SOUDAGE À L'AIR GAS-TUNGSTÈNE (GTAW), également connu sous le nom de HeliArc et de gaz inerte de tungstène (TIG). La soudure au gaz inerte au tungstène (TIG) est l’ancien nom du procédé de soudage TIG mis au point à la fin des années 1930, lorsque la nécessité de souder du magnésium est devenue évidente. Le procédé maintenant connu sous le nom de soudage à l'arc sous gaz de tungstène GTAW et le nouveau nom sont devenus populaires dans les ouvrages techniques.
Principe de soudage TIG
Dans un emploi soudeur au tungstène au gaz (GTAW), les métaux sont fondus en les chauffant par un arc électrique établi entre une électrode en tungstène non consommable (ne fond pas) et la pièce à travailler. Un métal d'apport ne peut pas être utilisé en fonction de la conception du joint. Le métal en fusion, l’électrode de tungstène et la zone de soudage sont protégés de l’atmosphère (l’air qui l’entoure) par un courant de gaz inerte traversant la torche de soudage. Les soudures obtenues ont la même intégrité chimique que le métal de base d'origine.
Dans un emploi soudeur TIG , le soudage peut être effectué dans n'importe quelle position de soudage et en mode manuel, semi-automatique et automatique; la méthode utilisée dépend de l'équipement disponible et de l'application.
La température de fusion nécessaire pour souder des matériaux dans le procédé de soudage à l'arc au tungstène gazeux (GTAW) est obtenue en maintenant un arc électrique entre une électrode en alliage de tungstène et la pièce à usiner (Fig. 1). La température de la piscine de soudure peut approcher 2500 ° C (4530 ° F). Un gaz inerte maintient l'arc et protège le métal en fusion de la contamination atmosphérique. Le gaz inerte est normalement de l'argon, de l'hélium ou un mélange d'hélium et d'argon.
Soudure au gaz inerte au tungstène
Figure 1: Principe GTWA
Applications
Le procédé de soudage TIG ou GTAW peut être utilisé pour souder presque tous les métaux et alliages métalliques actuellement utilisés. C'est un moyen particulièrement efficace et économique de souder des métaux légers (de moins de 3 mm) ainsi que de souder des métaux difficiles à souder avec le procédé de soudage conventionnel. Ces métaux comprennent les suivants:
Aluminium et alliages d'aluminium
Cuivre et alliages de cuivre
Nickel et alliages de nickel
Magnésium et alliages de magnésium
Acier faiblement allié et aciers au carbone
Matériaux réactifs (titane et tantale, par exemple)
Assemblage des aciers au carbone et alliés
Le soudage à l'arc au tungstène gazeux (GTAW) trouve des applications dans des industries telles que l'aérospatiale est l'un des principaux utilisateurs du soudage à l'arc au tungstène gazeux, de la fabrication de meubles en métal, des ouvrages en tôle et des ateliers de carrosserie automobile.
Gaz de protection
Des gaz de protection sont nécessaires lors du soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW) pour protéger la zone de soudage des gaz atmosphériques, tels que l'azote et l'oxygène, qui provoquent des défauts. Le gaz transfère également la chaleur de l'électrode de tungstène au métal et contribue à démarrer et à maintenir un arc stable.
Le choix d'un gaz de protection dépend de:
le type de matériau à souder
conception commune
aspect final souhaité de la soudure
Argon:
L'argon est le gaz le plus couramment utilisé pour le soudage à l'arc au tungstène. Il est plus lourd que l'air, 10 fois plus lourd que l'hélium et offre une meilleure couverture de protection que l'hélium à des débits plus faibles, car il a moins tendance à s'envoler ou à se détacher de la zone de soudage. L'argon est moins coûteux que l'hélium et peut être fourni dans des bouteilles sous forme de gaz ou de liquide. L'argon fournit un arc lisse et silencieux et peut être utilisé à une tension d'arc inférieure; l'argon peut donc être utilisé pour le soudage de métaux minces. L'argon présente des caractéristiques spéciales lorsqu'il est utilisé avec un courant alternatif, ce qui est particulièrement important pour le soudage de l'aluminium. soudure d'aluminium. L'utilisation de l'argon permet d'obtenir une qualité de soudure élevée et un bel aspect.
Hélium:
L'hélium peut être utilisé seul ou en combinaison avec de l'argon. L'hélium nécessite une tension d'arc supérieure à celle de l'argon. Comme l'hélium est plus léger que l'argon, il nécessite des débits plus élevés deux à trois fois supérieurs à celui de l'argon pour fournir une protection anti-gaz adéquate à la zone de soudure. L'hélium est utilisé pour souder des métaux épais et pour souder des métaux à haute conductivité thermique, car ils perdent de la chaleur de manière féroce. De tels métaux nécessitent des tensions d'arc plus élevées avec de l'hélium.
