Introduction
Le soudage sous laitier électroconducteur n'est pas un processus à l'arc, car l'arc n'est utilisé que pour démarrer le processus de soudage. ESW est l'acronyme de Electro Slag Welding.
Dans le soudage sous laitier électroconducteur, un laitier fondu (température d'environ 1700°C) fait fondre le métal d'apport et le métal de base. Le bain de laitier formé se superpose au bain de fusion, le protégeant lors du soudage.
Le processus commence par ouvrir l'arc électrique entre l'électrode et un appendice placé à la base de l'articulation. Le flux granuleux est ajouté et fondu par la chaleur de l'arc. Lorsqu'une couche de laitier se forme, toute action d'arc cesse et le courant de soudage passe de l'électrode au métal de base à travers le laitier par un conduit électrique.
Comment fonctionne le processus ESW
La résistance du laitier fondu au passage du courant de soudage est suffisante pour générer la chaleur nécessaire au soudage (effet joule), qui est suffisante pour faire fondre l'électrode et les faces biseautées. L'électrode fondue (et le tube de guidage, le cas échéant) et le métal de base fondu forment la soudure sous le bain de laitier fondu. La figure suivante illustre schématiquement ce processus.
Poste à souder
L'équipement utilisé dans le soudage sous laitier électroconducteur comprend les composants suivants :- Source d'énergie.
- Chargeur et oscillateur Arame
- Tube guide et électrode
- Plongeur (si le guide n'est pas consommable)
- Patin de retenue (patin de montage)
- Système de contrôle.
- Câbles et connexion électrique
- Isolateurs
Les sources d'alimentation pour le procédé de soudage sous laitier électroconducteur sont du type transformateur / redresseur à tension constante, qui fonctionnent dans la plage de 450 à 1000 A. Elles sont similaires à celles utilisées dans le procédé de soudage à l'arc submergé. La tension minimale en circuit ouvert de la source d'alimentation doit être de 60 V. Une source d'alimentation distincte est requise pour chaque électrode.
La figure ci-dessous montre schématiquement une installation typique de soudage sous laitier électroconducteur.
Le courant de soudage et la vitesse d'alimentation de l'électrode peuvent être traités comme une seule variable car l'un varie en fonction de l'autre. Si la vitesse d'alimentation de l'électrode est augmentée, le courant de soudage et le taux de dépôt sont également augmentés. Lorsque le courant de soudage augmente, la profondeur du bain de soudure augmente également.
La tension de soudage est une autre variable à prendre en compte. Le stress a un effet majeur sur la profondeur de fusion dans le métal de base et également sur la stabilité de fonctionnement du procédé.
L'augmentation de la contrainte augmente la profondeur de fusion et la largeur du bain de soudure et augmente également le facteur de forme (rapport largeur/profondeur) et, par conséquent, la possibilité de fissuration est plus faible.
Si la tension est basse, un court-circuit peut se produire entre l'électrode et le bain de fusion. Si la tension est trop élevée, des projections de soudure ou des arcs peuvent se produire au-dessus du laitier en fusion.
Types et fonctions des consommables – électrodes et flux
Le matériau de remplissage doit avoir une composition chimique similaire à celle du matériau de base ; éventuellement, des matériaux d'addition de caractéristiques différentes peuvent être utilisés, mais il est préférable que les compositions chimiques soient compatibles, car si un traitement thermique est nécessaire, l'adéquation entre celui-ci, le matériau de base et le matériau coulé sera garantie.Les consommables utilisés en soudage sous laitier électroconducteur sont le fil massif, accompagné de flux, et le fil tubulaire, lorsque des éléments d'alliage sont ajoutés.
La composition du flux est également importante, car elle détermine le bon fonctionnement du processus. Les flux peuvent être fabriqués à partir de divers matériaux tels que des oxydes complexes de silicium, de manganèse, de titane, de calcium, de magnésium et d'aluminium. Les caractéristiques spéciales souhaitées pour la soudure sont obtenues en changeant ou en faisant varier la composition du flux.
Les fonctions normales des flux sont :
- Conduction du courant de soudage.
- Fournir de la chaleur pour faire fondre l'électrode et le métal de base.
- Permet un fonctionnement stable.
- Protection du métal en fusion de l'atmosphère.
