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Soudage
Le soudage est l'épine dorsale de l'industrie moderne du travail des métaux. Que ce soit dans une unité de fabrication ou dans un atelier de réparation, vous trouverez généralement un type de machine à souder partout.
Il existe de nombreuses méthodes de soudage à l'arc, dont le MIG, le TIG, le SAW et le PAW. Le soudage MIG convient à de nombreuses applications et est particulièrement adapté au soudage de tôles épaisses et peut également être utilisé pour des sections très épaisses.
Dans cet article, nous allons présenter le procédé de soudage MIG et examiner où et quand l'utiliser.
Définition de MIG : Procédé de soudage qui fusionne les métaux à l'aide d'un fil-électrode consommable protégé par un gaz inerte. Le procédé de soudage MIG a été mis au point en 1948 par le Battelle Memorial Institute et breveté en 1949.
Le soudage MIG est l'un des deux sous-types du soudage à l'arc sous gaz et métal (GMAW), l'autre étant le soudage sous gaz métal actif (MAG). Le procédé et l'équipement sont les mêmes, la définition vient du type de gaz de protection utilisé. Par exemple, si l'argon inerte est utilisé comme gaz de protection, il s'agit d'un procédé MIG. Si l'on utilise de l'hélium actif comme gaz de protection, il s'agit d'un procédé MAG. Le choix du type de gaz de protection à utiliser est déterminé par les métaux à souder.
Le soudage MIG est un procédé de soudage à l'arc qui utilise un fil-électrode solide et continu chauffé et introduit dans le bain de soudure à partir d'un pistolet de soudage. Les deux matériaux de base sont fondus ensemble pour former un joint. Le pistolet envoie un gaz de protection le long de l'électrode, ce qui permet de protéger le bain de soudure des contaminants en suspension dans l'air et d'empêcher l'oxygène de pénétrer dans le métal en fusion.
Le soudage MIG fonctionne avec presque tous les métaux, y compris (mais sans s'y limiter) l'acier doux, l'acier inoxydable, l'aluminium, le cuivre, le magnésium, le bronze et le nickel. Le soudage MIG convient à la plupart des épaisseurs de métal. Toutefois, ce n'est généralement pas la méthode préférée pour les tôles minces en raison du risque de brûlure à travers la tôle, bien que les progrès dans les caractéristiques du matériel de soudage MIG/MAG moderne aient rendu cela possible.
En soudage MIG, l'opérateur travaille avec une torche de soudage MIG, ou "pistolet". Lorsque l'on appuie sur la gâchette de la torche :
Pour une compréhension plus détaillée, nous allons examiner les principales caractéristiques du processus de soudage MIG.
Le soudage MIG utilise un arc électrique pour faire fondre le matériau de base et y introduire un fil métallique d'apport. Le joint est formé d'un mélange de fil d'apport et de métal de base.
La méthode par laquelle le fil d'apport est transféré dans le bain de soudure peut se faire de plusieurs manières différentes, le choix de la méthode à utiliser dépendant de la position de la soudure (par exemple à l'envers) et du type et de l'épaisseur du matériau à souder. Les quatre types de transfert les plus courants sont décrits ci-dessous :
En mode court-circuit ou transfert par immersion, la vitesse d'alimentation du fil dans le bain de soudure est augmentée de manière à ce qu'il touche physiquement le bain de soudure. Le court-circuit fait fondre le fil et le dépose dans le bain de soudure. Ces courts-circuits peuvent se produire 20 à 200 fois par seconde.
Pour le fil, on utilise du fil plein ou du fil à âme pleine. Il s'agit d'une méthode de soudage à faible tension et à faible apport de chaleur.
La méthode du court-circuit peut être utilisée dans toutes les positions, verticale vers le haut, verticale vers le bas, horizontale ou aérienne. Le gaz de protection typique est l'argon (75%-85%).
En mode globulaire, un arc continu est maintenu entre le fil et la pièce à souder et le métal est transféré au bain de soudure sous forme de gouttelettes.
La création de ces grosses gouttes de métal nécessite une grande quantité de chaleur. Le diamètre des gouttelettes de métal est beaucoup plus grand que celui du fil.
