Comment souder la fonte

Comment souder la fonte, baguette de soudage pour la fonte

Bien que les fontes soient considérées comme soudables, elles sont beaucoup plus difficiles à souder que l’acier doux/l’acier au carbone. Le degré de fragilité et la probabilité de fissuration du matériau soudé dépendront du type de moulage, du traitement thermique et de la procédure de soudage suivie. A titre d’exemple, une fonte SG est plus susceptible d’absorber les contraintes de soudage que la fonte grise. En général, la plupart des fontes peuvent être soudées en utilisant tous les procédés de soudage standard tels que SMAW, FCAW, GMAW et Braze Welding.

Comment souder la fonte

Différents types de fonte et leur soudabilité

En général, la plupart des fontes peuvent être soudées en utilisant tous les procédés de soudage standard tels que SMAW, FCAW, GMAW, Braze Welding. Vous trouverez ci-dessous un tableau des fontes pouvant être soudées à l’aide de divers consommables.

En général, la soudabilité des différentes fontes est classée ci-dessous :

Fonte grise – Soudable difficilement.

Fonte blanche – Insoudable, presque.

Fonte malléable – Le soudage modifie les propriétés, ce qui le rend inutile.

Fonte ductile – Processus rarement soudable, lent et extensif.

Électrode de soudage pour le soudage de la fonte

-Le soudage par fusion des fontes est normalement effectué avec des électrodes SMAW telles que le Nickel 99 (AWS A5.15 ENi-Cl) et le Nickel 55 (AWS A5.15 ENiFe-Cl) ou leurs équivalents à fil nu.

-Le soudo-brasage des fontes est normalement effectué avec des baguettes de brasage telles que le bronze à faible fumigation (RBCuZn-C) ou le nickel-argent (RBCuZn-D). Un flux de brasage supplémentaire pendant le soudage contribue aux caractéristiques d’écoulement de la flaque en fusion.

Le tableau ci-dessous résume les divers consommables de soudage en fonte pour différents types de fonte avec différents procédés de soudage.

Comment souder la fonte

Procédure générale de soudage de la fonte – Pièces moulées neuves et d’occasion

L’aspect le plus important dans le soudage de toutes les fontes est d’avoir une surface propre et exempte de défauts avant le soudage.

Sur les nouveaux moulages ;

– Tout le sable, le laitier et le tartre doivent être éliminés de la zone de la pièce moulée à souder par des moyens mécaniques tels que le meulage, l’usinage, l’écaillage ou les bavures rotatives.

– Les défauts physiques tels que les évents, les inclusions de sable, les points mous, les fissures de retrait et les trous d’épingle doivent être éliminés. Très souvent, un trou d’épingle s’ouvrira pour exposer une grande cavité cachée en dessous.

– Les fissures doivent être rectifiées sur toute leur longueur et leur profondeur, sans aucune partie de la fissure restante. Si ce n’est pas fait correctement, la fissure pourrait se propager après le soudage, provoquant une défaillance de la coulée. 

Sur les moulages usagés ;

– Tous les contaminants qui ont imprégné la pièce moulée en service doivent être éliminés pour éviter la porosité pendant le processus de soudage. Cela peut encore être fait par des moyens mécaniques tels que le meulage, l’usinage, l’écaillage ou les fraises rotatives.

– Les fissures doivent être rectifiées sur toute leur longueur et leur profondeur, sans aucune partie de la fissure restante. Si ce n’est pas fait correctement, la fissure pourrait se propager après le soudage, provoquant une défaillance de la coulée.

Nettoyage avant et pendant le soudage ou la réparation de la fonte

Pendant le nettoyage, les meules peuvent être recouvertes de carbone ou d’autres contaminants qui peuvent ensuite être étalés sur la surface finie, recontaminant la pièce à réparer. Pour cette raison, le 1/16” final doit être nettoyé à l’aide d’une nouvelle meule ou par déchiquetage, des bavures rotatives ou une lime grossière. De plus, une flamme oxydante provenant d’un chalumeau oxyacétylénique peut être utilisée pour brûler tout graphite de surface ou autres contaminants huileux. Pour ce faire, appuyez sur la gâchette de coupe de la torche et faites tourner la torche de haut en bas sur la zone à souder, en vous assurant de ne pas surchauffer la pièce moulée. La pression supplémentaire causée en appuyant sur la gâchette de coupe aidera à nettoyer tous les contaminants qui sont piégés dans la surface poreuse de la coulée. Cela permet également un léger préchauffage, ce qui est avantageux.

