On achète souvent de l'acier inoxydable pré-usiné, ce qui complexifie le choix du matériau que les opérateurs doivent prendre en compte.
Comme la plupart des matériaux, l'acier inoxydable présente de nombreux avantages et inconvénients. Un acier est considéré comme « inoxydable » si l'alliage contient au moins 10,5 % de chrome, qui forme une couche d'oxyde le rendant résistant aux acides et à la corrosion. Cette résistance à la corrosion peut être encore améliorée en augmentant la teneur en chrome et en ajoutant d'autres éléments d'alliage.
Les propriétés de ce matériau, comparables à celles de l'acier inoxydable, son faible entretien, sa durabilité et ses diverses finitions de surface le rendent adapté à des secteurs tels que la construction, l'ameublement, l'agroalimentaire, le médical et bien d'autres applications nécessitant la résistance et la résistance à la corrosion de l'acier.
L'acier inoxydable est généralement plus cher que les autres aciers. Cependant, son rapport résistance/poids avantageux permet d'utiliser des épaisseurs plus fines qu'avec les aciers conventionnels, ce qui peut engendrer des économies. Compte tenu de son coût, les magasins doivent veiller à utiliser les outils appropriés afin d'éviter les pertes et les retouches coûteuses.
L'acier inoxydable est généralement considéré comme difficile à souder car il dissipe rapidement la chaleur et nécessite une grande attention lors des étapes de finition et de polissage.
Le travail de l'acier inoxydable exige généralement un soudeur ou un opérateur plus expérimenté que celui de l'acier au carbone, qui est généralement plus résistant. Sa marge de manœuvre peut être réduite par l'introduction de certains paramètres, notamment lors du soudage. Compte tenu du coût élevé de l'acier inoxydable, il est préférable qu'il soit utilisé par des opérateurs plus expérimentés.
« Les gens achètent généralement l’acier inoxydable en raison de sa finition », explique Jonathan Douville, chef de produit principal pour la recherche et le développement internationaux chez Walter Surface Technologies à Pointe-Claire, au Québec. « Cela ajoute aux contraintes que les opérateurs doivent prendre en compte. »
Qu'il s'agisse d'une finition texturée linéaire de taille 4 ou d'une finition miroir de taille 8, l'opérateur doit veiller à respecter le matériau et à ne pas endommager la finition lors de la manipulation et du traitement. Cela peut également limiter les options de préparation et de nettoyage, qui sont essentielles pour garantir une production de pièces de qualité.
« Lorsqu’on travaille avec ce matériau, la première chose à faire est de s’assurer qu’il est parfaitement propre », a déclaré Rick Hatelt, directeur national de PFERD Ontario au Canada, à Mississauga, en Ontario. « Il est très important de veiller à avoir une atmosphère propre (sans carbone), de nettoyer l’acier inoxydable pour éliminer les impuretés qui pourraient causer une oxydation (rouille) ultérieure et empêcher la reconstitution de la couche de passivation, créant ainsi une couche protectrice pour minimiser l’oxydation. »
Lorsqu'on utilise de l'acier inoxydable, il est impératif de nettoyer le matériau et son environnement. Il est essentiel de commencer par éliminer toute trace d'huile et de plastique. Les contaminants présents sur l'acier inoxydable peuvent provoquer son oxydation, mais aussi poser problème lors du soudage et engendrer des défauts. Il est donc important de nettoyer la surface avant de souder.
Les environnements d'atelier ne sont pas toujours d'une propreté irréprochable, et la contamination croisée peut poser problème lors du travail avec l'acier inoxydable et l'acier au carbone. Souvent, les magasins utilisent de nombreux ventilateurs ou des climatiseurs pour rafraîchir les employés, ce qui peut projeter des contaminants sur le sol ou provoquer de la condensation sur les matières premières. Ce problème est particulièrement préoccupant lorsque des particules d'acier au carbone sont projetées sur de l'acier inoxydable. Séparer ces matériaux et les maintenir dans un environnement propre est essentiel pour un soudage efficace.
Il est important d'éliminer les décolorations pour éviter que la rouille ne s'accumule et n'affaiblisse la structure. Il est également conseillé d'éliminer le bleuissement pour uniformiser la couleur de la surface.
Au Canada, en raison du froid extrême et des conditions hivernales rigoureuses, le choix de la bonne qualité d'acier inoxydable est primordial. Douville explique que la plupart des magasins optent initialement pour l'acier inoxydable 304 en raison de son prix. Cependant, pour une utilisation extérieure, il recommande de privilégier l'acier inoxydable 316, même s'il coûte deux fois plus cher. L'acier inoxydable 304 est sensible à la corrosion s'il est utilisé ou entreposé à l'extérieur. Même après nettoyage et formation d'une couche de passivation, les conditions climatiques extérieures peuvent altérer la surface, éroder cette couche et provoquer à terme la réapparition de la rouille.
