SMAW, les bases des électrodes de rechargement

Vous auriez besoin d'un livre contenant toutes les connaissances essentielles relatives aux électrodes pour le soudage à l'arc sous protection (SMAW) et le rechargement. Une chose est sûre, ces consommables ne sont pas de taille unique. Ils ont des revêtements de matériaux variés, appartiennent à différentes catégories, servent à diverses fins et nécessitent même un stockage et des soins spécialisés. Comprendre ces bases sur votre SMAW et les électrodes de rechargement dur fait toute la différence dans votre résultat final.

Les électrodes en acier se répartissent en trois catégories en fonction de la composition du revêtement : cellulosique, rutile et basique.

Les électrodes cellulosiques, telles que E6010 et E6011, contiennent principalement de la pâte de bois (cellulose) qui génère de l'hydrogène pour créer un arc de creusement/d'entraînement avec une pénétration profonde. L'arc de conduite crée un attrait pour la réparation d'équipements agricoles et d'autres applications avec des surfaces contaminées, ainsi que les rainures en V associées aux joints de tuyaux à racine ouverte. Pour contrôler le bain de fusion avec un arc de creusement/d'entraînement, utilisez une technique « fouet et pause » avec les électrodes E6010.

Une électrode rutile, telle que E6013 et E7014, a un revêtement comprenant du dioxyde de titane (TiO2), du dioxyde de silicium (SiO2), de la poudre de fer et du carbonate de calcium (CaCO3). Les électrodes E7014 ont des niveaux de fer élevés afin qu'elles puissent fonctionner à des courants plus élevés et offrent des taux de dépôt plus élevés. Les électrodes rutiles démarrent facilement, ne nécessitent aucune manipulation particulière et créent un arc doux avec pénétration de la lumière. On dit qu'ils ont un grand attrait pour les soudeurs, mais ils génèrent plus d'éclaboussures.

Les électrodes basiques ont un revêtement comprenant du CaCO3, du spath fluor (CaF2), du ferromanganèse et de la poudre de fer. Le mot basique fait référence au pH du revêtement. E7018 est l'électrode de base la plus populaire et permet d'obtenir un arc avec un creusement/entraînement moyen et une pénétration moyenne. Les revêtements basiques ont également de faibles niveaux d'absorption d'hydrogène et d'humidité, qui sont essentiels pour les soudures critiques car les molécules d'hydrogène peuvent imprégner le métal soudé et provoquer des fissures lorsqu'elles se dilatent et tentent de s'échapper. En conséquence, cette catégorie d'électrodes est communément appelée à faible teneur en hydrogène.

Les électrodes à faible teneur en hydrogène peuvent également porter des désignations supplémentaires, le E7018 H4R devenant plus courant. Le H4 indique moins de 4 ml d'hydrogène diffusible par 100 g de soudure déposée lorsque les électrodes sont testées dans l'état de réception, généralement des emballages en feuille ou des bidons hermétiquement scellés. Le R indique la résistance à l'humidité. Les électrodes H4R auront moins de 0,4 % d'absorption d'humidité après neuf heures d'exposition à 80 à 85 degrés F et 80 à 85 % d'humidité relative.

Pour conserver la désignation H4R au-delà de neuf heures, assurez-vous de stocker les récipients ouverts entre 225 et 300 degrés F. Si nécessaire, reconditionnez-les en les faisant cuire pendant une heure à 700 degrés F. De plus, stockez et faites cuire les électrodes à faible teneur en hydrogène séparément.

Non seulement le mélange d'électrodes dans un four à barres peut entraîner une contamination, mais différents types de revêtements transportent et nécessitent une teneur en humidité différente pour des performances correctes. Par exemple, les électrodes cellulosiques nécessitent une certaine quantité d'humidité pour fournir la force d'arc conçue ; par conséquent, mélanger des électrodes basiques et cellulosiques dans un four sera préjudiciable pour les deux.

Une électrode E7018 peut également porter une désignation -1, ce qui signifie qu'elle fournit les propriétés d'impact Charpy V-notch promises à -50 degrés F par rapport à -20 degrés F pour les électrodes sans -1. Ces électrodes offrent une ténacité exceptionnelle à basse température. Remarque : Une électrode E7018-1 peut être utilisée à la place d'une électrode E7018, mais l'inverse n'est pas vrai.

Les revêtements d'électrodes en acier inoxydable se divisent également en trois catégories, EXXX-15, EXXX-16 et EXXX-17. Le -15 après l'alliage de base indique un revêtement à base de chaux, qui contient des quantités considérables de calcaire et de spath fluor, produisant un laitier à congélation rapide qui facilite le soudage dans les positions verticales et aériennes. Le bourrelet est modérément ondulé et légèrement convexe ; ce dernier trait peut fournir la marge de sécurité nécessaire dans les joints fortement sollicités.

