On achète souvent de l'acier inoxydable préfini, ce qui complexifie le choix du matériau pour les opérateurs.
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 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 de nombreuses 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 est avantageux car il permet d'utiliser des épaisseurs plus fines que les aciers conventionnels, ce qui peut engendrer des économies. Compte tenu de son coût, les ateliers doivent veiller à utiliser l'outillage adéquat 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, ce dernier étant plus stable. Son étendue peut être réduite en introduisant certains paramètres, notamment lors du soudage. Compte tenu du coût élevé de l'acier inoxydable, son utilisation est plus judicieuse pour les opérateurs expérimentés.
« Les gens achètent généralement l’acier inoxydable en raison de ses finitions », a déclaré Jonathan Douville, chef de produit principal, R&D International, Walter Surface Technologies, Pointe-Claire, Québec. « Les gens achètent généralement l’acier inoxydable en raison de ses finitions », a déclaré Jonathan Douville, chef de produit principal, R&D International, Walter Surface Technologies, Pointe-Claire, Québec. «Je dois absolument acheter un article de qualité pour tous mes clients», — dit Jonathan Douvil, directeur principal de la production R&D International, Walter Surface Technologies, Pointe-Claire, Qué. « Les gens achètent généralement l’acier inoxydable pour sa finition », a déclaré Jonathan Douville, chef de produit principal, R&D International, Walter Surface Technologies, Pointe-Claire, Québec.« Les gens achètent généralement l’acier inoxydable pour sa finition », explique Jonathan Douville, directeur principal de la recherche et du 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'un revêtement texturé linéaire de taille 4 ou d'une finition miroir de taille 8, l'opérateur doit veiller à utiliser un produit non agressif pour le matériau et à ne pas endommager le revêtement lors de la manipulation et de la transformation. Un tel produit peut également limiter les options de préparation et de nettoyage, pourtant essentielles à la 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 Hathelt, directeur régional de PFERD pour le Canada et l’Ontario, à Mississauga, en Ontario. « Il est primordial de veiller à travailler dans une atmosphère propre (sans carbone) lors du nettoyage de l’acier inoxydable afin d’éliminer les impuretés qui peuvent ensuite provoquer l’oxydation (rouille) et empêcher la formation de la couche de passivation protectrice qui minimise l’oxydation. »
Lors de l'utilisation d'acier inoxydable, il est impératif de nettoyer le matériau et l'environnement. L'élimination des résidus d'huile et de plastique constitue un premier pas essentiel. Les contaminants présents sur l'acier inoxydable peuvent provoquer son oxydation, mais aussi engendrer des problèmes lors du soudage et des défauts. Il est donc important de nettoyer la surface avant de braser.
L'environnement de l'atelier n'est pas toujours d'une propreté irréprochable et la contamination croisée peut poser problème lors de la manipulation d'acier inoxydable et d'acier au carbone. Souvent, l'atelier utilise de nombreux ventilateurs ou la climatisation pour rafraîchir les employés, ce qui peut projeter des contaminants sur le sol ou provoquer des écoulements ou de la condensation sur les matières premières. Ce phénomène est particulièrement problématique lorsque des particules d'acier au carbone sont projetées sur de l'acier inoxydable. La séparation de ces matériaux et leur stockage dans un environnement propre sont essentiels pour un soudage efficace.
Il est important d'éliminer les décolorations afin d'éviter la formation de rouille et l'affaiblissement de la structure. Il est également conseillé d'enlever le bleuissement pour uniformiser la couleur de la surface.
Au Canada, en raison du froid extrême et des conditions hivernales rigoureuses, il est primordial de choisir la bonne qualité d'acier inoxydable. M. Douville explique que la plupart des magasins optent initialement pour l'acier inoxydable 304 en raison de son prix. Cependant, si ce matériau est utilisé à l'extérieur, il est recommandé de privilégier l'acier inoxydable 316, même s'il coûte deux fois plus cher. L'acier inoxydable 304 est sensible à la corrosion lorsqu'il est utilisé ou entreposé à l'extérieur. Même après nettoyage de la surface et formation d'une couche de passivation, les conditions extérieures peuvent l'attaquer, détruire cette couche et provoquer à terme la réapparition de la rouille.
« La préparation du soudage est importante pour plusieurs raisons fondamentales », explique Gabi Miholix, spécialiste du développement d'applications, division des systèmes abrasifs, 3M Canada, London (Ontario). « L'élimination de la rouille, de la peinture et des chanfreins est essentielle pour un soudage correct. La surface de soudure doit être exempte de contaminants susceptibles d'affaiblir l'assemblage. »
Hatelt ajoute que le nettoyage de la zone est nécessaire, 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.
Lors du 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 soudures soient certifiées pour le même type de matériau. Par exemple, le métal de base 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 impérativement surveiller la température », explique Michael Radaelli, chef de produit chez Norton | Saint-Gobain Abrasifs, à Worcester, dans le Massachusetts. « Il existe de nombreux appareils permettant de mesurer la température de la soudure et de la pièce pendant la montée en température, car la moindre fissure dans l'acier inoxydable peut rendre la pièce 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 un savoir-faire pointu », a déclaré Radaelli.
