Le document présente le principe du soudage à l'arc électrique avec électrode enrobée (SMAW), expliquant comment la chaleur d'un arc électrique fusionne les métaux et le rôle critique des électrodes enrobées. Il détaille également les accessoires nécessaires, les types d'électrodes, leurs caractéristiques et la façon de choisir la bonne électrode pour assurer la qualité des soudures. Enfin, des conseils sur l'utilisation et le stockage des électrodes sont fournis pour garantir leur efficacité.

1. Tiré de cet anglicisme, le
sens de ce terme signifie
soudage à l’arc électrique
avec électrode enrobée.

3. • 1.1 Principe du
soudage à l’arc
avec électrode
enrobée
Shielded
Metal
Arc
Welding

4. Principe de soudage à l’arc
électrique

5. Résumé
-En soudage à l'arc avec électrode enrobée (SMAW), la fusion des
métaux est obtenue par la chaleur d'un arc électrique établi entre une
électrode métallique enrobée et le métal de base.
-Le soudage à l'arc est le procédé de soudage par fusion des bords et
addition de métal d'apport.
- Le soudage à l'arc avec électrode enrobée permet une grande liberté
d'exécution, une grande autonomie, et l'équipement requis est le
moins coûteux comparativement aux autres procédés.
- De nos jours, on utilise surtout le procédé SMAW pour effectuer
des réparations ou dans certaines applications spécialisées.
- Pour réaliser des soudures de qualité, le soudeur doit posséder une
grande maîtrise du mode d'exécution des soudures à l'aide du procédé
SMAW.

6. Le courantélectrique
Le poste de soudage produit un puissant courant
électrique qui circule entre l’extrémité de
l’électrode et le métal de base à souder. Le courant
électrique produit un arc d’une chaleur si intense
(de 39820à 55370Celsius) que l’extrémité de la
baguette de métal d’apport ainsi que la surface du
métal de base sont portées à la fusion. La force de
l’arc dirige le métal d’apport fondu vers le bain de
fusion de façon à former le cordon de soudure.

7. Circuit électrique pour le
soudage à l’arc
Machine à
souder
Câble de
masse
Pince de
masse
Pièce à souder
Électrode
Câble de
l’électrode
Porte électrode
Arc
électrique

8. Porte-électrode à tête pivotante
• Dans la tête du
porte électrode,
un mécanisme
permet de
maintenir
l’électrode en
place par simple
rotation de le
tête

9. Prises de masse
• Le câble de retour
du courant est soit
maintenue par une
pince à ressort ou
par un dispositif de
serrage
• Ils sont
généralement
fabriqués en laiton
ou en cuivre.

10. Dans le cas d'un poste de soudage mobile, ou lorsqu'on doit
souder des pièces qu'on ne peut pas poser sur une table de
travail, le câble de retour du courant est muni d'une pince
maintenue fermée par un ressort. Cette pince sert à établir la
liaison entre la soudeuse et la pièce à souder et ferme le circuit
électrique lorsque l'électrode entre en contact avec la pièce à
souder. Les mâchoires des pinces de masse sont généralement
fabriquées en laiton ou en cuivre de façon à favoriser la
conductivité électrique. On les trouve habituellement en trois
formats différents, qui correspondent à différentes capacités:
200 A, 300 A et 500 A.
Prises de masse
Inspectez la pince et son raccord au câble de soudage pour vous assurer
d'obtenir un bon transfert de courant.

11. Brosse métallique
• Destinée à frotter le
cordon de soudure
afin d’enlever le laitier
restant après le
marteau à défluxer
• Nettoyer le métal de
base avant soudage
NB » toujours utiliser la brosse appropriée au métal de base afin d’éviter toutes
traces de contamination.

