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1) Principe et définition de la soudure TIG (141) :
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Lorsque
le soudeur actionne la gâchette, celui-ci actionne d’une part la sortie
du gaz , et en même temps, il ferme le circuit électrique qui permet le
passage du courant. Si l’électrode tungstène est suffisamment proche
d’une pièce en contact avec la masse, il se crée un arc électrique d’une
énergie suffisante pour fondre la matière. Le soudeur apporte
manuellement (ou automatiquement sur certaines installations) le métal
d’apport (d’un diamètre d’environ 0,8 mm à 4 mm) pour le mélanger à la
matière et ainsi grossir la partie fondue en créant le cordon de
soudure. Le tout s’exécute sous protection gazeuse. La soudure TIG à la
particularité d’être exécutée sous protection de gaz inerte avec une
électrode non fusible et réfractaire(en tungstène). Ce procédé s’appelle
Tungsten Inert Gas (TIG) ou Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) aux USA,
WIG en Allemagne. Le poste TIG est une machine qui est désormais un
procédé très prisé des entreprises, pour sa précision notamment. Les
postes TIG peuvent aussi être adaptés pour souder en MMA. L’amorçage se
fait souvent soit en haute fréquence(HF) soit au toucher (Lift).
De
plus en plus utilisées les pédales permettent de gérer son intensité
directement avec le pied et libèrent la dextérité du poignet. Les
torches peuvent aussi être refroidies.
Vidéo d’excellente qualité qui permet de voir un arc électrique et le bain de fusion:
Vidéo de Gilles Baynat pour voir comment souder au TIG:
2) Description de la torche TIG
3) Paramètres ayant une influence sur la soudure TIG :
- la vitesse de soudage (avance du soudeur )
- le choix et le débit du gaz
- le choix et le débit du métal d’apport
- le choix, l’affûtage et le diamètre de l’électrode réfractaire
- la position de soudage
- la préparation
- la dimension et la nature des matériaux à souder.
4) Applications de la soudure TIG :
- la réalisation d’ouvrages alimentaires
- la chaudronnerie d’acier inoxydable
- l’industrie aéronautique et spatiale
- la carrosserie
- plus généralement, les entreprises travaillant des matériaux à bases d’aciers inoxydables * et d’alliages légers.
5) Avantages et inconvénients en soudage TIG:
- large gamme d’épaisseurs à souder
- simple d’emploi
- travail précis et esthétique
- peu de fumées
- soudage dans toutes les positions
- procédé automatisable.
- Proposition de tom:
- faible vitesse de soudage.
- apport important d’énergie
6) Description d’un poste de soudure TIG:
7) Alimentation électrique dans ce procédé de soudage:
En
fonction des matériaux, des dimensions et des épaisseurs à souder, on
pourra souder en courant continu à polarité directe, souder en courant
pulsé, ou encore souder en courant alternatif :
le courant continu à polarité directe (pôle négatif à l’électrode) s’exécute pour le soudage de tous les métaux, y compris de l’aluminium (avec certaines précautions à prendre)
le courant pulsé, qui consiste à développer des périodes de hautes et de basses intensités, pour réduire le volume de métal fondu. Ceci facilite le travail en position et le soudage des faibles épaisseurs avec une meilleure régularité, surtout au niveau des pénétrations.
le courant alternatif est principalement utilisé pour le soudage des alliages d’aluminium. L’alternance de polarité craque ainsi la couche d’alumine réfractaire pour permettre ensuite la pénétration.
le courant continu à polarité directe (pôle négatif à l’électrode) s’exécute pour le soudage de tous les métaux, y compris de l’aluminium (avec certaines précautions à prendre)
le courant pulsé, qui consiste à développer des périodes de hautes et de basses intensités, pour réduire le volume de métal fondu. Ceci facilite le travail en position et le soudage des faibles épaisseurs avec une meilleure régularité, surtout au niveau des pénétrations.
le courant alternatif est principalement utilisé pour le soudage des alliages d’aluminium. L’alternance de polarité craque ainsi la couche d’alumine réfractaire pour permettre ensuite la pénétration.
8) Gaz utilisés en procédé TIG:
- l’argon pur est le plus couramment utilisé en soudage TIG. (bon amorçage de l’arc)
- l’hélium utilisé en complément à l’argon, l’arc développe une énergie plus importante et donc des performances accrues du faite du vitesse plus grande. Le cout du soudage est plus important cependant. (alliages légers, cuivre…)
- l’hydrogène utilisé en addition avec l’argon permet lui aussi d’obtenir un arc plus énergétique, donc une vitesse de soudage améliorée. En outre, une pénétration plus importante est constatée ainsi qu’un aspect plus esthétique du cordon de soudure.
- l’azote peut aussi ètre utilisé en complément à l’argon et en très petite quantité pour souder des aciers duplex. Utilisé aussi en protection envers.
Gaz de soudage et Gaz de soudage par marque
9) Buses utilisées en soudure TIG:
Les
buses utilisées seront soit en céramique (rose foncé), en aluminium
(rose clair) ou en corindon(blanc) et auront un diamètre qui pourra
varier de 6 mm à 20 mm suivant l’intensité de soudage. Le tableau
ci-après donne les valeurs d’intensités et de débit de gaz correspondant
aux différents diamètres de buses. On aussi de nos jours de nouveaux
kits vendus de la marque CK Worldwide ou furickcup qui sont plus
modernes et très tendances.
Leurs avantages cités par les fabricants sont:
- Réduction de la consommation de gaz de 40%
- Meilleure protection gazeuse
- Stick-out augmenté à 6x le diamètre de l’électrode
- Meilleure visibilité pour les buses Pyrex
Le diffuseur à tamis fourni avec les buses permet l’homogénéité de la protection gazeuse.
