Types d’électrodes SMAW et signification et classification du numéro de baguette de soudage

Électrode SMAW : classification, types, types de revêtement

Électrode SMAW : classification, types, types de revêtement

Les électrodes de soudage SMAW ou de soudage à la baguette sont classées en fonction des facteurs suivants :

  1. Taille – Les tailles couramment disponibles sont 3/32, 1/8 (le plus courant), 5/32 et 3/16, 7/32, ¼ et 5/16 pouces (2,4, 2,5, 3,2, 4,0, 4,8, 5,0, 5,6, 6,0, 6,4 et 8,0 millimètres).
  2. Type de courant : AC, DC (DCEP/ DCEN)
  3. Type de revêtement : Cellulose, rutile, acide, basique, poudre de fer, etc. comme expliqué en détail dans cet article.
  4. Matériau – Les électrodes de soudage à la baguette sont en acier doux, sans fer, en acier à haute teneur en carbone, en fonte, en acier inoxydable et en alliage spécial.
  5. Résistance – La résistance à la traction de la soudure doit être plus forte que le métal à souder. Le matériau de l’électrode doit également être plus résistant pour s’adapter à la dilution de la soudure due au revêtement de l’électrode/au métal de base.
  6. Position de soudage – Les différentes électrodes utilisées pour chaque position de soudage comme horizontale, plate, verticale, aérienne, comme indiqué dans la figure 1, etc. Regardez cette vidéo YouTube pour en savoir plus sur les différentes positions de soudage.

Numéros de baguettes de soudage SMAW les plus courants

E6010– Les électrodes E6010 [E4310] se caractérisent par un arc de pulvérisation puissant et pénétrant en profondeur et par un laitier mince et friable facilement amovible qui peut ne pas sembler recouvrir complètement le cordon de soudure. Les soudures d’angle ont généralement une face de soudure relativement plate et ont une ondulation plutôt grossière et inégalement espacée. Les revêtements sont riches en cellulose, dépassant généralement 30 % en poids. Les autres matériaux généralement utilisés dans le revêtement comprennent le dioxyde de titane, les désoxydants métalliques tels que le ferromanganèse, divers types de silicates de magnésium ou d’aluminium et le silicate de sodium liquide comme liant. En raison de leur composition de revêtement, ces électrodes sont généralement décrites comme du type sodium à haute teneur en cellulose. Ces électrodes sont recommandées pour toutes les positions de soudage,en particulier sur les applications à passes multiples dans les positions de soudage verticales et aériennes et où des soudures de bonne solidité sont requises. Ils sont fréquemment choisis pour raccorder des tuyaux et sont généralement capables de se souder en position verticale avec une progression en montée ou en descente.

Ces électrodes ont été conçues pour être utilisées avec le DCEP (électrode positive). L’ampérage maximum qui peut généralement être utilisé avec les plus grandes tailles de ces électrodes est limité par rapport à celui d’autres classifications en raison de la perte de projections élevée qui se produit avec un ampérage élevé.

E6011 – Les surfaces huileuses, sales, poussiéreuses et rouillées ont besoin de ce type d’électrode. Il est polyvalent car il fonctionne pour la polarité AC et DC. Il peut créer un petit laitier et n’a pas besoin d’être placé dans un four à électrodes. Les électrodes E6011 [E4311] sont conçues pour être utilisées avec du courant alternatif et pour reproduire les caractéristiques d’utilisation et les propriétés mécaniques de la classification E6010 [E4310]. Bien qu’également utilisable avec le DCEP (électrode positive), une diminution de la pénétration articulaire sera notée par rapport aux électrodes E6010 [E4310]. L’action de l’arc, le laitier et l’aspect de la soudure d’angle sont similaires à ceux des électrodes E6010 [E4310].

Les revêtements sont également riches en cellulose et sont décrits comme du type potassium à haute teneur en cellulose. En plus des autres ingrédients normalement présents dans les revêtements E6010 [E4310], de petites quantités de composés de calcium et de potassium sont généralement présentes.

