Introduction
Le MIG (ou MAG) est le procédé de soudage à l'arc électrique avec une électrode consommable sous protection gazeuse, qui utilise un fil solide comme électrode et un gaz inerte (MIG) ou un gaz actif (MAG) comme protection gazeuse. Également connu sous le nom de soudage à l'arc sous gaz et métal (ou GMAW).
Comment fonctionne le processus
Le soudage MIG/MAG utilise la chaleur d'un arc électrique établi entre une électrode nue alimentée en continu et le métal de base pour fusionner la pointe de l'électrode et la surface du métal de base au niveau du joint à souder.La protection de l'arc et du bain de soudure en fusion provient entièrement d'un gaz alimenté de l'extérieur, qui peut être inerte, actif ou un mélange de ceux-ci. Par conséquent, selon le gaz, nous pouvons avoir les processus suivants :
• Procédé MIG (METAL INERT GAS) : injection de gaz inerte. Le gaz peut être :
-argon
- hélium
• Procédé MAG (METAL ACTIVE GAS) : injection de gaz actif ou d'un mélange de gaz qui perdent leur caractère inerte lorsqu'une partie du métal de base est oxydée. Les gaz utilisés sont :
- 100% CO2
- CO2 + 5 à 10% d'O2
- argon + 15 à 30% CO2
- argon + 5 à 15% O2
- argon + 25 à 30% N2
Les scories formées dans les processus de soudage à l'électrode enrobée et de soudage à l'arc submergé ne sont pas formées dans le processus de soudage MIG/MAG, car le flux n'est pas utilisé dans ces processus. Cependant, un film vitreux (qui ressemble à du verre) de silice se forme à partir d'électrodes à haute teneur en silicium, qui doivent être traitées comme des scories.
La figure ci-dessous montre comment fonctionne le procédé de soudage MIG/MAG.
- Taux de dépôt plus élevé que le soudage à l'électrode enrobée.
- Moins de gaz et de fumée de soudage.
- Grande polyvalence.
- Grande capacité d'application.
- Soude une large gamme d'épaisseurs et de matériaux.
Dans le processus semi-automatique, l'électrode est alimentée automatiquement à travers une torche (ou un pistolet). Le soudeur contrôle l'inclinaison et la distance entre la torche et la pièce, ainsi que la vitesse de déplacement et la manipulation de l'arc.
Le procédé de soudage MIG/MAG peut également être utilisé pour l'application de revêtement de surface.
Poste à souder
L'équipement de soudage MIG/MAG de base se compose des éléments suivants : un pistolet de soudage (mieux connu sous le nom de torche), une source d'alimentation de soudage, une bouteille de gaz de protection et un système d'entraînement du fil.La figure suivante montre l'équipement de base nécessaire pour le procédé de soudage MIG/MAG.
La torche contient un tube de contact pour transmettre le courant de soudage à l'électrode et une buse de gaz pour diriger le gaz de protection au voisinage de l'arc et du bain de soudure. Le dévidoir se compose d'un petit moteur à courant continu et d'une roue motrice.
Le débit du gaz de protection est régulé par le débitmètre et le régulateur détendeur. Ceux-ci permettent une alimentation constante en gaz de la buse du pistolet à un débit prédéfini.
La plupart des applications de soudage MIG/MAG nécessitent une alimentation en courant continu de polarité inversée (DC+, électrode connectée au pôle positif). Dans cette situation, vous avez un arc plus stable, un transfert stable, peu de projections et de bonnes caractéristiques de cordon de soudure.
Le courant continu en polarité directe n'est pas souvent utilisé et le courant alternatif n'était pas utilisé dans ce processus jusqu'à récemment. Aujourd'hui, il existe déjà la possibilité de souder l'aluminium avec du courant alternatif.
Types de transfert de métal d'apport
Lors du soudage avec des électrodes consommables, comme dans le soudage MIG/MAG, le métal en fusion à la pointe du fil doit être transféré dans le bain de soudure. Les principaux facteurs d'influence sont :- Intensité et type de courant.
- Tension d'arc.
- La densité actuelle.
- Nature du fil électrode.
- Rallonge d'électrode détachable.
- Gaz de protection.
- Caractéristiques de la source d'alimentation.
