Déroulement de la formation

« Découverte et initiation à la soudure à l'arc »

→ Présentation✔ Agents✔ Formateur

→ La protection du corps (E.P.I.)✔ Les yeux✔ Les mains✔ Le système nerveux✔ Les poumons✔ Les pieds

→ L'environnement du poste de soudage (E.P.C.)✔ Les rayonnements de l'arc électrique✔ Les fumées de soudage✔ Les projections incandescentes✔ L'isolation électrique

→ Le soudage✔ Le choix du matériel

Les différents postes à souderL'électrode enrobée (description et choix de la « baguette »)

✔ La positionDe l’électrode enrobée (angles)Du joint de soudure (à plat, en chanfrein et en angle)

✔ Les recommandationsPréparation de la pièce à souderInterdictions (ne pas souder n'importe quoi : cabine, flèche...)

→ La pratique à l'atelier✔ Préparation du poste de travail / pièce à souder✔ Réalisation du joint de soudure en toute sécurité

→ Présentation✔ Agents

Nom, Prénom, affectation, expérience en mécanique / soudure, attentes du stage, remarque(s), passion(s)

✔ FormateurFRANCOIS Sébastien, CFA / CFPPA de Choignes, 12 ans de mécanique (agricole, viticole, auto, moto...) Soudure à l'arc, M.I.G., M.A.G., T.I.G., Oxyacétylénique, la famille, la nature et la fête...

→ La protection du corps (E.P.I.)Le soudage à l'arc expose le corps humain à un certain nombre de risques qu'il importe de faire connaître aux utilisateurs. Chaque zone du corps encourt des risques particuliers. Il faut en connaître les causes afin de choisir au mieux les moyens de protection.

✔ Les yeuxLes yeux, le visage et le cou sont soumis à trois sortes de dangers :

- Les rayonnements (lumière et chaleur) proviennent principalement de l'arc électrique lui-même et, pour une moindre part, du bain de fusion et des régions immédiatement voisines. Ces rayonnements peuvent être visibles ou invisibles. Mais visibles ou invisibles, ils comportent des dangers contre lesquels il convient de se protéger.Les rayonnements visibles proviennent du fort éclat lumineux qui jaillit de l'arc. Sa grande intensité peut provoquer non seulement un éblouissement gênant pour le travail mais aussi des lésions de la rétine parfois irréversibles.Les rayonnements invisibles comprennent principalement le rayonnement ultraviolet et infrarouge.Le rayonnement ultraviolet est particulièrement abondant dans les procédés de soudage sous gaz carbonique et argon. Il est encore accru lorsqu'on soude des alliages légers. Même à faible densité, il peut provoquer des conjonctivites, communément appelées « coup d'arc »Le rayonnement infrarouge pénètre à l'intérieur de l’œil où il est transformé en chaleur. Il provoque des larmoiements et des maux de tête. Par son action progressive, il peut rendre le cristallin de l’œil opaque jusqu’à provoquer la cataracte.

Ces rayonnements peuvent aussi provoquer des brûlures sur la peau du visage, du cou, de la poitrine, si ces parties du corps sont exposées assez longtemps au rayonnement.La protection des yeux contre les dangers dus aux rayonnements s'effectue très facilement au moyen de filtres spéciaux. Ceux-ci arrêtent les rayonnements nuisibles, tout en laissant passer suffisamment de rayons visibles pour que le soudeur puisse observer son travail avec précision.Il importe de BIEN CHOISIR / REGLER* son filtre. A chaque type de travail correspond un filtre particulier. (lunettes de soudobrasage interdites à la soudure à l'arc) *sur casque électroniqueLa forme des masques et casques de soudeur doit être suffisamment enveloppant pour assurer la PROTECTION TOTALE DE LA FACE, DU COU ET DES OREILLES.En cas de coup d'arc, le soudeur doit consulter immédiatement un médecin.

- Les fumées sont constituées par des vapeurs et des particules solides (poussières) issues de la combustion des électrodes ou provenant des pièces à souder ainsi que des gaz de protection. Pour éviter que ces fumées n'attaquent les yeux, il faut mettre en place un dispositif qui permet de les capter et de les évacuer. Ce dispositif peut varier suivant la nature et l'emplacement du poste de travail.

