Guide des matériaux et types de soudure

Guide des matériaux et types de soudure

Soudure

Figure 1 : Soudure

Le processus de soudage utilise un alliage métallique à faible point de fusion appelé soudure pour forger un lien permanent entre des pièces métalliques. Les utilisateurs font fondre la soudure pour connecter les pièces après refroidissement. Ce processus nécessite l'utilisation d'un alliage de soudure dont le point de fusion est inférieur à celui des pièces connectées. La soudure doit également être résistante aux impacts oxydatifs et corrosifs, car ceux-ci peuvent entraîner la détérioration de la jonction au fil du temps. Les soudures utilisées pour réaliser des connexions électriques doivent également avoir de bonnes propriétés électriques. Le matériau de soudure à utiliser doit également être simple à utiliser.

Si les industries mécaniques et électroniques utilisent largement la soudure pour assembler et fixer les composants, il est essentiel de s'interroger sur ce qu'est la soudure pour mieux comprendre ses différents aspects.

Table des matières

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Principaux types de soudure

Le concept consistant à lier deux ou plusieurs métaux avec un alliage à point de fusion plus bas existe depuis des millénaires. Pourtant, la soudure moderne est principalement un mélange de plomb, d'étain et de flux. Les principaux types de soudure sont les suivants :

Soudure au plomb

L'invention de la soudure à base de plomb a déclenché la renaissance de l'électronique. Le mélange le plus courant de cet alliage est une combinaison 60/40 (étain/plomb) avec un point de fusion de 180-190°C. L'étain, communément appelé soudure tendre, est ajouté pour son point de fusion plus bas. En revanche, le plomb empêche la croissance des whiskers d'étain (ce qui entraîne des courts-circuits). Lorsque la concentration d'étain augmente, les résistances au cisaillement et à la traction s'améliorent. Les industries de l'électronique, de la plomberie et du métal utilisent la soudure tendre.

Soudures sans plomb

Lessoudures sans plomb se sont accélérées lorsque l'UE a commencé à interdire le plomb dans les produits électroniques grand public. Les fabricants des États-Unis pourraient bénéficier d'allégements fiscaux s'ils utilisaient des soudures sans plomb. Dans les soudures sans plomb, les whiskers d'étain peuvent être réduits en appliquant des processus de recuit améliorés, en ajoutant des additifs à base de nickel et en appliquant des revêtements conformes. Le point de fusion des soudures sans plomb est souvent plus élevé que celui des soudures au plomb. Certaines soudures sans plomb utilisent de l'indium, du platine et du spelter.

Soudure à flux

La soudure à flux se présente sous la forme d'une bobine de "fil" avec un agent réducteur au milieu. Lorsque vous soudez, le flux est libéré, réduisant (inversant l'oxydation du) le métal au point de contact, ce qui permet d'obtenir un circuit électronique plus propre. Il renforce également les qualités de mouillage de la soudure. Le mouillage de la soudure est l'étape du processus de soudage au cours de laquelle le métal de la soudure se lie aux métaux ou aux composants de la carte de circuit imprimé. La soudure fond pendant le processus de mouillage et peut adhérer de manière adéquate au composant du PCB pour une excellente liaison par soudure. Comme le flux élimine les oxydes sur la surface du métal, le mouillage est amélioré. Il existe deux formes de soudures à base de flux. Ce sont :

  • Noyau de colophane : La soudure à la colophane incorpore un flux modéré et soude les pièces avec des résidus de flux. Les circuits électriques ou les cartes de circuits imprimés en sont deux exemples. Il n'y a généralement aucun moyen de nettoyer les résidus de flux dans ces situations, mais il est nécessaire d'éliminer le flux car il peut absorber l'humidité, entraînant la séparation du revêtement de la carte. Le résidu de flux de colophane n'est pas corrosif ; par conséquent, aucun nettoyage après soudure n'est nécessaire. Le caractère doux de la colophane limite son application à des métaux tels que le cuivre et le laiton. Le flux avec un noyau de colophane est donc principalement utilisé dans l'électronique.
  • Des noyaux d'acide : L'expression "noyau acide" désigne un flux intense qui relie l'acier et d'autres métaux. Les soudeurs doivent éliminer les résidus de flux de ce noyau après le soudage pour éviter la corrosion de la pièce. On ne doit utiliser les noyaux d'acide que pour la réparation des métaux et la plomberie. Il est essentiel de confirmer le type de flux du noyau si le brasage nécessite plus de flux, et le flux appliqué à l'extérieur doit correspondre au noyau du flux.

Pourquoi la soudure sans plomb est essentielle pour des applications spécifiques

Les travailleurs des industries qui émettent beaucoup de plomb sont plus sensibles aux dangers du plomb, car ils peuvent l'inhaler ou entrer en contact avec lui en touchant des surfaces contaminées. Comme certaines applications exigent que les travailleurs travaillent de longues heures avec des soudures, la nature toxique du plomb devient un obstacle. De plus, l'étain présent dans la soudure sans plomb produit une légère couche d'oxydation à l'extérieur, ce qui entraîne une électrodéposition.

