Soudage des tôles d'acier revêtues

Dans l’industrie des véhicules automobiles, mais aussi dans l’électroménager et dans d’autres secteurs utilisateurs de tôles d’acier, une tendance lourde des dernières décennies est d’employer des tôles prérevêtues contre la corrosion, ce qui permet d’assurer un bon contrôle et une bonne homogénéité des épaisseurs de revêtement déposées.

Le mode de dépôt le plus courant est l’immersion de la tôle dans un bain fondu du métal à déposer (galvanisation au trempé). Le dépôt est généralement constitué de zinc presque pur (galvanisé), mais qui peut être enrichi en fer (10 %) par traitement thermique (galvannealed). Le bain peut également contenir de l’aluminium à différentes teneurs (moins de 0,5 % pour le galvanisé, 5 % pour le Galfan, 55 % pour l’Aluzinc), et même être constitué essentiellement d’aluminium (Alupur ou Alusi, qui contient 10 % de silicium).

Le mode de dépôt par électrodéposition, plus coûteux, reste cependant employé pour le zinc pur, le zinc allié au nickel, ou encore l’étain dans les emballages alimentaires.

L’épaisseur de revêtement métallique déposée est typiquement de l’ordre de 10 µm, et comprise dans tous les cas entre quelques micromètres et quelques dizaines de micromètres.

À ce revêtement métallique peut s’ajouter, dans certains cas, un traitement chimique de conversion de la surface (phosphatation ou chromatation principalement) destiné à renforcer la protection contre la corrosion, et à faciliter la mise en forme de la tôle ou l’accrochage d’une peinture. Ces traitements modifient la surface sur une épaisseur très faible (1 à 2 µm pour la phosphatation, beaucoup moins pour la chromatation).

Enfin, il arrive qu’un revêtement organique soit déposé en plus des couches précédentes, soit en faible épaisseur (ROM ou Revêtement Organique Mince, d’épaisseur inférieure à 5 µm), soit en épaisseurs plus importantes (primaires avant peinture, d’épaisseur 10 à 20 µm), soit même en multicouches jusqu’au laquage complet (tôles prélaquées, avec une épaisseur de revêtement organique de plusieurs dizaines de micromètres).

Il s’avère que la présence de ces couches de revêtement sur les tôles rend plus complexe leur mise en œuvre, et en particulier leur assemblage par soudage. La principale difficulté, commune à tous les procédés de soudage, est liée à la fusion précoce du zinc (419 ^oC) et à sa vaporisation (906 ^oC) bien avant la fusion de l’acier (1 536 ^oC). De même, un éventuel revêtement organique se décompose entre 300 et 500 ^oC. Ces résidus gazeux, liquides ou solides de revêtement dans la zone de soudure sont à l’origine de pollutions diverses du bain fondu ou des outils de soudage, plus ou moins dommageables à la qualité de la soudure et au bon...