Collage ou soudage : quand choisir l’une ou l’autre méthode ?

Collage ou soudage : un choix de toujours

Une question qui revient souvent dans le secteur des adhésifs est la suivante : «Pourquoi devrais-je utiliser un adhésif plutôt que le soudage ?» Bien que ces deux méthodes soient des géants de longue date dans le monde de l’assemblage – le soudage existe sous une forme ou une autre en tant que technique d’assemblage depuis environ 3 000 avant J.-C., tandis que les adhésifs sont encore plus anciens –, le soudage bénéficie parfois d’une plus grande confiance de la part des ingénieurs et des fabricants dans l’industrie. En tant qu’êtres humains, nous avons tendance à nous en tenir à ce qui a fait ses preuves – ce que nous connaissons et en quoi nous avons confiance – et le soudage reste aujourd’hui encore une méthode d’assemblage très fiable.

Cet article ne se résumera pas à un simple discours du type «le soudage, c’est mauvais ; les adhésifs, c’est bien », comme vous pourriez vous y attendre de la part d’un fabricant de produits adhésifs. En réalité, le soudage et les adhésifs ont tous deux leurs applications, leurs avantages et leurs inconvénients, ainsi que des domaines dans lesquels l’un est préférable à l’autre. Nous allons tenter de comparer ces deux approches de manière impartiale afin de vous permettre de mieux comprendre dans quelles circonstances il convient d’utiliser l’une ou l’autre de ces méthodes.

Le soudage : un métier ancestral en constante évolution

Comme je l’ai mentionné précédemment, le soudage existe depuis des milliers d’années. Les Égyptiens et les Sumériens de l’Antiquité ont commencé à assembler des métaux à l’aide de la chaleur et de la pression, un procédé connu sous le nom de soudage à la forge. Cette technique s’est progressivement généralisée et est restée la seule méthode de soudage utilisée jusqu’à la fin du XIXe siècle. Aujourd’hui, cependant, la plupart des techniques de soudage reposent sur le soudage à l’arc, qui consiste à utiliser l’électricité pour chauffer et faire fondre les métaux avant de les assembler et de les laisser refroidir.

Types de soudage moderne

Il existe plusieurs types de soudage utilisés dans l’industrie moderne. Nous allons les passer brièvement en revue ci-dessous :

Soudage MIG (soudage sous gaz inerte avec fil-électrode / GMAW)

Fonctionnement : une électrode filaire alimentée en continu fond pour former la soudure, tandis qu’un gaz de protection inerte ou semi-inerte protège le métal en fusion.

Avantages

• Vitesses de soudage élevées
• Facile à apprendre
• Offrant un haut degré d’automatisation
• Idéal pour les environnements de production

Applications courantes

• Construction automobile
• Fabrication générale
• Acier de construction
• Tôlerie

Soudage TIG (gaz inerte au tungstène/GTAW)

Fonctionnement : ce procédé utilise une électrode en tungstène non consommable pour créer l’arc de soudage. Un métal d’apport est ajouté séparément si nécessaire.

Avantages

• Extrêmement soigné et précis
• Très belle finition
• Plus facile à contrôler
• Idéal pour les matériaux fins

Applications courantes

• Aérospatiale
• Matériel médical
• Fabrication d’éléments en acier inoxydable
• Composants en aluminium
• Équipements destinés à l’industrie agroalimentaire

Soudage au laser

Fonctionnement : un faisceau laser focalisé fait fondre le matériau afin de réaliser une soudure étroite et précise.

Avantages

• Très haute précision
• Distorsion minimale
• Haute vitesse
• Facilement automatisable
• Faible zone affectée thermiquement

Applications courantes

• Électronique
• Dispositifs médicaux
• Construction automobile
• Aérospatiale
• Production de batteries

Soudage par points par résistance

Fonctionnement : un courant électrique traverse des tôles superposées tandis que des électrodes exercent une pression, ce qui génère de la chaleur et forme un noyau de soudure.

Avantages

• Extrêmement rapide
• Très reproductible
• Facilement automatisable
• Sans matière de remplissage

Applications courantes

• Assemblage de carrosserie automobile
• Électroménager
• Armoires métalliques
• Électroménager

Il s’agit du processus que les adhésifs structuraux complètent ou remplacent le plus souvent dans la construction de carrosseries automobiles.

Il existe de nombreux autres types de soudage, mais ces quatre-là sont généralement les plus couramment utilisés dans l’industrie aujourd’hui.

