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www.airliquide.ca Procédés TIG et plasma Dossier : soudage TIG et soudage plasma P R O D U C T I V I T É EN SOUDAGE DE LA A M É L I O R A T I O N
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Procédés TIG et plasmaDossier : soudage TIG et
soudage plasma
PR
O
DUCTIVITÉ
EN SOUDAGEDE LA
AMÉLIORATION
2
Sommaire
1 Introduction ........................................................................................................................................................................ 3
2 Le soudage à l'arc électrique sous protection gazeuse avec électrode réfractaire ................................................... 4
2.1 Le procédé TIG (GTAW)
Principe et mise en œuvre du procédé ........................................................................................................................... 4
2.2 Le procédé plasma (PAW)
Principe et mise en œuvre du procédé ........................................................................................................................... 5
3 Performances..................................................................................................................................................................... 7
3.1 Amélioration de la productivité par la vitesse de soudage ou la pénétration ................................................................... 7
3.1.1 Le soudage TIG avec déviation d’arc en automatique.................................................................................................... 7
3.1.2 Le soudage TIG double flux .................................................................................................................................. 7
3.1.3 Le soudage multi-électrode en automatique ......................................................................................................... 8
3.1.4 Le soudage plasma + TIG..................................................................................................................................... 9
3.2 Amélioration de la productivité par la qualité du joint, compacité et pénétration ............................................................ 10
3.3 Amélioration de la productivité par la tolérance sur les préparations en soudage manuel .............................................. 10
3.4 Amélioration de la productivité par l’utilisation du soudage en position ......................................................................... 10
3.4.1 Le soudage longitudinal en position verticale (montante ou descendante)............................................................... 10
3.4.2 Le soudage circulaire en position corniche.......................................................................................................... 11
3.5 Amélioration de la productivité par la réduction ou suppression du parachèvement (qualité de finition) ......................... 11
3.6 Amélioration de la productivité par le taux de dépôt TIG fil chaud et plasma fil chaud ................................................... 11
3.7 Amélioration de la productivité par la fiabilité des amorçages........................................................................................ 11
4 Exemple d’application..................................................................................................................................................... 12
4.1 Soudage plasma en préfabrication de tuyauterie .......................................................................................................... 12
4.2 Soudage plasma et plasma + TIG en chaudronnerie .................................................................................................... 13
5 Les équipements ............................................................................................................................................................. 14
6 Les produits d’apport et les gaz .................................................................................................................................... 15
6.1 Les produits d’apport ................................................................................................................................................... 15
6.2 Les gaz ........................................................................................................................................................................ 15
7 Conclusion ....................................................................................................................................................................... 15
3
1 Introduction
Un principe bien maîtrisé
Le procédé TIG, “Tungsten Inert Gas”, consiste à créer une source de chaleur à partir d'un arc électrique jaillissant dans une
atmosphère gazeuse inerte entre une électrode réfractaire en tungstène et une pièce à souder servant d'anode.
Le plasma représente une évolution du procédé TIG vers les hautes densités d’énergie, l’arc subissant dans une torche
plasma un effet de constriction à travers une tuyère fortement refroidie.
L’excellence de la qualité sur tous les matériaux : gisement de gain de productivité
Premier atout d’importance dans un contexte industriel qui réclame un degré de qualité de plus en plus élevé, le TIG et le
plasma produisent des assemblages d’un aspect irréprochable, qui, dans bien des cas, ne nécessitent aucune reprise
ultérieure. De plus, autre aspect non négligeable, ces procédés s’appliquent à des matériaux aussi divers que les aciers au
carbone, inoxydables, alliages de nickel, titane, zirconium, tantale et pour le TIG les alliages d’aluminium et les cuivreux.