Électrodes GTAW
Les électrodes pour le soudage à l'arc sous gaz de tungstène peuvent être des alliages de tungstène purs, elles sont généralement codées par couleur. L'électrode de tungstène pure est verte. Les électrodes en tungstène alliées peuvent être brunes, jaunes, rouges ou bleues en fonction des éléments d'alliage.
Chalumeau
Les torches GTAW sont disponibles en différentes tailles, formes, ampérages et capacités. Les torches de soudage à l'arc au tungstène au gaz (GTAW) fournissent un moyen de retenir et de changer l'électrode de tungstène qui conduit le courant à l'arc et achemine le gaz de protection, l'électricité et l'eau de refroidissement. Les principaux composants d’une torche de soudage typique sont illustrés à la Fig. Il existe deux principaux types de torches GTAW; les torches de soudage à refroidissement par gaz utilisées pour souder des métaux minces à des courants inférieurs à 200 ampères, et les torches à refroidissement par eau utilisées pour le soudage de métaux moyens et épais.
Avantages et limites
Avantages de GTAW
PRODUIT DES SOUDURES DE HAUTE QUALITÉ À FAIBLE DISTORSION
LIBRE DE LA PULVÉRISATION ASSOCIÉE À D'AUTRES MÉTHODES
Peut être utilisé avec ou sans fil de remplissage
PEUT ÊTRE UTILISÉ AVEC UNE GAMME D'ALIMENTATIONS
SOUDURE PRESQUE TOUS LES METAUX, Y COMPRIS LES PLUS DISSIMILAIRES
DONNE UN CONTRÔLE PRÉCIS DE LA CHALEUR DE SOUDAGE
Le procédé de soudage à l'arc au gaz de tungstène (GTAW) est applicable lorsque la plus haute qualité de soudure est requise. Il peut être utilisé pour souder presque tous les types de métaux. L'opérateur a un excellent contrôle de l'apport de chaleur et la vision n'est pas limitée par les émanations ou la fumée du processus.
Limites de GTAW
PRODUIT DES TAUX DE DÉPÔT INFÉRIEURS AUX PROCÉDÉS DE SOUDAGE À L’ARC PAR ÉLECTRODES CONSOMMABLES.
EXIGE LÉGÈREMENT PLUS DE COORDINATION DES SOUDURES ET DE LA DEXTERITÉ QUE LE SOUDAGE À L'ARC À MÉTAUX GAZEUX (GMAW) OU LE SOUDAGE À L'ARCS MÉTALLIQUE BLINDÉ (SMAW) POUR LE SOUDAGE MANUEL
PROBLEMATIQUE DANS LES ENVIRONNEMENTS DE PROJET EN RAISON DE LA DIFFICULTÉ DE PROTECTION DU ZONE DE SOUDAGE
INCLUSIONS DE TUNGSTENE SI L’ELECTRODE EST AUTORISEE A CONTACTER LA PISCINE DE SOUDAGE
CONTAMINATION DU MÉTAL DE SOUDURE, SI UN BLINDAGE APPROPRIÉ DU MÉTAL DE REMPLISSAGE PAR LE COURANT GAZEUX N'EST PAS MAINTENU
FAIBLE TOLERANCE AUX CONTAMINANTS SUR LES METAUX DE REMPLISSAGE OU DE BASE
CONTAMINATION OU POROSITÉ CAUSÉE PAR UNE FUITE DE LIQUIDE DE REFROIDISSEMENT À PARTIR DE TORCHES À REFROIDISSEMENT PAR EAU
SOUFFLAGE D'ARC OU DÉFLEXION D'ARC, COMME AVEC D'AUTRES PROCÉDÉS
Polarité
Le courant est l’une des conditions de fonctionnement les plus importantes à contrôler dans toute opération de soudage, car il est lié à la profondeur de pénétration, à la vitesse de soudage, au taux de dépôt et à la qualité de la soudure.
Fondamentalement, il n'y a que trois choix de courant de soudage:
NÉGATIF D'ÉLECTRODE EN COURANT CONTINU (DCEN)
ELECTRODE POSITIVE À COURANT CONTINU (DCEP)
COURANT ALTERNATIF
En mode GTAW, on peut utiliser à la fois le courant continu et le courant alternatif: la polarité droite DCEN (courant continu, électrode négative), où la torche est connectée au pôle négatif et la pièce à usiner est reliée au pôle positif, est utilisée pour le soudage acier, acier inoxydable , nickel et beaucoup d'autres métaux. La polarité inversée DCEP (courant continu, électrode positive), dans laquelle la torche est connectée au pôle positif et la pièce à brancher au pôle négatif, est utilisée uniquement sur des matériaux nécessitant une pénétration peu profonde. Le courant alternatif est utilisé pour le soudage de l'aluminium et du magnésium. Lors de l'utilisation d'un courant continu, la polarité doit être prise en compte.
