Comment faire une soudure à froid ?

La soudure à froid est une technique qui permet d’assembler deux pièces sans apport de chaleur, aussi efficace sur les métaux que sur les plastiques ou les polymères. L’avantage de ce type de soudure, c’est que la jonction ne nécessite pas l’apport d’une autre matière comme les rivets, les agrafes ou la boulonnerie. Par ailleurs, la soudure à froid permet de réparer des objets du quotidien, notamment les tuyaux de la plomberie, ou d’autres matières comme la céramique.*

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Dans cet article nous allons donc vous guider pour la réalisation d’une soudure à froid.

Les principes de fonctionnement d’une soudure à froid

Lorsqu’on assemble deux objets en utilisant de la soudure, on a tendance à penser que le procédé consiste à assembler des pièces de métal liquéfiées grâce à une chaleur intense. Pourtant, il s’agit d’une méthode qui consiste à joindre deux éléments à l’état solide, c’est pour cela que la soudure à froid est aussi appelée soudure par contact.

Etant donné que le processus ne fait pas intervenir de chaleur (le déroulement du procédé se fait à température ambiante), les matériaux ne vont pas se fondre ; la technique va être différente d’un matériau à l’autre, du fait que chaque substance se différencie par ses caractéristiques.

Les métaux pouvant être assemblés par la soudure à froid sont entre autres le cuivre, l’argent, l’aluminium, le nickel et le plomb. Rappelons que ce procédé peut être appliqué sur les plastiques ainsi que sur les matériaux à base de polymère, cependant il faut tenir compte des propriétés de ces matériaux, notamment la déformation sans rupture avant d’appliquer cette forme de soudure.

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L’usage de la soudure à froid

Les métaux légers sont les premiers matériaux à utiliser la soudure à froid ; en effet c’est ce type de soudure qui s’accorde le mieux à l’assemblage de l’aluminium, de l’inox, du cuivre ou encore du plomb. La méthode de soudure classique à chaud ne convient pas aux caractéristiques de ces matériaux car ces derniers vont se déformer sous l’effet de la température élevée. La liste des métaux qui peuvent être traités avec ce type de soudure est longue : on peut également ajouter l’argent, la fonte ou encore le nickel.

Les plastiques et les produits de polymère ou PVC peuvent être traités avec ce type de soudure, à condition que leur déformation ne conduise pas à la casse ; cela va donc dépendre de leur ductibilité, c’est à dire que la forme initiale de la pièce doit être retrouvée après la soudure. Les plastiques qui ne risquent pas de se casser sous l’effet de la soudure sont notamment les tuyaux de chauffage ou encore les canalisations d’évacuation.

Les produits en caoutchouc dur peuvent être collés par la soudure à froid pour linoléum (il est préférable d’utiliser cette soudure sur les joints plutôt que de se servir d’un adhésif traditionnel). Notons qu’il existe également des soudures à froid pour les éléments en céramiques et en polypropylène.

La soudure est surtout utilisée pour réparer des objets métalliques et des réseaux de canalisations, mais le domaine industriel se sert également beaucoup de cette technique, notamment les secteurs de l’automobile et de l’aérospatiale : effectivement, la soudure à froid est particulièrement efficace pour effectuer la jonction des câbles, afin de fusionner des joints dissemblables, ou encore pour restituer la rigidité d’une pièce.

De plus, la réparation d’une pièce cassée ne va se faire qu’en quelques minutes avec ce type de soudure, à condition que le procédé ne soit pas appliqué pour assembler deux pièces qui sont soumises à une charge importante.

La réparation effectuée avec la soudure à froid est rapide, et la solidité de l’ensemble est fiable : il s’agit donc d’une solution immédiate pour résoudre la casse des objets au quotidien avant d’envisager de faire fondre la pièce en entier.

Prenons l’exemple d’un tuyau de plomberie cassé : la fente peut être obstruée rapidement grâce à la rapidité de la soudure à froid. Dans ce cas, cette dernière se présente comme une solution temporaire afin d’éviter la dispersion des eaux usées dans toute la maison jusqu’à ce que le plombier arrive.

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Le différents types de soudure à froid

La soudure à froid se divise en deux types :

D’abord, il y a la soudure à froid chimique qui est la plus courante. Il s’agit d’un polymère qui est composé de deux éléments complétés par un composant minéral ou métallique (ce dernier peut être en poudre ou en liquide). Les deux pièces vont alors être assemblées par le durcissement de ces trois éléments en polymérisant. Le produit qui sert à souder est sous forme de colle, toutefois il existe des produits sous forme de pâtes dures qui vont être malaxés.