Avantages du soudage

Le soudage présente de nombreux avantages qui lui permettent de rester très populaire dans l’industrie aujourd’hui. Parmi ses principales caractéristiques, on peut citer :

• Une méthode d’assemblage éprouvée et établie de longue date. Le soudage a fait ses preuves au fil du temps. Il est utilisé depuis des milliers d’années pour assembler des métaux.
• Un haut niveau de confiance. Les ingénieurs et le grand public considèrent le soudage comme un moyen fiable d’assembler des pièces. Les assemblages soudés sont réputés solides et durables.
• Fonctionne avec les assemblages bout à bout et d’autres géométries d’assemblage simples. Le soudage est la technique idéale pour assembler des métaux présentant un joint bout à bout (en forme de L). Les adhésifs, en revanche, ne conviennent pas bien à ce type de joint.
• Crée une structure continue. Le soudage permet en effet de ne faire qu’un deux métaux, sans aucun intercalaire entre eux. C’est la solution idéale pour préserver la conductivité électrique et/ou thermique entre les pièces.
• Offre une résistance optimisée aux variations de température. En particulier lorsque la soudure a permis d’assembler des substrats identiques (comme de l’acier et de l’acier), le joint sera parfaitement adapté pour résister à des températures extrêmes, qu’elles soient élevées ou basses.

Inconvénients du soudage

• Une formation et une certification sont requises. Le soudage est un métier qui nécessite une formation adéquate et une certification pour être exercé de manière professionnelle. Cela signifie que si vous avez besoin de travaux de soudage, en particulier de manière régulière, vous devrez trouver (et rémunérer) une personne qualifiée pour s’en charger.
• Nécessite un équipement. De même, le soudage nécessite également un poste à souder, un équipement de sécurité, un poste de travail, du gaz, etc. Tout cela a un coût, et le matériel de soudage industriel à usage intensif peut s’avérer onéreux.
• Présente des risques. Le soudage comporte des risques inhérents. Comme il implique des étincelles, une chaleur intense et souvent l’utilisation de gaz, le soudage présente un risque d’incendie et d’explosion. Cela signifie qu’il ne peut être pratiqué dans les zones ATEX (législation européenne) ni dans aucun endroit présentant un risque d’incendie ou d’explosion.
• Nécessite de l’espace. Les soudeurs ont besoin d’espace pour travailler. Contrairement à ce qui se passe avec un adhésif, par exemple, il serait très difficile de souder des tuyaux de plomberie sous un évier.
• Peut entraîner un ternissement ou une déformation. Certains métaux, notamment l’acier inoxydable, peuvent subir des altérations esthétiques dues au soudage. L’exposition à la chaleur très intense dégagée par le soudage peut entraîner l’oxydation et la décoloration de la surface du métal, ce qui donne à votre produit un aspect peu esthétique.
• Compatibilité limitée avec les substrats. Le soudage ne convient généralement qu’à l’assemblage de métaux entre eux, ou de plastiques entre eux. Il n’est pas possible de souder des métaux à des plastiques ou à des composites. Même le soudage de métaux dissemblables (comme l’aluminium et l’acier) peut s’avérer difficile, car chaque métal possède un point de fusion différent. Dans le cas d’un soudage direct entre l’aluminium et l’acier, l’aluminium fondrait avant même que l’acier ne commence à chauffer.
• Concentre les contraintes au niveau de la zone de soudure. Le soudage concentre les charges physiques, les forces et les vibrations sur de minuscules points rigides et localisés, tels que les bords d’un cordon de soudure ou de petits noyaux de soudure. Cela engendre des pics de concentration de contraintes élevés et des risques de fatigue.
• Il est difficile d’obtenir une étanchéité parfaite. La présence de petits trous dans les joints soudés rend difficile l’obtention d’une étanchéité à 100 % face aux liquides et aux gaz. Un traitement supplémentaire peut s’avérer nécessaire.

Les adhésifs : une technologie encore plus ancienne que le soudage !

Le soudage a une très longue histoire, mais celle des adhésifs remonte à bien plus loin encore : il y a 200 000 ans, les Néandertaliens utilisaient déjà du goudron d’écorce de bouleau comme adhésif pour leurs outils et leur matériel de chasse ! La première usine de fabrication commerciale de colle a été fondée aux Pays-Bas à la fin du XVIIe siècle, tandis que les adhésifs modernes ont fait leur apparition dans la seconde moitié du XIXe siècle et ont continué à se développer au XXe siècle.

Fabricant d’adhésifs industriels depuis plus de 60 ans, Permabond produit une large gamme de colles dont la composition chimique, la technologie et la compatibilité avec les supports varient. Des adhésifs époxy aux acryliques structurels, en passant par les cyanoacrylates (également appelés « superglue ») et les adhésifs durcissant sous l’effet des rayons UV, ces produits couvrent un large spectre en fonction de la nature de l’application et des pièces à assembler.