- Des projections de particules peuvent se produire au cours du soudage ou du piquage du laitier après soudage. Elles peuvent être assez violentes pour provoquer des lésions externes de l’œil.Pendant le piquage, le soudeur doit porter des verres blancs n'apportant aucune déformation optique, en complément où à la place des filtres utilisés pendant le soudage.Pour se protéger des projections de particules incandescentes il doit porter un casque et de vêtements suffisamment enveloppants.

✔ Les mainsLes mains sont exposées à trois sortes de risques, elles peuvent être brûlées, atteintes de coupures et traversées par un courant électrique.

- Les brûlures peuvent être dues soit à des projections de laitier incandescent, soit à des coulées de métal en fusion, soit à des contacts avec des pièces chaudes soumises à un soudage intensif (200 à 400°C), soit au jaillissement accidentel d'un arc entre deux conducteurs.- Les coupures peuvent survenir au cours de la manipulation des pièces à souder et en particulier des tôles.- L'électrocution est due au passage du courant à travers le corps. Ce passage se produit :Soit quand le corps est en contact, d'une part, avec la terre, d'autre part, avec une masse mise accidentellement sous tensionSoit quand le corps réalise le contact entre deux masses présentant entre elles une différence de potentiel dangereuse. On admet qu'une différence de potentiel de 25V dans les locaux et emplacements de travail très conducteurs et une différence de potentiel de 50V, dans les autres cas, peuvent être à l'origine d'une électrisation, d'une commotion ou de l’électrocution.

Contre ces dangers, les mains doivent être protégées par des gants qui doivent résister à l'action coupante des tôles, ne pas durcir à la chaleur, être isolant de point de vue thermique et électrique, tout en gardant une souplesse compatible avec la mise en œuvre du procédé de soudage utilisé.

✔ Le système nerveuxLe cerveau commande l'ensemble du système nerveux. Ses cellules sont lésées très rapidement en cas d'arrêt de la respiration par électrocution.

Le risque d'électrocution dépend de la valeur de l'intensité (milliampères) qui traverse le corps pendant un certain laps de temps.L'intensité croît quand la différence de potentiel à laquelle est soumise la victime croît (volts) ou quand les résistances de contact sont plus faibles (transpiration, humidité, neige, etc...).Il y a risque d’électrocution quand un courant dangereux peut traverser le corps par contact avec les parties du circuit de soudage, notamment lorsque les pièces métalliques voisines de la pièce à souder ne sont pas reliées au conducteur de retour du circuit de soudage (câble de « masse »)Dans les cas les moins graves, une électrisation du corps se manifeste par un picotement aux points d'entrée et de sortie du courant. La poursuite du travail en dépit de ce picotement peut donner lieu à des accidents secondaires (chutes, heurts) dus aux mouvements réflexes incontrôlés qu'il peut provoquer (gestes néfastes).En cas de chocs électriques violents, il peut y avoir électrocution : la victime « reste parfois collée » (elle ne peut pas lâcher prise). Ce phénomène de contraction des muscles est dû au passage du courant électrique alternatif dans le corps. NE SURTOUT PAS TOUCHER DIRECTEMENT LA VICTIME, RISQUE D'ELECTROCUTION !!!La mort peut survenir par arrêt de la respiration ou arrêt du cœur.La respiration artificielle et les massages cardiaques doivent être pratiqués rapidement en vue de réanimer la victime.

Se protéger contre les dangers d'électrocution suppose notamment :- un équipement individuel réduisant au maximum les risques de contact électrique (gants, chaussures, vêtements secs, coiffures)- le maintien du poste de soudage en bon état de fonctionnement (nettoyages réguliers, permanence de la mise à terre)- une liaison permanente des pièces métalliques voisines avec le conducteur de retour de circuits de soudage.

✔ Les poumonsLes poumons sont exposés à l'action des fumées de soudage (gaz et poussières). Ces fumées proviennent essentiellement :- des produits de volatilisation des électrodes enrobées, des fils-électrodes du type « fil fourré », ainsi que des baguettes ou fils de métal d'apport.- du métal des pièces à souder et des électrodes.- des solvants ayant servi au dégraissage des pièces et pouvant encore subsister même en très faible quantité sur celles-ci.- du traitement de surface des pièces à souder (galvanisation).- des revêtements qu'elles peuvent avoir reçus (enduits et peintures).- des gaz de protection ou de leur produits de décomposition.