Puis, la soudure à froid par impulsion magnétique, qui n’est pas encore très connue car il s’agit d’une méthode plus récente. L’innovation a lieu dans l’assemblage qui ne nécessite plus l’utilisation de produits de soudure, car il va se faire par l’intermédiaire d’une bobine placée au-dessus des deux pièces à souder ; les métaux vont alors se souder par l’intermédiaire d’un champ qui est généré par les forces électromagnétiques.

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La composition d’une soudure à froid chimique

Etant donné que la soudure à froid chimique est la plus utilisée, nous allons voir dans un premier temps les principaux éléments de sa composition :

  • L’agent de durcissement qui forme la couche externe du produit : son noyau est composé par de la résine plastique ou de l’époxy.
  • La résine est complétée par un composant qui est fait de poussières métalliques : ce sont des poudres laminées de métaux purifiées afin de pouvoir solidifier la soudure.

Les caractéristiques particulières des produits de soudure sont données par d’autres additifs qui doivent être adaptés aux matériaux cibles.

Du point de vue esthétique, les matériaux fusionnés par l’intermédiaire de la soudure à froid sont plus avantageux grâce à leur composition spécifique : en effet, l’absence de fusion par chaleur va donner un résultat plus sain et plus discret par rapport à la soudure classique.

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Les étapes à suivre pour réaliser une soudure à froid chimique

Rappelons que la soudure à froid chimique peut être réalisée par tout le monde car elle ne requiert aucun savoir-faire particulier, toutefois il existe quelques règles à suivre afin d’avoir un résultat satisfaisant ; le produit est accompagné d’une notice qui va vous guider pendant toutes les étapes, pour cela il vous faut une spatule, un couteau à mastic, un chiffon et du papier verre.

Il faut commencer par se protéger pour être en sécurité : vous devez donc mettre des vêtements adaptés ainsi que des gants en caoutchouc, même si la soudure ne dégage aucun produit toxique. La pièce où elle sera réalisée doit également être bien ventilée avant l’opération.

La zone à travailler doit être bien nettoyée, vous pouvez même la poncer si elle présente des aspérités. Après cela, vous pouvez passer à la préparation du produit : les deux composants (le durcisseur et la résine) doivent être bien mélangés. Par ailleurs, la quantité à préparer doit correspondre à celle dont vous avez besoin car la réaction chimique va se faire rapidement, et donc la quantité restante ne sera plus utilisable. En ce qui concerne la qualité du produit, il est préférable d’opter pour celui qui résiste à la chaleur et aux intempéries. 

Ensuite le produit final doit être appliqué sur la zone ; il sera peut-être nécessaire d’exercer une forte pression pour que les trous, les interstices et les fissures soient comblés correctement. Il existe même des matériaux qui exigent le maintien d’une pression pendant 40 mn environ.

Etant donné que le produit est sous forme d’une pâte à malaxer, il peut être modelé afin d’obtenir l’aspect souhaité ; pour une finition parfaite, la surface peut ensuite être poncée ou lissée avec du papier abrasif.

Après avoir respecté le temps de séchage indiqué sur l’emballage du produit, la surface traitée doit être rigide ; pour un séchage complet il faut compter 24h, mais ce laps de temps peut varier en fonction des composants chimiques présents dans le produit. Notons que ceux-ci vont également se reposer sur le type de matériau à traiter.

A la fin, il ne reste plus qu’à nettoyer toute la zone et éliminer toute trace de poussière.

Les avantages de la soudure à froid chimique

La soudure à froid chimique peut donc s’adapter à plusieurs types de matériaux, mais elle  présente encore beaucoup d’autres avantages qui la rende plus avantageuse que la soudure classique à chaud.

Tout d’abord, sa simplicité d’utilisation la rend intéressante car elle peut être effectuée par n’importe quelle personne ayant un minimum de connaissance en bricolage et en électricité. Cela s’explique par sa mise en œuvre qui n’a pas besoin d’outil spécialisé ni de produit compliqué à trouver, la soudure à froid est donc plus profitable que la méthode classique qui utilise des éléments de jonction tels que les rivets ou encore les agrafes.

La sécurité de la soudure à froid fait partie des avantages de son utilisation ; en effet sa mise en œuvre ne produit pas de fumée ni de vapeur toxique, elle ne présente donc aucun danger pour la santé.

Puis, la rapidité de l’exécution est également très sollicitée dans l’utilisation de la soudure à froid : non seulement l’assemblage peut être réalisé en quelques minutes, mais la solidification complète est aussi rapide. Vous n’avez besoin que de 24h pour pouvoir réutiliser l’objet réparé avec la méthode chimique.

