Le fil de soudage porte la contradiction la plus aiguë du tréfilage : le film de phosphate et de lubrifiant qui rend le tréfilage possible est un contaminant que le produit fini ne tolère pas. Les deux exigences doivent être satisfaites sur la même ligne.
Dans la plupart des applications de tréfilage, la préparation de surface n'a qu'un but : rendre le tréfilage sûr et économique. Pour le fil de soudage, deux buts coexistent et s'opposent. Pendant le tréfilage, le fil a besoin d'un film lubrifiant sain en surface ; mais le produit fini — le fil de soudage lui-même — ne doit pas en porter la moindre trace. Ce qui rend le tréfilage possible est précisément ce qui abîme le produit.
Cet article traite de la préparation de surface dans la production de fil de soudage massif : comment les résidus se manifestent au soudage, pourquoi le choix du lubrifiant obéit ici à d'autres critères, le nettoyage avant cuivrage et les points de la ligne où la vérification doit avoir lieu. Pour le cadre général de l'élimination des résidus, élimination des résidus de savon et de phosphate sert de base.
Les résidus organiques et inorganiques présents à la surface du fil se décomposent au contact de la haute température de l'arc. Les gaz et produits de décomposition qui en résultent donnent lieu à plusieurs modes de défaillance distincts :
Point commun de ces défauts : ils apparaissent côté soudage. Tout semble normal sur la ligne du tréfileur, tandis que le problème se révèle à la torche du client et revient sous forme de réclamation. C'est pourquoi la maîtrise des résidus dans la production de fil de soudage n'est pas un détail de procédé mais une question d'assurance qualité à part entière.
Dans la plupart des applications de tréfilage, le premier critère de choix du lubrifiant est la tenue du film et la durée de vie des filières, la nettoyabilité venant en second. Pour le fil de soudage, cet ordre s'inverse. Le lubrifiant doit d'abord répondre à la question « peut-on l'éliminer complètement à la fin ? », et seulement ensuite être évalué sur ses performances de lubrification.
La différence entre savons réactifs et neutres a ici une conséquence pratique. Les savons réactifs réagissent avec le zinc de la couche de phosphate et laissent en surface un film de savon de zinc lié chimiquement ; ce film est un atout en tréfilage sévère, mais il ne part pas aussi facilement qu'un savon neutre sous un simple lavage alcalin. Les savons neutres laissent un film physique et s'éliminent en grande partie par une étape de dégraissage standard. La comparaison détaillée des deux familles se trouve dans choix du savon de tréfilage.
Une part importante du fil de soudage massif est produite cuivrée. La couche de cuivre améliore le passage du courant, facilite le dévidage dans la gaine et protège la surface pendant le stockage. Les fils non cuivrés sont également courants ; mais dans les deux cas, l'étape de nettoyage après tréfilage est obligatoire, car le cuivrage n'est pas une opération de recouvrement — il ne masque pas les résidus, il n'accroche tout simplement pas là où il y en a.
La chaîne de nettoyage suit généralement cet ordre :
L'étape la plus souvent négligée de cette chaîne est la quatrième. Un rinçage insuffisant transporte la chimie du bain de nettoyage jusqu'à la surface finale et transforme une étape de nettoyage en étape de contamination. Pour la mise en place du rinçage en cascade et la réduction de la consommation d'eau qu'il permet, voir eaux usées de phosphatation.
Le point faible de la maîtrise des résidus est de vouloir en juger à l'œil. Une surface d'apparence propre peut encore porter assez de résidus pour perturber la stabilité de l'arc. La vérification ne peut donc pas s'arrêter au contrôle visuel :
| Point | Ce qu'il faut observer | Ce que cela signifie |
|---|---|---|
| Sortie de tréfilage | Épaisseur et uniformité du film en surface | Un excès de film charge la ligne de nettoyage plus que nécessaire |
| Après nettoyage chimique | Traces de résidus organiques ; comportement au mouillage | Si l'eau ne tient pas sur la surface, un film organique subsiste |
| Après l'acide | Traces de phosphate et d'oxyde ; aspect métallique de la surface | Des marbrures grises indiquent un résidu de phosphate persistant |
| Après rinçage | Entraînement mesuré par la conductivité | Une conductivité en hausse montre que la chimie du bain est entraînée |
| Après revêtement | Adhérence du revêtement et intégrité de surface | Un défaut d'adhérence local montre qu'un résidu est resté à cet endroit |
| Produit fini | Soudure d'essai : porosité, projections, stabilité de l'arc | Le seul véritable essai de réception ; les autres sont des contrôles intermédiaires |
La dernière ligne est déterminante. Les contrôles intermédiaires servent à trouver où le problème est apparu ; l'acceptation du produit se décide par la soudure d'essai. Lorsqu'une réclamation pour porosité arrive sur une ligne, reprendre les points ci-dessus dans l'ordre inverse révèle généralement à quelle étape le résidu a échappé.