La densité d’énergie : tableau comparatif
Champmagnétique
Champmagnétique
1er foyer
2ème foyer
Bobinede focalisation
Point focal
TIG TIG PLASMA FAISCEAU LASERDOUBLE FLUX À JET DÉBOUCHANT D’ÉLECTRONS
Densité d’énergie 50W/mm2 150W/mm2 103W/mm2 105W/mm2 105W/mm2
Constriction Pneumatique Électromagnétique Optique(focalisation) (tuyère) (bobine de focalisation) (lentille de focalisation)
FAISCEAUX HAUTES ÉNERGIES
MODE FUSION Effondrement Effondrement Effondrement À jet débouchant À jet débouchantà jet débouchant
4
2 Soudage à l’arc électrique sous protection gazeuse avec électrode réfractaire
2.1 Le procédé TIGPrincipe et mise en œuvre du procédé
À l’aide d’un courant électrique
approprié dont la nature varie avec
celle du métal de base (par exemple :
courant continu pour les aciers inoxy-
dables), on fait jaillir dans une veine de
gaz inerte (argon ou mélange gazeux)
un arc électrique entre une électrode
de tungstène (infusible) et la pièce à
souder. La chaleur dégagée par cet
arc fait fondre localement la pièce ainsi
que le métal d’apport (éventuel)
formant ainsi le joint soudé après
refroidissement.
Ce gaz inerte généralement à base
d’argon ou d’hélium isole de l’air le
métal en fusion, les zones chaudes
environnantes et évite toute oxydation
de l’électrode au tungstène.
Alimentation électrique
• courant continu : polarité directe
( - à l’électrode) pour le soudage
de tous les matériaux métalliques
(aciers au carbone, aciers
inoxydables, titane, bases
nickel,…) y compris les alliages
d’aluminium (sous protection
d’hélium).
• courant pulsé : à partir de la
même polarité que précédemment
l’énergie de soudage est maîtrisée
en période haute et basse
intensité, permettant de réduire le
volume de métal fondu. Le courant
pulsé facilite donc le soudage en
position et le soudage des fines
épaisseurs.
• courant alternatif et polarité
variable : principalement dédié
au soudage des alliages légers.
Sa particularité principale est de
pouvoir, en polarité inverse,
“craquer la couche d’alumine”, les
électrons de la couche superficielle
de l’alliage étant arrachés et
projetés vers l’électrode (anode).
L’évolution du courant alternatif
vers la polarité variable permet de
mieux maîtriser les alternances
“soudage” et “décapage” par un
réglage indépendant des ampli-
tudes et temps de chaque phase
et de limiter le bombardement
électronique de l’électrode, son
échauffement et sa destruction
progressive.
Il faut respecter les règles
suivantes :
• grande propreté des bords à
assembler et du métal d’apport.
• éliminer les oxydes éventuels et les
traces de graisse.
• préchauffer de 200 à 400 °C
(392 à 752 °F) les pièces de fortes
dimensions en alliages légers et
surtout cuivreux.
• préparer les pièces en fonction des
épaisseurs, du type de joint, de la
nature des pièces, etc.
• faire varier l’intensité selon que le
soudage est manuel, automatique
ou en position, mais aussi
suivant l’épaisseur, la
préparation, la nature des
pièces.
• pour les matériaux très
oxydables à chaud (titane,
tantale, zirconium), une
protection supplémentaire est
indispensable à l’arrière du
cordon avec un gaz de même
nature. Cette protection se
fait par un traînard.
TIG = Tungsten Inert Gas
Soudage électrique à l’arc avec électrode réfractaire • Sous gaz inerte (ex : argon)
Également GTAW = Gas Tungsten Arc Welding
ARC LIBRE (TIG)150 A - 14 V
• Il présente une forme conique et dissipe à sa périphérie une part importante de son énergie.
Figure 1
Température °C (°F)4 000-10 000(7 000-18 000)10 000-16 000(18 000-29 000)
5
2.2 Le procédé plasmaPrincipe et mise en œuvre du procédé
PAW = Plasma Arc Welding
L’apport d’énergie nécessaire au
soudage est assuré par un arc élec-
trique jaillissant sous une atmosphère
de gaz inerte plasmagène entre une
électrode infusible et les pièces à
assembler. L’éventuel apport de fil
se fait à l’extérieur de la torche.
Cet arc est confiné mécaniquement et
cinétiquement par l’intermédiaire d’une
tuyère au travers de laquelle on l’oblige
à passer.
CONSTRICTION MÉCANIQUE
DE L’ARC
Le flux de l’arc est contraint de
traverser un orifice cylindrique étroit
(tuyère) qui le constricte mécanique-
ment. La tension dans la colonne
d’arc s’élève par rapport à celle d’un
arc libre de même intensité et l’énergie
augmente en proportion.
