Introduction
Le procédé de soudage fil fourré (ou FCAW) est un soudage à l'arc qui produit la coalescence des métaux en les chauffant avec un arc électrique établi entre une électrode métallique tubulaire continue consommable et le métal de base.
La protection contre les arcs et les cordons est assurée par un flux de soudage contenu dans l'électrode, qui peut être complété par un gaz de protection supplémentaire fourni par une source externe.
Remarque : FCAW est l'acronyme en anglais : Flux Cored Arc Welding.
Comment fonctionne le processus
Le soudage au fil fourré a été développé afin de combiner les avantages du procédé MIG/MAG (semi-automatique ou automatique) avec ceux du procédé à l'électrode enrobée (revêtement fusible formant des gaz protecteurs, des scories, des éléments d'alliage, etc.).De cette façon, le fil d'électrode solide a été remplacé par un autre, composé d'un noyau de flux fusible, similaire à celui utilisé dans l'arc submergé.
Il existe deux types de fils fourrés :
Auto-blindé
Où la protection de l'arc et du bain de fusion se fait uniquement en brûlant le flux de poudre, contenu dans l'âme du fil. En d'autres termes, SANS gaz de protection supplémentaire.Certaines entreprises ont imposé des limites à l'utilisation d'appareils autoprotégés.
Protection supplémentaire contre les gaz
Où, en plus des gaz générés par le flux, un gaz supplémentaire est utilisé pour la protection, qui s'écoule à travers la même buse d'où sort le fil tubulaire. Les gaz normalement utilisés sont :- 100% CO2 (plus courant).
- Ar + 2% de O2.
- Ar + 18 à 25% de CO2.
En utilisant des fils de plus grand diamètre et des gammes de courant électrique plus élevées, par rapport au procédé MIG/MAG, des taux de dépôt élevés, ainsi qu'une bonne pénétration et des vitesses de soudage élevées, sont obtenus.
Pour cette raison, il finit par être le plus courant dans les usines qui utilisent le soudage comme principal processus de fabrication.
Comme les fils massifs utilisés dans les procédés MIG/MAG, le fil fourré est également conditionné sous forme continue (coiled).
Pour cette raison, ils peuvent être utilisés aussi bien dans des processus semi-automatiques qu'automatiques. Dans les deux processus, le fil fourré est automatiquement alimenté à travers un pistolet.
Dans le processus semi-automatique, le soudeur contrôle le pas et la distance entre le pistolet et la pièce, ainsi que la vitesse de déplacement et la manipulation de l'arc.
L'équipement du procédé fil fourré est très proche de celui utilisé dans le procédé MIG/MAG. Cependant, les mises en garde suivantes doivent être faites :
- La source a la capacité de générer une plus grande intensité de courant ;
- Les pistolets, dans les cas où l'intensité du courant est élevée, sont généralement refroidis à l'eau ou à l'air ;
- Dans le procédé auto-protégé, le système de gaz de protection est inexistant.
Types de transfert métallique
Les transferts de métal dans le procédé fil fourré, en plus d'être fonction des paramètres de soudage utilisés, sont également fonction du gaz ou du mélange gazeux utilisé. Dans ce processus, il existe les types de transferts suivants :Court-circuit
Caractérisé par le processus constant d'extinction et de réallumage de l'arc électrique. Ce type de transfert permet de souder dans toutes les positions, avec l'inconvénient de générer une quantité importante de projections.Globulaire
C'est le transfert métallique typique produit par les fils fourrés ; se produit à des courants plus faibles que le transfert par pulvérisation. Il y a une incidence élevée d'éclaboussures de métal en fusion.Par pulvérisation
Il se produit lorsque des intensités de courant élevées et des tensions d'arc élevées sont établies par rapport à un diamètre de fil donné. Comme il produit un taux de dépôt élevé, le transfert par pulvérisation est limité à la position à plat uniquement.Un problème généré par ce type de transfert métallique est la possibilité d'un manque de fusion, dû au fait que le jet métallique est dirigé vers des régions qui n'ont pas été suffisamment chauffées.
