Soudage TIG

Soudage GTAW
(soudage TIG)

1. procédé de soudage TIG

Ce procédé, dans lequel une électrode solide en tungstène non consommable est utilisée pour conduire le courant électrique, utilise un gaz de protection inerte pour faciliter la transmission du courant.

Le soudage TIG est utilisé pour les soudures qui doivent avoir un aspect visuel optimal avec un nombre réduit d’opérations d’usinage successives après le soudage, ce qui nécessite une préparation et un nettoyage corrects des bords à souder. Les baguettes d’apport doivent avoir des propriétés mécaniques similaires à celles du matériau à souder.

L’argon et l’hélium peuvent être utilisés comme gaz de protection dans cette méthode de soudage. L’argon est normalement utilisé à la fois en raison de son faible coût et parce qu’il tend à stabiliser l’arc électrique, ce qui facilite son fonctionnement ; certaines opérations de soudage impliquent l’utilisation d’hélium (ou de mélanges argon-hélium), car il favorise une plus grande pénétration du bain et une vitesse d’alimentation plus élevée.

2. Exécution du processus de soudage TIG

1. Sélection du type de courant.
2. Sélection de la source d’alimentation.
3. Sélection des consommables de la torche.
4. Sélection des gaz de protection.
5. Sélection du matériel d’entrée.
6. Exécution de la soudure.

2.1. Sélection du type de courant.

Courant continu – Polarité directe :

C’est le plus couramment utilisé et il permet de souder la plupart des matériaux. Pour ce faire, la torche TIG est connectée au pôle négatif et la terre au pôle positif, ce qui permet de limiter l’usure des électrodes car la majeure partie de la chaleur est concentrée sur la pièce à souder.

Cette polarité est utilisée pour le soudage de matériaux à forte conductivité thermique, comme le cuivre, mais aussi pour le soudage des aciers.

Le diamètre de l’électrode varie en fonction du courant de soudage choisi.

Courant continu – Polarité directe avec un courant pulsé :

Permet un meilleur contrôle du bain de soudure. Il assure une réduction de la zone thermiquement affectée, avec moins de déformation, moins de risque d’inclusions gazeuses et de fissures chaudes.

En augmentant la fréquence, on obtient un arc de soudage plus stable et plus concentré, ce qui permet d’obtenir des soudures de meilleure qualité sur des matériaux plus fins.

Soudage en courant alternatif :

Il est utilisé dans le soudage de l’aluminium (et de ses alliages) et du magnésium à des courants élevés.

Pendant le cycle positif, l’oxyde qui recouvre le matériau est brisé, tandis que pendant le cycle négatif, l’électrode se refroidit, ce qui favorise une bonne pénétration, car l’apport de chaleur dans la pièce à souder augmente.

En variant l’équilibrage de l’onde (Balance), il est possible de contrôler le rapport entre le courant de nettoyage et le courant de pénétration de l’arc.

La préparation de l’électrode prévoit l’arrondissement des angles de la pointe en raison de l’apport élevé de chaleur pendant le soudage, qui se déforme également sous l’effet de l’arc électrique, prenant ainsi la forme d’une pointe circulaire.

TIG pulsé

L’arc pulsé est la variation du courant entre 2 niveaux réglés à une certaine fréquence. Le contrôle total de la fréquence et des intensités de travail avec l’arc pulsé facilite le soudage d’épaisseurs fines, l’application de passes en racine, la pénétration de tuyaux et d’épaisseurs importantes avec des bords chanfreinés, ainsi que la possibilité d’assembler des matériaux avec des joints mal alignés.

Ceci est possible grâce à l’augmentation de la vitesse de soudage avec une réduction significative de l’apport de chaleur dans le joint (apport thermique), ce qui permet d’obtenir une zone affectée par la chaleur (HAZ) et une déformation thermique très faibles et contrôlées.

2.2. Sélection de la source d’alimentation.

En fonction du matériau, nous choisirons des sources d’énergie DC ou AC (aluminium) et nous ajusterons la puissance de l’équipement en fonction de l’épaisseur à souder. En outre, le courant alternatif favorise le décapage de la couche d’oxyde des alliages d’aluminium et peut être utilisé pour le soudage de faibles épaisseurs.