En mode globulaire, le soudage peut être effectué à grande vitesse, mais pas en mode positionnel, car les gouttelettes tombent dans le bain de soudure par gravité. Le gaz de protection est généralement du CO2 pur, ce qui en fait une méthode peu coûteuse. Cependant, le transfert globulaire peut créer beaucoup de projections et avoir un aspect inesthétique, de sorte que des processus de nettoyage supplémentaires après le soudage peuvent être nécessaires.
Contrairement au mode court-circuit et au mode globulaire, le mode de transfert par pulvérisation se produit à une tension élevée, typiquement >25V pour un fil de 1mm de diamètre. La vitesse d'alimentation du fil est réglée pour donner plus de 250 A et l'arc de soudage brûle en continu. Le métal fond à partir du fil et traverse l'arc en une série de petites gouttelettes, appelées transfert par pulvérisation. Ce mode de transfert consiste en une "pulvérisation" de très petites gouttelettes de métal fondu qui sont projetées vers la pièce à souder par des forces électriques à l'intérieur de l'arc. Le diamètre des gouttelettes est généralement de 0,5 à 1 fois le diamètre du fil de l'électrode et le cordon de soudure qui en résulte est généralement propre et esthétique, avec peu d'éclaboussures. Ce mode de transfert n'est pas adapté au soudage en position, bien qu'il puisse être utilisé pour le soudage en position de l'aluminium et de ses alliages.
Contrairement aux méthodes mentionnées ci-dessus, le mode de transfert de métal par impulsion nécessite des machines de soudage MIG dédiées dotées de la fonctionnalité MIG par impulsion.
Dans sa forme la plus simple, ce mode consiste en une période de courant de fond qui maintient l'arc mais ne permet pas le transfert de métal, suivie d'une période de courant élevé au cours de laquelle le transfert par pulvérisation se produit. Le courant moyen se situe à mi-chemin entre le courant de fond et le courant de pointe et peut être bien inférieur au seuil normalement associé au transfert par pulvérisation. Cela signifie que la taille du bain de soudure est relativement petite et que le soudage en position est possible même si le mécanisme de transfert est par pulvérisation. Le soudage MIG pulsé est entièrement positionnel et produit des cordons de soudure propres avec un minimum de projections et une zone affectée thermiquement réduite. Il convient aux matériaux minces ou épais. Le gaz de protection pour le soudage MIG pulsé est généralement de l'argon.
Le fil de soudage agit comme une électrode consommable qui crée l'arc. Le fil sert à la fois de source de chaleur (via l'arc au niveau de la pointe de contact) et de métal d'apport pour le joint. Il est alimenté par un tube de cuivre appelé pointe de contact, qui conduit le courant dans le fil. Le choix du métal d'apport dépend des matériaux à assembler. En général, on utilise le même type de métal, par exemple des fils d'apport faiblement alliés pour assembler des aciers faiblement alliés et des fils d'acier inoxydable pour les assemblages en acier inoxydable. En outre, les propriétés mécaniques et de résistance à la corrosion du métal d'apport doivent correspondre aux propriétés du métal de base ou, mieux encore, les surpasser. En cas de doute, les fabricants du métal de base et du métal d'apport peuvent donner des conseils sur ce qu'ils recommandent. Les diamètres typiques du fil pour le soudage MIG vont de 0,8 mm à 1,6 mm et, là encore, le choix dépend de la configuration du joint et de l'épaisseur du matériau.
Le gaz de protection isole le bain de soudure de l'atmosphère, de sorte que le métal en fusion ne s'oxyde pas. Les gaz de protection les plus couramment utilisés sont l'argon, l'hélium et le dioxyde de carbone. En général, on utilise un mélange de ces gaz plutôt que des gaz purs, la proportion dépendant du type de métal de base, du type de métal à souder et du mode de transfert du métal.
La torche de soudage MIG se connecte à la source de courant de soudage à l'aide d'un câble qui transporte le courant électrique, le fil de soudage et le gaz de protection. Elle est équipée d'un interrupteur à gâchette qui allume l'arc électrique, libère le gaz de protection et démarre le dévidage du fil en même temps. À l'extrémité de la torche, une pointe de contact guide le fil et sert de conducteur à l'arc de soudage entre la torche et le métal d'apport. Cette pointe de contact en cuivre s'use à l'usage et constitue un consommable qui doit être remplacé après quelques heures de soudage. Le diamètre du trou de la pointe de contact est adapté au diamètre du fil qui la traverse.
