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Le soudage est un des moyens les plus efficaces pour relier solidement deux éléments métalliques. Il existe deux principaux types de soudage, l'un avec métal d'apport différent de celui des pièces assemblées aussi appelé brasage, et l'autre avec métal d'apport de même nature que les pièces assemblées ou sans métal d'apport si les extrémités des pièces à relier sont portées à leur point de fusion (température à laquelle le métal fond). Cet article ne traite que du premier type de soudage, utilisé pour relier des composants électroniques et des tuyaux métalliques, et il va vous fournir les bases qui vous permettront de réaliser vous-même des soudures.
Étapes
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Vous allez apprendre la technique qui consiste à faire fondre du métal entre deux éléments métalliques d'une autre nature afin de les lier fortement l'un à l'autre. Le métal d'apport fond à une température inférieure à la température de fusion des pièces à relier.
- On utilise communément
le terme de soudage
pour désigner cette technique, alors qu'il s'agit
en fait de brasage
, c'est la raison pour laquelle le terme soudage sera utilisé dans la suite de cet article. Dans le soudage à proprement parler, donc sans métal d'apport, les extrémités des pièces métalliques sont fondues et fusionnées avant de refroidir pour ne donner qu'une seule pièce faite entièrement du même matériau.
- Le brasage est la technique utilisée pour les opérations délicates en électronique et plomberie, justement parce que les composants à relier ne doivent pas être altérés par la chaleur.
- Le métal d'apport peut être considéré comme une sorte de colle métallique. Il peut être utilisé pour tenir des pièces en place, mais aussi pour remplir des espaces entre les composants.
- Comme le matériau liant est un métal, il conduit l'électricité, c'est une autre des raisons pour lesquelles le brasage est si souvent utilisé lorsqu'on veut faire des montages électroniques.
- On utilise communément
le terme de soudage
pour désigner cette technique, alors qu'il s'agit
en fait de brasage
, c'est la raison pour laquelle le terme soudage sera utilisé dans la suite de cet article. Dans le soudage à proprement parler, donc sans métal d'apport, les extrémités des pièces métalliques sont fondues et fusionnées avant de refroidir pour ne donner qu'une seule pièce faite entièrement du même matériau.
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La fusion d'un alliage de métal pour relier deux éléments. Le terme soudure est non seulement le terme utilisé pour désigner le matériau que l'on fait fondre pour relier les pièces à assembler, mais il désigne aussi la zone de jonction entre les pièces une fois que l'opération de soudage est terminée. Longtemps, la plupart des soudures ont contenu du plomb ou du cadmium, qui fondent à des températures relativement basses, jusqu'à des temps récents où ces métaux ont été remplacés par d'autres matériaux moins nocifs pour la santé.
- Les soudures sont des alliages souvent composés de plus de deux types de métal. L'argent, l'antimoine, le cuivre, l'étain et le zinc sont les principaux ingrédients des soudures.
- La soudure est un matériau flexible, vendu la plupart du temps en bobine, que l'on peut dérouler et tordre.
- La soudure a un point de fusion relativement bas (entre 180 et 250 °C) et elle refroidit très rapidement après avoir été fondue.
- Le fil de soudure est parfois constitué d'un noyau de colophane naturelle (sève d'arbre) ou de substance chimique acide entouré d'une fine couche d'alliage métallique formant un tube.
- La substance du noyau sert d'agent purifiant qui empêche l'oxydation de l'alliage lors de son refroidissement. La pureté de l'alliage assure la solidité de la soudure.
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L'utilisation d'un fer à souder pour chauffer la soudure. Bien qu'il existe une grande variété de fers à souder, la plupart de ces outils ont une forme droite avec une pointe métallique qui monte en température et rougit lorsqu’elle est traversée par le courant du réseau électrique. C'est la pointe rougie qui fait fondre la soudure.
- Il faut être prudent avec les fers à souder, car leurs pointes montent généralement à des températures comprises entre 400 et 500 °C.
- Les extrémités des pointes des fers à souder restent souvent recouvertes d'une fine couche de soudure après leur refroidissement. Ces résidus ont tendance à oxyder le métal de la pointe et à la rendre moins efficace. C'est pourquoi il est important de nettoyer la pointe d'un fer à souder que l'on vient d'utiliser. Pour cela, une fois que vous avez fini d'utiliser le fer, faites glisser délicatement la pointe chaude sur une éponge légèrement humidifiée.
- Une couche de soudure fraiche sur la pointe peut par contre rendre le fer plus efficace. Vous pouvez « étamer » le fer à souder, avant de commencer votre travail, en faisant fondre, sur la pointe, une petite quantité de soudure qui va s'étaler en une fine couche.
