Introduction
TIG est le processus de soudage à l'arc électrique avec une électrode de tungstène non consommable ou un alliage de tungstène sous un écran de gaz inerte ou des mélanges de gaz inertes. L'ajout de matériau (également connu sous le nom de jauge, voir ci-dessous) peut ou non être utilisé.
Comment fonctionne le processus
Le soudage par le procédé TIG (ou GTAW) est l'assemblage de métaux en les chauffant et en les faisant fondre avec un arc électrique établi entre une électrode de tungstène non consommable et la pièce.La protection pendant le soudage est réalisée avec un gaz inerte ou un mélange de gaz inertes, qui a également pour fonction de transmettre le courant électrique lorsqu'il est ionisé pendant le processus.
Le soudage peut se faire avec ou sans métal d'apport. Lorsqu'il est fabriqué avec du métal d'apport, il n'est pas transféré à travers l'arc, mais est fondu par l'arc. L'électrode qui conduit le courant est une tige de tungstène pur ou un alliage de ce matériau (la "tige" de métal d'apport n'est pas une électrode, elle ne transmet pas de courant).
Le gaz élimine l'air, éliminant la contamination du métal fondu et de l'électrode de tungstène chauffée par l'azote et l'oxygène présents dans l'atmosphère. Il y a peu ou pas d'éclaboussures et de fumée.
La couche de soudure est lisse et uniforme, nécessitant peu ou pas de finition supplémentaire.
Le soudage TIG peut être utilisé pour effectuer des soudures de haute qualité sur la plupart des métaux et alliages. Il n'y a pas de scories et le procédé peut être utilisé dans toutes les positions. Ce procédé est le plus lent des procédés manuels.
Bien qu'il s'agisse du processus le plus lent (moins productif), il est souvent utilisé pour enraciner les soudures lorsqu'il n'y a pas d'accès pour souder de l'autre côté.
La préférence pour cela est que le soudeur a un grand pouvoir pour manipuler la soudure et cela permet de faire une soudure de haute qualité. Bien sûr, avec une grande liberté de manipulation, le procédé TIG finit aussi par exiger une grande habileté et une grande formation de la part du soudeur.
Poste à souder
Le soudage TIG est généralement un processus manuel, mais il peut être mécanisé et même automatisé. Juste pour illustrer la mécanisation, il est courant, par exemple, d'utiliser le procédé TIG (méthode "fil chaud") pour réaliser le revêtement anti-corrosion (clad).L'équipement dont vous avez besoin ter:
- Un porte-électrode avec passage de gaz et une buse pour diriger le gaz protecteur autour de l'arc et un mécanisme à griffes pour contenir et alimenter une électrode de tungstène, appelée torche (ou pistolet).
- Une réserve de gaz de protection.
- Un débitmètre et un réducteur de pression de gaz.
- Une source d'alimentation, avec des caractéristiques volt-ampères identiques à celles de l'électrode enrobée.
- Une source haute fréquence.
- Une alimentation en eau de refroidissement si le pistolet est refroidi à l'eau.
Ils affectent la quantité, la distribution et le contrôle de la chaleur produite par l'arc et jouent également un rôle important dans sa stabilité et finalement dans l'élimination des oxydes réfractaires (résistants à la chaleur) de la surface de certains métaux légers et de leurs alliages.
Les électrodes de tungstène utilisées dans le soudage TIG sont de différentes classifications et les exigences pour celles-ci sont données dans la norme AWS A 5.12, nous avons essentiellement :
| • EWP | Tungstène pur (99,5%) |
| • EWCe-2 | Tungstène avec 1,8 à 2,2% de CeO2; |
| • EWLa-1 | Tungstène avec 0,9 à 1,2% de La2O3; |
| • EWTh-1 | Tungstène avec 0,8 à 1,2% de Th02; |
| • EWTh-2 | Tungstène avec 1,7 à 2,2% de Th02; |
| • GTE | Tungstène (94,5%) avec l'ajout de quelques éléments non identifiés. |
Consommables – métaux d'apport et gaz
Une grande variété de métaux et d'alliages sont disponibles pour être utilisés comme métaux d'apport dans le procédé de soudage TIG.Les métaux d'apport, s'ils sont utilisés, sont normalement similaires au métal à souder (bonnes pratiques).