Les électrodes E6012- [E4312] sont caractérisées par un arc à faible pénétration et un laitier dense, qui recouvre complètement le cordon. Cela peut entraîner une pénétration incomplète des racines dans les joints soudés d’angle. Les revêtements sont riches en oxyde de titane, dépassant généralement 35 % en poids, et sont généralement appelés type « oxyde de titane » ou « rutile ». Les revêtements contiennent généralement aussi de petites quantités de cellulose et de ferromanganèse, et divers matériaux siliceux tels que le feldspath et l’argile avec du silicate de sodium comme liant. De plus, de petites quantités de certains composés de calcium peuvent être utilisées pour produire des caractéristiques d’arc satisfaisantes sur DCEN (électrode négative). Ces électrodes sont des électrodes toutes positions et conviennent généralement au soudage en position de soudage verticale avec progression vers le haut ou vers le bas.

E6013– Les  spécifications des baguettes de soudage  sont conçues pour les métaux minces et les joints qui ne sont pas faciles à assembler. Les électrodes E6013 [E4313], bien que très similaires aux électrodes E6012 [E4312], présentent des différences distinctes. Leur revêtement de flux facilite l’élimination des scories et donne un transfert d’arc plus fluide que les électrodes E6012 [E4312]. Les revêtements des électrodes E6013 [E4313] contiennent du rutile, de la cellulose, du ferromanganèse, du silicate de potassium comme liant et d’autres matériaux siliceux. Les composés de potassium permettent aux électrodes de fonctionner en courant alternatif à de faibles ampérages et de faibles tensions en circuit ouvert.

Les revêtements d’ électrodes E7014- E7014 [E4914] sont similaires à ceux des électrodes E6012 [E4312] et E6013 [E4313], mais avec l’ajout de poudre de fer pour obtenir une efficacité de dépôt plus élevée. L’épaisseur du revêtement et la quantité de poudre de fer dans les électrodes E7014 [E4914] sont inférieures à celles des électrodes E7024 [E4924]. La quantité et le caractère du laitier permettent d’utiliser des électrodes E7014 [E4914] dans toutes les positions.

Type à faible teneur en hydrogène – La poudre de fer est ajoutée dans le flux pour créer une soudure solide. Cela crée une flaque d’eau qui peut avoir des difficultés pour les débutants. Les électrodes des classifications à faible teneur en hydrogène E6018 [E4318], E7015 [E4915], E7016 [E4916], E7018 [E4918], E7018M [E4918M], E7028 [E4928] et E7048 [E4948]) sont fabriquées avec des revêtements inorganiques qui contiennent humidité minimale. Afin de maintenir les électrodes à faible teneur en hydrogène avec un minimum d’humidité dans leurs revêtements, ces électrodes doivent être stockées et manipulées avec un soin considérable.

  1. Les électrodes E7015- E7015 [E4915] sont des électrodes à faible teneur en hydrogène à utiliser avec le DCEP (électrode positive). Le laitier est chimiquement basique. Ces électrodes sont couramment utilisées pour réaliser de petites soudures sur un métal de base épais, car les soudures sont moins susceptibles de se fissurer. Ils sont également utilisés pour le soudage des aciers à haute teneur en soufre et l’émaillage. Les soudures réalisées avec des électrodes E7015 [E4915] sur des aciers à haute teneur en soufre peuvent produire un laitier très serré et un aspect de cordon très rugueux ou irrégulier par rapport aux soudures avec les mêmes électrodes sur des aciers à teneur en soufre normale. L’arc des électrodes E7015 [E4915] est modérément pénétrant. Le laitier est lourd, friable et facile à enlever.
  2. Les électrodes E7016- E7016 [E4916] ont toutes les caractéristiques des électrodes E7015 [E4915], plus la capacité de fonctionner sur courant alternatif. Le fil d’âme et les revêtements sont très similaires à ceux de E7015 [E4915], à l’exception de l’utilisation d’un liant au silicate de potassium ou d’autres sels de potassium dans les revêtements pour faciliter leur utilisation avec du courant alternatif.
  3. Les revêtements d’ électrodes E7018- E7018 [E4918] sont similaires aux revêtements E7015 [E4915], à l’exception de l’ajout d’un pourcentage relativement élevé de poudre de fer. Les revêtements de ces électrodes sont légèrement plus épais que ceux des électrodes E7016 [E4916]. Ils peuvent être utilisés en courant alternatif ou en DCEP. Les électrodes désignées par E7018-1 [E4918-1] ont la même facilité d’utilisation et la même composition de métal de soudure que les électrodes E7018 [E4918], sauf que la teneur en manganèse est définie à l’extrémité supérieure de la plage. Ils sont destinés aux soudures nécessitant une température de transition inférieure à celle normalement disponible à partir des électrodes E7018 [E4918].
  4. Les revêtements d’électrodes E7024 – E7024 [E4924] contiennent de grandes quantités de poudre de fer en combinaison avec des ingrédients similaires à ceux utilisés dans les électrodes E6012 et E6013 [E4312 et E4313]. Les revêtements des électrodes E7024 [E4924] sont très épais et représentent généralement environ 50 % du poids de l’électrode, ce qui entraîne une efficacité de dépôt plus élevée. Les électrodes E7024 [E4924] sont bien adaptées pour réaliser des soudures d’angle en position plate ou horizontale.
  5. Les électrodes E7028 – E7028 [E4928] ressemblent beaucoup aux électrodes E7018 [E4918]. Cependant, les électrodes E7028 [E4928] conviennent pour les soudures d’angle en position de soudage horizontal et les soudures de rainures en position de soudage à plat uniquement, tandis que les électrodes E7018 [E4918] conviennent à toutes les positions. Les revêtements d’électrodes E7028 [E4928] sont beaucoup plus épais. Ils représentent environ 50 % du poids des électrodes. La classification d’électrode la plus courante pour les électrodes SMAW est illustrée à la figure 2.