12. Masque de soudage
• Obligatoire
pour la
protection
contre les
rayonnemen
ts

13. Masque de soudage
Il existe une
grande variété
de masque à
souder, en voici
quelques-uns

14. Masque ventilé
Masque auto-noircissant
Masque ordinaire

15. Masque ordinaire
Cagoule
Masque de soudage

16. Aussitôt le soudage commencé, la vitre se
teinte automatiquement.

17. Choix de la teinte
Intensité du courant Numéros de verre
15-40 ampères 7-9
40-60 ampères 8-10
60-150 ampères 10-11
150-250 ampères 11-12
250-500 ampères 12-14

18. Vêtements en cuir
recommandés

19. Résumé 2.1 Accessoires de soudage à l’arc
Les câbles de soudage servent à amener le courant électrique du poste de
soudage aux pièces à souder.
Plus les câbles sont longs et petite plus ils offrent de résistance au passage du
courant.
Le choix d'un cible de soudage s'effectue en fonction du travail à effectuer et de
la puissance de la soudeuse.
Le porte électrode est relié au bout du câble conducteur du courant de soudage.
Il permet le passage du courant vers l'électrode en plus de la retenir pendant le
soudage;
La pince de masse est reliée à l'un des câbles de soudage. Elle sert à établir la
liaison entre la soudeuse et la pièce à souder, ce qui ferme le circuit électrique
lorsque l'électrode entre en contact avec la pièce à souder.
Pour enlever le laitier du cordon de soudure, on utilise le marteau à piquer. On
termine le nettoyage à l'aide de la brosse métallique.
I1 est. important de porter un casque de soudage muni d'un verre de teinte
adéquate pour se protéger contre le rayonnement de l'arc et des particules en
fusion.
On doit porter des vêtement en cuir pour se protéger contre les projections
d'étincelles, la chaleur et le rayonnement de l'arc.

20. 2.2 Électrodes
enrobées
L’électrode est constituée d’une tige métallique ronde
(âme) recouverte d’un produit chimique (enrobage)
Différents diamètres, longueurs et couleurs
disponibles.
Âme Enrobage

21. • Permettre d’améliorer les qualités physiques,
mécaniques et chimiques des soudures.
• Éliminer le collage de l’électrode.
• Rendre l’amorçage facile.
• Augmenter la vitesse de soudage.
• Améliorer la conductivité de l’arc
• Permettre d’utiliser une intensité de courant plus
élevée.

22. L’enrobage joue les rôles suivants: protection- conductibilité
électrique- permet de diriger et de concentrer d’avantage l’arc sur
l’endroit voulu- forme un dépôt de laitier.

23. Rôles de l’enrobage de
l’électrode:
• Il protège le bain de
fusion contre la
contamination
atmosphérique
• Il augmente la
conductibilité électrique
de l’arc: L’enrobage
contient des produits
qui,en se désintégrant,
augmentent la quantité
d’ions entre l’électrode
et le métal; de base.

24. Rôles de l’enrobage de
l’électrode:
LE DÉPÔT DE LAITIER
• Prévient l’oxydation du bain
de fusion
• Absorbe les oxydes et les
impuretés qui flottent à la
surface du bain de fusion
• Ralentit la solidification du
métal en fusion
• Retarde le refroidissement
du métal solidifié
• Contrôle la forme et
l’apparence du cordon de
soudure

25. Rôles de l'enrobage et du laitier
Rôles
Description
Rôle électrique
Isoler électriquement les côtés de
l'âme métallique qui compose
l'électrode, évitant ainsi l'amorçage
d'un arc sur les côtés.
Rôle physique
Protéger le bain de fusion de l'oxygène
et de l'azote contenu dans l'air ambiant
afin d'éviter que les propriétés
mécaniques du métal déposé ne
soient dégradées.
Rôle métallurgique
Désoxyder le bain de fusion afin
d'empêcher la formation de soufflures
dans celui-ci.
Amener des éléments d'alliage au
bain de fusion lorsque cela est
nécessaire.
Rôle mécanique Soutenir et donner une forme au bain

26. Les caractéristiques des enrobages des électrodes
peuvent varier; c'est le cas notamment de :
• L'épaisseur du recouvrement ;
• La couleur, qui change selon le fabricant ;
• La composition chimique, qui varie selon la catégorie de
l'électrode.

27. L'enrobage est un mélange complexe de différentes matières, dont
chacune joue un rôle précis lors de l'amorçage, de la fusion ou de la
solidification de la soudure.
Composition des enrobages
Les composants chimiques utilisés pour la fabrication des enrobages
déterminent les caractéristiques de l'électrode. On peut diviser ces
composants en cinq groupes selon leur effet principal.
Les producteurs de gaz forment un gaz qui protège l'arc et le bain de
fusion en déplaçant l'air ambiant autour de l'arc. Il s'agit surtout de la
cellulose et des carbonates.