Les gaz de protection les plus couramment utilisés pour le soudage TIG sont l'argon, l'hélium ou un mélange de ces deux gaz. L'argon est souvent préféré à l'hélium car il présente plusieurs avantages :
- Action d'arc plus douce et sans turbulence.
- Tension d'arc minimale pour un courant et une longueur d'arc donnés.
- Plus grande action de nettoyage lors du soudage de matériaux tels que l'aluminium et le magnésium, en courant alternatif.
- Moins de frais et plus de disponibilité.
- Débit de gaz plus faible pour une bonne protection (en position à plat).
- Meilleure résistance aux courants d'air croisés.
- Amorçage d'arc plus facile (grâce à un potentiel d'ionisation plus faible).
Cependant, comme la densité de l'hélium est inférieure à celle de l'argon, des débits de gaz plus élevés sont généralement nécessaires pour obtenir un arc plus stable et une protection adéquate du bain de fusion lors du soudage à plat.
En raison de la nécessité d'un débit élevé et du coût plus élevé de l'hélium (par rapport à l'argon), le gaz argon finit par être le plus utilisé au Brésil.
Caractéristiques et utilisations
Le soudage TIG est un procédé très adapté aux faibles épaisseurs du fait de l'excellente maîtrise du bain de soudure (arc électrique). Le procédé peut être appliqué dans des endroits qui ne nécessitent pas de métal d'apport (généralement limité à de l'acier inoxydable de faible épaisseur).Ce processus peut également assembler des parois épaisses de tôles et de tubes en acier et en alliage métallique. Il est utilisé pour le soudage des métaux ferreux et non ferreux. Les passes de racine des canalisations en acier au carbone et en acier inoxydable, en particulier celles destinées aux applications critiques, sont souvent soudées à l'aide du procédé TIG.
Bien que le soudage TIG ait un coût initial élevé et une faible productivité, ceux-ci sont compensés par la possibilité de souder de nombreux types de métaux, d'épaisseurs et dans des positions impossibles par d'autres procédés, ainsi que par l'obtention de soudures de haute qualité et résistance.
Le soudage TIG permet de souder l'aluminium, le magnésium, le titane, le cuivre et les aciers inoxydables, ainsi que des métaux difficiles à souder et d'autres relativement faciles à souder comme les aciers au carbone. Certains métaux peuvent être soudés dans toutes les positions, selon le courant de soudage et la compétence du soudeur.
Le courant utilisé dans le soudage TIG peut être alternatif ou continu. Avec le courant continu, vous pouvez utiliser la polarité directe ou inverse.
Cependant, étant donné que la polarité directe produit un chauffage minimal des électrodes et un chauffage maximal du métal de base, des électrodes plus petites peuvent être utilisées, atteignant une profondeur de pénétration encore plus grande que celle obtenue avec une polarité inverse ou un courant alternatif.
Lorsqu'une faible pénétration est souhaitée, la situation qui conduit à un échauffement minimal du métal de base doit être choisie, en utilisant une polarité inversée ou un courant alternatif.
Dans le soudage de l'aluminium, le courant utilisé est alternatif, nécessitant un appareil à haute fréquence qui est normalement intégré à l'équipement.
Malgré les avantages mentionnés, il est important de rappeler que le soudage TIG, pour réussir, nécessite un nettoyage exceptionnel des joints à souder et une formation approfondie du soudeur.
Une considération à garder à l'esprit est l'angle de cône de la pointe de l'électrode en tungstène, car la conicité affecte la pénétration de la soudure. Cependant, cette préparation ne se produit que pour le soudage avec un courant continu de polarité directe.