Pour palier ce risque, il est nécessaire de prévoir l'aspiration des fumées ou une très bonne ventilation du lieu de soudage. L'aspiration doit être située le plus près possible du point de dégagement des fumées (tables d'aspiration, buse de captage mobile...)

Les principaux produits nocifs résultant de la décomposition des enduits recouvrant les pièces à souder sont : - L'oxyde de fer présent dans toutes les fumées de soudage. Son inhalation peut provoquer, à la longue, l'apparition d'une maladie professionnelle (sidérose).- Les fluorures qui peuvent pénétrer dans l'organisme principalement par les voies respiratoires mais également par ingestion. Les fluorures métalliques sont généralement très irritants et, à certaines concentrations, toxiques.- Les oxydes de plomb, présents dans les fumées de soudage, proviennent notamment de la volatilisation des enduits à base de minium recouvrant les pièces. Ils peuvent pénétrer dans l'organisme non seulement par inhalation mais aussi par ingestion. Le plomb et ses composés peuvent provoquer des manifestations pathologiques graves (saturnisme)

- L'oxyde de cadmium, contenu également dans les enduits, est volatilisé sous l'effet de l'arc électrique. Il provoque des troubles respiratoires et des manifestations toxiques générales.

La plupart des accidents dus aux fumées de soudage tiennent à une mauvaise ventilation du lieu de travail. Lorsque l'aspiration des fumées est efficace, les risques d'intoxication et de maladie deviennent pratiquement inexistant.Toutefois, en cas d'accident dû à l'inhalation de ces fumées, il est nécessaire de transporter les personnes atteintes à l'air libre, de leur éviter tout effort physique et d'appeler immédiatement un médecin.

✔ Les piedsLes pieds peuvent être, au cours de travail :- heurtés par des pièces mal fixées qui arrivent à basculer en provoquant des accidents graves.Il est recommander au soudeur de porter des chaussures de sécurité.- brûlées par projection de laitier à haute température par l'électrode.Le soudeur doit porter des chaussures montantes recouvertes par le pantalon pour éviter l'introduction des particules incandescentes dans la chaussure.- électrocutés par le contact des pieds avec un sol humide acr ils constituent alors l'un des deux contacts qui créent la condition de passage du courant à travers le corps.Il est recommandé au soudeur de porter des chaussures à semelles isolantes ou de prévoir tout autre dispositif isolant (caillebotis, tapis isolant, etc.)

NE JAMAIS SOUDER SUR UN CHANTIER A L'EXTERIEUR QUAND IL PLEUT

→ L'environnement du poste de soudage (E.P.C.)✔ Les rayonnements de l'arc électrique

Toute personne travaillant à proximité d'un soudeur doit être protégée du rayonnement émis par l'arc électrique.Les emplacements fixes réservés au soudage doivent être isolés du reste de l'atelier. On peut utiliser des panneaux en bois ou en toiles ignifugés, des vitres ou des rideaux souples d'opacité appropriée.Il faut aussi prendre garde à bien éliminer de son entourage tout objet brillant (boîte d'électrodes, outils chromés, pince, burin, tôles, etc.) qui peuvent faire miroir et réfléchir le rayonnement de l'arc.L'aide-soudeur doit être aussi bien protégé que le soudeur lui-même !On doit interdire tous travaux de soudage à proximité de tels postes de travail, par exemple : poste de dégraissage des pièces métalliques au moyen de solvants, poste de peinture (par pulvérisation), fosses de visite, etc.

✔ Les fumées de soudageOn a vu précédemment (voir « Les poumons ») que le soudage à l'arc provoque l’émission de fumées plus ou moins toxiques ou abondantes en fonction du procédé utilisé, de la nature et de l'état de surface des pièces à souder.Les systèmes d'assainissement appropriés dependent de la toxicité et de l'abondance des fumées, mais sont fonction également de la configuration des lieux, des dimensions des pièces à souder et de la fréquence ou de la durée des travaux.A l'exception des opérations effectuées à ciel ouvert, les fumées émises doivent être captées aussi près que possible de l'arc et évacuées directement à l'extérieur au fur et à mesure de leur production ; en outre l'air respirable doit être renouvelé en permanence.

