Guide pratique : comment souder de la fonte ?

La fonte est difficile, mais pas impossible, à souder. Dans la plupart des cas, le soudage sur la fonte est réalisé afin de réparer diverses des pièces moulées, et non pour assembler des pièces en fonte moulées à d’autres métaux ou matériaux. Les réparations peuvent être effectuées dans la fonderie où les pièces sont produites, ou peuvent être faites pour réparer les défauts de moulage qui sont découverts après l’usinage de la pièce.

Les pièces en fonte mal usinées peuvent nécessiter une soudure de réparation, par exemple lorsque les trous sont percés au mauvais endroit. Les pièces en fonte cassées ou abîmées sont souvent réparées par soudage, bien que le procédé soit légèrement plus compliqué que pour le soudage d’autres matériaux. C’est une tâche très courante dans la mesure où la fonte montre souvent des signes de fragilité, et la soudure permet de les rattraper à petit prix, sans repasser par la case de la production. Dans ce guide, vous allez apprendre à souder de la fonte proprement.

Les règles d’or pour bien souder la fonte

La fonte est un groupe d’alliages fer – carbone dont la teneur en carbone est supérieure à 2 %. L’utilité de la fonte découle directement de sa température de fusion qui est relativement basse. Les constituants de l’alliage affectent sa couleur lorsqu’il se brise : la fonte blanche contient des impuretés de carbure qui passent à travers les fissures, la fonte grise contient des « flocons » de graphite qui multiplient à chaque brisure du matériau, et la fonte ductile contient des « nodules » de graphite sphériques qui empêchent la fissure de continuer à progresser. Cette dernière se distingue par des propriétés mécaniques remarquables, avec une belle élasticité, une résistance aux chocs, etc.

Il existe plusieurs types de fonte, mais la plus courante est de loin la fonte grise. C’est donc pour cette raison que nous allons nous concentrer sur le soudage de cette variété de fonte. Quelques faits sur la fonte aident à comprendre les défis que représente son soudage. Dans la pratique, la fonte que vous allez souder aura sans doute une teneur en carbone de 2 à 4 %, soit environ 10 fois plus que la plupart des aciers. Cette forte teneur en carbone entraîne la formation de paillettes de graphite, qui donnent à la fonte grise son aspect caractéristique lorsqu’elle est brisée, fissurée ou fracturée.

Lors de la fabrication des pièces moulées, la fonte en fusion est versée dans un moule, puis est laissée à l’abri pour un refroidissement lent, gage d’une protection ultérieure contre les brisures et les fissures. Le soudeur doit garder cette information en tête et devra ainsi laisser la pièce moulée refroidir lentement après le soudage. Aucun choc thermique n’est permis, car le refroidissement rapide va aboutir à une pièce très fragile qui ne tardera pas à se briser ou, à minima, à se fissurer. La température critique de la fonte est d’environ 787° C. C’est ici que les fissures sont les plus susceptibles d’apparaître. Bien que l’arc chauffe la pièce moulée à des températures supérieures à ce niveau, il est important que la pièce moulée ne soit pas maintenue à cette température pendant de longues périodes. Si la pièce doit être usinée après le soudage, une électrode en alliage de nickel sera sans doute nécessaire. Nous vous conseillons les électrodes en acier signées Stanley  qui donnent d’excellents résultats.

Chauffer ou ne pas chauffer la fonte ?

En général, il est préférable de souder de la fonte avec préchauffage. Mais vous pouvez également opter pour une autre solution : gardez la fonte au frais (et non au froid). Ne faites pas les deux. Choisissez la solution qui vous convient et restez dessus. On vous explique les deux méthodes plus bas.

Le soudage de la fonte avec préchauffage

Le préchauffage de la pièce en fonte avant le soudage ralentira la vitesse de refroidissement de la soudure par la suite, mais aussi du pourtour de la pièce soudée, ce qui permet un meilleur assemblage. Il est toujours préférable de chauffer l’ensemble de la pièce moulée, dans la mesure du possible. Les températures de préchauffage typiques sont de 260 à 468° C. Ne chauffez pas à plus de 760° C car cela exposerait le matériau à souder à la plage de température critique. Préchauffez la pièce lentement et uniformément, sans vous précipiter.

Soudez à faible puissance, pour minimiser le mélange et les contraintes résiduelles. Dans certains cas, il peut être nécessaire de limiter les soudures à de petits segments d’environ 2,5 cm de long pour éviter l’accumulation de contraintes résiduelles qui peuvent entraîner des fissures et d’autres types de fragilités. Le grenaillage des cordons de soudure peut également être utile à cet égard. Il s’agit d’une technique qui consiste à projeter des microbilles  sur la surface de la pièce à souder à l’aide d’une grenailleuse pour améliorer les caractéristiques techniques de la surface.

Après le soudage, laissez la pièce refroidir lentement. Enveloppez la pièce dans une couverture isolante, ou enterrez-la dans du sable sec. Cela vous aidera à ralentir la vitesse de refroidissement et réduire les risques de fissuration.

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  • L'utilisation est destinée aux surfaces métalliques afin d'améliorer leur aspect final, et pour un nettoyage en douceur des surfaces sensibles. De plus, étant chimiquement inertes, ils ne contaminent pas le matériau sablé. Ils effectuent leur action efficacement et complètement, ils peuvent donc être utilisés 6 à 10 fois.
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Le soudage de la fonte sans préchauffage

La taille du moulage ou des contraintes techniques peuvent vous empêcher au préchauffage de la pièce en fonte à souder. Dans ce cas, la pièce doit être maintenue au frais, mais pas au froid. On va porter la température du moulage à 37° C. Si la pièce est sur un moteur, vous pourrez peut-être le faire tourner pendant quelques minutes pour aboutir à cette température. Ne chauffez jamais la pièce coulée à une température qui vous empêcherait de la manipuler à main nue (si vous optez pour la méthode sans préchauffage).

Faites là encore des soudures courtes, d’environ 2,5 cm de long. Le grenaillage après soudage est important avec cette technique. Laissez la soudure et le moulage refroidir. N’accélérez pas la vitesse de refroidissement avec de l’eau ou de l’air comprimé pour éviter l’apparition de fissures et d’autres fragilités après le soudage. Il peut être possible de souder dans une autre zone du moulage pendant que la soudure précédente refroidit. Toutes les fissures et tous les cratères doivent être correctement remplis. Dans la mesure du possible, les cordons de soudage doivent être déposés dans la même direction, et il est préférable que les extrémités des cordons parallèles ne soient pas alignées les unes avec les autres.

Comment sceller les fissures après le soudage de la fonte ?

En raison de la nature mécanique de la fonte, de minuscules fissures auront tendance à apparaître à côté de la soudure, même lorsque les bonnes procédures on été suivies à la lettre. Si la pièce moulée doit être étanche, cela peut poser un problème. Cependant, les fuites peuvent généralement être éliminées avec une sorte de mastic d’étanchéité. Elles peuvent également se refermer par la rouille, si vous avez un peu de chance !