Caractéristiques et utilisations
Le procédé de soudage sous laitier électrique a une application limitée, il est utilisé pour réaliser des soudures verticales dans des épaisseurs moyennes d'aciers au carbone, faiblement alliés, à haute résistance, à carbone moyen et certains aciers inoxydables. Le processus est mieux appliqué aux épaisseurs supérieures à 200 mm, pour les épaisseurs maximales, il n'y a pratiquement aucune limitation. Bien que l'habileté manuelle ne soit pas requise, la connaissance de la technique est nécessaire pour faire fonctionner l'équipement.Le procédé de soudage sous laitier électrique a de nombreuses applications, principalement en raison des taux de dépôt élevés, ce qui rend le procédé économiquement viable. Parmi les avantages de l'utilisation du procédé sous laitier électroconducteur, on peut citer :
- Un taux de dépôt élevé et une bonne qualité de soudure en ce qui concerne les essais non destructifs rendent ce processus souhaitable pour les sections épaisses trouvées dans de nombreuses applications industrielles telles que les machines lourdes, les récipients sous pression, les navires et les grandes pièces moulées.
- Nécessite peu d'ajustement et de préparation des joints (généralement des joints sans chanfrein).
- Soude des matériaux épais en une seule passe, avec un seul réglage.
- Il s'agit d'un processus mécanisé avec une manipulation minimale des matériaux. Une fois le processus lancé, il se poursuit jusqu'à son terme.
- Nécessite un temps de soudure minimal et présente une distorsion minimale.
- Il n'y a pas d'arc de soudage visible ni d'éclair d'arc.
La fragilité de la soudure ainsi obtenue nécessite, pour être corrigée, un traitement thermique post-soudage – normalisation. Bien entendu, il s'agit d'une généralisation car l'ingénieur doit évaluer ce besoin après avoir testé et qualifié le mode opératoire de soudage.
Discontinuités induites par le processus
Les soudures réalisées avec le procédé de soudage sous laitier électroconducteur dans des conditions de fonctionnement appropriées sont de haute qualité et sans discontinuités. Des discontinuités peuvent toutefois apparaître si une procédure de soudage appropriée n'est pas suivie.L'inspecteur en soudage doit être conscient de certaines discontinuités pouvant résulter de ce processus :
Manque de fusion
Les soudures de plaques épaisses, dans lesquelles la chaleur est distribuée par l'oscillation des électrodes, peuvent manquer de fusion au centre ou près des chaussures.L'effet de refroidissement des chaussures peut empêcher le métal de base de fondre près de la surface sur laquelle repose la chaussure.
L'indication qui en résulte ressemble à une morsure.
Ils peuvent également survenir en début de soudage avec une température inférieure à celle nécessaire.
Inclusions
Ils sont rares, mais ils peuvent arriver. C'est le cas lorsque des morceaux de fil sont introduits trop rapidement dans la flaque par le dévidoir et ne fondent pas.Des tiges et même des pièces d'équipement de soudage, telles que l'extrémité du guide du tube d'électrode, ont également été trouvées dans la zone fondue.
Inclusions de scories
Peut se produire si le soudage est presque arrêté et redémarré. Le procédé de soudage nécessite un bain de laitier chauffé à environ 1700°C. Un redémarrage incorrect du soudage peut ne pas fusionner parfaitement le métal, ce qui entraîne des scories de soudure.Chevaucher
Cela peut se produire si les chaussures ne sont pas bien ajustées aux plaques, ce qui permet la fuite de matière fondue.Porosité
Lorsqu'il se produit, il est grossier et semblable à un ver, et peut être causé par un morceau d'amiante humide utilisé comme joint entre le sabot de retenue et la pièce à souder, un flux contaminé ou humide, une électrode, un tube de guidage ou un matériau de départ. Soudure humide.Fissures spéciales
Il n'a pas été observé dans le soudage sous laitier des joints bout à bout car les contraintes ne sont pas enregistrées dans le sens de l'épaisseur des plaques de métal de base.Fissures
Les fissures à froid ne se trouvent pas dans le soudage sous laitier électrolytique. Cela est dû au processus lent de chauffage et de refroidissement du joint inhérent au processus. Les fissures à chaud sont courantes dans le soudage sous laitier électroconducteur, en particulier dans le cas de soudures à haut degré de restriction, en raison de la granulation grossière du joint soudé. Ces fissures se propagent le long des joints de grains.Laminations
Ils ne constituent pas des inconvénients majeurs pour le soudage sous laitier électrolytique. Le laitier fondu élimine toutes les inclusions existantes dans la double stratification et scelle la double stratification le long de la soudure. De même, les copeaux et les coudes sont absorbés par le soudage sous laitier électrolytique.En savoir plus sur le Soudage
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