10) Les électrodes non fusibles:
On
peut considérer qu’il éxiste 4 types d’électrodes non fusibles (T° de
fusion du tungstène ~3450°C) qui peuvent ètre utlisées en soudage TIG:
- Tungstène pur (extrémité verte) utilisée pour les courants alternatifs (alliages d’aluminium)
- Tungstène avec oxyde de zirconium utilisée aussi en courant alternatifs (alliages d’aluminium)
- Tungstène thorié (couleur d’extrémité rouge) utilisée pour les aciers de construction et aciers inoxydables
- Tungstène cérié qui sont moins utilisés
Vous pouvez consulter ce cours si vous souhaitez avoir plus d’informations sur les couleurs et les désignations des électrodes selon la norme NF EN ISO 6848 de Décembre 2015 :
Proposition de tom:
Lanthane qui sont de plus en plus utilisées en remplacement des électrodes Tungstène thorié
Nota :
L’oxyde de thorium augmente le pouvoir émissif de l’électrode infusible de tungstène. Il facilite l’amorçage de l’arc et sa stabilité.
Lors du soudage, l’électrode de tungstène doit continuellement être protégée par un courant de gaz argon jusqu’à son refroidissement complet afin d’éviter son oxydation et sa détérioration. C’est le post-gaz.
L’oxyde de thorium augmente le pouvoir émissif de l’électrode infusible de tungstène. Il facilite l’amorçage de l’arc et sa stabilité.
Lors du soudage, l’électrode de tungstène doit continuellement être protégée par un courant de gaz argon jusqu’à son refroidissement complet afin d’éviter son oxydation et sa détérioration. C’est le post-gaz.
Proposition de tom:
Les poussières des électrodes affutées doivent être aspirée et traitées. On peut aujourd’hui remplacer ces électrodes nocives par des électrodes au Lanthane, dont la fonction est la même.
11) Affutage des électrodes en tungstène:
Lors
de la soudure TIG, l’affûtage des électrodes est un paramètre important
puisque la qualité de votre cordon dépendra en partie de cette
opération.. En effet, selon que vous soudiez en courant continu ou en
courant alternatif, la pointe de l’électrode sera affûtée de façon
différente. Dans tous les cas les stries dues au meulage doivent être
dans le sens de l’électrode et devront respecter un angle de 30° à 60°
avec un méplat pour éviter les inclusions de tungstène dans le cordon de
soudure, si vous soudez des aciers. Un affûtage à 90° sera réalisé pour
souder des alliages légers tels que l’aluminium.
12) Choisir le courant en soudage TIG:
On
utilise le courant continu (DC) en polarité directe (- à l’électrode
tungstène et + à la masse) pour souder l’acier, l’inox, le titane, les
inconel, les duplex,…).
On
utilise le courant alternatif(AC) en polarité directe surtout pour
détruire la couche d’alumine lors du soudage de l’aluminium. Pour les
autres cas, la pénétration est favorisée.
13) Régler le poste à souder TIG:
On
devra régler l’intensité en fonction du matériau et de l’épaisseur. On
devra aussi choisir le gaz et son débit. Le TIG à la particularité de
pouvoir fournir beaucoup d’options dans les réglages. Le pré-gaz qui
permet de purger les tuyaux de l’air. La montée progressive (inverse de
l’évanouissement de l’arc) permet d’atteindre de manière progressive
l’intensité souhaitée. L’évanouissement progressif de l’arc permet de
passer de la valeur du courant de soudage à 0 en un temps donné. Ce
réglage est important pour limiter le risque de formation d’un cratère.
Le post-gaz permet de refroidir progressivement le tungstène et aussi
pour de bain de fusion en cours de solidification.
14) Le TIG en soudage pulsé:
Le
soudage pulsé est un mode de soudage dont les intensités ne sont pas
régulières. On aura un courant de pic et un courant de base. On peut
choisir la fréquence d’alternance de ces deux cycles. Ces réglages sont
précis, utiles pour les pièces fines ou très fines, ou nécessitant une
limitation de l’énergie de soudage. De nombreux essais sont nécessaires
pour obtenir un résultat optimal.
15) Récapitulatif simplifié:
Pour les aciers et aciers inoxydables :
- en bout à bout: 20 à 25 Ampères par mm d’épaisseur
- en angle: 30 à 35 Ampères par mm d’épaisseur
Pour les aluminiums et alliages :
- en bout à bout: 35 à 40 Ampères par mm d’épaisseur
- en angle: 45 à 50 Ampères par mm d’épaisseur
- Réglages du pré-gaz de 3 secondes et du post-gaz de
- 8 secondes à 50 A
- 10 secondes à 100 A
- 15 secondes à 200 A
- 25 secondes à 250 A
Pour les aciers et aciers inoxydables * :
courant continu, polarité directe, électrode en tungstène thorié ( rouge), affûtage de 30 à 60°.
courant continu, polarité directe, électrode en tungstène thorié ( rouge), affûtage de 30 à 60°.
Pour les aluminiums et alliages légers :
courant alternatif, électrode en tungstène pur( vert), affûtage de 90°.
courant alternatif, électrode en tungstène pur( vert), affûtage de 90°.
9) Quiz soudage sur les éléments de soudage TIG :
Vous pouvez consulter aussi :
- Vidéo de soudage TIG (soudure TIG aluminium montante)
- Le soudage TIG par MichelIWS (plus pointu)
- Tous les cours de soudage
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