- Certains modèles de fer à souder ont une molette de contrôle qui permet d'ajuster la température de la pointe en fonction de la soudure, des éléments à souder ou du travail à effectuer.
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L'utilisation d'accessoires pour des raisons de sécurité et pour se faciliter le travail. Les opérations de soudage ne sont pas spécialement dangereuses ou difficiles, si vous prenez quelques précautions. Pour souder efficacement, vous pouvez utiliser les équipements suivants :
- des pinces à linge ou crocodiles qui vont maintenir les éléments à assembler en position ;
- des gants épais pour protéger vos mains de la pointe chaude du fer ;
- des lunettes de sécurité pour éviter que tout résidu de soudure ne puisse atteindre vos yeux ;
- un support pour fer à souder pour libérer vos mains entre deux opérations et éviter d'avoir à poser le fer à plat.
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L'éclairage de la salle dans laquelle vous allez travailler. Vous devez parfaitement voir tous les éléments que vous manipulez pendant les opérations de soudage. Si nécessaire, apportez une lampe de table à proximité de l'aire de travail.
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L'aération de la salle. Même si la soudure ne contient pas de plomb, certaines substances, comme les produits acides du noyau, peuvent émettre des vapeurs toxiques. Ouvrez une fenêtre pour éviter que ces gaz ne s'accumulent dans la salle. Un ventilateur peut aussi empêcher que les vapeurs ne soient trop concentrées directement sur l'aire de travail.
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L'aménagement de pauses pendant les longs travaux de soudage. Même si une opération de soudage ne dure en général que quelques minutes (chauffe du fer compris), une série d'opérations de soudage peut s'étaler sur des dizaines de minutes, voire sur quelques heures. Si votre travail s'étale dans le temps, faites en sorte de faire de brèves pauses toutes les 15 ou 20 minutes.Publicité
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Choisissez votre fer à souder. La plupart des opérations de soudage en électronique consistent à relier des composants à un circuit imprimé. C'est pourquoi il est préférable de se procurer un fer avec une pointe fine. Préférez une pointe avec une extrémité plate en biseau pour la plupart des opérations et une pointe à extrémité conique pour les opérations qui exigent la plus grande précision.
- La pointe d'un fer à souder ne peut pas être remplacée par une pointe d'un autre type et vous devez faire le choix de votre fer en fonction du type de pointe qui est approprié pour les opérations que vous allez réaliser. Cependant, ce n'est pas un gros problème puisque l'on peut facilement trouver des fers à souder à 10€ et des modèles de la meilleure qualité pour 20€ seulement.
- Un fer à souder ordinaire, adapté pour les opérations en électronique, a généralement une puissance de 40W et une pointe qui chauffe à 500 °C. Ce type de fer fait facilement fondre les soudures utilisées en électronique sans endommager les fils ou les composants fragiles.
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Choisissez la soudure. Les soudures monocomposantes ou les soudures à cœur de colophane peuvent être facilement trouvées dans tous les magasins d'électronique ou de bricolage et aussi en ligne. Assurez-vous que la soudure que vous choisissez adhèrera bien aux matériaux que vous avez l'intention de souder. Si vous utilisez de la soudure monocomposante, vérifiez qu'il n'y a pas une fine couche de soudure oxydée sur la pointe du fer, avant de commencer votre travail.
- Les soudures à 60 % d'étain et 40 % de plomb ont longtemps été les plus utilisées dans le domaine de l'électronique jusqu'à ce qu'elles soient remplacées par des soudures moins toxiques. Aujourd'hui, ce sont les soudures à base d'étain et d'argent qui sont les plus utilisées. Même si l'argent entraine une élévation du prix et de la température de fusion (à 220 °C) de la soudure, il est très avantageux de l'utiliser, car, en plus de remplacer le plomb toxique, il augmente considérablement le pouvoir d'adhérence de la soudure.
- Les soudures sont souvent caractérisées par une fraction du type 60 Sn/40 Pb où chaque nombre représente le pourcentage d'un élément dans l'alliage (60 Sn = 60 % d'étain et 40 Pb = 40 % de plomb).
- Les soudures à 60 % d'étain et 40 % de plomb ont longtemps été les plus utilisées dans le domaine de l'électronique jusqu'à ce qu'elles soient remplacées par des soudures moins toxiques. Aujourd'hui, ce sont les soudures à base d'étain et d'argent qui sont les plus utilisées. Même si l'argent entraine une élévation du prix et de la température de fusion (à 220 °C) de la soudure, il est très avantageux de l'utiliser, car, en plus de remplacer le plomb toxique, il augmente considérablement le pouvoir d'adhérence de la soudure.