Les enduits à base de chaux offrent des propriétés mécaniques optimales. Ces électrodes sont généralement spécifiées pour le soudage de matériaux superausténitiques et à très haute teneur en nickel dans des applications cryogéniques telles que les réservoirs de GNL et les systèmes de gaz comprimé.

Malheureusement, les électrodes à base de chaux ont la soudabilité la plus faible en raison du transfert de métal de type globulaire qui rend la flaque plus difficile à contrôler. L'utilisation d'une légère technique de fouettage - peut-être 1⁄8 po de pas en avant et une pause - aidera à construire la flaque. Les bases de la chaux nécessitent également l'élimination des scories - nécessitant toujours un écaillage - et ne peuvent fonctionner que sur une électrode positive à courant continu (DCEP).

Un -16 indique un revêtement basique de type rutile qui contient des quantités dominantes de rutile, des quantités moyennes de calcaire et des quantités limitées de spath fluor. S'ils ont le choix, la plupart des opérateurs préfèrent utiliser une électrode -16. Il fournit un arc de transfert de pulvérisation stable et lisse et un profil de cordon convexe à plat avec de fines ondulations et une bonne fusion des parois latérales. Il produit également une faible quantité de fines éclaboussures et un laitier qui se libère généralement d'eux-mêmes.

Les électrodes -17 ont plus de silicium que les électrodes -16, produisant une flaque de soudure plus fluide qui fonctionne mieux pour le soudage à plat. Les soudures verticales et aériennes sont possibles, mais elles nécessitent plus de compétences de l'opérateur qu'une électrode à base de chaux car le laitier ne gèle pas aussi rapidement. Ces électrodes fonctionnent sur DCEP ou courant alternatif (AC).

Les électrodes en acier inoxydable ne présentent généralement pas de fissuration par l'hydrogène, mais une porosité, un excès de projections et un mauvais détachement du laitier peuvent se produire si le revêtement absorbe l'humidité. Assurez-vous de stocker vos électrodes en acier inoxydable à 300 degrés F. Si vous les laissez dehors trop longtemps, vous pouvez reconditionner les électrodes en les faisant cuire à 600 à 800 degrés F pendant une à six heures.

Ne confondez pas le rechargement avec un processus d'assemblage. Le rechargement dur est le processus d'application d'un métal plus dur ou plus résistant au matériau de base. Les électrodes de rechargement dur sont divisées en trois catégories : à base de fer, à base de nickel et à base de cobalt, qui sont ensuite alliées à des éléments formant du carbure tels que le chrome, le tungstène, le molybdène et d'autres éléments. Ils n'ont généralement pas de classifications AWS spécifiques, à l'exception de la gamme standard d'alliages de cobalt 1, 6, 12 et 21.

Contrairement aux électrodes d'assemblage, les électrodes de rechargement dur sont une collection de formulations d'alliages exclusives conçues pour répondre à des besoins spécifiques. Ils sont produits de trois manières : une tige tubulaire remplie d'un mélange d'alliages puis trempée dans un revêtement ou sur laquelle un revêtement est extrudé ; une tige en acier au carbone revêtue d'un mélange d'alliages et de désoxydants ; ou une tige de cobalt coulé avec un revêtement extrudé dessus.

Les électrodes de rechargement, en particulier celles de construction tubulaire, ne sont pas conçues pour la pénétration. Ils nécessitent des paramètres inférieurs pour moins de dilution et plus d'efficacité de rechargement. Une erreur courante avec les électrodes tubulaires consiste à enfoncer l'électrode dans la pièce, ce qui la fait surchauffer. N'oubliez pas que les électrodes de rechargement dur fonctionnent différemment d'une électrode SMAW E7018. Ils ont un transfert plus globulaire et nécessitent une longueur d'arc plus longue.

Les électrodes de rechargement dur, lorsqu'elles sont appliquées avec un cordon de cordon ou un motif de cordon de tissage, développent un motif de fissuration croisée (contre-vérification) en raison des carbures qui se forment dans la matrice du bain de soudure pendant la solidification. C'est normal. L'exception est si l'électrode est conçue spécifiquement pour des dépôts sans fissures.

Halinson Campos est chef de projet – métaux d'apport chez ESAB Welding & Cutting Products ; Martin Denault est ingénieur d'application et CWI chez Exaton, une marque ESAB ; Richard Cook est chef de produit senior chez Stoody Co., une marque ESAB, 2800 Airport Road, Denton, TX 76207, 800-372-2123.