Les gens achètent souvent de l’acier inoxydable pré-usiné, ce qui ajoute à la complexité 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 « acier inoxydable » si l’alliage contient au moins 10,5 % de chrome, ce qui forme une couche d’oxyde qui le rend 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 des agents d’alliage supplémentaires.
Les propriétés « acier inoxydable » du matériau, son faible entretien, sa durabilité et ses diverses finitions de surface le rendent adapté aux industries telles que la construction, l'ameublement, l'alimentation et les boissons, la médecine et de nombreuses autres applications qui nécessitent la résistance et la résistance à la corrosion de l'acier.
L'acier inoxydable a tendance à être plus cher que les autres aciers. Cependant, il offre des avantages en termes de rapport résistance/poids, permettant l'utilisation d'épaisseurs de matériau plus fines par rapport aux nuances conventionnelles, ce qui peut entraîner des économies de coûts. En raison de son coût global, les magasins doivent s'assurer qu'ils utilisent les bons outils pour éviter les déchets coûteux et les retouches de ce matériau.
L'acier inoxydable est généralement considéré comme difficile à souder car il dissipe rapidement la chaleur et nécessite beaucoup de soin lors des étapes de finition et de polissage finales.
Travailler avec de l'acier inoxydable nécessite généralement un soudeur ou un opérateur plus expérimenté que travailler avec de l'acier au carbone, qui a tendance à être plus résistant. Sa latitude peut être réduite lorsque certains paramètres sont introduits, notamment lors du soudage. En raison du coût élevé de l'acier inoxydable, il est logique que des opérateurs plus expérimentés l'utilisent.
« Les gens achètent généralement de l'acier inoxydable en raison de sa finition », explique Jonathan Douville, chef de produit principal en recherche et développement international 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 s'assurer que le matériau est respecté et que la finition n'est pas endommagée pendant la manipulation et le traitement. Cela peut également limiter les options de préparation et de nettoyage, qui sont essentielles pour garantir une bonne production de pièces.
« Lorsque vous travaillez avec ce matériau, la première chose à faire est de vous assurer qu'il est propre, propre, propre », a déclaré Rick Hatelt, directeur national de PFERD Ontario au Canada, à Mississauga, en Ontario. « Il est très important de s'assurer d'avoir une atmosphère propre (sans carbone), de nettoyer l'acier inoxydable pour éliminer les impuretés qui pourraient provoquer une oxydation (rouille) plus tard et d'empêcher la reconstruction de la couche de passivation, créant ainsi une couche protectrice pour minimiser l'oxydation. »
Lors de l'utilisation d'acier inoxydable, le matériau et l'environnement environnant doivent être nettoyés. L'élimination des résidus d'huile et de plastique des matériaux est un bon point de départ. Les contaminants sur l'acier inoxydable peuvent provoquer une oxydation, mais ils peuvent également être problématiques pendant le soudage et peuvent provoquer des défauts. Par conséquent, il est important de nettoyer la surface avant de commencer à souder.
Les environnements d'atelier ne sont pas toujours les plus propres et la contamination croisée peut être un problème lorsque l'on travaille avec de l'acier inoxydable et de l'acier au carbone. Souvent, un magasin utilise de nombreux ventilateurs ou des climatiseurs pour refroidir les travailleurs, ce qui peut pousser les contaminants sur le sol ou provoquer des gouttes de condensation ou une accumulation sur les matières premières. Ceci est particulièrement difficile lorsque des particules d'acier au carbone sont soufflées sur de l'acier inoxydable. Séparer ces matériaux et les conserver dans un environnement propre fait une grande différence lorsqu'il s'agit d'un soudage efficace.
Il est important d'éliminer la décoloration pour garantir que la rouille ne s'accumule pas au fil du temps et n'affaiblisse pas la structure globale. Il est également bon d'éliminer le bleuissement pour uniformiser la couleur de la surface.
Au Canada, en raison du froid extrême et du climat hivernal, il est important de choisir la bonne nuance d'acier inoxydable. Douville a expliqué que la plupart des magasins ont initialement choisi le 304 en raison de son prix. Mais si un magasin devait utiliser le matériau à l'extérieur, il recommanderait de passer au 316, même s'il coûte deux fois plus cher. Le 304 est sensible à la corrosion s'il est utilisé ou stocké à l'extérieur. Même si la surface est nettoyée et qu'une couche de passivation se forme, les conditions extérieures peuvent affecter la surface, érodant la couche de passivation et finissant par la faire rouiller à nouveau.