De plus, les produits utilisés pour effectuer une soudure à froid sont faciles à trouver sur le marché et leur prix est abordable. Ce type de soudure permet d’économiser car elle évite la rémunération d’un artisan professionnel.

Il s’agit d’une technique fiable et efficace comparé à la soudure classique à chaud. En plus, la qualité du résultat final est remarquable avec des finitions qui sont parfaitement lisses et propres.

Ensuite, la soudure à froid peut être appliquée sans être obligé de réaliser une vidange de liquide : même s’il est préférable de réaliser un assemblage sur des pièces sèches, ce type de soudure peut être mise en œuvre sur des pièces encore humides. Cette technique est donc bénéfique pour la réparation des tuyaux de plomberie ou des fuites de réservoir.

La réparation des canalisations d’eau chaude est également commode avec la soudure à froid, cela s’explique par le transfert de chaleur pouvant atteindre 260°C.

Pour finir le matériel n’a pas besoin d’être déplacé ni transporté pour être réparé avec la soudure à froid, cela permet donc de gagner du temps et de l’argent.

Les inconvénients de l’utilisation de la soudure à froid chimique

Il est vrai que les avantages de la soudure à froid sont nombreux, mais il existe tout de même quelques inconvénients :

Tout d’abord, la résistance mécanique au niveau des joints est faible avec l’application de la soudure à froid.

Puis, l’assemblage des pièces réalisé avec cette soudure est moins durable si on le compare à celle qui est réalisée avec de la chaleur. C’est pour cela qu’elle n’est efficace que sur les petits travaux ou sur les réparations temporaires.

En plus d’être seulement un dépannage et une solution provisoire, la soudure à froid ne peut pas être utilisée sur tous les types de matériaux.

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Les particularités de la soudure à froid par impulsion magnétique

La soudure à froid par impulsion magnétique est issue d’une recherche qui a été menée par l’Institut Paton de Kiev dans les années 70 ; cette étude a été créé pour servir dans le domaine spatial.

La soudure se fait par impulsion mécanique à une vitesse de cent microsecondes ; il s’agit d’une opération qui n’émetdans l’atmosphère aucun produit nocif pour la santé. L’avantage de cette soudure, c’est qu’il est possible de combiner deux matériaux conducteurs comme le cuivre et l’aluminium. Etant donné qu’il s’agit d’un soudage à froid, la température maximale des matériaux traités est de 30°C, par conséquent ils ne vont pas perdre leurs propriétés ; c’est aussi pour cela qu’il est possible de se servir immédiatement de la pièce après la soudure.

L’avantage de cette soudure, c’est la résistance des pièces assemblées avec la machine. Un essai a même prouvé que le métal se rompt en dehors de la zone traitée lorsqu’il est usé : la technique est donc plus performante que la soudure à froid chimique.

En ce qui concerne le courant électrique nécessaire, l’impulsion magnétique a besoin d’une puissance de 100 000 ampères qui va circuler dans une bobine afin d’entrainer un courant de Foucault entre la paroi de la spire et de la pièce à coller. Le principe est que la charge électrique va s’opposer dans le but de se comporter comme deux aimants, la répulsion va donc éloigner la pièce de la bobine à une vitesse de 300 mètres par seconde, et de ce fait, on observe un accrochage physique entre les deux surfaces. La réaction va être accompagnée d’un son acoustique léger.

C’est surtout le secteur automobile qui s’intéresse à ce type de soudure ; en effet, le poids d’un véhicule va s’alléger grâce au soudage d’aluminium par impulsion magnétique. Cela concerne surtout les matériaux tubulaires conducteurs qui peuvent s’imbriquer les uns dans les autres.

Une bobine ne pourra être utilisée que sur quelques combinaisons de métaux ; en effet, l’intensité électrique nécessaire n’est atteinte que par l’intermédiaire d’un paramétrage et d’un calcul spécifique.

Également, le traitement de plusieurs pièces avec une seule bobine est impossible à cause de leur taille différente ; par contre avec une taille identique, la vitesse maximum de production est de 10 pièces par minute.

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Les appareils nécessaires pour réaliser une soudure à froid par impulsion magnétique

La réalisation d’une soudure par impulsion magnétique nécessite une installation atypique : l’assemblage doit se faire dans une cabine à haute tension, puis la présence d’un condensateur est sollicitée pour charger l’énergie électrique. Le soudage proprement dit va se faire par l’intermédiaire de la bobine, et un transformateur va permettre l’adaptation de la fréquence et de l’amplitude de la décharge de courant électrique.

La machine de soudage est capable d’émettre une énergie jusqu’à 50 Kj. La capacité de sa tension de charge est de 25 kV.

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