28. Épaisseur de l’enrobage:
Pelliculaire: produit un
cordon convexe
Mince: produit un cordon
légèrement convexe
Semi Épais: produit un
cordon plat
Épais: produit un cordon très
plat ou concave dans un angle

29. Composition des enrobages:
Les composants utilisés pour la fabrication des enrobages
déterminent les caractéristiques de l’électrode.
On peut diviser ces composantes en cinq groupes selon leur
effet principal.
• Producteur de gaz (cellulose)
• Producteur de laitier (rutile)
• Agglomérants (servent à lier)
• Désoxydants (ferromanganèse ou ferrosilicium)
• Éléments d’alliage (poudres métalliques)

30. Composants de
l'enrobage
Fonctions
Principale Secondaire
Cellulose Produire des gaz protecteurs Agir sur la pression de l'arc
Carbonate de calcium Produire des gaz protecteurs Servir de fondant
Spath fluor Former le laitier Servir de fondant
Dolomite Produire des gaz protecteurs Servir de fondant
Rutile (TiO2) Former le laitier Stabiliser l'arc
Titanate de potassium Stabiliser l'arc Former le laitier
Feldspath Former le laitier Stabiliser l'arc
Mica Faciliter l'extrusion Stabiliser l'arc
Argile Faciliter l'extrusion Former le laitier
Silice Former le laitier ---
Amiante Former le laitier Faciliter l'extrusion
Oxyde de manganèse Former le laitier Servir de matériau d'apport
Oxyde de fer Former le laitier ---
Poudre de fer Augmenter le taux de dépôt
Permettre à l'électrode de rester en
contact avec le métal de base
Ferro silicium Désoxyder Servir de matériau d'apport
Ferromanganèse Servir de matériau d'apport (Mn) Désoxyder
Silicate de sodium Servir de liant Servir de fondant
Silicate de potassium Stabiliser l'arc Servir de liant

31. La taille des électrodes varie selon l'épaisseur du métal à souder, la
position de soudage et la préparation des bords. L'intensité du
courant de soudage dépend de l'électrode choisie. Plus l'enrobage
de l'électrode est épais, c'est-à-dire plus il contient d'éléments
supplémentaires à fondre, plus l'intensité de courant devra être
élevée.
Le diamètre de l'électrode désigne le diamètre de l'âme, exprimé en
pouces ou en millimètres. En principe, le diamètre de l'électrode ne
doit pas être supérieur à l'épaisseur du métal à souder. Mais il peut
arriver que l'on utilise des électrodes de plus grand diamètre,
lorsque la rapidité d'exécution permet de croire que l'on évitera les
problèmes liés aux déformations, à l'échauffement et à la présence
de caniveaux.

32. Choix du diamètre des électrodes
Épaisseur
du métal
(mm)
Diamètre
de
l'électrod
e (mm)
Intensité
du
courant
(ampères)
Quelques indications générales
sur le diamètre des électrodes
à utiliser avec différentes
épaisseurs de métal, de même
que sur le courant nécessaire
pour le soudage à plat.
La nature du courant à utiliser
(alternatif ou continu) ainsi que
les intensités minimale et
maximale requises sont
généralement inscrites sur les
boîtes d'électrodes, ce qui
permet de régler correctement
le courant de soudage.
4,8 3,2 120 à 175
6,4 4,0 140 à 200
8,0 5,0 200 à 275
9,6 6,0 200 à 275
12,8 6,0 250 à 350
1 9,2 6,0 250 à 350
25,6 6,0 325 à 400

33. Caractéristiques des électrodes
enrobées
• Selon la nature de
l’enrobage, on
distingue 4 catégories
d’électrodes:
• Cellulosiques
• Rutiles
• Basiques
• À oxyde de fer

34. Électrodes cellulosiques (Exxx10,
Exxx11)
 Forte teneur en cellulose(producteur de gaz).
 Produisent un arc fort.
 Forte pénétration.(idéale pour première passe pénétration
complète)
 Vitesse de solidification rapide.
 Apparence du cordon rugueuse.
 Stries très démarquées.
 Mince couche de laitier (difficile à faire partir, brosse d’acier).
 Tendance à adhérer aux côtés de la soudure (flux).