Si la courbure de la pointe de l'électrode est diminuée (pointe plus pointue), la largeur du cordon a tendance à augmenter et la pénétration diminue. La pointe devient trop pointue, la densité de courant électrique augmente et la pointe de cette pointe peut atteindre des températures supérieures au point de fusion de l'électrode, lorsqu'elle va alors se détacher de l'électrode et faire partie du bain de fusion, constituant après sa solidification une inclusion de tungstène dans le métal fondu (inclusion métallique).
La plage d'épaisseur pour le soudage TIG (selon le type de courant, la taille de l'électrode, le diamètre du fil, le métal de base et le gaz choisi) est de 0,1 mm à 50 mm.
Lorsque l'épaisseur dépasse 5 mm, des précautions doivent être prises pour contrôler l'échauffement en soudage multipasses. Le taux de dépôt, en fonction des mêmes facteurs énumérés pour l'épaisseur, peut varier de 0,2 à 1,3 kg/h.
Préparation et nettoyage des joints
La préparation et le nettoyage des joints pour le soudage TIG nécessitent tous les soins requis pour le soudage à l'électrode enrobée et plus encore :- Le nettoyage du chanfrein et des bords doit être au métal brillant, dans une bande de 10 mm, sur les côtés intérieur et extérieur.
- Lors du dépôt de la racine de soudure, une protection doit être utilisée, au moyen d'un gaz inerte, de l'autre côté de la pièce. Ce gaz injecté à la racine de l'articulation s'appelle Purge. Pour les aciers au carbone, une protection par l'intérieur du joint (purge) n'est pas nécessaire, à l'exception notable de l'utilisation d'un consommable spécifique (inconel par exemple).
Discontinuités induites par le processus
A l'exception de la prise en compte du laitier, la plupart des discontinuités répertoriées pour les autres procédés de soudage se retrouvent en soudage TIG. Il est important que l'inspecteur en soudage sache que :Manque de fusion
Cela peut arriver si nous utilisons une mauvaise technique de soudage. La pénétration de l'arc dans le soudage TIG est relativement faible. Pour cette raison, pour le soudage TIG, des joints (ou chanfreins) adaptés au procédé doivent être spécifiés. Par approprié, j'entends un angle de chanfrein plus grand.Tungstène inclus
Ils peuvent résulter d'un contact accidentel de l'électrode de tungstène avec le bain de soudure : l'extrémité chaude de l'électrode de tungstène peut fondre, se transformer en une goutte de tungstène qui est transférée dans le bain de soudure, produisant ainsi une inclusion de tungstène dans le bain de soudure. Souder. Que ces inclusions soient ou non acceptables dépend du code qui régit le service en cours d'exécution.Porosité
Cela peut se produire en raison d'un nettoyage insuffisant du chanfrein ou d'impuretés contenues dans le métal de base ou d'un défaut d'alimentation en gaz.Fissures
En soudage TIG, elles sont généralement dues à la fissuration à chaud (responsabilité de l'ingénieur). Ce que les gens font pour "faire une fissure", c'est mettre un peu de cuivre dans l'acier au carbone à souder. Après le soudage, la région qui avait l'impureté (cuivre) se fissure généralement.Des fissures longitudinales peuvent se produire dans les dépôts réalisés à grande vitesse.
Fissures de cratère
La plupart du temps, des courants de soudage inappropriés sont dus. Les fissures dues à l'hydrogène (fissuration à froid), lorsqu'elles apparaissent, sont dues à l'humidité du gaz inerte.Conditions de protection personnelle
Dans le soudage TIG, la quantité de rayonnement ultraviolet libéré est assez importante. Les parties de la peau directement exposées à ces rayonnements brûlent rapidement, ce qui nécessite des précautions ; la protection des yeux est indispensable.Un autre aspect de ces rayonnements est leur capacité à décomposer le solvant, libérant des gaz très toxiques. Ainsi, en milieu confiné, il faut veiller à ce qu'il n'y ait pas de solvants à proximité.
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