Fer à souder

Présentation des fers à souder

Les fers à souder sont basés sur le fait que les matériaux électriquement résistants (mais encore conducteurs) montent en température lorsqu'ils sont traversés par un courant électrique.

Bien que nécessitant une alimentation électrique externe, l'utilisation d'un fer à souder est essentiellement une opération manuelle. Ce type d'appareil est donc classé dans la catégorie générale des outils à main et non pas celle des outils électriques.

La poignée du fer à souder est thermiquement et électriquement isolée. Lorsqu'il est traversé par un courant électrique, l'élément chauffant nu en métal résistant-conducteur (le plus souvent en cuivre ou nickel), appelé la panne, atteint une température suffisamment élevée pour fondre le fil de soudure. Les températures ne sont pas suffisantes pour fondre les pièces à assembler.

L'élément chauffant est approvisionné en électricité par un câble connecté à une prise électrique murale ou une batterie. D'autres variantes existent. Certains fers à souder sont dotés d'un réservoir de gaz dont la combustion produit la chaleur requise pour souder par chauffage catalytique, au lieu d'une flamme. Dans le passé, des modèles plus primitifs comprenaient seulement une poignée entourant une longue pointe en cuivre chauffée par une flamme externe. Ces modèles sont actuellement obsolètes quelles que soient les applications.

Lorsqu'un joint électriquement conducteur est nécessaire entre deux pièces, le fer à souder (s'il est utilisé avec précaution) fond une faible quantité de fil en alliage métallique fusible, appelé soudure. L'âme de ce fil est un agent nettoyant (flux) qui élimine l'oxydation susceptible d'affaiblir le joint et améliore les propriétés de mouillage de la soudure (la capacité de maintien du contact avec la surface à laquelle il est appliqué en état de fusion). La pointe du fil de soudure est positionnée à la jointure des pièces à souder et la panne du fer à souder est appliquée sur le fil de soudure jusqu'à ce que de petites quantités fondent pour former un joint électriquement conducteur.

La poignée de certains fers à souder est dotée d'un voyant LED qui indique s'il est ou non sous tension.

 

Histoire du fer à souder

Bien que le soudage soit considéré comme une technique moderne, des sources historiques indiquent que des fers à souder ont été utilisés en Égypte il y a quelque cinq mille ans par des orfèvres pour souder des ornements en or. La découverte de l'étain, il y a 4000 ans, a largement contribué à la propagation du soudage, puisque ce métal a des propriétés de soudure plus efficaces que les matériaux précédemment utilisés. Même si des dates précises soient difficiles à établir, il semble probable que le soudage a progressé depuis l'Égypte et dans la région méditerranéenne, avant d'être adopté par les artisans de l'Empire romain, incluant les plombiers qui assemblaient des canalisations d'eau en plomb sur des distances atteignant 400 km. Cette technique s'est ensuite propagée en Suisse et en Hongrie.

Le premier fer à souder électrique semble avoir été fabriqué en 1898 par l'American Electrical Heater Company, même si l'industriel allemand Ernst Sachs a affirmé qu'il était le premier à inventer un tel dispositif en 1921. En 1960, la société américaine Weller Manufacturing Company a breveté aux États-Unis le fer à souder « Magnastat » qui utilise un composant magnétique pour réguler la température de sa panne.

Le brasage tendre est largement utilisé dans l'industrie de l'électronique et l'ingénierie de la production.

 

Aspects techniques du fer à souder

Des fers à souder à faible puissance électrique sont disponibles entre 15 et 35 watts. Outre leur puissance électrique, la température de ces outils est généralement déterminée par plusieurs facteurs, incluant la température des pièces à assembler, l'impact du refroidissement ambiant, l'équilibre thermique entre la panne et la pièce (normalement leur température baisse lorsque la panne est appliquée à un objet de grandes dimensions, un châssis par exemple, et peut devenir trop faible pour fondre un fil de soudure).

Pour souder des pièces de grandes dimensions, des fers à souder plus sophistiqués sont nécessaires. Ces fers à souder à température régulée sont dotés d'un capteur thermique et d'un régulateur pour maintenir la panne à une température constante. Ils tirent automatiquement plus de courant en fonction de la masse de la pièce à assembler. Certains modèles sont autonomes, mais d'autres utilisent le circuit de contrôle et la capacité de régulation thermique d'une station de soudage séparée pour fonctionner correctement. Certaines de ces stations affichent la température de la panne du fer.

Le contrôle de la température est réalisé par différents moyens. Certains fers à souder régulés utilisent un contrôle de puissance variable semblable à un dimmer d'éclairage. L'utilisateur peut ainsi augmenter manuellement la température de la panne, dès qu'elle est inférieure à l'équilibre thermique requis. Ce type de fer à souder ne mesure pas ni ne régule automatiquement la température de la panne.

D'autres utilisent un thermostat intégré dans la panne du fer. Il contrôle automatiquement l'alimentation électrique connectée à la panne, qui est activée et désactivée selon les besoins.

Sur certains fers à souder, la température est contrôlée par une panne magnétique dont le magnétisme diminue à partir d'un seuil thermique spécifique appelé le point de Curie. La panne reste magnétique et un commutateur contrôlant la tension connectée à la panne est maintenu fermé, permettant le passage du courant. Lorsque la température sélectionnée au point de Curie est dépassée, les contacts du commutateur s'ouvrent automatiquement, coupant l'arrivée du courant.

 

Utilisation des fers à souder dans le secteur de la fabrication

Dans ce secteur, les processus de production à haut volume exigent d'autres méthodes de soudage. Les fers à souder sont fréquemment utilisés dans des unités de production à faible volume, tels que les assemblages électroniques, pour réaliser des réparations et pour terminer des installations. D'autres applications moins communes incluent le soudage du plastique (assemblage de pièces en plastique avec un joint de fusion, au lieu de créer un joint avec du matériau de soudure rapporté) et pour décorer du bois avec des motifs brûlés (pyrogravure).

 

Autres applications des fers à souder

Les fers à souder sont des outils idéaux pour souder des transistors, des fils, des plaques ou des circuits imprimés (CI).

 

En quoi le fer à souder est-il unique ?

Contrairement aux opérations de soudage qui exigent des températures extrêmement élevées (nécessitant, par exemple, des tapis de protection thermiques et des chalumeaux à gaz pour obtenir les hautes températures nécessaires au soudage des tubes en cuivre), un fer à souder est un instrument complet et indépendant, qui requiert uniquement une source électrique pour chauffer et l'application d'un fil de soudure pour créer un joint conducteur entre des pièces.