CONSTRICTION PNEUMATIQUE
DE L’ARC
Dans ce cas, l’orifice cylindrique est
remplacé par une tuyère à convergent-
divergent dans laquelle la pointe coni-
que de l’électrode, suivant sa position
dans l’orifice de la tuyère, module, en
jouant sur la relation débit/ vitesse de
ce gaz, l’effet Venturi auquel le gaz
plasmagène est soumis. Le confine-
ment de l’arc, variable suivant les
paramètres cités, est donc obtenu par
le gaz plasmagène lui-même d’où
l’appellation de constriction pneuma-
tique.
Un deuxième gaz, qui peut être de
nature identique ou différente du
premier suivant les applications, circule
entre la tuyère et la buse et confine
thermodynamiquement le plasma.
Ce gaz a aussi pour fonction de
protéger le cordon de soudure (fig. 2).
ARC PLASMA150 A - 28 V
• Il diverge peu hors de la tuyère énergiquement refroidie.• La zone de température 10 000 - 16 000 °C (18 000 - 29 000 °C) est transférée à la pièce dans un faisceau concentré.
Gaz annulaire
Gaz central
Figure 2
Température °C (°F)4 000-10 000(7 000-18 000)
10 000-16 000(18 000-29 000)
16 000-24 000(29 000-43 000)
≥ 24 000(≥ 43 000)
Tuyère à striction mécanique
Tuyère à striction pneumatique
6
MISE EN ŒUVRE
Elle dépend essentiellement de
l’épaisseur à souder.
Épaisseurs inférieures à
3 mm (0.12”) : le cordon de pénétra-
tion est obtenu par progression du
bain de fusion à travers l’épaisseur à
souder. Les intensités de soudage
mises en jeu sont faibles et pour
cette raison le jet de plasma n’est
pas débouchant (soudage par
conduction).
Épaisseurs supérieures à
3 mm (0.12”) : dans ce domaine,
la technique la plus intéressante est
celle du jet débouchant (trou de
serrure) dans laquelle le jet plasma
traverse sur toute leur épaisseur les
pièces à assembler. Le métal en
fusion est rejeté vers l’arrière où en
se refroidissant, il forme le cordon de
soudure. L’assurance d’obtenir une
bonne pénétration et corrélativement
de supprimer tout support à l’envers
en est le principal avantage.
La technique à jet débouchant est
utilisée industriellement en soudage
automatique.
TYPE D’ARC
Il faut en premier lieu distinguer
deux types d’arcs :
• L’arc non transféré ou arc
soufflé s’établit entre l’électrode
reliée au pôle - du générateur et
la tuyère reliée au pôle + du
générateur. Dans ce cas, l’arc
peut, suivant les cas, s’accrocher
en différents points de la tuyère, et
le fort débit de gaz central permet
de le souffler à l’extérieur.
Ses principales applications sont :
- soudage de pièces conductrices
ou non de l’électricité.
- amorçage de l’arc principal.
• L’arc transféré est établi entre
l’électrode et les pièces à assem-
bler. Le jet plasmagène est
entièrement parcouru par le
courant de soudage, la tache
anodique est accrochée sur la
pièce à souder et de ce fait
transmet davantage de chaleur
au joint. L’étranglement de cet
arc conduit à un effet de striction
et de concentration de l’énergie.
ALIMENTATION ELECTRIQUE
• Courant continu lisse :
polarité directe ( - à l’électrode)
pour le soudage des matériaux
métalliques (aciers au carbone,
aciers inoxydables, bases nickel
et titane).
• Courant continu pulsé :
à partir de la même polarité que
précédemment, l’énergie de
soudage est maîtrisée en période
haute et basse intensité.
Le courant pulsé permet d’ouvrir
les domaines opératoires de
soudage des faibles épaisseurs
et du soudage en position avec
contrôle de la pénétration.
• Courant alternatif en polarité
variable : dédié au soudage de
l’aluminium et de ses alliages.
C’est aujourd’hui le seul moyen
pour souder en plasma en mode
à jet débouchant (“Keyhole” en
anglais) sous protection d’argon.
La polarité variable permet d’opti-
miser les phases de soudage et
de décapage indispensables au
soudage des alliages légers.
7
3 Performances
3.1 Amélioration de la productivité par la vitesse de soudage ou lapénétration
3.1.1 Le soudage TIG avec déviation d’arc enautomatique
Les installations de soudage automatique peuvent être équipées d’une
torche spéciale prévue pour créer une déflection électrique axiale de l’arc
TIG grâce à un champ magnétique généré par une bobine d’induction.
