut former un film d'oxyde dense sur sa surface, résistant efficacement à l'érosion de l'oxygène, de l'eau et d'autres milieux corrosifs.

Haute résistance et ténacité : l'acier inoxydable a une résistance et une ténacité élevées, capables de supporter des contraintes mécaniques importantes.

Résistance aux hautes et basses températures : L’acier inoxydable conserve de bonnes propriétés mécaniques aux hautes et basses températures.

Attrait esthétique et facilité de traitement : l'acier inoxydable a un éclat métallique brillant, est facile à traiter et à façonner, adapté à la fabrication de produits de diverses formes et structures complexes.

Cependant, l'acier inoxydable a une conductivité thermique relativement faible et un coefficient de dilatation thermique élevé, ce qui entraîne des problèmes tels que des fissures à chaud et une corrosion intergranulaire lors du soudage. Pour garantir la qualité et les performances des joints soudés, il est nécessaire de sélectionner des méthodes de soudage appropriées, de contrôler les paramètres de soudage et de prendre des mesures de protection appropriées.

II. Principales méthodes de soudage de l’acier inoxydable

Soudage par résistance

Caractéristiques : Le soudage par résistance utilise la chaleur par résistance générée par le courant traversant la surface de contact pour faire fondre et connecter les surfaces de contact. Le soudage par résistance présente les avantages d’une vitesse de soudage rapide, d’une efficacité de production élevée et d’une qualité de soudure stable.

Champ d'application : le soudage par résistance convient au soudage de tôles et de tuyaux en acier inoxydable d'épaisseurs relativement fines et de formes régulières.

Points de fonctionnement : Avant de souder, assurez-vous que la surface de la pièce est propre et plane ; sélectionnez le courant de soudage et le temps de soudage appropriés ; contrôler la pression de soudage pour garantir la qualité de la soudure.

Soudage à l'arc manuel

Caractéristiques : Le soudage à l'arc manuel est une méthode de soudage utilisant manuellement un pistolet de soudage à l'arc, offrant une grande flexibilité et une applicabilité à diverses formes et tailles de pièces.

Champ d'application : le soudage à l'arc manuel convient au soudage de pièces en acier inoxydable d'épaisseurs relativement fines et de formes complexes.

Points de fonctionnement : Pendant le soudage, contrôlez la longueur de l'arc et maintenez une vitesse de soudage stable ; sélectionner des électrodes de soudage et des courants de soudage appropriés ; faites attention aux paramètres tels que le débit de gaz de protection et la longueur d'extension de l'électrode en tungstène.

Soudage sous protection gazeuse (soudage MIG/MAG et soudage TIG)

Soudage MIG/MAG : il utilise un gaz inerte ou un mélange de gaz comme couche protectrice, alimentant le fil de soudage dans le bain de fusion via des dispositifs d'alimentation en fil automatiques ou semi-automatiques pour le soudage. Il présente les avantages d’une vitesse de soudage rapide, d’une qualité stable et d’un faible coût. Convient aux zones de soudage à distribution haute densité.

Soudage TIG : il utilise du gaz argon comme gaz protecteur, chauffant l'électrode de soudage en acier inoxydable jusqu'à l'état fondu, puis la mettant en contact avec la pièce pour former une soudure. Il offre des avantages tels qu'une bonne formation des soudures, un état de surface élevé et une aptitude au soudage de plaques minces et de plaques de tuyaux moyennes à lourdes. Cependant, le processus est complexe, la vitesse de soudage est lente et les coûts sont plus élevés.

Soudage au Laser

Caractéristiques : Le soudage laser utilise la haute densité d’énergie d’un faisceau laser pour réaliser un soudage offrant une haute précision, une vitesse élevée et une bonne qualité de soudure.

Champ d'application : le soudage laser convient au soudage de pièces en acier inoxydable avec des exigences de qualité de soudure extrêmement élevées et des formes complexes.

Points de fonctionnement : Pendant le soudage, contrôlez la puissance et la position du point focal du faisceau laser ; maintenir une vitesse de soudage stable ; faites attention au débit du gaz de protection et à la stabilité du faisceau laser.

Autres méthodes de soudage

Soudage à l'arc submergé : Convient au soudage de plaques d'acier inoxydable d'épaisseur moyenne et supérieure, offrant des avantages tels qu'une productivité élevée et une bonne qualité de soudure. Cependant, cela peut facilement provoquer une ségrégation des éléments d’alliage et des impuretés.

Soudage sous laitier électrolytique : Ceci utilise la chaleur de résistance générée par le courant traversant les scories liquides pour le soudage, adapté aux occasions de production de masse. Cependant, il comporte certaines restrictions concernant le matériau et la taille de la pièce.

III. Difficultés techniques et solutions lors du soudage de l'acier inoxydable

Phénomène de fissuration à chaud

Difficulté technique : l'acier inoxydable austénitique, en particulier les nuances d'acier contenant plus de nickel, de soufre et d'autres éléments, est sujet aux fissures à chaud pendant le soudage, affectant la qualité du soudage.

Solution : Adopter un traitement de préchauffage et de post-chauffage pour réduire les contraintes de soudage ; simultanément, la sélection des matériaux d'apport appropriés et l'optimisation des paramètres de soudage (tels que le courant, la tension et la vitesse) sont également cruciales.

Corrosion intergranulaire

Difficulté technique : La combinaison du carbone et du chrome dans l'acier inoxydable austénitique forme du carbure de chrome qui précipite aux joints de grains, entraînant une déplétion du chrome aux joints de grains, déclenchant ainsi une corrosion intergranulaire.

Solution : utilisez des matériaux en acier inoxydable à faibles émissions de carbone ou éliminez ou réduisez la précipitation du carbure de chrome grâce à un traitement thermique après soudage.

Déformation de soudage

Difficulté technique : L’acier inoxydable a un coefficient de dilatation thermique élevé, ce qui le rend sujet à la déformation lors des processus de chauffage et de refroidissement.

Solution : Concevez raisonnablement la forme du joint, adoptez une séquence de soudage symétrique et utilisez de manière appropriée les fixations pour la fixation afin de réduire la déformation du soudage.

Porosité de soudage

Difficulté technique : Une mauvaise protection lors du soudage ou des contaminants sur la surface du métal de base peuvent entraîner la formation de pores d'hydrogène ou d'autres pores de gaz.

Solution : Assurer un nettoyage approfondi de la surface à souder avant le soudage et maintenir un bon environnement de protection contre les gaz pendant le soudage.

Le soudage de l'acier inoxydable est un processus techniquement complexe, qui nécessite une prise en compte approfondie des propriétés des matériaux, des méthodes de soudage, des spécifications opérationnelles et d'autres facteurs. En sélectionnant des méthodes de soudage et des paramètres techniques appropriés et en adoptant des solutions efficaces, la qualité et les performances des soudures en acier inoxydable peuvent être garanties. À l'avenir, nous prévoyons l'émergence de technologies et d'équipements de soudage plus avancés, ouvrant ainsi des espaces plus larges pour l'application de l'acier inoxydable.  Héron  continuera également à explorer en profondeur les innovations dans la technologie de soudage de l'acier inoxydable, apportant son expertise professionnelle à l'amélioration de la qualité et des performances du soudage.