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Image représentant une soudure TIG sur de l'aluminium en cours de réalisation

Technique de soudure TIG sur aluminium

Le soudage au gaz inerte au tungstène (TIG), également connu sous le nom de soudage à l'arc au tungstène gazeux (GTAW), est un processus de soudage à l'arc qui produit la soudure avec une électrode en tungstène non consommable. Le soudage au gaz inerte au tungstène (TIG) est devenu un succès du jour au lendemain dans les années 1940 pour l'assemblage du magnésium et de l'aluminium.

Utilisant un bouclier de gaz inerte au lieu d'un laitier pour protéger le bain de soudure, le procédé était un remplacement très attrayant pour le soudage à l'arc manuel au gaz et à l'aluminium. TIG a joué un rôle majeur dans l'acceptation de l'aluminium pour le soudage et les applications structurelles de haute qualité .

Caractéristiques du processus

Dans le procédé de soudage TIG, l'arc est formé entre une électrode de tungstène pointue et la pièce à usiner dans une atmosphère inerte d'argon ou d'hélium. Le petit arc intense fourni par l'électrode pointue est idéal pour le soudage de haute qualité et de précision. Du fait que l'électrode n'est pas consommée pendant le soudage, la soudeuse TIG n'a pas à équilibrer l'apport de chaleur de l'arc lorsque le métal est déposé à partir de l'électrode de fusion. Lorsqu'un métal d'apport est requis, il doit être ajouté séparément au bain de fusion.

Source d'énergie

Le soudage TIG doit être utilisé avec une source d'alimentation à courant constant tombant - CC ou CA. Une source d'alimentation à courant constant est essentielle pour éviter que des courants trop élevés ne soient attirés lorsque l'électrode est court-circuitée sur la surface de la pièce. Cela peut se produire soit délibérément pendant le démarrage de l'arc, soit par inadvertance pendant le soudage.

Si, comme dans le soudage MIG, une source d'alimentation caractéristique plate est utilisée, tout contact avec la surface de la pièce endommagerait la pointe de l'électrode ou ferait fondre l'électrode sur la surface de la pièce. En courant continu, comme la chaleur de l'arc est distribuée environ un tiers à la cathode (négative) et deux tiers à l'anode (positive), l'électrode est toujours de polarité négative pour éviter la surchauffe et la fusion. Cependant, la connexion de source d'alimentation alternative de polarité positive d'électrode CC a l'avantage en ce que lorsque la cathode est sur la pièce à usiner, la surface est nettoyée de la contamination par l'oxyde. Pour cette raison, le courant alternatif est utilisé pour souder des matériaux avec un film d'oxyde de surface tenace, comme l'aluminium.

Début d'arc

L'arc de soudage peut être démarré en grattant la surface, formant un court-circuit. Ce n'est que lorsque le court-circuit est interrompu que le courant de soudage principal circulera. Cependant, l'électrode risque de coller à la surface et de provoquer une inclusion de tungstène dans la soudure. Ce risque peut être minimisé en utilisant la technique de «l'arc de levage» où le court-circuit se forme à un niveau de courant très faible. La manière la plus courante de démarrer l'arc TIG est d'utiliser HF (haute fréquence).

HF se compose d'étincelles à haute tension de plusieurs milliers de volts qui durent quelques microsecondes. Les étincelles HF provoquent la rupture ou l'ionisation de l'espace électrode-pièce. Une fois qu'un nuage d'électrons / ion est formé, le courant peut circuler à partir de la source d'alimentation. Remarque: comme HF génère des émissions électromagnétiques (EM) anormalement élevées, les soudeurs doivent être conscients que son utilisation peut provoquer des interférences, en particulier dans les équipements électroniques. Comme les émissions électromagnétiques peuvent être aéroportées, comme les ondes radio, ou transmises le long des câbles d'alimentation, il faut veiller à éviter les interférences avec les systèmes de commande et les instruments à proximité du soudage.

HF est également important dans la stabilisation de l'arc AC; en courant alternatif, la polarité de l'électrode est inversée à une fréquence d'environ 50 fois par seconde, provoquant l'extinction de l'arc à chaque changement de polarité. Pour garantir que l'arc est rallumé à chaque inversion de polarité, des étincelles HF sont générées à travers l'espace électrode / pièce pour coïncider avec le début de chaque demi-cycle.

Électrodes

Les électrodes pour le soudage CC sont normalement en tungstène pur avec 1 à 4% de thorie pour améliorer l'allumage de l'arc. Les additifs alternatifs sont l'oxyde de lanthane et l'oxyde de cérium qui sont censés donner des performances supérieures (démarrage d'arc et consommation d'électrodes plus faible). Il est important de sélectionner le diamètre d'électrode et l'angle de pointe corrects pour le niveau de courant de soudage. En règle générale, plus le courant est faible, plus le diamètre de l'électrode et l'angle de pointe sont petits.

En soudage AC, comme l'électrode fonctionnera à une température beaucoup plus élevée, du tungstène additionné de zircone est utilisé pour réduire l'érosion de l'électrode. Il convient de noter qu'en raison de la grande quantité de chaleur générée au niveau de l'électrode, il est difficile de maintenir une pointe pointue et l'extrémité de l'électrode prend un profil sphérique ou «boule».

Gaz de protection

Le gaz de protection est sélectionné en fonction du matériau à souder. Les directives suivantes peuvent vous aider:

Argon -

le gaz de protection le plus couramment utilisé qui peut être utilisé pour souder une large gamme de matériaux, y compris les aciers, l'acier inoxydable, l'aluminium et le titane.

Argon + 2 à 5% H2 -

l'ajout d'hydrogène à l'argon réduira légèrement le gaz, favorisant ainsi la production de soudures plus propres sans oxydation de surface. Comme l'arc est plus chaud et plus resserré, il permet des vitesses de soudage plus élevées. Les inconvénients comprennent le risque de fissuration par l'hydrogène dans les aciers au carbone et la porosité du métal de soudure dans les alliages d'aluminium.

Mélanges d'hélium et d'hélium / argon -

l'ajout d'hélium à l'argon augmentera la température de l'arc. Cela favorise des vitesses de soudage plus élevées et une pénétration plus profonde de la soudure. Les inconvénients de l'utilisation d'hélium ou d'un mélange hélium / argon sont le coût élevé du gaz et la difficulté à démarrer l'arc.

Applications

Le soudage TIG est appliqué dans tous les secteurs industriels mais convient particulièrement au soudage de haute qualité. En soudage manuel, l'arc relativement petit est idéal pour les tôles minces ou la pénétration contrôlée (dans la course de base des soudures de tuyaux). Parce que le taux de dépôt peut être assez faible (en utilisant une tige de remplissage séparée), le MMA ou le MIG peuvent être préférables pour les matériaux plus épais et pour les passes de remplissage dans les soudures de tuyaux à paroi épaisse.

Le soudage TIG est également largement appliqué dans les systèmes mécanisés, soit de manière autogène, soit avec un fil d'apport. Cependant, plusieurs systèmes «prêts à l'emploi» sont disponibles pour le soudage orbital de tuyaux, utilisés dans la fabrication d'installations chimiques ou de chaudières. Les systèmes ne nécessitent aucune compétence de manipulation, mais l'opérateur doit être bien formé. Étant donné que le soudeur a moins de contrôle sur le comportement de l'arc et du bain de soudure, une attention particulière doit être portée à la préparation des bords (usinés plutôt que préparés à la main), à l'ajustement des joints et au contrôle des paramètres de soudage.



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