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Comment souder la fonte ?

30 avr. 2021
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La fonte est l’un des alliages métalliques les plus anciens et les plus utilisés, dont l’homme a lui-même initié la création en fondant du minerai de fer. Lors du processus de fusion du fer, le carbone qui a participé au processus s’est généralement retrouvé dans le fer fondu. Lorsqu’un peu plus de carbone que d’habitude s’est introduit dans le fer, on a remarqué que l’alliage résultant était beaucoup plus dur et aussi plus cassant – c’est ainsi que la fonte a été créée. Après un certain temps, les fondeurs de fer pouvaient facilement distinguer l’acier de la fonte, et ils ont également appris à fabriquer eux-mêmes de la fonte en ajoutant la bonne quantité de carbone à l’alliage de fer. L’étape suivante dans le développement de la technologie a été de commencer à souder la fonte, ainsi que diverses autres méthodes de traitement. Qu’est-ce que la fonte exactement, à quoi sert-elle et comment souder efficacement la fonte ? Vous trouverez ci-dessous les réponses à ces questions et bien d’autres informations sur le soudage de la fonte.

Qu’est-ce que la fonte ?

L’histoire abrégée de la fonte présentée ci-dessus a donné un petit aperçu de ce qu’est la fonte et de sa genèse. La fonte est un alliage fer-carbone à haute teneur en carbone, dont la teneur en carbone varie de 2,11 à 6,67 %. Ce métal contient des composants chimiques tels que le manganèse, le silicium, le phosphore, le soufre et des substances d’alliage. On peut toutefois distinguer plusieurs types de fonte, dont la composition chimique et donc les paramètres diffèrent légèrement. Ce sont :

  • Fonte grise – c’est un alliage de silicium, de carbone et de fer qui contient du phosphore, du soufre et du manganèse.
  • Fonte blanche – elle est constituée de composants chimiques tels que le ciment, la ledéburite et la perlite. C’est un alliage fragile mais robuste.
  • La fonte malléable – est un dérivé de la fonte blanche qui est produit par recuit continu. La base de ce type de fonte est la perlite ou la ferrite. La fonte malléable est obtenue par un long brunissage, une autre forme étant le graphite.

La fonte est un alliage de fer, mais en plus du fer, il y a du silicium, du soufre, du manganèse, du phosphore et divers adjuvants. Chacun des types de fonte précédemment distingués, diffère par son point de fusion. Le point de fusion approximatif de la fonte est de 1200 degrés Celsius, dans le cas de la fonte grise, le point de fusion peut atteindre 1260 degrés, après quoi il augmente jusqu’à 1400 degrés après avoir été versé dans des moules. La fonte blanche a le point de fusion le plus élevé, qui est de 1350 degrés, après quoi elle passe à 1450 après avoir été versée dans des moules. La fonte est le métal considéré comme le meilleur pour la fonte, influencé par son faible retrait et sa grande fluidité, qui garantissent les meilleures performances de coulée.

Soudage de la fonte – en quoi consiste-t-il ?

La fonte est considérée comme un métal très difficile à souder et certaines qualités, comme la fonte blanche, sont considérées comme non soudables. La difficulté ou l’incapacité à souder la fonte est due à la teneur élevée en carbone et à la forte fragilisation du matériau. Pour souder efficacement la fonte, il est donc nécessaire de choisir la bonne méthode de soudage pour le type de matériau que vous avez. Vous aurez également besoin des bons accessoires de soudage.

Comment souder la fonte ?

Avant de souder de la fonte, il faut faire des préparations adéquates. Le plus important est de bien nettoyer les surfaces à assembler et la zone adjacente à la coulée, sinon des pores et des cloques peuvent se former dans la soudure et l’attaque non métallique peut affaiblir la soudure. Si le soudage est utilisé pour réparer une fonte fissurée, des trous de 5 mm de diamètre ou légèrement plus grands doivent être percés aux extrémités de la fissure avant le soudage, afin d’éviter que la fissure ne s’élargisse. Il faut également créer une rainure de soudage le long de la fissure, c’est-à-dire qu’il faut enlever la fonte afin de pouvoir manœuvrer avec précision l’électrode ou le pistolet de soudage. Pour réussir un soudage, il est nécessaire de choisir un matériau d’apport approprié, qui doit à son tour être adapté au type de fonte, à la méthode de soudage, à la couleur de la soudure par rapport à la pièce moulée et à la sensibilité de la soudure à l’usinage. De nombreux doutes entourent le soudage de la fonte, par exemple s’il est possible de souder de la fonte avec de l’acier. Les experts affirment qu’il est possible de le faire en choisissant la bonne électrode de soudage.