La préparation après soudage dépend du produit final et de son application. Dans certains cas, explique Miholix, la soudure est invisible ; un nettoyage minimal suffit alors, et les projections visibles sont rapidement éliminées. Dans d’autres cas, il peut être nécessaire de niveler ou de nettoyer la soudure, 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.
« Le problème n’est pas la couleur », a déclaré Miholic. « Cette décoloration de la surface indique que les propriétés du métal ont changé et qu’il risque maintenant de 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 de personnaliser la finition.
Il est important d'éliminer les décolorations afin d'éviter la formation de rouille et l'affaiblissement de la structure. Il est également conseillé d'enlever le bleuissement pour uniformiser la couleur de la surface.
Le nettoyage peut endommager les surfaces, notamment avec des produits chimiques agressifs. Un nettoyage incorrect 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 M. 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. Dans certains magasins, il est courant de nettoyer, d'emballer et d'expédier immédiatement les pièces, ce qui ralentit le processus et augmente le risque de corrosion.
Les fabricants et les soudeurs utilisent généralement plusieurs matériaux. Cependant, comme mentionné précédemment, l'utilisation de l'acier inoxydable présente certaines limitations. Nettoyer soigneusement la pièce est un premier pas important, mais la qualité de la pièce dépend de l'environnement dans lequel elle se trouve.
Hatelt a déclaré qu'il continue de constater des cas de contamination sur les chantiers. La solution consiste à éliminer toute 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 se procurer 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 du carbone et de la rouille. En cas de contamination croisée, elles ne peuvent plus être nettoyées. »
Les magasins doivent utiliser des outils distincts pour la préparation des matériaux, mais ils doivent également étiqueter ces 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 au soudage de l'acier inoxydable, notamment les options de dissipation de chaleur, le type de minéral, la vitesse et la granulométrie.
« Choisir un abrasif à revêtement dissipateur de chaleur est un bon début », a déclaré Miholix. « L'acier inoxydable est très dur et génère plus de chaleur lors du meulage que l'acier doux. La chaleur doit bien se dissiper quelque part ; il existe donc un revêtement qui permet à la chaleur de se propager vers le bord du disque, plutôt que de rester concentrée à l'endroit précis du meulage. À ce stade, c'était parfait. »
Le choix de l'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 abrasifs les plus couramment utilisés pour les finitions. Pour obtenir une teinte bleue sur l'acier inoxydable, il faut utiliser du carbure de silicium. Plus tranchant, il laisse des marques 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 tournent souvent trop vite. Utiliser le bon régime permet d'obtenir les meilleurs résultats possibles, tant en termes de rapidité d'exécution que de qualité. Déterminez la finition souhaitée et comment la mesurer. »
Douville a ajouté qu'investir dans des outils de finition à vitesse variable est une solution aux problèmes de rapidité. De nombreux opérateurs utilisent une meuleuse classique pour la finition, mais celle-ci ne dispose que d'une vitesse élevée pour la coupe. Il faut donc ralentir pour terminer le processus. Choisir un outil de finition à vitesse variable permet de gagner du temps et de l'argent, et offre à l'opérateur la possibilité de personnaliser la finition.
Le grain est également 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 passer presque immédiatement à un grain 120 (fin) et 220 (très fin), donnant à l'acier inoxydable une finition de 4ème place.
« Cela peut se limiter à trois étapes », a déclaré Radaelli. « Toutefois, pour des soudures importantes, 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 et peut s'avérer difficile pour éliminer les rayures profondes dans le matériau. »
De plus, l'application d'un spray ou d'un gel anti-projections peut s'avérer très utile pour le soudeur, mais elle est souvent négligée lors du soudage de l'acier inoxydable, explique Douville. Les projections doivent être retirées, ce qui peut rayer la surface, nécessiter des étapes de ponçage supplémentaires et prendre plus de temps. Cette étape peut être facilement évitée grâce à un système de protection contre les projections.
Lindsay Luminoso, rédactrice adjointe, collabore aux revues Canadian Metalworking et Canadian Fabricating & Welding. Lindsay Luminoso, rédactrice adjointe, collabore aux revues Canadian Metalworking et Canadian Fabricating & Welding. Lindsie Luminoso, rédactrice en chef, est votre spécialiste du travail des métaux au Canada, ainsi que de la fabrication et du soudage au Canada. Lindsey Luminoso, rédactrice adjointe, collabore aux revues Canadian Metalworking et Canadian Fabricating & Welding.Lindsey Luminoso, rédactrice adjointe, collabore aux revues Metal Fabrication Canada et Fabrication and Welding Canada. Elle a été rédactrice adjointe et rédactrice web chez Metal Fabrication Canada de 2014 à 2016 et, plus récemment, rédactrice adjointe au sein du département 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.
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