Grâce à ce système, la zone de chaleur est très sensiblement allongée
suivant l’axe de la soudure et peut donc engendrer un accroissement
de la vitesse de l’ordre de 30 % sur des épaisseurs inférieures à 2 mm
(5/64”). Cette particularité est surtout appréciable pour le soudage en
continu des tubes minces formés à partir d’une bande, des gaines de
câble, des blindages de résistance électrique…
3.1.2 Le soudage TIG double flux
Le procédé TIG double flux permet :
• la constriction de l’arc par le flux de gaz concentrant
l’énergie sur une faible largeur, et assurant une
pénétration constante, régulière, plus importante
qu’en TIG conventionnel.
• la diminution des contraintes et des déformations,
en réduisant fortement la section de métal fondu,
• plus d’économie :
- la suppression des préparations de joints jusqu’à
6 mm (0.24”); au-delà les préparations sont
moindres par rapport au TIG.
- la diminution de la consommation de métal
d’apport.
- le travail en une seule passe jusqu’à 6 mm (0.24”)
pour les alliages légers.
• une mise en œuvre et une utilisation qui restent
simples grâce à :
- l’utilisation d’un seul gaz axial et annulaire.
- l’emploi d’un seul type d’électrode de tungstène
thorié (Ø 1.6 mm (1/16”) pour les aciers au
carbone et les aciers inoxydables, Ø 3.2 mm (1/8”)
pour les alliages légers).
En résumé : à pénétration égale, on a besoin de moins d’énergie en TIG double flux, ou bien il est possible
d’augmenter la vitesse de soudage de 20 % par rapport au TIG simple.
SUR ACIER AU CARBONE ET ACIER INOXYDABLE
Le TIG conventionnel Le TIG double flux
Type I soudage Épaisseur Type I soudagede préparation en A* de préparation en A*
1ère passe : 80 4 mm2ème passe : 100 (5/32”)
65 - 70
1ère passe : 90 6 mm 1ère passe : 1302ème passe : (0.24”) 2ème passe : 100100 - 110
SUR ALLIAGES LÉGERS
Le TIG conventionnel Le TIG double flux
Type I soudage Épaisseur Type I soudagede préparation en A* de préparation en A*
1404 mm
90(5/32”)
1ère passe : 100 6 mm 1352ème passe : 150 (0.24”)Talon
2 mm (5/64”)2 mm(5/64”)
en 2 passes
90°
Talon1.3 mm (0.05”)
1.5 à 2 mm(0.05” à 5/64”)
1.5 à 2 mm(0.05” à 5/64”)
en 2 passes
60°
Talon2 mm (5/64”)
en 2 ou 3 passes
60°
en 2 passes
* intensité moyenne en soudage à plat
8
3.1.3 Le soudage multi-électrode en automatique
Ce procédé utilisé surtout sur des lignes de fabrication de tubes permet (en associant plusieurs électrodes dont les fonctions
sont différenciées : préchauffe, pénétration et lissage) d’envisager des vitesses de soudage jusqu’à 3 fois supérieures à celles
obtenues en mono-torche.
Ces performances de soudage sont liées à la qualité de la ligne de profilage.
0
5(196)
10(393)
vitessede soudage
m/min(po/min)
1(0.04)
2(5/64)
3(0.12)
4(5/32)
5(0.2)
6(0.24)
7(0.28)
8(5/16)
PossibleTIG
RecommandéÉpaisseur du tubemm (po)
PossibleTRICATHODE
E 16
E 25
E 25 / TIG + PLASMA + TIG
Recommandé
PERFORMANCES COMPARÉES DU SOUDAGE TIG ET TRICATHODE
E 16TRICATHODE
E 25TRICATHODE
TIG+PLASMA+TIGASSEMBLAGE DE TORCHES
3.1.4 Le plasma + TIG
L’association en soudage automatique et en position tandem des
procédés plasma et TIG permet d’envisager, tout en gardant les
caractéristiques de qualité propre au plasma (compacité et pénétration)
un gain de vitesse de 30 à 40 %, le procédé TIG assurant le lissage et
une qualité d’aspect irréprochable.
Ce procédé est utilisé principalement en chaudronnerie pour des
soudures de grande longueur.
