Soudage et brasage
On confond souvent soudage et brasage, deux procédés d’assemblage par apport d’une énergie extérieure. Ce sont pourtant deux techniques qui donnent aux assemblages des propriétés très différentes.
Le brasage des métaux est un procédé d'assemblage sans fusion des surfaces assemblées. La liaison obtenue résulte d’une diffusion/migration atomique de part et d’autre du ou des interfaces, diffusion/migration permise par l’apport d’énergie extérieure.
Dans le cas d’un brasage sans apport de métal, la diffusion se fait directement entre les deux solides. Les assemblages réalisés par les chaudronniers et les forgerons par pilonnage du métal préalablement chauffé s’apparentent à la technique du brasage sans apport de métal.
La technique de brasage la plus courante est cependant celle du brasage avec apport de métal, généralement un alliage. L’apport d’énergie fond l’alliage et la diffusion se fait aux interfaces solide/liquide.
La transition d’un alliage entre état solide et état liquide est caractérisée par deux températures :
- Le solidus est la température en dessous de laquelle l’alliage est entièrement solide.
- Le liquidus est la température au-dessus de laquelle l’alliage est entièrement liquide.
Entre ces deux température, l’alliage est pâteux. Le mélange étain/plomb 60Sn/40Pb par exemple a une température de solidus de 183°C et une température de liquidus de 189°C. Ces températures dépendent de la teneur du mélange.
Un alliage est dit eutectique lorsque solidus et liquidus sont confondus. Il se comporte dès lors comme un métal mono-composant. La température eutectique est inférieure à la température de fusion de chacun des métaux constituant l’alliage, ce qui permet de travailler à la température de brasage la plus basse possible. Pour reprendre l’exemple du mélange étain/plomb, le mélange eutectique est obtenu pour un teneur de 63% d’étain et de 37% de plomb. La température eutectique d’un tel mélange est de 183°C alors que l’étain fond à 232°C et le plomb à 327°C. L’eutectique 63Sn/37Pb est très utilisé pour le report de composants sur les cartes électroniques. L’eutectique 80Au/20Sn fond quant à lui à 280°C alors que l’or fond à 1063°C. Il est utilisé en microélectronique. La technique du brasage est très ancienne. On a retrouvé en Iran des statuettes brasées datées de 3000 ans avant notre ère.
Le soudage est un procédé d’assemblage permettant d'assurer la continuité de la matière à assembler. Cette continuité est réalisée à l'échelle atomique par fusion locale des surfaces à assembler. Le soudage nécessite une énergie d’activation élevée.
La technique du soudage s’est développée au XIXème siècle, grâce à la mise au point de dispositifs permettant de réaliser des arcs électriques en continu. La découverte de l’acétylène a ensuite conduit au développement du chalumeau oxyacétylénique au tout début du XXème siècle. Elihu Thomson de son côté breveta la technique de la soudure par résistance électrique pendant les années 1880. Les techniques ont aujourd’hui considérablement évolué et le soudage peut se faire de multiples façons : soudage laser, par faisceau d’électrons, torche plasma, soudage par ultrasons, soudage sous vide... La plupart de ces techniques visent à concentrer l’énergie dans les surfaces à assembler de façon à limiter au minimum la fusion de matière.
Le soudage par friction est le plus souvent involontaire : on parle alors de grippage.