« La préparation des surfaces de soudage est essentielle pour plusieurs raisons fondamentales », explique Gabi Miholics, spécialiste du développement d'applications à la division des systèmes abrasifs de 3M Canada, à London (Ontario). « L'élimination de la rouille, de la peinture et des chanfreins est indispensable à un soudage de qualité. La surface à souder ne doit présenter aucune contamination susceptible d'affaiblir la liaison. »
Hatelt ajoute que le nettoyage de la zone est essentiel, mais que la préparation avant soudage peut également inclure le chanfreinage du matériau pour assurer une bonne adhérence et une bonne résistance de la soudure.
Pour le soudage de l'acier inoxydable, il est essentiel de choisir le métal d'apport adapté à la nuance utilisée. L'acier inoxydable est particulièrement sensible et exige que les cordons de soudure soient certifiés avec le même matériau. Par exemple, un acier inoxydable 316 requiert un métal d'apport 316. Les soudeurs ne peuvent pas utiliser n'importe quel métal d'apport ; chaque nuance d'acier inoxydable nécessite un métal d'apport spécifique pour un soudage optimal.
« Lors du soudage de l’acier inoxydable, le soudeur doit vraiment surveiller la température », a déclaré Michael Radaelli, chef de produit chez Norton | Saint-Gobain Abrasives, à Worcester, dans le Massachusetts. « Il existe de nombreux appareils différents qui peuvent être utilisés pour mesurer la température de la soudure et de la pièce pendant que le poste à souder chauffe, car s’il y a une fissure dans l’acier inoxydable, la pièce est pratiquement inutilisable. »
Radaelli a ajouté que le soudeur doit veiller à ne pas rester trop longtemps au même endroit. Le soudage multicouche est un excellent moyen d'éviter la surchauffe du substrat. Un soudage prolongé de l'acier inoxydable de base peut entraîner sa surchauffe et sa fissuration.
« Le soudage de l'acier inoxydable peut prendre plus de temps, mais c'est aussi un art qui requiert des mains expertes », a déclaré Radaelli.
La préparation après soudage dépend du produit final et de son application. Dans certains cas, explique Miholics, la soudure est invisible ; un nettoyage minimal suffit alors, et les projections visibles sont rapidement éliminées. Parfois, la soudure doit simplement être nivelée ou nettoyée, sans préparation de surface particulière. Si une finition fine ou miroir est requise, des étapes de polissage plus poussées peuvent être nécessaires. Tout dépend de l'application.
« Ce n’est pas la couleur qui pose problème », a déclaré Miholics. « Cette décoloration superficielle indique que les propriétés du métal ont changé et qu’il peut maintenant s’oxyder/rouiller. »
Choisir un outil de finition à vitesse variable permettra de gagner du temps et de l'argent et permettra à l'opérateur d'obtenir une finition homogène.
Il est important d'éliminer les décolorations pour éviter que la rouille ne s'accumule et n'affaiblisse la structure. Il est également conseillé d'éliminer le bleuissement pour uniformiser la couleur de la surface.
Le processus de nettoyage peut endommager les surfaces, surtout lorsqu'on utilise des produits chimiques agressifs. Un nettoyage inadéquat peut empêcher la formation d'une couche de passivation. C'est pourquoi de nombreux experts recommandent un nettoyage manuel de ces pièces soudées.
« Lors d'un nettoyage manuel, si l'oxygène ne réagit pas avec la surface pendant 24 à 48 heures, la formation d'une couche passive est impossible », explique Douville. Il précise que l'oxygène est nécessaire pour que la surface réagisse avec le chrome de l'alliage et forme une couche de passivation. Certains magasins ont tendance à nettoyer, emballer et expédier les pièces immédiatement, ce qui ralentit le processus et augmente le risque de corrosion.
Il est courant que les fabricants et les soudeurs utilisent plusieurs matériaux. Cependant, comme mentionné précédemment, l'utilisation de l'acier inoxydable impose certaines limitations. Nettoyer la pièce est un bon premier pas, mais son efficacité dépend de l'environnement dans lequel elle se trouve.
Hatelt a déclaré qu'il constatait régulièrement des zones de travail contaminées. Il est essentiel d'éliminer la présence de carbone dans l'environnement de travail de l'acier inoxydable. Il n'est pas rare que des ateliers utilisant de l'acier passent à l'acier inoxydable sans adapter correctement leur environnement de travail à ce matériau. C'est une erreur, surtout s'ils ne peuvent pas séparer les deux matériaux ou acquérir leur propre outillage.