Méthodes de soudage de la fonte

Il existe plusieurs méthodes pour souder la fonte :

  • soudage à froid de la fonte
  • soudage au fer chaud
  • le brasage de la fonte

Soudage à l’arc chaud de la fonte

Le soudage à chaud de la fonte est utilisé pour réparer des pièces en fonte qui sont très exigeantes et difficiles en termes de constance de forme et de structure. Dans le soudage à chaud, la première étape consiste à chauffer le matériau à 700 degrés Celsius. Le moulage doit être recouvert d’une solution épaisse de chaux ou de craie pour éviter l’oxydation de la surface. Immédiatement avant le soudage, la solution est enlevée avec une brosse métallique. Le préchauffage doit se faire à une température ne dépassant pas 100 degrés C pendant une heure, afin d’éviter la fissuration de la fonte due à l’action soudaine d’une température trop élevée. Le préchauffage s’effectue généralement sur un foyer à charbon de bois ou à gaz, ou les petites pièces peuvent être chauffées à la flamme oxy-acétylénique. Le soudage à chaud est effectué avec un courant continu à haute intensité et la position de soudage recommandée pour la fonte est celle du sous-plancher. Le soudage Tig, c’est-à-dire le soudage avec une électrode non fusible dans un écran de gaz inerte, est le plus souvent effectué sur la fonte. Il n’est pas recommandé de souder la fonte avec une électrode ordinaire ; il est recommandé de souder la fonte avec une électrode en acier inoxydable dont les paramètres sont choisis de manière appropriée pour le matériau. Il est aussi parfois utilisé pour le soudage à l’arc de la fonte à l’aide d’électrodes enrobées EZO. Le soudage TIG à chaud de la fonte permet d’obtenir une pénétration plus faible car l’alliage se mélange à la fonte.

Soudage à froid de la fonte

Une autre méthode de soudage de la fonte est le soudage à froid. Cette méthode est le plus souvent utilisée pour assembler des pièces moulées lourdes et de grande taille, et également lorsqu’il est possible d’augmenter la dureté de la pièce moulée ou de la soudure. Le soudage à froid s’effectue à une température d’environ 60-70°C, tandis qu’à environ 100 mm du bain de soudure, la température est d’environ 30-40°C. Cette méthode ne nécessite pas de préchauffage de l’alliage. Le soudage à froid s’effectue par soudage MMA, MIG MAG ou TIG.

Alors, comment souder de la fonte avec une soudeuse MIG MAG ? Tout d’abord, le soudage à froid de la fonte exige que les paramètres de courant les plus bas soient réglés sur la machine à souder, afin que la température de la pièce ne dépasse pas 70°C. Idéalement, les différentes sections de la soudure ne devraient pas dépasser 20-30 mm de longueur. La première section de la soudure doit être placée au milieu de la fissure, la suivante aux extrémités, et la suivante à son tour jusqu’à ce que toute la fissure soit remplie. Lors du soudage à froid de la fonte, chaque fois qu’une section de la soudure est placée, le travail doit être arrêté et la section chevauchée doit être tapée doucement avec un marteau. Pour le soudage à froid de la fonte, on utilise des matériaux d’apport en nickel, nickel-cuivre, nickel-fer et parfois en acier, qui sont assez coûteux. Dans ce cas, le prix de la soudure de la fonte est assez élevé, précisément en raison du coût élevé du liant.

Brasage de la fonte

Une autre méthode de soudage disponible pour la fonte est le brasage. Elle repose sur l’assemblage du matériau avec un liant à matrice de cuivre. Le point de fusion du cuivre est inférieur à celui de la fonte. Lors du brasage, le matériau est chauffé à l’aide d’un brûleur oxyacétylénique, tandis que le soudage est effectué par la méthode MAG ou TIG. Les liants en laiton et les flux de type borax sont utilisés pour le brasage au gaz. Le brasage à l’arc MAG nécessite l’utilisation de liants en bronze et d’un gaz de protection qui est un mélange d’argon et de petites quantités d’oxygène et de dioxyde de carbone.