La soudure exothermique est un processus chimique qui permet la liaison moléculaire des métaux de manière durable. Elle s’applique aux liaisons métalliques et son utilisation est très répandue comme dans le secteur Ferroviaire et le secteur électrique, pour les connexions de mise à la terre.
Dans cet article, nous allons nous intéresser à l’évolution de la soudure exothermique, depuis son invention en 1893 jusqu’aux dernières innovations, grâce auxquelles d'importantes améliorations du processus ont vu le jour.
La soudure exothermique depuis son invention jusqu'à nos jours
La soudure exothermique, basée sur une réaction thermite, a été découverte en 1893 par le chimiste allemand Hans Goldschmidt, en prenant comme point de départ les études de Bekétov. Depuis, la réaction aluminothermique est connue comme la "réaction de Goldschmidt". En 1895, Goldschmidt a développé le procédé et l'a breveté en Allemagne.
Des années auparavant, entre 1859 et 1865, le scientifique ukrainien Nikolaï Beketov de l'Université de Kharkiv (Ukraine) avait observé que l'aluminium restituait des métaux à partir de ses oxydes soumis à des températures élevées. Ces recherches ont conduit au développement ultérieur du procédé Goldschmidt de la soudure aluminothermique.
La première application commerciale de la réaction aluminothermique pour le fer eut lieu en 1899 et consistait à souder des tronçons de voies ferrées à Essen (Allemagne). Exportée vers le continent américain, son utilisation s’étendit. Compte tenu de son grand intérêt commercial, John H. Deppeler décida de le breveter en 1928 aux États-Unis.
Quant au cuivre, en 1939, Charles Cadwell réalisa la première application non-ferreuse pour la soudure, en l'appliquant aux connexions électriques. En signe de reconnaissance, ce processus fut baptisé dans un premier temps Cadweld.
Depuis les premières applications de la soudure Cadweld, le procédé et le format n'ont pratiquement pas évolué pendant des années. C'est au cours de la dernière décennie que se sont produites les innovations les plus notables, qui ont concerné principalement le type de charge et d'allumage, pour rendre le processus plus polyvalent et plus sûre.
Le développement et l'innovation technologique des différents fabricants du secteur ont fait progresser le processus Cadweld. Le système Apliweld® d'Aplicaciones Tecnológicas s'est imposé comme la méthode la plus sûre et la plus pratique du marché. Pour cette raison, de plus en plus d'installations dans les infrastructures à travers le monde la préfèrent.
La soudure exothermique du cuivre dans le secteur électrique
Les connexions aluminothermiques sont utilisées comme liaisons de conducteurs électriques. L'utilisation de la soudure exothermique pour les prises de terre garantit la conductivité électrique sans risque de dégradation ou de détérioration des liaisons dans le temps.
D’ailleurs, les liaisons de soudures exothermiques sont les seules reconnues comme valables en tant que liaison électrique, selon la IEEE, comme câble continu non raccordé.
Différences entre les charges en poudre et les charges en tablette pour soudure exothermique
Les charges de poudre ont été les premières à être inventées et commercialisées. Cependant, en raison des inconvénients qu’elles peuvent présenter, Aplicaciones Tecnológicas a fait de grands efforts pour développer un format alternatif de tablette ronde (ou comprimé), avec un excellent résultat.
- Les charges en format tablette nécessitent qu’une seule ou deux références au maximum. L’une des références est utilisée pour 90% des liaisons et l'autre pour les conducteurs de grandes dimensions. Dans le système de charges en poudre, les références multiples, différentes pour chaque type de soudure, constituaient un net inconvénient. Dans ces cas, il était courant que les travailleurs aient des charges de poids différents : cartouches pour 45 g de soudure exothermique, 65 g 90 g, 115 g, 150 g … Les références sont simplifiées grâce à Apliweld®.
- Le format tablette élimine les difficultés propres à la manipulation de la poudre : déversements, perte de matériau lors de l'ouverture ou de la manipulation, difficulté à travailler par temps venteux, etc.
- Les charges en format tablettes, système unique d’Apliweld®, réduisent le résidu à une boîte en carton pliable, ce qui est important pour minimiser l’impact du processus sur l’environnement. N’importe quelle soudure en poudre accumule des résidus de chaque charge (généralement en plastique).
D'autres systèmes qui ont voulu proposer une alternative électronique, comme le fait Apliweld®, présentent la charge en capsules et chaque soudure laisse un emballage sous la forme de résidu non biodégradable.
- Les tablettes peuvent être utilisées dans tous les types et marques de moules qui existent sur le marché.
Pour ceux qui sont habitués aux méthodes traditionnelles de soudure aluminothermique, les améliorations d'Apliweld® représentent de grands avantages.
Kit de soudure exothermique
Pour réaliser des liaisons aluminothermiques, l'équipement de soudure exothermique nécessaire comprend les éléments suivants :
Moule en graphite
Lorsqu’on doit effectuer de nombreuses soudures du même type de liaison, il est souvent recommandé d’utiliser des moules de soudure spécifiques. Si on doit réaliser peu de connexions de plusieurs types de liaisons, l'utilisation du moule multiple est alors recommandée.
Charges en format tablettes rondes (comprimés)
Les charges qui sont introduites à l'intérieur du moule pour produire la réaction aluminothermique, sont présentées sous forme de tablettes rondes faciles à utiliser et à doser. Chaque boîte est composée de 20 tablettes.
Sur chaque moule, le nombre de tablettes requises pour réaliser la liaison est spécifié.
Système initiateur électronique avec allumage à distance
La soudure exothermique avec allumage électronique représente des avantages importants, avec, en tête, la sécurité qu’elle représente. Le système est composé d’un initiateur électronique ininflammable et d’un équipement d’allumage à distance. Ainsi, l’allumeur avec initiateur en poudre inflammable est remplacé par un système plus sûr : Apliweld® Secure+.
Son plus grand avantage est de pouvoir allumer à distance, grâce à l'activation de la réaction via Bluetooth, évitant ainsi les risques d'accidents résultant de la réaction elle-même ou toute erreur dans la préparation du système.
Pince pour soudure exothermique
Selon le type de moule requis, la pince utilisée dans la soudure exothermique varie. Sur chaque moule, la pince requise est spécifiée.
Autres accessoires pour soudure exothermique
Les accessoires de sécurité et de nettoyage (brosses, gants, grattoir, etc.) sont indispensables à la réalisation de toute soudure. De plus, en fonction de la liaison à réaliser et du matériel disponible, il est possible que d'autres accessoires soient nécessaires comme par exemple de la pâte de scellage ou un certain type d’adaptateur.
Lors de l’acquisition de soudures exothermiques, il est très important de prendre en compte la qualité du produit, les solutions qui simplifient le travail et la logistique, tout en assurant la sécurité des travailleurs et la prévention des risques professionnels.
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