Globulaire
Il se produit avec un faible courant par rapport au calibre (diamètre) de l'électrode. Le métal est transféré de l'électrode à la pièce sous forme de globules, chacun d'un diamètre supérieur à celui de l'électrode. Les globules sont transférés dans la flaque d'eau sans trop de direction et l'apparition d'éclaboussures est assez évidente.Par transfert par pulvérisation
Se produit à des courants élevés. Le métal d'apport fondu est transféré à travers l'arc sous forme de fines gouttelettes. Avec le transfert par pulvérisation, le taux de dépôt peut atteindre jusqu'à 10 kg/h. Cependant, ce taux de dépôt limite la méthode au positionnement.Par transfert de court-circuit
La fusion commence globulaire et la goutte augmente de taille jusqu'à ce qu'elle touche le bain de fusion, produisant un court-circuit et éteignant l'arc. Sous l'action de certaines forces, la goutte est transférée à la pièce. Ce procédé permet de souder dans toutes les positions et est un procédé relativement peu énergivore, ce qui limite son utilisation pour des épaisseurs plus importantes.
Par soudage à l'arc pulsé
Il maintient un arc de courant faible comme élément de fond et injecte des impulsions de courant élevé sur ce courant faible. Le transfert de métal d'apport se fait par le jet de gouttelettes lors de ces impulsions. Cette caractéristique du courant de soudage fait que l'énergie de soudage est plus faible, ce qui rend possible le soudage en position verticale par l'utilisation de fils de gros diamètre.
L'inconvénient est qu'il nécessite une machine à souder spécifique pour contrôler les impulsions. Un autre inconvénient est de faire une racine, car on pense que de faibles niveaux de courant conduisent à l'absence de défaut de fusion.
La plupart des soudages MIG/MAG par pulvérisation sont effectués à plat. Les soudures MIG/MAG à arc pulsé et transfert en court-circuit conviennent au soudage dans toutes les positions. Lors du soudage en position aérienne, des électrodes de petit diamètre sont utilisées avec la méthode de transfert par court-circuit. Le transfert par pulvérisation peut être utilisé avec un courant continu pulsé.
Le mode court-circuit a été largement utilisé pour sa commodité mais présente un inconvénient en raison du faible apport de chaleur qu'il produit. Cette petite chaleur peut générer un manque de fusion et pour cette raison, elle est limitée par certaines entreprises.
Types et fonctions des consommables – gaz et électrodes
L'objectif principal du gaz de protection dans le soudage MIG/MAG est de protéger la soudure de la contamination atmosphérique. Le gaz de protection influence également le type de transfert, la profondeur de pénétration et la forme du cordon.L'argon et l'hélium sont des gaz de protection utilisés pour souder la plupart des métaux ferreux. Le CO2 est largement utilisé pour le soudage des aciers bas carbone (anciennement appelés aciers « doux »). Lors de la sélection d'un gaz de protection, le facteur le plus important à garder à l'esprit est que plus le gaz est dense, plus sa protection contre les arcs est efficace.
Les électrodes pour le soudage MIG/MAG sont de composition similaire ou identique à celles des autres procédés de soudage utilisant des électrodes nues et, pour le cas spécifique du soudage MAG, elles contiennent des éléments désoxydants tels que le silicium et le manganèse dans certains pourcentages.
Juste pour être clair, l'élément désoxydant est celui qui extrait l'oxygène du bain de fusion ou le transforme en quelque chose de moins nocif. Si vous laissez l'oxygène dans la flaque d'eau, il se retrouve piégé dans la soudure après solidification sous forme de pores (ou porosité).
En règle générale, les compositions de l'électrode et du métal de base doivent être aussi similaires que possible, et spécifiquement pour le procédé MAG, l'ajout d'éléments désoxydants doit être pris en compte (car le nettoyage des joints n'est pas aussi soigné que dans le procédé MAG).
Comportement de l'atmosphère active dans le procédé MAG
Par atmosphère active, on entend l'injection de gaz de protection actif, c'est-à-dire capable d'oxyder le métal lors du soudage. Pour faciliter le raisonnement sur les phénomènes mis en jeu, prenons comme exemple l'injection de dioxyde de carbone (CO2).
FeO + C ->> Fe + CO
Il peut arriver qu'il n'y ait pas assez de temps pour que le monoxyde de carbone (CO) quitte le bain de soudure, ce qui provoquera des pores ou une porosité dans le métal fondu.
Le problème est résolu en ajoutant des éléments désoxydants tels que le manganèse. Le manganèse réagit avec l'oxyde de fer, donnant naissance à l'oxyde de manganèse qui, n'étant pas un gaz, va dans le laitier (FeO + Mn - + MnO).