Les adhésifs permettent d’assembler une grande variété de matériaux, notamment les métaux, les plastiques, les composites, les caoutchoucs, les céramiques et bien d’autres encore. Ils sont également particulièrement adaptés à l’assemblage de matériaux dissemblables, par exemple les métaux et les plastiques.

Avantages des adhésifs par rapport au soudage

• Aucune formation approfondie n’est nécessaire. Contrairement au soudage, le collage à l’aide d’adhésifs ne nécessite qu’une formation et une expertise minimales. Aucune certification ni qualification professionnelle n’est requise pour utiliser des adhésifs dans l’industrie.
• Beaucoup plus sûr à utiliser. Bien qu’il soit fortement recommandé de porter un EPI de base lors de l’utilisation d’adhésifs, la plupart d’entre eux ne présentent pas de risque d’incendie ou d’explosion. Ils peuvent donc être utilisés en toute sécurité dans les zones ATEX. Une bonne ventilation reste toutefois importante (comme pour le soudage) afin d’évacuer les éventuelles émanations.
• Répartissez la pression de manière uniforme. Les adhésifs répartissent les contraintes sur l’ensemble de la surface d’assemblage. Cela permet d’améliorer l’intégrité structurelle globale, ainsi que la résistance aux chocs et aux vibrations.
• Permet de coller des supports de nature différente. Les adhésifs permettent d’assembler des métaux à des plastiques, des plastiques à des matériaux composites, etc. Ils sont également particulièrement efficaces pour assembler des matériaux différents mais similaires, par exemple l’aluminium et l’acier. Cependant, certains adhésifs sont plus performants que d’autres dans ce domaine. Il convient de tenir compte des différences de dilatation et de contraction thermiques entre les substrats, et de choisir l’adhésif approprié, capable de supporter les contraintes qui en résultent au niveau du point de collage.
• Cela peut se faire de manière ponctuelle et dans des espaces réduits. Le collage ne nécessite pas toujours des postes de travail ni beaucoup d’espace, en particulier pour les petits travaux.
• Elles offrent souvent une finition plus soignée et plus esthétique. Lorsqu’il est bien réalisé, le collage ne laisse souvent aucune trace visible. Contrairement au soudage, il n’altère pas la surface du support.
• Assurez une étanchéité totale aux liquides et aux gaz. De nombreux adhésifs assurent une étanchéité totale aux liquides et aux gaz.

Inconvénients des adhésifs par rapport au soudage

• Cela pourrait nécessiter une refonte de l’articulation. Les adhésifs structuraux modernes permettent d’atteindre des résistances d’adhérence exceptionnellement élevées. Cependant, le remplacement d’un assemblage soudé par un assemblage collé ne constitue pas toujours une simple substitution à l’identique. Si l’assemblage a été spécialement conçu pour le soudage, il se peut qu’il ne soit pas adapté au collage sans modification préalable. En envisageant le collage dès la phase de conception et en optimisant la géométrie du joint, il est souvent possible d’obtenir une résistance comparable, voire, dans de nombreux cas, supérieure.
• Les colles ont besoin de temps pour durcir complètement. Le soudage permet d’obtenir une résistance plus ou moins immédiate. Une fois les métaux refroidis, la pièce soudée peut être manipulée et utilisée conformément à sa destination finale. En revanche, de nombreux adhésifs nécessitent plusieurs heures pour atteindre leur résistance maximale. Des dispositifs de fixation ou des serre-joints sont également souvent nécessaires à cet effet. Les cyanoacrylates et les adhésifs à durcissement UV, en revanche, durcissent et atteignent leur résistance maximale rapidement.
• Limites de température. La plupart des adhésifs issus de la chimie organique (tels que ceux de Permabond et de nombreux autres fabricants) ne résistent pas à des températures très élevées ou très basses. Un assemblage en acier soudé, en revanche, ne présente pas ce problème.
• Une préparation de la surface est souvent nécessaire. Pour obtenir une liaison solide et durable, les surfaces à coller doivent souvent être nettoyées, poncées et apprêtées avant le collage. Les supports tels que l’acier, le cuivre et l’aluminium, ainsi que de nombreux plastiques et composites, entrent dans cette catégorie.
• La conception des joints revêt une importance plus grande. Les adhésifs offrent leurs meilleures performances lorsqu’ils sont soumis à des efforts de cisaillement ou de compression, et ne résistent pas bien aux forces de décollement ou de clivage (voir l’image ci-dessous). Avec le soudage, la conception de l’assemblage pose beaucoup moins de problèmes.