35. Électrodes rutiles
( Exxx12, Exxx13, Exxx14, Exxx24 )
 Le rutile est facilement ionisé (il conduit facilement le
courant).
 N’émet aucun gaz dans l’arc.
 Fonctionnement doux.
 Facilité d’amorçage.
 Le cordon est recouvert d’une couche importante de
laitier.
 Soudure à faible pénétration.
 Aspect de la soudure très uniforme.
 Stries très fine.

36. Électrodes basiques
( Exxx15, Exxx16, Exxx18, Exxx28,Exxx48 )
 L’enrobage des électrodes basiques est constitué
principalement d’oxydes basiques.
 Ces composants chimiques agissent comme
désoxydants et éliminent le soufre# et le phosphore du
métal fondu.
 Soudure de haute qualité sur l’acier.
 Pénétration moyenne.
 Stries moyennement prononcées.
 Couche de laitier moyenne.
 Recommander pour le soudage des aciers sujets à la
fissuration.

37. Choix du diamètre des électrodes
Épaisseur
du métal
(mm)
Diamètre
de
l'électrod
e (mm)
Intensité
du courant
(ampères)
Quelques indications générales
sur le diamètre des électrodes
à utiliser avec différentes
épaisseurs de métal, de même
que sur le courant nécessaire
pour le soudage à plat.
La nature du courant à utiliser
(alternatif ou continu) ainsi que
les intensités minimale et
maximale requises sont
généralement inscrites sur les
boîtes d'électrodes, ce qui
permet de régler correctement
le courant de soudage.
4,8 3,2 120 à 175
6,4 4,0 140 à 200
8,0 5,0 200 à 275
9,6 6,0 200 à 275
12,8 6,0 250 à 350
1 9,2 6,0 250 à 350
25,6 6,0 325 à 400

38. Électrodes à oxyde de fer ( Exxx-27)
 Peu utilisés
 Utilisable seulement à plat ou
soudure d’angle à l’horizontale

39. Comment la sélection du métal
d’apport s’effectue-t-elle ?

40. Choix d'une électrode
Il existe plus de 150 variétés d'électrodes enrobées pour
souder les aciers à faible teneur en carbone, les aciers
faiblement alliés, les aciers inoxydables et les aciers
spéciaux. Il est important de faire un choix judicieux de
l'électrode afin d'obtenir des soudures de qualité. Une
électrode appropriée permet de réaliser des soudures
possédant des caractéristiques chimiques et mécaniques
équivalentes ou supérieures à celles du métal de base à
souder.
La sélection d'une électrode s'effectue à la lumière des
facteurs suivants :

41. Choisir la bonne
électrode
Composition du métal de base
Dimension de l’assemblage
Genre de courant de soudage disponible
Position du joint à souder
Précision de l’assemblage
Propriétés requises pour le cordon de
soudure

42. Une fois ces facteurs déterminés, il est facile de choisir l'électrode
appropriée. On trouve certaines informations à ce sujet sur les boîtes
d'électrodes, par exemple, le diamètre de l'âme, la nature du courant à
utiliser et l'intensité moyenne du courant d'utilisation pour le soudage
à plat.
Les fabricants fournissent généralement une fiche technique pour
chaque numéro d'électrode qu'ils produisent. Ces fiches contiennent
les informations nécessaires pour le chois de l'électrode appropriée au
travail à effectuer.
Choisir la bonne
électrode

43. On trouve certaines informations sur les
boîtes d’électrodes
Par exemples: le diamètre de l’âme, la
nature du courant à utiliser et l’intensité
moyenne du courant d’utilisation pour
le soudage à plat. La fiche technique est
disponible pour chaque numéro
d’électrode.
Choisir la bonne électrode

44. Pour conserver les électrodes en bon état, on
doit les entreposer dans un endroit chaud à
l'abri de l'humidité. Il est important de toujours
manipuler les emballages avec soin pour éviter
d'endommager l'enrobage des électrodes.
Les électrodes basiques doivent posséder un
taux d'humidité très bas ; par conséquent, il est
nécessaire de les faire sécher dans un four
électrique avant de les utiliser.