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Préparez le fer à souder. Branchez le fer au secteur et laissez-le chauffer sur son support pendant quelques minutes. Passez la pointe sur une éponge humidifiée, si elle porte les traces de résidus de soudure d'une précédente opération. Une fois qu'elle est propre, faites fondre à son extrémité une petite quantité de soudure qui va s'étaler en une fine couche. C'est alors que vous pouvez commencer l'opération de soudage à proprement parler.
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Positionnez le composant. Si vous devez le souder à un circuit imprimé, assurez-vous que ses fils sont placés de façon appropriée dans les trous de la plaque. Vous pouvez éventuellement utiliser de petites pinces spéciales pour éviter que le composant ne bouge au moment où vous allez déposer la soudure.
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Saisissez-vous du fil de soudure. Tenez-le dans votre main gauche si vous êtes droitier et dans votre main droite si vous êtes gaucher. La partie de fil de soudure qui dépasse de votre main doit être assez longue pour que les bouts de vos doigts restent toujours suffisamment éloignés de la pointe du fer.
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Chauffez le composant. Frottez délicatement la pointe du fer sur la partie du composant que vous allez souder. Ne laissez pas la pointe chaude en contact avec le composant plus d'une ou deux secondes. La soudure adhèrera plus facilement à la partie du composant qui a été ainsi chauffée.
- Approchez l'extrémité du fil de soudure du point de contact entre le composant et le circuit imprimé et appliquez rapidement la pointe du fer dessus pour le faire fondre instantanément. Vous ne devriez jamais avoir à laisser la pointe du fer en contact avec la soudure plus de 3 ou 4 secondes.
- S'il n'y a pas assez de soudure sur la plaque, avancez très légèrement l'extrémité du fil de soudure, qui est en train de fondre, vers le point de contact.
- La soudure devrait enrober instantanément le fil du composant et sa surface devrait être lisse et relativement plate.
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Assurez une finition propre. Retirez premièrement le fil de soudure du point de contact et après une seconde, éloignez la pointe de la soudure afin que celle-ci puisse se refroidir. Une fois de plus, vous devez être rapide, car cette opération ne doit durer que quelques secondes.
- Ne soufflez pas sur la soudure pour accélérer son refroidissement, car vous pourriez ainsi lui donner une forme trop arrondie ou lui ajouter des impuretés.
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Répétez les mêmes opérations pour tous les points de soudure. Si vous avez plusieurs soudures à faire sur le même circuit imprimé, faites-les les unes après les autres. Commencez une nouvelle soudure lorsque vous êtes certain que celle que vous venez de faire est refroidie. Ajoutez une goutte de soudure sur la pointe après quelques opérations ou avant de reposer le fer sur son support, car la petite couche d'étain évite que la pointe chaude ne s'oxyde, ce qui allonge sa durée de vie.Publicité
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Faites un travail de préparation. Bien que le soudage de tuyaux de cuivre au chalumeau propane ne soit pas un travail particulièrement difficile, il demande bien plus de préparation et de temps que le soudage au fer. En général, les opérations de soudage de tuyaux consistent à créer des jonctions parfaitement étanches entre des conduits d'eau. Vous devez prendre toutes les précautions pour ne pas être brulé par la flamme du chalumeau et pour éviter tout problème de dégât des eaux.
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Munissez-vous de votre chalumeau. En effet, vous n'allez pas vous servir d'un fer à souder, car la chaleur produite par ce type d'outil n'est pas suffisante pour faire fondre en quantité suffisante le type de soudure utilisé pour joindre deux tuyaux de cuivre. Vous pouvez facilement trouver un chalumeau dans n'importe quel magasin de bricolage.
- Il existe des fers spéciaux qui produisent assez de chaleur pour effectuer un travail de soudage sur les tuyauteries, cependant, ils sont plus chers et nettement moins efficaces que les chalumeaux.
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Choisissez la soudure qui convient au travail que vous allez faire. Il existe diverses soudures pour les travaux sur les tuyauteries. Les fils de soudure pour chalumeau sont en général plus épais (' 3mm) que ceux des soudures utilisées pour les travaux d'électronique. Les fils de soudures pour tuyauterie contiennent très souvent un cœur constitué d'un produit chimique acide qui rend le travail de soudage plus facile. Il est conseillé d'utiliser ce type de soudure pour joindre des tuyaux, cependant, si vous n'en avez pas sous la main pour faire un petit travail de retouche, vous pouvez très bien utiliser la soudure que l'on trouve dans les magasins d'électronique. Par contre, lorsqu'il s'agit de joindre très solidement des tuyaux, vous devez utiliser les fils de soudure spécialement conçus pour ce type de travail.