✔ Les projections incandescentesLes projections de particules incandescentes au cours des opérations de soudage peuvent être à l'origine de graves incendies, il y a donc lieu de prendre un certain nombre de précautions.

✔ Les alentours du poste de soudage doivent être dégagés de toutes matières inflammables (chiffons, étoupes, sciure de bois) et récipients contenant ou ayant contenu des produits inflammables ou explosibles.

D'une manière générale, il est nécessaire :- de ne déposer aucune matière inflammable ou explosible à moins de 10 mètres du poste de travail- de disposer les pièces chaudes, une fois soudées, dans un endroit spécialement prévu à cet effet où elles ne pourront causer de dommage- de protéger les planchers en bois par des toiles ignifugées par exemple.Lorsqu'un risque d'incendie existe, il faut disposer un ou plusieurs extincteurs à proximité du poste de travail.

✔ L'isolation électriqueDans tous les cas d'utilisation, le branchement même du poste doit assurer sa mise à la terre. L’installation sur laquelle il est banché doit comporter un réseau de protection et, notamment, des prises de courant avec mise à la terre. Le réseau de terre ne doit, en aucun cas, utiliser les canalisations de gaz, de chauffage central, les conduits de vidange. Cette mise à la terre doit être associée à une coupure automatique du courant d'alimentation permettant, en cas de défaut, d'éviter tout risque de contact dangereux avec la masse du poste.

Lorsque le soudeur a terminé un travail, il doit toujours couper le courant d'alimentation du générateur, soit en débranchant le poste, soit au moyen de l'appareil de coupure.Les bornes de couplage (point de raccordement du poste au câble d'alimentation) ne doivent pas être accessibles.Le poste doit être dans une ambiance où il peut se refroidir normalement.

Il convient aussi de le maintenir dans un bon état de propreté. Les gaines isolantes des câbles doivent être toujours en bon état.Il ne faut jamais hésiter à changer un câble de raccordement défectueux.Il ne faut jamais déplacer le poste à souder en tirant sur les câbles !La pince porte-électrode doit, au repos, être placée sur un support isolant (boîtier ou crochet isolant).

→ Le soudageconsiste à mettre les deux surfaces des pièces à souder en état liquide avec ou sans métal d’apport. Sous l’action de l’énergie thermique se forme un bain de fusion.

✔ Le choix du matérielLes différents postes à souder à l'arc

Depuis 1992, le courant secteur alimentant un poste à soudure est soit du courant électrique monophasé en 230 V, soit du courant électrique en triphasé 400 V. Un poste à souder monophasé délivre une intensité de soudage généralement inférieure à 200A alors que les postes à soudure triphasés délivrent généralement au-delà de 200A (400 à 600A) donc plus puissants. La naissance d'un court-circuit fait monter l'intensité du courant et provoque un arc électrique entre l'électrode et les pièces à souder.Cet arc électrique génère une importante chaleur jusqu'à 3 600 °C juste au point souhaité au plus court entre l'électrode et la pièce.

Ancienne génération (transformateur)Le transformateur permet de convertir le courant du réseau, dont la tension est élevée et l'intensité faible, en courant de soudage, c'est-à-dire un courant de basse tension et de forte intensité.

Nouvelle génération (onduleur)

Beaucoup plus compacts et légers, les postes à souder de ce type fonctionnent comme un moteur électrique qui délivrent un courant électrique continu contrôlé électroniquement.

Branchement des câblesEn courant continu (CC) avec une polarité directe, la prise de masse est branchée à la borne positive et l'électrode, à la borne négative. - Les électrons circulent de l'électrode vers la pièce à souder et frappent sa surface avec une grande vitesse, concentrant ainsi la chaleur sur le joint.- Les ions de gaz inerte sont à ce moment dirigés vers l'électrode négative à une vitesse relativement lente.- Le courant continu avec une polarité directe ne contribue donc pas à nettoyer la surface des métaux des oxydes présents.