Facteurs de forme

La soudure se présente sous plusieurs formes, notamment le fil, la soudure préformée, la pâte et la poudre. Le choix entre ces types de soudure exige un examen approfondi de l'application et des exigences globales.

Fil de soudure

Le fil de soudure existe dans de nombreuses épaisseurs différentes, et les motifs et le flux peuvent être présents ou non dans le fil. Les fils fourrés de soudure ont des applications variées allant de l'assemblage de circuits imprimés à l'assemblage de substrats métalliques industriels. Le fil de soudure solide est utilisé pour coller des pièces mécaniques dans l'industrie de la plomberie, pour joindre des pièces sur des cartes de circuits imprimés, entre autres applications. Le fil de soudure solide a besoin d'un flux séparé pour fonctionner efficacement.

Souder un circuit imprimé

Figure 2 : Souder un circuit imprimé

Soudure de préformes

Le type de soudure le plus spécifique (et le plus restrictif) est la soudure préformée. Ce formulaire consiste en une forme préfabriquée adaptée à une application particulière. Les soudures préformées estampées avec flux intégré sont les plus courantes. Les soudures préformées sont couramment utilisées pour le codage de puces, le collage de matrices, l'assemblage de circuits imprimés, le scellement, les fusibles thermiques, entre autres. Nous allons prendre l'exemple du collage des puces :

Lecollage de puces utilise la soudure pour connecter des composants électroniques tels qu'une base de circuit et un composant semi-conducteur. Le technicien place une préforme de soudure entre la base du circuit et le composant semi-conducteur, puis la chauffe dans un environnement réducteur.

Pâte à souder

La pâte à souder est composée de poudre de soudure et d'un flux épais qui est "imprimé" sur un circuit imprimé à l'aide d'un pochoir. Le flux agit comme un adhésif temporaire, qui maintient les composants sur la surface jusqu'à ce que la pâte soit chauffée. Une fois chauffée, la pâte forme un lien physique plus ferme. Les pâtes utilisent généralement des alliages d'étain ou de plomb.

Poudre à souder

La poudre à souder est une alternative à la technique traditionnelle de soudure au fil. La majorité des poudres à souder sont à base d'alliages. La poudre de soudure présente un avantage important par rapport au fil de soudure classique. La poudre rend la tâche de soudage plus facile à automatiser. Au lieu d'appliquer la substance de soudure et le flux l'un après l'autre, ils sont combinés en une pâte de soudure prémélangée et utilisés en une seule fois.

Flux

Le flux nettoie les contaminants ou les oxydes des pièces métalliques avant la soudure. Les oxydes s'accumulent lorsque le métal réagit avec l'oxygène, ce qui empêche les jonctions de soudure de se faire correctement. Comme le flux modifie la tension superficielle de la soudure fondue, il protège les pièces métalliques contre la réoxydation pendant le brasage. Certaines soudures sont auto-fondantes, c'est-à-dire qu'elles sont fournies avec un flux intégré, mais d'autres nécessitent un nettoyage.

Qu'est-ce que la soudure à froid ?

Une soudure froide se produit lorsque la soudure fond partiellement en raison d'un chauffage insuffisant. Les joints froids sont durs et d'aspect irrégulier, et cette erreur de soudure entraîne un joint instable. Vous pouvez corriger cette erreur en réchauffant la jonction jusqu'à ce que la soudure coule à nouveau. Pour éviter cette erreur à l'avenir, assurez-vous que le fer à souder est correctement préchauffé et qu'il fonctionne à la bonne puissance.

Qu'est-ce qu'une mèche de soudure ?

La mèche à souder est une technique permettant de retirer la soudure à l'aide d'un flux et d'un fil de cuivre tressé. Les particuliers utilisent ce procédé pour retirer les composants défectueux ou corriger les ponts de soudure.

Pour en savoir plus sur le brasage, consultez nos articles techniques sur les stations de brasage et les conseils de brasage.

Critères de sélection

Lors du choix d'une soudure, il y a quatre aspects clés à vérifier. Ils comprennent :

  • Facteurs de forme : Vous devrez décider si le fil de soudure, la soudure préformée, la pâte à souder ou la poudre à souder conviennent à votre application.
  • Taille des particules de la poudre d'alliage : Comme déterminé par l'application
  • Teneur en plomb : plombé ou sans plomb
  • Résistance à la traction : Choisissez une soudure qui correspond à vos préférences en matière de résistance à la traction.
  • Température de fusion :choisissez une soudure dont le point de fusion est inférieur à celui des métaux à assembler.

Vérifiez que tout est conforme aux spécifications de votre travail.

FAQs

Où utilise-t-on la soudure ?

L'électronique, les systèmes de climatisation, les pièces de plomberie, les radiateurs et les extincteurs automatiques utilisent les techniques de soudure.

Que faire si je ne suis pas capable de souder du fil ?

Si vous ne pouvez pas souder le fil, vous pouvez l'entrelacer avec une épissure.

Quel métal ne peut pas être soudé ?

Les métaux en acier inoxydable fortement alliés, le magnésium et le titane sont difficiles à souder.

La soudure est-elle la même chose que le soudage ?

Non, ils sont entièrement différents. La soudure utilise beaucoup moins de chaleur que le soudage.

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