Le soudage s'effectue à une tension relativement faible par rapport à l'électricité du réseau et à un courant beaucoup plus élevé. Toute variation de la longueur de l'arc, c'est-à-dire de la distance entre le fil d'apport et le métal de base, entraîne une modification de la tension. Le procédé de soudage MIG exigeant que le fil soit constamment introduit dans le bain de soudure, l'alimentation électrique pour le soudage MIG doit fournir une tension constante à la torche afin de "lisser" ce phénomène. Le choix de la source d'alimentation dépend de l'épaisseur du métal de base, du type de matériau et du nombre d'heures de fonctionnement de la machine par jour.
Les avantages du soudage MIG sont les suivants
Le soudage MIG est un procédé de soudage très polyvalent, adapté à de nombreux types, tailles et épaisseurs de métaux et à toutes les positions de soudage.
Le soudage MIG peut être facilement mécanisé ou entièrement automatisé. Une installation robotique ou semi-automatique à grande vitesse permet un soudage MIG plus rapide et des résultats plus constants.
Le soudage MIG permet d'obtenir un cordon de soudure attrayant qui ne gâche pas l'aspect des joints. Les éclaboussures sont minimes et les zones affectées par la chaleur sont visibles. La soudure MIG finie est visuellement attrayante.
Bien que le soudage MIG soit une technique de soudage très répandue, il présente les mêmes limites que tous les autres procédés de soudage :
Il y a brûlure lorsque le métal de base fond complètement et que le métal fondu de la soudure tombe à travers. Le risque de brûlure est présent lors du soudage MIG de métaux minces en mode de transfert globulaire ou par pulvérisation. Le transfert en court-circuit est plus approprié pour les métaux plus fins.
Le manque de fusion est un type de défaut de soudure qui se produit lorsque le métal en fusion, le bain de soudure, ne fusionne pas complètement avec le métal de base froid. C'est pourquoi le mode de transfert par pulvérisation est conseillé pour le soudage MIG de matériaux plus épais.
Pour le soudage MIG qui nécessite un pourcentage plus élevé d'argon, le coût global du processus de soudage augmente car l'argon est l'un des gaz de protection inertes les plus chers. En outre, comme ce procédé nécessite un gaz de protection, il n'est pas facile de l'utiliser en dehors de l'atelier. Tout courant d'air éloigne le gaz de protection de l'extrémité de la torche.
Le soudage MIG dans les modes de transfert globulaire et par pulvérisation limite la position de soudage. Vous ne pouvez utiliser ces méthodes qu'en position horizontale ou à plat.
À quoi sert une soudeuse MIG ? Le soudage MIG est la principale méthode de soudage des métaux dans l'industrie, plus de 50 % du métal soudé dans le monde l'étant à l'aide d'une soudeuse MIG.
Le soudage MIG est courant dans l'industrie automobile, où les propriétés de positionnement du procédé et l'alimentation du fil d'apport à partir d'une bobine se prêtent à l'automatisation ; la torche est fixée à un bras robotisé. Outre le secteur automobile, de nombreuses autres industries fabriquant des tôles, des tuyaux, des poutres de forte section pour la construction, les chantiers navals et les ateliers généraux utilisent également le procédé de soudage MIG.
Le soudage MIG est l'une des méthodes de soudage les plus utilisées par les amateurs et les professionnels. Cela est dû en partie aux avantages qu'elle offre et en partie à sa facilité d'utilisation.Si les caractéristiques techniques d'un générateur de soudage MIG peuvent contribuer à améliorer la qualité de la soudure, la meilleure façon d'améliorer vos résultats est de pratiquer votre technique de soudage et d'optimiser les réglages en fonction du métal et du produit d'apport que vous soudez. Pour obtenir des conseils sur le choix de l'alimentation électrique, du fil d'apport, du gaz de protection et des paramètres de soudage, ESAB dispose d'ingénieurs en soudage qualifiés qui peuvent vous aider.
L'utilisation d'un équipement de soudage MIG de haute qualité vous facilitera grandement la tâche. Découvrez la gamme ESAB de matériel de soudage MIG industriel et de métaux d'apport de haute qualité et assurez-vous d'avoir les bons outils pour votre travail !