Pour le procédé plasma + TIG, une torche TIG ainsi qu’un dispositif
d’apport de fil froid sont positionnés à environ 160 mm derrière la torche
plasma. L’arc plasma assure la fusion de toute l’épaisseur du joint
pendant que la torche TIG complétée d’une oscillation magnétique et
d’un apport de fil froid produit une passe de finition simultanée. Cette
configuration permet d’augmenter la vitesse de 30% par rapport au
plasma monotorche.
Le procédé plasma + TIG est en général applicable aux soudures
d’une longueur > 3 000 mm (10’) ou aux pièces d’un diamètre excédant
2 200 mm (7’).
Le procédé plasma + TIG (bicathode) offre des avantages notables :
• opération d’une seule passe,
• réduction de la quantité de métal d’apport utilisé,
• soudage à grande vitesse,
• faible déformation,
• étroitesse de la zone affectée thermiquement,
• haute qualité radio,
• faible surépaisseur, très bel aspect du cordon permettant de réduire
les temps de meulage et de polissage.
9
1(0.04)
10(3.94)
50(19.69)
100(34.37)
5(0.2)
8(5/16)
vite
sse
de s
ouda
gecm
/min
(po/
min
)
TIG
PLASMA
TIG + PLASMA
épaisseuren mm (po)
Performances comparées TIG,plasma et plasma + TIG
Épaisseur 8 mm
Comparaison des vitesses de soudage
ÉPAISSEUR PLASMA PLASMA + TIG
mm (po) Vitesse de soudage cm/min (po/min)
3 (0.12) 50 (19) 65 (26)
4 (5/32) 35-40 (14-16) 50-60 (20-24)
5 (0.2) 25-30 (10-12) 40 (16)
8 (5/16) 15-20 (6-8) 25 (10)
10
3.2 Amélioration de la productivité par la qualité du joint
PLASMA À JET DÉBOUCHANT
CompacitéLes procédés TIG et plasma, grâce à la stabilité de l’arc, se caractérisent par la
possibilité de travailler en vision directe permettant un parfait contrôle du bain et de
l’apport de métal lorsqu’il y en a.
Cette stabilité d’arc en atmosphère inerte conduit également à une excellente
compacité.
PénétrationEn plasma automatique on obtient l’assurance d’une pénétration complète et
régulière grâce à la technique du jet débouchant sur joint présenté bord à bord
jusqu’à une épaisseur de 8 mm (5/16”) en acier au carbone ou inoxydable à plat.
Dans ce cas précis le gain de productivité est obtenu également par la
simplification de la préparation.
3.3 Amélioration de la productivité par latolérance sur les préparations
Le TIG manuel, du fait de la dissociation de l’apport énergétique et de l’apport de
métal admet une plus grande tolérance sur les préparations, il permet également la
reprise nette de défauts accidentels.
3.4 Amélioration de la productivité parl’utilisation du soudage en position
Le schéma ci-contre montre bien qu’avec le process de
fabrication de grands réservoirs utilisés dans les industries
agroalimentaires, chimiques et pétrochimiques, il est possible
de réduire les espaces nécessaires au sol, les temps de
manipulations des viroles et de supprimer les outillages de
conformations des viroles.
3.4.1 Le soudage longitudinal en position verticale (montante ou descendante)
Il est recommandé de souder en plasma à
l’aide du banc spécifique de cette application
qui évitera le pointage des tôles et permet une
protection gazeuse envers.
Les épaisseurs les plus courantes de
2.5 à 6 mm (0.1 à 0.24”) se soudent bord à
bord et sans préparation.
Soudage de la cuve en Plasma cornicheSoudage Plasma vertical
Virole issue d’un coil
11
3.4.2 Le soudage circulaire en position corniche
Le réservoir à souder peut être placé sur un plateau tournant et la
torche reste fixe. Si toutefois la cuve ne peut être mise en rotation,
c’est la torche qui, montée sur un chariot, se déplace.
Les épaisseurs soudables en une passe ne dépassent pas 6 mm
(0.24”) et les vitesses de soudage s’échelonnent de 25 à 40 cm/min
(10 à 16 po/min). Pour des épaisseurs supérieures à 6 mm (0.24”)
on procédera en deux passes avec préparation (chanfrein).