Le transfert par pulvérisation est le plus courant dans FCAW car l'intention est de souder plus rapidement et, pour cela, le courant est normalement augmenté.
Soudage pulsé
Il s'agit d'un transfert synthétique par pulvérisation obtenu en pulsant le courant entre deux niveaux préétablis : un courant de base suffisamment faible pour maintenir l'arc électrique stable et refroidir le bain de fusion et un courant de crête, supérieur au courant de transition globulaire - pulvérisation.Pour cette raison, l'énergie de soudage est faible, ce qui facilite le soudage avec des fils de grand diamètre hors de la position à plat.
Types et fonctions des consommables
En soudage au fil fourré les consommables utilisés sont :Électrodes
Ce sont des fils fourrés creux avec une âme formée par un flux fusible à faible teneur en hydrogène. Lorsque le gaz protecteur est de nature active, des éléments désoxydants tels que Mn et Si doivent être présents dans la composition chimique de l'électrode. Dans le cas des fils autoprotégés, la présence d'AI existe dans la composition chimique du flux. Notez l'intérieur du fil dans la figure ci-dessous.
Les spécifications AWS A5.20 et A5.29 classent les fils fourrés respectivement pour les aciers C-Mn et faiblement alliés. Pour les fils en acier inoxydable classés par AWS A5.22 sont utilisés.
Gaz de protection
Parmi les différentes options de gaz disponibles, le gaz CO2 et ses mélanges avec l'argon sont les plus fréquemment utilisés. Ils sont utilisés si la spécification de l'électrode l'exige.Caractéristiques et utilisations
Le soudage au fil fourré a pour caractéristique principale le taux de dépôt élevé qui, combiné à une soudure de bonne qualité, a eu une large application dans plusieurs domaines de l'industrie.Une attention particulière doit être portée par le soudeur lors de l'élimination du laitier formé à chaque passe déposée, afin d'éviter des inclusions dans le joint soudé.
Discontinuités induites par le processus
L'inspecteur en soudage doit prêter attention aux discontinuités suivantes :Manque de fusion
Connecté au transfert de court-circuit (en raison d'un faible apport de chaleur).Manque de pénétration
Également lié au court-circuit de transfert, qui peut également provenir d'une mauvaise préparation du chanfrein ou d'une erreur dans la configuration du joint choisi par le projet.Inclusion de laitier
Déficience du soudeur dans le processus d'élimination des scories, vitesse élevée, soudage, conception de joint inadéquate.Undercut (ressemble à une morsure)
Invalidité du soudeur ou courant élevé combiné à une faible vitesse de soudage.Porosité
Ils apparaissent lorsque la vitesse de soudage est élevée, ne permettant pas la diffusion des gaz à travers le cordon. Dans le soudage sous protection gazeuse, cela peut être causé par un débit de gaz inadéquat ou du vent sur le site de soudage, ce qui empêche une protection efficace du bain de soudure.Ils peuvent également se produire lorsque des mélanges riches en argon sont utilisés pour le soudage de tôles épaisses. Hautes tensions utilisées dans la soudure.
Chevaucher
Lié au transfert par court-circuit ou incapacité du soudeur.Fissures
Ils proviennent généralement de techniques de soudage et/ou de préparation inadéquates. Les métaux de base ou les impuretés consommables peuvent former des composants lors du soudage qui entraînent la formation de fissures après refroidissement.Conditions de protection personnelle
L'équipement de protection individuelle (EPI) est le même que celui utilisé dans les autres procédés de soudage à l'arc électrique. Le rayonnement émis étant de plus grande intensité, les filtres utilisés doivent avoir une plus grande densité.Le processus de soudage au fil fourré génère beaucoup de fumée. De cette façon, l'environnement doit avoir une bonne aération, de préférence par des ventilateurs d'extraction.
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