Nettoyé et revêtu, le fil de soudage a une surface métallique non protégée et donc sensible à l'humidité. La condensation peut amorcer une rouille piquante à la surface de la bobine, et un fil rouillé est un rebut, tant pour le dévidage que pour la qualité de soudure. Les bobines doivent être conservées dans une ambiance à humidité maîtrisée, emballage intact et à l'abri des variations de température. Pour le mécanisme de condensation et les conditions de stockage, les principes exposés dans stockage du fil phosphaté valent aussi pour le fil de soudage.
Le huitième point manque sur la plupart des lignes, et c'est lui qui enseigne le plus. Si une réclamation pour porosité peut être rattachée à un lot, à une équipe et à l'état des bains de nettoyage à ce moment-là, la cause racine est généralement trouvée en quelques cas. Pour la mise en place de la traçabilité des lots, voir notre page qualité.
Pour déterminer l'approche lubrifiant et nettoyage adaptée à la configuration de votre ligne, contactez-nous ; les fiches techniques sont communiquées sur demande via le centre de documentation.
La haute température de l'arc décompose les résidus organiques de surface, et le gaz libéré ne peut pas s'échapper du bain de fusion qui se solidifie rapidement : il forme des pores dans le cordon. En outre, les résidus perturbent la stabilité de l'arc, augmentent les projections, encrassent le tube contact et gênent le dévidage. Ces défauts n'apparaissent pas sur la ligne du tréfileur mais à la torche du client.
La décision doit être prise en même temps que celle sur la capacité de nettoyage en fin de ligne. Les savons réactifs sont un atout en tréfilage sévère mais, comme ils réagissent avec le zinc de la couche de phosphate et laissent un film lié chimiquement, ils s'éliminent plus difficilement. Les savons neutres laissent un film physique et s'éliminent en grande partie par un dégraissage standard. Sans ligne de nettoyage performante, il faut privilégier le film qui s'élimine le plus facilement.
Non. Le cuivrage n'est pas une opération de recouvrement ; il n'accroche pas sur une zone porteuse de résidus, ou il s'écaille. Une chaîne de nettoyage complète — étapes mécanique, chimique et acide — accompagnée d'un rinçage en cascade suffisant est donc obligatoire avant le revêtement.
L'examen à l'œil ne suffit pas ; une surface d'apparence propre peut porter assez de résidus pour perturber la stabilité de l'arc. Des contrôles intermédiaires doivent être définis le long de la ligne : comportement au mouillage après nettoyage chimique, aspect métallique de la surface après l'acide, mesure de conductivité après rinçage. L'acceptation finale se fait par une soudure d'essai, en évaluant ensemble porosité, projections et stabilité de l'arc.
Le travail ne s'arrête pas à la sortie du tréfilage : le savon et la couche de phosphate laissés en surface déterminent la qualité de l'opération suivante. Porosités de soudure, perte d'adhérence de la peinture, manques en galvanisation et résidus dans le four de traitement thermique remontent tous à la même source.
Lire →Le savon réactif réagit avec la couche de phosphate pour former un savon de zinc ; le savon neutre laisse un film physique. Lequel convient à quelle ligne se décide selon la vitesse de tréfilage, le taux de réduction, le diamètre du fil et ce que le fil doit subir après tréfilage.
Lire →Le dégraissage est l'étape de nettoyage qui élimine l'huile de laminage et de tréfilage de la surface de l'acier avant la phosphatation. Le bain de phosphatation ne nettoie pas une surface sale ; le cristal ne croît que sur une surface propre. Fonctionnement, différence alcalin/neutre et contrôle de la propreté.
Lire →