« Si vous utilisez une brosse métallique pour le meulage ou la préparation de l'acier inoxydable sur de l'acier au carbone, vous ne pourrez plus utiliser l'acier inoxydable », a déclaré Radaelli. « Les brosses sont désormais contaminées par le carbone et rouillent. Une fois contaminées, elles sont impossibles à nettoyer. »
Les magasins devraient utiliser des outils distincts pour préparer les matériaux, mais ils devraient également étiqueter les outils « acier inoxydable uniquement » afin d'éviter toute contamination inutile, a déclaré Hatelt.
Les ateliers doivent prendre en compte de nombreux facteurs lors du choix des outils de préparation de soudure en acier inoxydable, notamment les options de dissipation de chaleur, le type de minéral, la vitesse et la granulométrie.
« Choisir un abrasif avec un revêtement dissipateur de chaleur est un bon point de départ », a déclaré Miholics. « L'acier inoxydable est très dur et génère plus de chaleur lors du meulage que l'acier doux. La chaleur doit bien s'évacuer quelque part ; c'est pourquoi il existe un revêtement qui permet à la chaleur de se diffuser vers le bord du disque au lieu de rester concentrée à l'endroit du meulage. À ce stade, c'était idéal. »
Le choix d'un abrasif dépend aussi de l'aspect final souhaité, ajoute-t-elle. C'est vraiment une question de goût. Les minéraux d'alumine sont de loin les plus couramment utilisés dans les opérations de finition. Pour obtenir une teinte bleue sur l'acier inoxydable, il faut utiliser du carbure de silicium. Plus tranchant, il laisse des entailles plus profondes qui réfléchissent la lumière différemment, ce qui lui donne cette couleur bleue. Si l'opérateur recherche une finition de surface spécifique ou unique, il est préférable de consulter le fournisseur.
« Le régime moteur est un problème majeur », a déclaré Hatelt. « Différents outils nécessitent différents régimes, et ils tournent souvent trop vite. Utiliser le bon régime garantit les meilleurs résultats, tant en termes de rapidité que de qualité d'exécution. Sachez quel fini vous souhaitez et comment le mesurer. »
Douville a ajouté qu'investir dans des outils de finition à vitesse variable est une solution pour pallier les problèmes de vitesse. De nombreux opérateurs utilisent une meuleuse classique pour la finition, mais celle-ci ne dispose que d'une vitesse élevée pour la coupe. Pour terminer le processus, il faut donc ralentir. Choisir un outil de finition à vitesse variable permet de gagner du temps et de l'argent, et offre à l'opérateur la possibilité d'obtenir une finition homogène.
De plus, le grain est important lors du choix d'un abrasif. L'opérateur doit commencer par le grain le mieux adapté à l'application.
En commençant par un grain 60 ou 80 (moyen), l'opérateur peut presque immédiatement passer à un grain 120 (fin) et à un grain 220 (très fin), ce qui donnera à l'acier inoxydable une finition n° 4.
« Cela peut se résumer à trois étapes », a déclaré Radaelli. « Cependant, face à une soudure importante, l'opérateur ne peut pas commencer avec un grain 60 ou 80 et devra opter pour un grain 24 (très gros) ou 36 (gros). Cela ajoute une étape supplémentaire et peut s'avérer difficile à enlever sur un matériau présentant des rayures profondes. »
De plus, l'application d'un spray ou d'un gel anti-projections peut s'avérer très utile pour un soudeur, mais elle est souvent négligée lors du soudage de l'acier inoxydable, explique Douville. Les pièces présentant des projections doivent être retirées, ce qui peut rayer la surface, nécessiter des étapes de meulage supplémentaires et engendrer une perte de temps. Cette étape peut être facilement évitée grâce à un système anti-projections.
Lindsay Luminoso, rédactrice adjointe, collabore à Metal Fabrication Canada et à Fabrication and Welding Canada. De 2014 à 2016, elle était rédactrice adjointe/rédactrice Web chez Metal Fabrication Canada, et plus récemment rédactrice adjointe pour la section Ingénierie de conception.
Luminoso détient un baccalauréat ès arts de l'Université Carleton, un baccalauréat en éducation de l'Université d'Ottawa et un certificat d'études supérieures en livres, magazines et édition numérique du Collège Centennial.
Restez au courant des dernières nouvelles, événements et technologies concernant tous les métaux grâce à nos deux bulletins d'information mensuels rédigés exclusivement pour les fabricants canadiens!
Désormais, avec un accès complet à l'édition numérique de Canadian Metalworking, accédez facilement à de précieuses ressources de l'industrie.
Désormais, avec un accès complet à l'édition numérique de Made in Canada et de Welding, accédez facilement à de précieuses ressources de l'industrie.
Randy McDonald, ancien chef de produit chez Overtone, partage des conseils et astuces tirés de ses 40 ans d'expérience. À l'aide d'une polisseuse à vitesse variable FEIN WPO 14-25E et d'accessoires de finition et de polissage de la vaste gamme d'accessoires de polissage de FEIN Canada, Randy nous guide pas à pas tout au long du processus.