Le manganèse doit cependant être ajouté en quantité compatible avec le FeO formé. Un excès de Mn entraînera l'incorporation d'une partie de celui-ci dans la soudure, ce qui entraînera une plus grande dureté du métal fondu et, par conséquent, une plus grande probabilité de fissuration. En résumé, les réactions suivantes se produisent donc :
• En atmosphère active :
CO2> CO + ½ O2
Fe + ½ O2> Fe O
• Lors de la transformation liquide/solide :
FeO + C> Fe + CO
• Avec l'ajout d'éléments désoxydants :
FeO + Mn> Fe + MnO (MnO va au laitier)
En théorie, le GMAW ne génère pas de laitier, mais en pratique, il peut former un laitier vitreux (comme on peut le voir ci-dessus). Une autre possibilité est que MnO reste dans la soudure sous forme d'inclusion.
Il convient toujours de prêter attention aux détails suivants lors du soudage sous atmosphère active (procédé MAG et tous les autres sous atmosphère active) :
- À mesure que la vitesse de solidification augmente, la probabilité de pores et de porosités devient plus grande;
- L'oxydation peut provoquer des pores et de la porosité. Une désoxydation excessive, en augmentant la résistance mécanique à la traction de la soudure, augmente sa trempabilité (durcissement par traitement thermique). Le risque de fissuration sera plus important.
Caractéristiques et utilisations
Le processus de soudage MIG/MAG produit des soudures de haute qualité avec des procédures de soudage appropriées.Comme un flux n'est pas utilisé, la possibilité d'inclusion de laitier similaire au processus d'électrode enrobée ou d'arc submergé est minime, et d'autre part, l'inclusion d'un laitier vitreux caractéristique du processus peut se produire si le nettoyage interpasse n'est pas fait. Correctement. L'hydrogène dans la soudure est pratiquement inexistant.
Le soudage MIG/MAG est un procédé de soudage toutes positions selon l'électrode et le ou les gaz utilisés. Il peut souder la plupart des métaux et peut même être utilisé pour le dépôt de revêtements de surface.
Il est capable de souder des épaisseurs supérieures à 0,5 mm avec transfert en court-circuit. La vitesse de dépôt peut atteindre 15 kg/h selon l'électrode, le mode de transfert et le gaz utilisé.
Discontinuités induites par le processus
En soudage MIG/MAG, les discontinuités suivantes peuvent se produire :Manque de fusion
Cela peut arriver en soudage MIG/MAG avec transfert de court-circuit. Cela se produit également avec le transfert par pulvérisation ou la pulvérisation axiale lors de l'utilisation d'un courant faible.Manque de pénétration
Son apparition est plus probable avec un transfert de court-circuit (en raison d'un faible apport de chaleur).Inclusions de scories
L'oxygène contenu dans le métal de base lui-même, ou celui capté lors du soudage dans des conditions de protection déficientes, forme des oxydes dans le bain de soudure. La plupart du temps, ces oxydes flottent dans le bain de soudure, mais ils peuvent se retrouver piégés sous le métal fondu, provoquant une inclusion de laitier.Éclats, plis, doubles lamelles et fissures interlamellaires
Ils peuvent faire surface ou apparaître dans les soudures avec un degré élevé de restriction.Undercuts (ressemble à une morsure)
Quand ils le font, c'est dû à l'incapacité du soudeur.Porosité
Comme nous l'avons déjà vu, les pores et la porosité sont causés par le gaz emprisonné dans la soudure en soudage MIG/MAG, le mécanisme suivant est vérifié : le gaz de protection injecté sans respecter certaines exigences techniques peut déplacer l'atmosphère qui l'entoure, qui contient de l'oxygène et azote.L'oxygène et l'azote de l'atmosphère peuvent se dissoudre dans le bain de fusion, provoquant des pores et une porosité dans le métal fondu.
Chevaucher
Cela peut arriver avec un transfert de court-circuit.Fissures
Des fissures peuvent se produire lors d'un soudage avec une mauvaise technique, comme l'utilisation d'un métal d'apport inapproprié. Par inapproprié, j'entends le choix ou la spécification du consommable (responsabilité de l'ingénieur)Conditions de protection personnelle
En soudage MIG/MAG, l'émission de rayonnement ultraviolet est élevée. Se pose également le problème des projections métalliques. Le soudeur doit porter des équipements de sécurité conventionnels tels que des gants, une combinaison, des lunettes de protection oculaire, etc.Lors du soudage dans des zones confinées, nous ne pouvons pas oublier la nécessité d'une ventilation forcée, ainsi que l'élimination de la zone des conteneurs contenant des solvants qui peuvent se décomposer en gaz toxiques sous l'action des rayons ultraviolets.
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