3.5 Amélioration de la productivité parla réduction ou suppression du parachèvement
L’absence totale de projections et le contrôle parfait du dépôt de métal conduisent à un aspect de cordon maîtrisé (endroit
comme envers), les opérations de parachèvements nécessaires avec les autres procédés sont donc superflues. Le procédé TIG
est d’ailleurs quelquefois utilisé comme un procédé complémentaire de parachèvement (amélioration de la tenue à la fatigue).
3.6 Amélioration de la productivité par le taux de dépôt
TIG et plasma fil chaudPour remplir des chanfreins de 40 mm (1.58”) de profondeur, comme ce fut
le cas pour l’industrie nucléaire, l’apport de fil chaud constitue une solution
très intéressante et parfaitement adaptée aux applications recherchant des
caractéristiques élevées de joints soudés. Dans cette technique particulière,
la fusion du fil n’est plus assurée uniquement par l’arc TIG mais par un
courant auxiliaire qui porte son extrémité à un état proche de la fusion.
Rentable pour des opérations sur des tôles à partir de 10 mm (0.4”) d’épais-
seur, l’apport de fil chaud permet de déposer de 2.5 à 3 kg (5.5 à 6.1 lb) de
métal par heure et donc d’associer la qualité du soudage TIG à la productivité
élevée du remplissage des chanfreins en multipasse ou en rechargement.
3.7 Amélioration de la productivité par la fiabilité des amorçagesGrâce à l’arc pilote
en plasma, lorsque
la séquence de
soudage réclame
de nombreux
amorçages, ceux-ci
peuvent être réalisés
de façon répétitive,
régulière et sans
risque de pollution
de l’électrode.
Arc pilote permanent.Le système est prêt à souder.
Commande de transfert d'arc
Arc transféré et soudage.
12
4 Applications
4.1 Soudage plasma en préfabrication de tuyauterieLes assemblages sont préparés en amont de l’équipement plasma par un ou plusieurs monteurs qui prépositionnent les éléments
par pointage TIG manuel et qui mettent en place les bouchons ou cloisons délimitant la protection gazeuse à l’intérieur des tubes.
(Les alimentations en gaz pendant le soudage sont gérées par l’équipement plasma).
TEMPS DE SOUDAGE
Ø extérieur Épaisseur Nuance Préparation Durée de l’opération de soudage Durée approximativetube paroi acier du joint plasma automatique de la même opération
mm (po) mm (po) (hors mise en place des assemblages) en soudage manuel
60 (2.36) 2.9 (0.11) carbone 2 minutes (2 passes enchaînées) 15 minutes
133 (5.24) 3.8 (0.15) carbone 4 minutes (2 passes enchaînées) 24 minutes
406 (15.98) 9.52 (0.38) carbone 14 minutes (2 passes enchaînées) 24 minutes
114 (4.49) 8 (5/16) AISI 304 4 min., 10 sec. (2 passes enchaînées) 38 minutes
170 (6.69) 3.2 (1/8) AISI 304 2 minutes (1 passe) 55 minutes
Exemples de réalisations :
13
4.2 Soudage plasma et plasma + TIG en chaudronnerie
Aujourd’hui les procédés plasma et plasma + TIG sont
utilisés dans le monde entier pour la réalisation des
principales soudures longitudinales et circulaires en
chaudronnerie. Le procédé plasma à jet débouchant est
un procédé de soudage à une passe, en pénétration
totale, permettant de souder depuis un seul côté.
Le procédé plasma / plasma + TIG (bicathode) offre des
avantages notables :
• une opération d’une seule passe,
• réduction de la quantité de métal d’apport utilisé,
• faible déformation,
• étroitesse de la zone affectée thermiquement,
• haute qualité radio,
• faible surépaisseur, très bel aspect du cordon
permettant de réduire les temps de meulage et de
polissage.
L’installation est équipée d’un dispositif de suivi de joint qui
peut-être assisté de dispositifs de visualisation qui libèrent
l’opérateur et assurent un suivi précis.
Pour les passes de pénétration, les procédés plasma et
plasma + TIG offrent un avantage significatif par rapport aux
autres procédés. Ils permettent en effet d’augmenter
considérablement la vitesse de soudage, par rapport au TIG,
surtout si l’on tient compte du fait qu’il s’agit d’une opération à
passe unique.
Du point de vue temps de soudage, des gains substantiels
peuvent être obtenus.