Lorsqu’une pièce moulée est tellement imprégnée de contaminants (par exemple, les boîtes de vitesses), que les pratiques standard ne nettoient pas suffisamment la pièce moulée pour effectuer une soudure solide, l’élimination du résidu peut être obtenue en chauffant la pièce moulée à 400-600 ° F pendant 2-3 heures suivi d’un brossage métallique et/ou d’un meulage de polissage. Cela aidera à surmonter la porosité et les mauvaises soudures. Les fontes qui “dégazent” pendant le soudage doivent être chauffées à un rouge terne pendant une courte période avant le soudage. Cela aidera à « dégazer » la fonte avant le soudage. Une brosse métallique et/ou un polish meulent la pièce avant de souder pour éliminer les contaminants de surface restants. Sur des pièces moulées plus lourdes ou de grande taille où le chauffage est impossible à atteindre, soudez un « passe à beurre » ou un mince cordon de soudure sur la surface de la pièce moulée à souder.Une passe à beurre sépare les contaminants qui se trouvent dans le moulage de la zone à souder. Si de la porosité passe par la passe beurre, broyer la passe beurre de 50% de son épaisseur et refaire une passe beurre. Répétez jusqu’à obtention d’une surface propre, puis terminez la soudure requise en utilisant les techniques de soudage de la fonte appropriées. Le gougeage à l’arc n’est généralement pas recommandé. Cependant, il peut être utilisé pour éliminer la majeure partie du métal à condition que les derniers 1 à 2 mm soient éliminés par meulage.il peut être utilisé pour éliminer la majeure partie du métal à condition que les derniers 1 à 2 mm soient éliminés par meulage.il peut être utilisé pour éliminer la majeure partie du métal à condition que les derniers 1 à 2 mm soient éliminés par meulage.

Réparation de soudure pour fissures dans la fonte

Comment souder la fonte

Pour réparer les pièces moulées fissurées, percez un trou à chaque extrémité de la fissure pour éviter qu’elle ne se propage davantage et meulez jusqu’au fond. Commencer le soudage à l’extrémité percée de la fissure, où la contrainte est la plus grande et se déplacer vers la moins contrainte sont des facteurs de soudage à prendre en compte ;

1. Les fontes ont une faible ductilité et risquent de se fissurer en raison des contraintes créées par soudage. (Ceci n’est pas si important lors du soudage de fer SC en raison de sa bonne ductilité)

2. Le soudage peut provoquer la formation d’une zone dure et cassante dans la zone de soudure. Ceci est causé par le refroidissement rapide du métal en fusion pour former une structure en fonte blanche dans la zone de soudure et rend la soudure impropre à un service où des contraintes assez élevées sont requises.

3. La formation d’un cordon de soudure dur et cassant en raison de l’absorption de carbone du métal de base. Cela ne se produit pas avec les électrodes de soudage ou les fils qui ne forment pas de carbures durs tels que le Monel et les alliages à haute teneur en nickel. Ceux-ci sont également utilisés lorsque des soudures usinables sont souhaitées.

Préchauffage/ Interpasse pour le soudage de la fonte

-Pour le soudage à l’arc

Bien que le préchauffage ne soit pas toujours nécessaire lors du soudage des fontes, en raison du manque de ductilité des fontes, la fissuration peut être minimisée à l’aide d’un préchauffage.

-Pour le brasage

En général, toutes les fontes doivent être préchauffées lors du soudo-brasage oxyacétylénique afin de réduire les besoins en apport de chaleur.

1. Le préchauffage local se produit lorsque les pièces non retenues peuvent être préchauffées à environ 1000°F dans la zone de la soudure, avec un refroidissement lent une fois le soudage terminé. La fissuration due à une expansion inégale peut se produire pendant le préchauffage de pièces moulées complexes ou lorsque le préchauffage est limité à une petite zone d’une grande pièce moulée, c’est pourquoi le préchauffage local doit toujours être progressif.

2. Le préchauffage indirect implique un préchauffage de 400°F sur d’autres zones de la pièce, en plus du préchauffage local. Ceci est fait pour que l’ensemble de la pièce se contracte avec la soudure et minimise les contraintes de contraction. Une telle technique convient aux cadres ouverts, aux rayons, etc.

3. Le préchauffage complet est utilisé pour les pièces moulées complexes, en particulier celles dont l’épaisseur de section varie comme les blocs-cylindres. Il s’agit d’un préchauffage complet à 1000°C dans un four, suivi d’un refroidissement lent après soudage. La température de préchauffage doit être maintenue pendant le soudage. Un simple four de préchauffage peut être constitué de briques dans lesquelles se projettent des jets de gaz.

