CHAPITRE P

Théorie des divers procédés de soudure

336. Historique. La première idée de la soudure par le courant remonte à 1867 ; mais Wilde, à qui elle est due, ne pouvait, avec ses premières dynamos auto-excitatrices, trop peu puissantes, porter au blanc que des fils de 0°*,006 de diamètre. Dans un brevet qui a pour objet le percement des tunnels, etc., Werderman proposa (1874) un chalumeau électrique pour échauffer et désagréger les roches.

W, Siemens aurait, en 1881, soudé couramment, à Taide d'un courant continu de 60 ampère» et 20 vous, des fils de 0",002 à 0^,003. Les soudures, faites en écharpe, étaient plus résistantes que le métal sain.

Ries (1887) propose un procédé de soudure par incandescence, avec adjonction d'une caisse contenant une matière propre à tremper ou à conserver la douceur à la partie soudée. La matière est placée sur le joint soudé quand il a atteint la température convenable.

En 1887, Joule indiquait les principales conditions de la soudure électrique (1).

(1) On the fusion of the Metals by voltaïc Electricity. Mémoires ofthe Literary and Philosophical Society ofMarchester, v. XIV, p. 49(1887).

Les premières applications pratiques de la soudure électrique sont dues à MM. de Bénardos et Elihu Thomson. Sans prétendre caractériser ainsi, d'une façon absolue, les modt^s de travail de chacun des deux inventeurs, on peut dire que le premier opère plutôt par arc voltaique, le second par incandescence ou par rapprochement. L'expression par incandescence est improprement employée ici, attendu que certains métaux, comme le plomb, l'étain, le zinc, se soudent ainsi à une température qui, comme leur température de fusion d'ailleurs, est bien au-dessous de la température à laquelle ils deviennent incandescents.

337. Principes des deux modes de soudure. En rapprochant Tune de l'autre deux pièces métalliques et exposant les parties en contact à la chaleur d'un arc voUaïque jaillissant entre elles et un poinçon soudeur (de Bénardos) ou bien en faisant passer le courant d'une pièce à l'autre par le contact (Thomson), il se produit un échauffement réglé par la loi de Joule et qui, si l'intensité est suffisante, peut poi^ter les pièces au rouge blanc dans le voisinage des parties en contact. Un martelage par pression ou par choc opérera la soudure. L'échauffement étant proportionnel au carré de rintensité du courant et indépendant de la force électromotrice, celle-ci, qui, dans le procédé par arc, a un minimum de 40voita, pourra être abaissée à 0''**",5 dans le mode par rapprochement, tandis que l'intensité aura toujours une valeur considérable et en rapport avec la conductibilité électrique, la température soudante et la section des pièces à réunir.

M. de Bénardos emploie surtout la chaleur de l'arc pour fondre un peu de métal dans les interstices laissés par les parties à réunir. Pour cela, le pôle négatif de la source est relié aux pièces à souder et le pôle positif a un charbon porté par un support isolé, outil à main ou machine-outiL L'arc jaillissant du charbon positif entoure les parties des pièces à réunir en face desquelles il se trouve, d'une atmosphère sinon

réductive, au moins neutre, qui obvie à Toxydation des surfaces à souder. Aussi l'interversion des pôles ne réussit-elle pas.

Dans certains dispositifs, M. de Bénardos promène le charbon positif sur le joint formé par les pièces à réunir. Le procédé se rapproche alors davantage de celui de M. Thomson.

Dans celui-ci, les pièces à souder sont amenées en contact; le courant passe d'une pièce à l'autre, se transforme en grande partie en chaleur en passant au joint qui oppose une grande résistance. Les pièces à souder fixées à deux pinces prises de courant, sont pressées l'une contre l'autre à mesure qu'elles se ramollissent, jusqu'à ce que la soudure soit faite.

Le courant passe de préférence par les points les plus froids du contact et tend ainsi à régulariser lui-même réchauffement dans toute la section. L'échauffement est, d'autre part, proportionnel à la résistance du contact. Celle-ci augmente considérablement avec la température et ce phénomène balance la diminution de chaleur qui résulte d'une diminution de la résistance, à mesure que les parties à souder sont pressées davantage l'une contre l'autre.

Le courant a une tendance à se porter à la surface [§ 341] ; mais la densité électrique sera toujours suffisante, même au centre, à la condition d'opérer avec une chute de potentiels suffisante, 2 vous pour une longueur de 0"^,05 par exemple. Cette tendance du courant n'est d'ailleurs pas à regretter, attendu que c'est la périphérie qui, grâce aux pertes par rayonnement, a besoin de la plus grande somme de chaleur.

Remarquons que, par les procédés de Bénardos, on peut opérer avec un courant faible, même pour réunir de grandes surfaces, parce qu'on peut souder successivement les parties des sections en contact; tandis que dans le mode Thomson, le courant doit souder toute les surfaces en une fois. La nécessité d'assurer, pour les intensités énormes parfois requises [§ 355], un contact suffisant des mâchoires avec les pièces à souder, est un point délicat du mode par rapprochement.

338. Accroissement de résistance des métaux avec la température.

La fig. 18 donne, d'après Hopkinson, des diagrammes indiquant l'accroissement de résistance des fils d'acier avec la température.

A acier doux,

B corde de piano dur,