Soudage circulaire avec vireurs et positionneurs
Citernes en acier inox
Comparaison des vitesses de soudage(acier inox austénitique)
ÉPAISSEUR PLASMA PLASMA + TIG
mm (po) Vitesse de soudage cm/min (po/min)
3 (0.12) 50 (19) 65 (26)
4 (5/32) 35-40 (14-16) 50-60 (20-24)
5 (0.2) 25-30 (10-12) 40 (16)
8 (5/16) 15-20 (6-8) 25 (10)
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5 Les équipements
Source de courant
Alimentation gaz de la torche
Directeur de commande
Faisceau de liaison de la torche au générateur
Apport de fil
Régulation automatique de hauteur d'arc
Torche de soudage
Pièces à souderSystème d'entraînement de la pièce
Système de positionnement oumise en mouvement de la torche
Installation type
D’une manière générale en automatique, une installation de soudage TIG ou plasma est constituée :
• d’un générateur de courant de soudage,
• d’un pupitre de commande permettant de gérer les paramètres de soudage : intensité, tension, vitesse de fil, cycle et débit
de gaz et gestion mouvement,
• d’une ou plusieurs torches et systèmes complémentaires : apport de fil, déviation et régulation de tension d’arc.
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6 Les produits d’apports et les gaz
6.1 Les produits d’apportLe métal d’apport utilisé, quand il s’avère nécessaire, sera en général d’une nuance identique au métal de base.
6.2 Les gazLa mise en œuvre des procédés TIG et plasma nécessite :
Pour le plasma : 2 gaz minimum • 1 gaz plasmagène, 1 gaz annulaire (protection) et
éventuellement un gaz de protection enversPour le TIG : 1 gaz minimum • 1 gaz inerte et éventuellement un gaz de protection envers
L’interaction de ces gaz conditionne : • la vitesse de soudage (déplacement relatif torche/pièce)• la morphologie du cordon
Le rôle de ces gaz est très important :
PLASMA PLASMA TIG TIG OU PLASMA
GAZ PLASMAGENE GAZ ANNULAIRE GAZ INERTE GAZ PROTECTION ENVERS
- Potentiel d’ionisation bas (amorçage et stabilité d’arc)
- Bonne conductivité thermique - Bonne enthalpie (énergie cinétique
des particules en mouvement) - Masse atomique importante
(énergie cinétique des particules en mouvement)
- Protection du plasma- Protection du bain de fusion
- Protection du bain de fusion - Protége le cordon de l’oxydation
7 Conclusion• simplification des préparations en plasma bord à bord,• réduction très sensible voire élimination du parachèvement,• diminution du taux de reprise,• accroissement de la vitesse en multi-procédé.
L’excellent niveau de qualité obtenu en soudage TIG et plasma permet des gains de productivité très sensibles.
Tableau de choix de gaz :
ACIERS AU CARBONE & FAIBLEMENT ALLIES
ACIERS INOXYDABLESAUSTENITIQUES
BASES NICKEL
METAUX NOBLES (titane, tantale, zirconium)
ALUMINIUM & ALLIAGES
PLASMA TIG PLASMA TIG
GAZ PLASMAGENE GAZ ANNULAIRE GAZ PROTECTION ENVERS GAZ
Argon
Argon + H2 : Blueshield 11
Argon + H2 : Blueshield 11
Argon
Argon + H2 : Blueshield 11
Argon
Argon + H2 : Blueshield 12
Argon
Argon
Argon + H2 : Blueshield 12
Argon + H2 : Blueshield 11, 12
Argon + CO2 : Blueshield 6, 7, 8
Argon + H2 : Blueshield 12
Argon + H2 : Blueshield 12
Argon
Argon + H2 : Blueshield 12
Argon
Argon + He : Blueshield 1
Argon
Argon + He : Blueshield 1
Argon
Argon + H2 : Blueshield 11, 12
Azote
Azote + H2 : Blueshield 15
Argon
Argon + H2 : Blueshield 11, 12
Argon
Argon + H2 : Blueshield 11
Argon
Argon
Argon
Argon + He : Blueshield 1
Argon
Argon + H2 : Blueshield 11, 12
Argon
Argon + H2 : Blueshield 11, 12
Argon
Argon + He : Blueshield 1
Argon + He : Blueshield 1, 2, 3
Argon
Argon + He : Blueshield 1, 2, 3
He
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