Collage ou soudage : quelle est la meilleure méthode ?

Comme vous pouvez le constater, lorsque l’on compare le collage à la soudure, aucune de ces deux options n’est intrinsèquement « meilleure » que l’autre. Les deux méthodes présentent des avantages et des inconvénients, et le choix de l’une ou de l’autre dépend fortement de votre application et des possibilités de conception. Si le collage présente des avantages significatifs pour l’assemblage de substrats dissemblables, la répartition des contraintes et la réduction des risques liés à la sécurité au travail, il implique également de prendre en compte certains aspects tels que le temps de durcissement, la préparation des surfaces et la conception adéquate du joint. C’est pourquoi votre choix dépendra en fin de compte de la solution qui répond le mieux aux exigences mécaniques, de fabrication et environnementales de votre application.

Foire aux questions : collage ou soudage ?

Vous trouverez ci-dessous quelques questions qui nous sont fréquemment posées concernant l’utilisation des adhésifs par rapport au soudage.

• La colle peut-elle vraiment être aussi résistante que la soudure ?

Oui, dans de nombreux cas, les colles peuvent offrir une résistance équivalente à celle du soudage. Les adhésifs industriels modernes n’ont rien à voir avec les colles ménagères classiques que vous connaissez peut-être. Ils sont conçus pour offrir une résistance structurelle très élevée et une répartition homogène des contraintes sur l’ensemble du joint.

• Pourquoi recourir au collage plutôt qu’au soudage ?

L’un des principaux avantages du collage par rapport au soudage réside dans le fait qu’il ne nécessite ni formation ni qualification particulière : presque tout le monde peut le pratiquer. Il ne nécessite pas non plus d’équipement spécifique, présente moins de risques pour la sécurité, est idéal pour assembler des matériaux dissemblables et offre une plus grande souplesse de conception ainsi qu’un choix plus large de substrats.

• Le collage est-il adapté aux applications structurelles ?

Le collage convient à de nombreuses applications structurelles. Les adhésifs tels que les époxydes, les adhésifs acryliques structurels et les polyuréthanes présentent une résistance élevée au cisaillement, répartissent uniformément les contraintes sur l’ensemble de l’assemblage et conviennent au collage de composites, de plastiques et de métaux de faible épaisseur sans provoquer de déformation thermique.

• Qu’est-ce qui est le plus adapté pour l’aluminium : le soudage ou le collage ?

Il est possible aussi bien de souder l’aluminium que de le coller à l’aide d’adhésifs, mais ces derniers constituent une solution plus simple. Dans les deux cas, la couche d’oxyde à la surface de l’aluminium pose problème et doit être éliminée au préalable. Pour souder l’aluminium, il convient d’utiliser des méthodes spécifiques telles que le TIG ou le MIG, et une gestion très rigoureuse de la chaleur est nécessaire afin d’éviter de percer des trous dans le métal. Le soudage de l’aluminium à d’autres métaux, tels que l’acier, est également réputé pour être particulièrement difficile en raison des différences de points de fusion entre ces métaux. Les adhésifs, en revanche, constituent une solution plus simple : une fois la surface de l’aluminium préparée, de nombreux adhésifs adhèrent très bien à celle-ci. Le collage d’autres métaux à l’aluminium ne pose pas non plus de problème.

• Les adhésifs peuvent-ils résister à des températures élevées ?

La plupart des adhésifs organiques ne résistent pas à des températures supérieures à 120 °C. Cependant, Permabond fabrique de nombreux adhésifs capables de résister sans problème à des températures supérieures à 200 °C. Toute température supérieure à 300 °C entraîne toutefois la dégradation de la plupart des adhésifs à base de composés organiques.

• Quelle est la durée de vie des assemblages réalisés avec de la colle structurelle ?

Lorsqu’ils sont correctement choisis, appliqués et durcis, les assemblages réalisés à l’aide d’adhésifs structurels dureront de nombreuses années, leur durée de vie égalant souvent, voire dépassant, celle des supports qu’ils assemblent.

• Le collage peut-il réduire la corrosion ?

Oui, les adhésifs peuvent réduire la corrosion en formant un joint d’étanchéité qui empêche l’humidité, la saleté et l’air de pénétrer dans l’assemblage. Les adhésifs font également office de barrière de conductivité entre les métaux, ce qui, lorsqu’ils sont correctement appliqués, peut contribuer à prévenir la corrosion galvanique.

Si vous avez des questions concernant le choix entre le collage et le soudage, ou si vous souhaitez discuter de votre application avec nous, n’hésitez pas à nous contacter!