En courant continu (CC) avec une polarité inversée, l'électrode est branchée à la borne positive et la prise de masse, à la borne négative.- Dans ce cas, c'est l'électrode qui reçoit la plus grande proportion de chaleur et non la pièce.- Avec la polarité inversée, la pièce demeure relativement froide comparativement au soudage avec la polarité normale; il en résulte une pénétration peu profonde.- De plus, la polarité inversée a un effet nettoyant sur certains métaux tels que le magnésium, le béryllium et le cuivre.En effet, les ions de gaz inerte brisent le film d'oxydes en frappant la surface de la pièce à grande vitesse. Il en résulte un effet de nettoyage du bain de fusion.

L'électrode enrobéeDescriptionLa « baguette de soudure » est constituée de- L'âme : partie métallique cylindrique placée au centre de l'électrode. Son rôle principal est de conduire le courant électrique et d'apporter le métal pour réaliser la soudure.- L'enrobage : partie extérieure cylindrique de l'électrode. Il participe à la protection du bain de fusion de l'oxydation par l'air ambiant en générant une atmosphère gazeuse entourant le métal en fusion. L'enrobage dépose, lors de sa fusion, un laitier protecteur sur le dessus du cordon de soudure. Ce laitier protège le bain de fusion de l'oxydation et d'un refroidissement trop rapide. L'enrobage a un rôle :- Rôle électrique, assure la stabilité et la continuité de l'arc. - Rôle métallurgique, il permet d'apporter les éléments chimiques spéciaux d'addition nécessaires. Sa composition chimique et physique est très complexe.- Rôle chimique, protège le métal contre l’action de l’air ambiant et refroidissement du cordon par formation d’un laitier.

On distingue notamment l'enrobage :- Rutile (R ou RR) : L'enrobage est composé en grande partie d'oxyde de titane (le rutile) ou de composés dérivés, avec des alliages ferreux et des silicates pour affiner le métal. - Basique : (B) : L'enrobage contient en grande quantité des carbonates de calcium, des alliages et du fondant (spathfluor) abaissant la température de fusion. - Acides (A) : L'enrobage contient des oxydes de fer et de manganèse ainsi que des désoxydants. - Oxydant : (O) : L'enrobage contient des oxydes de fer, de silice et de silicates pour un bel aspect de finition en soudage. - Cellulosique (c) : L'addition de cellulose et de matières organiques produit lors de la chauffe une abondance de gaz dont le souffle améliore la pénétration.

Choix de l'électrode enrobéeL'électrode sera choisie en fonction des facteurs suivants :- La nature du métal des pièces à souder- L'épaisseur des pièces à souder- La position du joint de soudure

L'amorçage de l'arc électrique est fait par frottements légers de l'électrode sous tension sur une pièce martyre (raccordée électriquement à la pièce à souder) et jamais sur la pièce à souder ni sur la pince de masse.L'amorçage est nécessaire pour échauffer l'électrode et former le cratère dans l'âme de la en faisant fondre l'enrobage.Ne pas laisser coller la baguette trop longtemps.Chaque fois qu'un travail est terminé, il faut prendre soin d'éliminer la chute d'électrode de la pince porte-électrode et de déposer cette chute dans une boîte prévue à cette effet.

✔ La positionDe l’électrode enrobée

L'électrode doit être maintenue bien au-dessus du chanfrein qui reçoit le cordon de soudure afin de chauffer uniformément les deux lèvres à souder. La hauteur de l'électrode par rapport à la pièce à souder est d'environ une fois son diamètre.Un bon rapprochement de l'électrode provoque un arc stable au crépitement sec et la lumière est intense sans qu'on y distingue l'étincelle de l'arc électrique. Une trop grande distance entre l'électrode et la pièce à souder se traduit par un arc électrique instable au bruit sourd et visuellement l'arc apparaît comme une flamme.L'orientation de l'électrode et son positionnement doivent être contrôlés en permanence, celle-ci doit être inclinée de 60 à 80° par rapport à l'avance du cordon afin que l'enrobage forme le laitier à l'avant de la soudure et non à l'arrière ce qui inclurait du laitier dans le cordon et :- perpendiculaire dans le cas d'une soudure à plat- bissectrice dans le cas d'une soudure en angle

Du joint de soudure (à plat, en chanfrein, en angle...)