Types de revêtement d’électrode SMAW et leurs diverses fonctions.

Électrode SMAW : classification, types, types de revêtement

Les  revêtements de baguettes de soudage pour alliages d’acier doux et faiblement composés contiennent de six à douze ingrédients, notamment :

  1. Cellulose – La cellulose se désagrège pour produire un bouclier gazeux qui protège l’arc en l’entourant.
  2. Carbonates métalliques – Il fournit une atmosphère réductrice et ajuste la basicité du laitier.
  3. Dioxyde de titane – Il est utile pour former un laitier très fluide et à congélation rapide et assure l’ionisation de l’arc de soudage. 
  4. Ferromanganèse et ferrosilicium – Ce revêtement aide à désoxyder le métal en fusion et complète également la teneur en manganèse et en silicium du métal déposé.
  5. Gommes et argiles – Cela aide à donner de l’élasticité à la matière plastique et à renforcer les revêtements.
  6. Silicate minéral – Il aide à la formation de scories et offre de la résistance au revêtement.
  7. Fluorure de calcium – Il produit un gaz de protection pour protéger l’arc, assurer la fluidité, ajuster la basicité des scories et la solubilité des oxydes métalliques. 
  8. Alliage de métaux comme le nickel, le chrome et le molybdène – Il offre une teneur en alliage au métal déposé.
  9. Manganèse ou oxyde de fer – Il aide à stabiliser l’arc et à ajuster la fluidité et les propriétés du laitier.
  10. Poudre de fer – Elle augmente la productivité et fournit du métal supplémentaire à la zone de soudure.