« La préparation de la soudure est importante pour plusieurs raisons fondamentales », explique Gabi Miholics, spécialiste du développement d'applications, division Systèmes abrasifs, 3M Canada, London, Ontario. « L'élimination de la rouille, de la peinture et des chanfreins est nécessaire pour un soudage correct. La surface de soudure ne doit présenter aucune contamination susceptible d'affaiblir la liaison. »
Hatelt ajoute que le nettoyage de la zone est essentiel, mais la préparation avant le soudage peut également inclure le chanfreinage du matériau pour assurer une adhérence et une résistance adéquates de la soudure.
Pour le soudage de l'acier inoxydable, il est important de sélectionner le métal d'apport adapté à la nuance utilisée. L'acier inoxydable est particulièrement sensible et nécessite que les cordons de soudure soient certifiés avec le même type de matériau. Par exemple, le métal de base 316 nécessite un métal d'apport 316. Les soudeurs ne peuvent pas utiliser n'importe quel type de métal d'apport, chaque nuance d'acier inoxydable nécessite un métal d'apport spécifique pour un soudage correct.
« Lors du soudage de l'acier inoxydable, le soudeur doit absolument surveiller la température », explique Michael Radaelli, chef de produit chez Norton | Saint-Gobain Abrasives, à Worcester, dans le Massachusetts. « De nombreux appareils permettent de mesurer la température de la soudure et de la pièce pendant la chauffe du soudeur. En effet, une fissure dans l'acier inoxydable détruit la pièce. »
Radaelli a ajouté que le soudeur doit s'assurer qu'il ne reste pas longtemps dans la même zone. Le soudage multicouche est un excellent moyen d'empêcher la surchauffe du substrat. Un soudage prolongé de l'acier inoxydable de base peut provoquer une surchauffe et des fissures.
« Souder avec de l'acier inoxydable peut prendre plus de temps, mais c'est aussi un art qui nécessite des mains expérimentées », a déclaré Radaelli.
La préparation après soudage dépend vraiment du produit final et de son application. Dans certains cas, explique Miholics, la soudure n'est jamais réellement visible, donc seul un nettoyage après soudage limité est nécessaire, et toute éclaboussure visible est rapidement éliminée. Ou bien la soudure peut devoir être nivelée ou nettoyée, mais aucune préparation de surface spécifique n'est requise. Si une finition fine ou miroir est requise, des étapes de polissage plus élaborées peuvent être nécessaires. Cela dépend simplement de l'application.
« Ce n'est pas la couleur qui pose problème », a déclaré Miholics. « Cette décoloration de surface indique que les propriétés du métal ont changé et peuvent désormais s'oxyder/rouiller. »
Le choix d’un outil de finition à vitesse variable permettra d’économiser du temps et de l’argent et permettra à l’opérateur d’obtenir la finition souhaitée.
Il est important d'éliminer la décoloration pour garantir que la rouille ne s'accumule pas au fil du temps et n'affaiblisse pas la structure globale. Il est également bon d'éliminer le bleuissement pour uniformiser la couleur de la surface.
Le processus de nettoyage peut endommager les surfaces, en particulier lorsque des produits chimiques agressifs sont utilisés. Un nettoyage inapproprié peut empêcher la formation d'une couche de passivation. C'est pourquoi de nombreux experts recommandent le nettoyage manuel de ces pièces soudées.
« Lorsque vous faites un nettoyage manuel, si vous ne laissez pas l'oxygène réagir avec la surface pendant 24 ou 48 heures, vous n'avez pas le temps de construire une surface passive », a déclaré Douville. Il a expliqué que la surface a besoin d'oxygène pour réagir avec le chrome dans l'alliage pour former une couche de passivation. Certains magasins ont tendance à nettoyer, emballer les pièces et les expédier 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 ajoute certaines limitations. Prendre le temps de nettoyer la pièce est une bonne première étape, mais elle n'est aussi bonne que l'environnement dans lequel elle se trouve.