- N'utilisez jamais de la soudure contenant du plomb pour relier deux tuyaux d'une canalisation d'eau. Avant d'acheter une soudure, assurez-vous qu'elle ne contient pas de ce métal toxique, en lisant sa composition sur l'emballage du produit. Les soudures pour tuyauterie contiennent essentiellement de l'étain avec souvent de l'antimoine, du cuivre ou de l'argent.
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Utilisez du papier abrasif pour nettoyer les tuyaux. Pour faciliter la prise de la soudure, frottez avec du papier/une toile émeri, du papier de verre ou de la paille de fer les extrémités des tuyaux que vous allez joindre. La soudure sera alors directement en contact avec le métal de la tuyauterie.
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Coupez l'arrivée d'eau. C'est une mesure indispensable pour empêcher tout dégât des eaux et pour vous éviter d'avoir à éponger une grande quantité d'eau.
- Avant de couper l'eau, remplissez un seau d'eau et gardez-le à proximité de l'endroit où vous allez travailler. Cette réserve d'eau vous sera utile, si vous enflammez accidentellement quelque chose avec votre chalumeau.
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Utilisez un coupe-tube pour obtenir des tuyaux aux bonnes longueurs. Si vous installez une nouvelle tuyauterie, il vous faudra probablement utiliser un outil spécial pour couper toutes les longueurs de tuyau qui vont la constituer. Vous pouvez facilement trouver des coupe-tubes dans les magasins de bricolage. En général, ils permettent de couper sans difficulté des tuyaux ayant un diamètre inférieur à 3 cm. Pour couper un tuyau, vous devez refermer lentement les mâchoires tranchantes du coupe-tube. N'allez pas trop vite, car vous pourriez déformer le tuyau. Il vous faut utiliser une scie à métaux pour couper des tuyaux de plus de 3 cm de diamètre, puis une lime pour enlever toutes les aspérités des nouveaux bouts de tuyau.
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Nettoyez les extrémités des tuyaux à joindre sur quelques centimètres avec un matériau abrasif. Les surfaces sur lesquelles la soudure va être déposée doivent être parfaitement propres. Cela permet à la soudure de couler naturellement et uniformément sur la zone de jonction des tuyaux.
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Soudez les tuyaux. Allumez le chalumeau propane et faites aller et venir rapidement la flamme sur la zone de jonction, afin de chauffer les extrémités des tuyaux. Chauffez uniformément en faisant passer la flamme sur toute la surface de jonction, c'est-à-dire tout autour des extrémités des tuyaux. Lorsque vous pensez que la zone de jonction est suffisamment chaude, appliquez le bout du fil de soudure dessus. Si la soudure fond immédiatement, c'est que la zone de raccordement des deux tuyaux est effectivement à la bonne température. Mettez le fil de soudure en contact avec les tuyaux à l'opposé de l'endroit où vous chauffez avec le chalumeau.
- La soudure fondue devrait couler et se répartir tout autour de la jonction. Laissez la soudure refroidir. Cela ne prend que quelques secondes. Puis passez à une autre zone de jonction, si votre travail n'est pas terminé.
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Vérifiez la qualité des soudures. Une fois que vous avez terminé le travail de soudage, attendez quelques minutes, puis faites couler l'eau dans les tuyaux que vous venez de souder. Passez la main sur toute la longueur de la tuyauterie pour vérifier qu'il n'y a pas de fuite. Si vous en trouvez une, recommencez le travail de soudage sur la jonction qui pose problème.Publicité
Avertissements
- Veillez toujours à ce que l'endroit où vous effectuez le travail de soudage soit bien ventilé.
- Ne touchez jamais le fer à souder entre le manche et la pointe. Cette surface est assez chaude pour vous bruler sérieusement.
- Remettez toujours le fer à souder sur son support, dès que vous avez terminé la soudure sur une jonction.
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Éléments nécessaires
- Un fer à souder ou un chalumeau propane
- De la soudure appropriée au travail que vous devez faire
- Un support de fer à souder
- Des clips ou pinces pour maintenir les composants en place
- Des composants à souder
- Des équipements de protection
- Un coupe-tube ou une scie à métaux, si vous devez couper de la tuyauterie
- Un matériau abrasif pour nettoyer les extrémités des tuyaux à souder
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