Types de revêtement d’électrode SMAW pour l’acier doux

  1. Cellulose sodique (EXX10)  – Ce type d’électrode contient un matériau cellulosique sous forme d’alliage faiblement retraité avec 30% de papier et de farine de bois. forme un bouclier gazeux. L’agent réducteur dioxyde de carbone et hydrogène qui produit un arc de creusement pour une pénétration profonde. Les projections sont les plus élevées par rapport aux autres électrodes avec un dépôt de soudure grossier. Il offre de très bonnes propriétés mécaniques même après vieillissement. C’est l’une des premières électrodes développées et largement utilisée dans le soudage de pipelines à la campagne. Il est utilisé normalement avec un courant continu à polarité inversée lorsque l’électrode est positive.
  2. Cellulose potassium (EXX11) – Elle a des caractéristiques similaires à celles de l’électrode en cellulose sodium, sauf qu’ici on utilise plus de potassium que de sodium. Il ionise l’arc, ce qui le rend apte à souder avec du courant alternatif. Le résultat est similaire à celui de la cellulose sodique par action d’arc, pénétration et résultats de soudure. Une petite quantité de poudre de fer est ajoutée à E6010 et E6011 pour la stabilisation de l’arc et un meilleur taux de dépôt.
  3. Sodium rutile (EXX12) – Si le titane ou le dioxyde de rutile est élevé par rapport aux autres composants, l’électrode donne un aspect attrayant à l’utilisateur. Cette électrode offre un arc silencieux, de faibles projections et un laitier contrôlé. La surface de soudure donne un aspect lisse mais avec moins de pénétration et des propriétés métalliques légèrement inférieures à celles des électrodes en cellulose. Cette électrode fournit un taux de dépôt élevé et une faible tension d’arc pour la rendre apte au courant alternatif ou au courant continu avec électrode négative.
  4. Potassium rutile (EXX13)  – Ce revêtement d’électrode agit de manière très similaire au sodium rutile, sauf qu’ici le potassium est utilisé pour l’ionisation de l’arc. Ce type de revêtement produit un arc très silencieux et fluide qui peut être utilisé avec un courant alternatif approprié. Il peut être utilisé avec un courant continu de l’une ou l’autre polarité.
  5. Poudre de fer rutile (EXXX4)  – Le revêtement est très proche d’un revêtement de rutile à l’exception de la poudre de fer qui y est incluse. Avec une teneur en fer de 25 à 40 %, l’électrode est EXX14 et 50 % ou plus de poudre de fer constitue l’électrode EXX24. Un pourcentage inférieur de teneur en fer le rend approprié pour toutes les positions. Le pourcentage plus élevé de fer le rend approprié pour une position à plat avec des soudures d’angle horizontales. La vitesse de dépôt est augmentée dans les deux cas en fonction de la proportion de la teneur en fer.
  6. Sodium à faible teneur en hydrogène (EXXX5) – Un revêtement avec une forte proportion de carbonate de calcium ou de fluorure de calcium est appelé électrode de type chaux ferritique, à faible teneur en hydrogène ou basique. Pour garantir la plus faible teneur en hydrogène possible dans l’atmosphère de l’arc, le revêtement ne doit pas contenir de cellulose, d’argile, d’amiante et d’autres minéraux. Les revêtements sont cuits à une température plus élevée et ont des propriétés de métal de soudure supérieures. Ils offrent la ductilité la plus élevée, une pénétration moyenne à modérée avec une vitesse de dépôt moyenne. Ceux-ci doivent être stockés dans un état contrôlé et peuvent être utilisés avec un courant continu avec électrode positive.
  7. Faible teneur en hydrogène potassium (EXXX6) – Les caractéristiques de ces électrodes de soudage enrobées sont similaires à celles du faible teneur en hydrogène sodium, à l’exception de la substitution du potassium du sodium pour l’ionisation à l’arc. L’électrode est utilisée avec AC et peut être utilisée avec une électrode DC positive. Ici l’arc est plus doux mais la pénétration des deux électrodes reste la même.
  8. Faible teneur en hydrogène potassium (EXXX6)  – Le revêtement de l’électrode reste ici similaire au précédent, mais la poudre de fer est ajoutée à l’électrode dans un rapport de 35 à 40% pour nommer l’électrode EXX18.
  9. Poudre de fer à faible teneur en hydrogène (EXX28) – Cette électrode de soudage a des caractéristiques similaires à celles de l’EXX18 mais contient 50 % ou plus de poudre de fer dans le revêtement. Il est utile dans une position à plat et fait une soudure d’angle horizontale. Ici, le taux de dépôt est meilleur qu’EXX18. Les électrodes à alliage supérieur utilisent des revêtements à faible teneur en hydrogène. Nous pouvons ajouter un métal spécifique dans les revêtements pour fabriquer le type d’alliage d’électrodes où les lettres de suffixe sont utilisées pour montrer les compositions de métal de soudure. Les électrodes à faible teneur en hydrogène sont utilisées pour le soudage de l’acier inoxydable.
  10. Oxyde de fer sodique (EXX20) – La teneur élevée en fer dans les revêtements produit un dépôt de soudure qui génère un laitier plus important et est même difficile à contrôler. Ce revêtement produit un dépôt plus rapide avec une pénétration moyenne et un faible niveau de projections et une finition très lisse lors du soudage. Ces électrodes sont adaptées pour une position à plat et font des soudures d’angle horizontales. Ces électrodes peuvent être utilisées en courant alternatif ou continu avec l’une ou l’autre polarité.
  11. Oxyde de fer Puissance de fer (EXX27)  – Les caractéristiques de ces électrodes correspondent à celles des électrodes de type oxyde de fer et sodium, mais elles transportent 50 % ou plus de puissance de fer. Ce caractère améliorera le taux de dépôt et peut être utilisé avec un courant continu alternatif de l’une ou l’autre polarité.