Le réglage de l'ampérage

Nota : cette intensité est un réglage approché de l’intensité de soudage car en fonction du soudeur et des positions de soudage, elle variera.

Si l'ampérage est trop élevé, les problèmes suivants peuvent se présenter:- l'électrode surchauffe et l'enrobage est endommagé- bain de fusion trop important- bain de fusion insuffisamment protégé et formation des pores - important cratère au bout de la soudure avec risque de formation de pores et de fissuration - caniveaux - projections- laitier difficile à enlever- lors d'assemblage: excès de pénétration

Si l'ampérage est insuffisant, les problèmes suivants peuvent se présenter:- difficulté d'amorçage de l'arc - arc discontinu - fusion asymétrique de l'enrobage - défauts de liaison et inclusions de laitier - pores, soufflures

✔ Les recommandationsLe soudeur doit adopter une position stable et sécurisé pour pouvoir effectuer une soudure correcte en toute sécurité.

Préparation des pièces à souderAvant d'effectuer le soudage de deux plaques, le futur joint doit être nettoyé et ses bords, préparés.Les pièces doivent être débarrassées de toute trace d'huile, de rouille, de peinture et de calamine soit à l'aide d'un dégraissant, soit à l'aide d'une brosse métallique, soit à la meuleuse.La préparation des bords du joint consiste à donner aux bords des pièces à souder la forme qui permet à l'arc d'atteindre le fond du joint afin de fusionner ses bords tout en assurant une pénétration complète.Les plaques dont l'épaisseur est inférieure à 5 mm ne nécessitent pas le chanfreinage de leurs bords. Leur soudage s'effectue sur bords droits. De plus, le soudage sur bords droits peut s'étendre aux plaques dont l'épaisseur est inférieure à 8 mm, mais à condition qu'on exécute un cordon de chaque côté du joint.Les plaques dont l'épaisseur est supérieure ou égale à 5 mm doivent être chanfreinées.Les pièces doivent être maintenues fermement à l'aide d'une pince étaux ou de serre-joints sur une surface plane de préférence.La pince de masse doit être placée toujours au plus près du joint de soudure afin d'éviter toute perte de charge électrique.Déposer l'outil (roto-faucheuse, groupe de fauchage, lame à neige) ou la pièce fixée au tracteur ou au camion avant de souder afin d'éviter tout incident / accident électromagnétique (boîtier / calculateur électronique très sensible). S'assurer de la possibilité de réversibilité (support démontable).

Interdictions (ne pas souder n'importe quoi, n'importe où !)AUCUN TRAVAUX DE SOUDAGE

SANS AVAL DU CORRESPONDANT MATERIEL ET DU C.T.D. (+ photos)Ne pas souder sur :- les tracteurs agricoles- les camions plus particulièrement les saleuses- les ancrages des bennes de camion (soumis à validation / résistance)- tous les matériels / outils en location- tous les matériels / outils équipés de pièces électroniques- les ouvrages d'art (garde-corps en fonte)- les cabines / arceaux de sécurité (soumis à validation / résistance)- les flèches de remorque (soumis à validation / résistance)- les bâtis de chargeurs frontaux (soumis à validation / résistance)- le fer plat de lame à neige (remplacement du fer plat)

Cas concrets (exemple de soudures possibles)- Lame étrave (carré + 30 baguettes)- Chape de rotor, casquette et carcasse de groupe de fauchage / débroussaillage- Fixations et mâts de panneaux de signalisation (rectangle galvanisé)- Coffrage de vibreur- ...

→ La pratique à l'atelierPréparation du poste de travail / pièce à souder

Réalisation du joint de soudure en toute sécurité

graduation normale :-forme harmonieuse de l’apport du métal-aspect propre, la soudure est visqueuseet homogène-fusion normale-bonne pénétration

réglage faible : il faut augmenter l’intensité-apport du métal étroit et bombé- aspect propre et régulier-fusion faible-pénétration faible-cordon de soudure inconsistant

graduation forte : il faut réduire l’intensité-forme de l’apport du métal longue, plate et déformé-aspect brut, irrégulier et avec projectionet cavité diverse. -fusion très forte.-pénétration très forte (inutile).-pièce déformée