45. Entreposage des électrodes

46. Matériaux
d’apport
Température
Entreposage
Celsius F
Température
Séchage
Celsius F
Enrobage
cellulosique
25-40 75-100 Séchage non
recommandé
Enrobage
basique 120-150 250-300 370-430 700-800

47. Les électrodes peuvent présenter les défauts suivants :
• Enrobage excentré, qui peut causer une fusion en biseau ou des
inclusions de laitier ;
• Enrobage d'épaisseur irrégulière, se distinguant par une forme en
carotte ou en massue de l'électrode ;
• Enrobage contenant de l'humidité, causant des crachements et des
soufflures durant le soudage ;
• Enrobage fissuré ou manquant partiellement, qui provoque le
jaillissement d'un arc secondaire.
Excentré
Tige
Enrobage
En carotte En massue

48. Vérification des électrodes
Avant d’utiliser une électrode, il faut bien examiner son
enrobage pour s’assurer qu’elle ne comporte pas de défauts.
Ex: électrode humide ou dont le flux est partiellement
détaché
Excentré
Tige
Enrobage
En carotte En massue

49. Électrodes enrobées pour le soudage de l'acier
Le choix d'une électrode enrobée pour le soudage de l'acier doit
tenir compte des facteurs de sélection qui ont été mentionnés
précédemment. Vous trouverez, dans les tableaux suivants,
différentes caractéristiques des enrobages des électrodes pour le
soudage des aciers. Ces tableaux vous permettront de faire un
choix en considérant ces facteurs.

50. Caractéristiques générales des électrodes enrobées pour le soudage des aciers
Enrobage
Propriété-condition Cellulosique Rutile Basique
Profondeur de
pénétration
1 3 2
Passes de remplissage 3 1 2
Aspect du cordon 3 1 2
Facilité d'amorçage 2 1 3
Facilité d'exécution, à
plat
3 1 2
Facilité d'exécution,
autres positions
3 2 1
Teneur en humidité 1 2 3
Soudabilité sur aciers
trempants
3 2 1
Propriétés mécaniques
(en général)
2 3 1
Utilisation avec courant
alternatif
Voir tableau suivant
Disponibilité d'aciers
alliés
2 Non 1
1: Élevé 2: Moyen 3: Faible

51. Courant utilisable selon les enrobages
Classes d'électrodes
CA CCEP CCEN
Cellulosiques Exxx10 X
Exxx11 X X
Rutiles Exxx12 X X
Exxx13 X X X
Exxx14 X X X
Exxx24 X X X
Oxyde de fer Exxx27 X X X
Basiques Exxx15 X
Exxx16 X X
Exxx18 X X
Exxx28 X X
Exxx48 X X X

52. Teneur en humidité des enrobages
Lors de la fabrication de l'enrobage des électrodes, on ajoute une
certaine quantité d'eau afin de pouvoir lier les poudres sèches pour les
appliquer à l'âme métallique. Un cycle de cuisson particulier est
appliqué à chaque type d'électrode, ce qui laisse dans l'enrobage une
quantité plus ou moins importante d'humidité. Cette teneur en humidité
est nécessaire pour le bon fonctionnement de l'électrode.
Comme vous le savez, l'hydrogène provenant de l'humidité est la
principale cause de fissuration de l'acier lorsqu'il se solidifie. Pour cette
raison, on recommande de toujours utiliser des électrodes basiques,
ayant une faible teneur d'humidité, pour le soudage des aciers sujets à
la fissuration, tels les aciers trempants.
Le tableau suivant permet de comparer la teneur moyenne en humidité
des différents types d'électrodes ainsi que leur quantité d'hydrogène
diffusible, c'est-à-dire l'hydrogène qui a été absorbé par le métal lors
du soudage et qui peut s'échapper du métal solidifié à plus ou moins
long terme selon les conditions de température.

53. Type d'enrobage
Teneur moyenne
en humidité (%)
Hydrogène
diffusible
(typiquement) (ml
par 100 g de métal
déposé)
Cellulosique 5 à 8 15 à 30
Rutile 1 6 à 15
Basique 0,3 1 à 3
Teneur moyenne en humidité des enrobages

54. La manipulation de l'arc pendant le
soudage peut également influencer la
teneur en hydrogène diffusible. Un arc
long introduira beaucoup plus
d'hydrogène dans le bain de fusion
qu'un arc court. C'est pourquoi il est
nécessaire de maintenir un arc court
lorsqu'on soude des aciers sujets à la
fissuration.