Hatelt a déclaré qu'il continue de voir des zones de travail contaminées. L'élimination de la présence de carbone dans l'environnement de travail en acier inoxydable est essentielle. Il n'est pas rare que les ateliers qui utilisent de l'acier passent à l'acier inoxydable sans préparer correctement l'environnement de travail pour ce matériau. C'est une erreur, surtout s'ils ne peuvent pas séparer les deux matériaux ou acheter leur propre ensemble d'outils.
« Si vous utilisez une brosse métallique pour meuler ou préparer l'acier inoxydable et que vous l'utilisez sur de l'acier au carbone, vous ne pouvez plus utiliser d'acier inoxydable », a déclaré Radaelli. « Les brosses sont alors contaminées par le carbone et rouillent. Une fois contaminées, elles ne peuvent plus être nettoyées. »
Les magasins devraient utiliser des outils séparés pour préparer les matériaux, mais ils devraient également étiqueter les outils « en acier inoxydable uniquement » pour éviter toute contamination inutile, a déclaré Hatelt.
Les ateliers doivent prendre en compte de nombreux facteurs lors de la sélection d'outils de préparation de soudure en acier inoxydable, notamment les options de dissipation de la 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, c'est pourquoi un revêtement permet à la chaleur de se diriger vers le bord du disque au lieu de rester là où vous meulez. À ce stade, c'était idéal. »
Le choix d'un abrasif dépend également de l'aspect général de la finition, ajoute-t-elle. C'est vraiment une question de goût. Les minéraux d'alumine contenus dans les abrasifs sont de loin le type le plus couramment utilisé dans les étapes de finition. Pour que l'acier inoxydable apparaisse bleu en surface, il faut utiliser le carbure de silicium minéral. Il est plus tranchant et laisse des coupes plus profondes qui réfléchissent la lumière différemment, ce qui le rend bleu. Si l'opérateur recherche une finition de surface spécifique ou unique, il est préférable de parler au fournisseur.
« Le régime moteur est un problème majeur », a déclaré Hatelt. « Les outils nécessitent des régimes différents et tournent souvent trop vite. Utiliser le bon régime garantit les meilleurs résultats, tant en termes de rapidité que de qualité de travail. Il est important de savoir quel fini vous souhaitez et comment le mesurer. »
Douville a ajouté qu'investir dans des outils de finition à vitesse variable est un moyen de surmonter les problèmes de vitesse. De nombreux opérateurs essaient une meuleuse normale pour la finition, mais elle n'a qu'une vitesse élevée pour la coupe. Terminer le processus nécessite de ralentir. Le choix d'un outil de finition à vitesse variable permettra d'économiser du temps et de l'argent et permettra à l'opérateur d'obtenir la finition souhaitée.
Le grain est également important lors du choix d’un abrasif. L’opérateur doit commencer avec le grain le plus adapté à l’application.
En commençant avec un grain 60 ou 80 (moyen), l'opérateur peut presque immédiatement passer à un grain 120 (fin) puis à un grain 220 (très fin), ce qui donnera à l'acier inoxydable une finition n° 4.
« Cela peut se faire simplement en trois étapes », explique Radaelli. « Cependant, si l'opérateur travaille sur de grosses soudures, il ne peut pas commencer avec un grain 60 ou 80, et peut choisir un grain 24 (très gros) ou 36 (gros). Cela ajoute une étape supplémentaire et peut être difficile à éliminer sur les matériaux présentant des rayures profondes. »
De plus, l'ajout d'un spray ou d'un gel anti-éclaboussures peut être le meilleur ami du soudeur, mais il est souvent négligé lors du soudage de l'acier inoxydable, explique Douville. Les pièces avec des éclaboussures doivent être retirées, ce qui peut rayer la surface, nécessiter des étapes de meulage supplémentaires et faire perdre plus de temps. Cette étape peut être facilement éliminée avec un système anti-éclaboussures.
Lindsay Luminoso, rédactrice adjointe, contribue à Metal Fabrication Canada et à Fabrication and Welding Canada. De 2014 à 2016, elle a été rédactrice adjointe/rédactrice Web chez Metal Fabrication Canada, plus récemment en tant que rédactrice adjointe pour Design Engineering.
Luminoso est titulaire d’un baccalauréat ès arts de l’Université Carleton, d’un baccalauréat en éducation de l’Université d’Ottawa et d’un certificat d’études supérieures en livres, magazines et édition numérique du Centennial College.
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