 

2.3. Sélection des consommables.

Sélection de consommables (Tungstène)

La forme de la pointe de l’électrode affecte directement la stabilité de l’arc électrique. Il est préférable de choisir une électrode aussi fine que possible, ce qui permet de concentrer l’arc électrique et de réduire le bain de fusion.

L’affûtage, en cas de courant continu, doit être compris entre 1,5 et 2 fois le diamètre de l’électrode. D’une longueur égale à 2 fois le diamètre et effilé longitudinalement pour faciliter la transmission du courant.

En fonction de l’électrode choisie, on obtiendra des performances différentes.

2.4. Sélection du gaz de protection.

Argon

• Sa haute densité augmente la protection. Plus lourd que l’air, il a tendance à bien couvrir la zone de soudure. Il est recommandé pour le soudage en position sous-toiture.
• Faible énergie d’ionisation facilitant l’amorçage, arcs très stables et de faible énergie, ce qui en fait un outil idéal pour les petites épaisseurs.
• Plus économique.
• Faible conductivité thermique qui concentre la chaleur dans la zone centrale de l’arc pour obtenir des perles avec une bonne pénétration.

Hélio

• En raison de sa faible densité, un débit très élevé est nécessaire pour une protection correcte, ce qui n’est pas très économique puisque nous utilisons entre 2 et 3 fois plus que ce qui est nécessaire avec l’argon.
• l’énergie d’ionisation qui produit des arcs plus instables avec un apport thermique élevé, favorisant le soudage à grande vitesse, dans les applications automatisées et dans les grandes épaisseurs.
• Conductivité thermique élevée permettant d’obtenir des perles plus larges avec une plus grande pénétration.

Hydrogène

• Augmente l’apport de chaleur, ce qui accroît la largeur et la pénétration du cordon de soudure.
• Permet d’augmenter la vitesse de déplacement.
• Dans des proportions inférieures à 5 % d’addition, il ne doit jamais être utilisé sur les aciers au carbone, les aciers faiblement alliés et les aciers inoxydables ferritiques, car l’hydrogène peut provoquer des fissures dans ces matériaux.

Azote

• Augmente l’apport de chaleur, ce qui accroît la largeur et la pénétration du cordon de soudure.
• Permet d’augmenter la vitesse de déplacement.
• Faible coût.
• Il est presque exclusivement utilisé pour le soudage du cuivre et de ses alliages.

2.5. Sélection du matériel d’entrée.

Dans les épaisseurs inférieures à 3 millimètres et avec une préparation appropriée des bords, le métal d’apport n’est pas toujours nécessaire.

Il doit être de même nature que le métal de base, être exempt d’humidité et choisir le diamètre approprié en fonction de l’épaisseur à souder.

3. Applications du soudage TIG

Le procédé TIG peut être utilisé pour souder tous les matériaux, y compris l’aluminium, le magnésium et les matériaux sensibles à l’oxydation tels que le titane, le zirconium et leurs alliages.

Il est idéal pour le soudage de responsabilité dans les industries pétrolière, chimique, alimentaire, nucléaire et aérospatiale en raison de sa haute qualité de soudage, de sa grande pureté métallurgique et de sa bonne finition de surface sans défaut.

Sa faible vitesse de dépôt l’empêche d’être économique dans les matériaux d’une épaisseur supérieure à 8 millimètres. Dans ces cas, il est recommandé de souder les cordons de la racine avec ce procédé et le reste des passes avec un autre procédé de plus grande productivité.

Avantages :

• Obtention de torons plus résistants et plus ductiles.
• Réduction des déformations.
• Soudures propres et uniformes.
• Réduction des fumées et des projections.
• Bon état de surface = réduction des opérations de finition = réduction des coûts de production.

Inconvénients :

• Nécessité de fournir un débit de gaz continu = augmentation du coût.
• Elle nécessite une main-d’œuvre hautement qualifiée, ce qui augmente également les coûts.
• Il est réservé aux assemblages présentant des exigences particulières en matière d’état de surface et de précision.

4. Équipement pour le soudage TIG

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Voir Équipement de soudage TIG.