Soulagement des contraintes, PWHT de fonte

Après soudage sur une pièce en fonte, notamment avec des soudures destinées à une utilisation en service sévère ou soumises à des tolérances d’usinage serrées, refroidir la coulée le plus lentement possible en remettant la pièce dans le four de préchauffage ou en l’encapsulant dans un matelas isolant ou un poudre/sable. Il est parfois d’usage de poster des joints thermosoudés pour soulager les contraintes et adoucir les zones dures. Si cela est fait, chauffez le moulage à une température de 1100 à 1150°F. Le moulage doit être maintenu à cette température pendant une heure par 1″ d’épaisseur. La vitesse de refroidissement ne doit pas dépasser 50 °F par heure jusqu’à ce que le moulage ait refroidi à environ 700 °F. (Pour un ramollissement et un soulagement des contraintes maximum, chauffer à 1650 °F suivi d’un refroidissement lent à 1000 °F ou moins.) Pour obtenir une ductilité optimale, le traitement thermique ci-dessus doit être effectué immédiatement après le soudage.

Pour les meilleurs résultats avec la fonte SG, le moulage doit être placé dans un four (1100-1200°F) et la température portée à 1650°F. La coulée doit être maintenue à température pendant 2 à 4 heures, puis refroidie à 1300°F, maintenue là pendant 5 heures, refroidie à nouveau à 1100°F, et finalement refroidie à température ambiante. La fonte malléable peut être réchauffée après soudage.

Grenaillage après soudage pour le soudage de la fonte

Des soudures satisfaisantes peuvent être réalisées sur de la fonte sans préchauffage, en utilisant des électrodes appropriées qui déposent du métal mou et en grenaillant la soudure avec un outil émoussé (comme un marteau à bille) immédiatement après le soudage. Cela étale le métal fondu et contrecarre l’effet de la contraction du métal fondu qui se refroidit. Une bonne pratique de soudage consiste à déposer de courtes séries de soudure (~2″ à la fois) puis à marteler avant qu’un refroidissement trop important ne se produise.

Soudure de fonte grise

Les soudures monocouche utilisant le Nickel 55 ne sont pas aussi usinables que le Nickel 99, mais elles ont une résistance et une ductilité accrues. Les soudures au nickel 55 sont plus tolérantes aux contaminants tels que le soufre et le phosphore et sont supérieures aux électrodes au nickel 99 lors du soudage de pièces moulées riches en phosphore.

-Le martelage est un must pour les fontes grises.

– L’assemblage de la fonte à l’acier peut être effectué avec du Nickel 55 ou du Nickel 99, mais le Nickel 55 est préféré.

-Les électrodes à base de fer, y compris les électrodes à hydrogène contrôlé (E7018) ne sont généralement pas recommandées pour le soudage de la fonte.

-Les supports, les décalages et même les plaques d’usure peuvent être fixés aux pièces moulées en utilisant les paramètres de soudage corrects et le nickel 55.

Soudage de fonte SG

Les fontes SG ne doivent vraiment être réparées qu’avec du Nickel 55 en raison de sa résistance à la traction plus élevée et de sa meilleure ductilité.

-La pénétration doit être faible et les joints larges ou les cavités doivent être construits des côtés vers le centre.

– Des perles de stringer ou des tissages étroits doivent être utilisés.

– Déposez des cordons courts et laissez la soudure refroidir jusqu’à la température de préchauffage.

-Le grenaillage est conseillé mais pas aussi critique que lors du soudage de la fonte grise.

Soudure de fonte austénitique

-Lors de la tentative, les fontes austénitiques généralement soudées avec du nickel 55.

-La soudure peut ne pas convenir aux applications où les qualités de résistance à la corrosion/à la chaleur ne correspondent pas au métal de base.

Brasage de fonte/ Soudage par soufflage

Brasage en fonte

-Pour réussir le soudobrasage de la fonte, il est essentiel que la pièce soit préchauffée à une chaleur rouge terne.

-Une flamme neutre ou légèrement oxydante doit être utilisée avec une buse de soudage moyenne ou forte.

-La température doit être maintenue pendant le soudage. Il est nécessaire d’utiliser un four pour assurer un chauffage uniforme des grandes pièces moulées.

-Il est important que la pièce moulée soit protégée des courants d’air pendant le soudage. Des frissons soudains sur la fonte peuvent provoquer la formation de fonte blanche, qui est très dure et cassante. Cela peut provoquer des fissures ou rendre impossible un usinage ultérieur.

Le soudage par brasage ne doit être utilisé que pour réparer les anciennes pièces moulées en raison de la mauvaise correspondance des couleurs. Le soudage par brasage convient aux fontes grises, SC et malléables, cependant une résistance de joint équivalente aux soudures par fusion n’est possible qu’avec la fonte grise.