Meilleures pratiques pour le soudage de matériaux minces

Ce que vous devez savoir avant de souder des matériaux minces

La fabrication de matériaux minces représente une grande partie des activités industrielles aux États-Unis Cela comprend diverses formes de tubes, d'angles et de tôles plates, généralement de calibre 24 jusqu'à environ 3/16 de pouce d'épaisseur et généralement fabriqués en acier inoxydable, en acier au carbone, galvanisé ou en aluminium. Pour déterminer le meilleur procédé de soudage, gaz de protection et électrode à utiliser, commencez par examiner l'application. Quel est le type, l'épaisseur, l'état ou la propreté du matériau de base, la position de soudage, l'équipement de soudage disponible et les compétences du soudeur ? Gardez à l'esprit la nécessité d'un équipement de protection individuelle approprié, ce qui est important lors du soudage d'acier inoxydable ou galvanisé.

Lors du soudage de matériaux minces, l'objectif est de minimiser la distorsion et les projections, d'éviter les étincelages à cœur et de produire une soudure solide avec une fusion adéquate.

Voici les meilleures pratiques de soudage pour souder des matériaux minces afin d'assurer un assemblage de bonne qualité :

Soudage d'acier carbone ordinaire

Soudage d'acier carbone ordinaire à l'aide du soudage à l'arc avec électrode fusible (GMAW)

Pour les applications d'acier carbone ordinaire, vous disposez de nombreuses options. Pour le matériau le plus fin jusqu'au calibre 14 environ, essayez d'utiliser le soudage à l'arc avec électrode fusible (GMAW) en mode de transfert en court-circuit (SCT) avec un métal d'apport de classification E70-S2, S3 ou S6 de 0,023 pouce de diamètre et un gaz de protection à 75 % d'argon/25 % de CO₂. Sur un matériau de calibre 14 à 3/16 de pouce, envisagez d'utiliser un métal d'apport de 0,030 pouce de diamètre.

Une autre option consiste à utiliser GMAW pulsé avec un gaz de protection à haute teneur en argon, tel que 95 % d'argon/5 % de CO₂ ou argon/oxygène. L'équipement capable de mettre en œuvre le procédé GMAW pulsé est plus cher mais offre des avantages très attrayants. Le soudage pulsé permet un contrôle accru de l'arc de soudage, offre une large plage de paramètres de fonctionnement et génère peu de projections.

Lors d'un soudage en mode SCT, vous devez utiliser une légère traînée ou un angle de torche neutre par rapport à la direction de l'avance, ce qui devrait produire une faible quantité de projection. Pour le soudage pulsé, poussez ou tirez le bain de fusion pour déterminer l'action qui produit le meilleur aspect du cordon de soudure. Veuillez noter que vous ne devez pas reculer dans le bain de soudure, car cela annule la fonction d'impulsion.

Soudage d'acier carbone ordinaire à l'aide du soudage à l'arc au fil fourré (FCAW)

Le soudage à l'arc au fil fourré (FCAW) est une autre option, bien qu'il ne soit pas idéal, car il produit une couche de laitier protectrice qui doit être retirée après le soudage. Il a des taux de rendement global effectif inférieurs à ceux du GMAW et produit des niveaux plus élevés de fumée et de projections de soudure. Rappelons que l'utilisation d'une électrode de petit diamètre contribue à réduire l'apport de chaleur. Ce processus est le plus avantageux pour le soudage sur chantier, où vous pouvez utiliser un fil fourré auto-protégé. Aucun gaz de protection externe n'est requis et la plupart des fils fonctionnent en électrode négative à courant continu, ce qui signifie que la majeure partie de la chaleur est générée dans le fil métallique d'apport et non dans le matériau de base. GMAW, d'autre part, utilise une électrode positive à courant continu, qui génère la majeure partie de la chaleur dans le matériau de base.

Soudage d'acier carbone ordinaire à l'aide du soudage à l'arc sous gaz tungsten (GTAW)

Le procédé de soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW) fonctionne parfaitement pour les applications de soudage à faible volume ou de haute qualité. Les avantages de ce processus incluent des soudures de haute qualité, aucune projection et la meilleure fusion possible. Dans certains cas, un métal d'apport n'est pas nécessaire ; l'ajustement de l'assemblage le déterminera. Gardez à l'esprit que ce processus nécessite un plus haut niveau de compétence de l'opérateur. Pour contribuer à minimiser la distorsion, utilisez une petite électrode en tungstène, d'un diamètre de 3/32 de pouce par exemple, et meulez-la en une pointe fine parallèlement à la longueur du tungstène. Il est préférable d'utiliser 100 % d'argon comme gaz de protection.

Pour certaines applications, vous devrez éventuellement utiliser un soudage à l'arc avec électrode fusible sous protection sur les assemblages. Assurez-vous de choisir une électrode de petit diamètre, d'utiliser un faible ampérage et de maintenir une vitesse d'avance rapide pour produire une bonne soudure globale dans les positions à plat et horizontale. Si vous ne pouvez souder qu'en position verticale, augmentez votre ampérage de soudage d'environ 25 % et soudez en progression verticale descendante. Cela nécessite un peu de pratique, mais peut produire une bonne soudure. La méthode la plus couramment utilisée consiste à souder en position verticale vers le haut, mais ce n'est pas idéal pour le métal fin.

Soudage de l'acier inoxydable

L'acier inoxydable utilise des techniques et des stratégies de soudage similaires à celles de l'acier au carbone. La méthode préférée est le GMAW pulsé, mais si SCT est la seule option disponible, augmentez l'inductance de la source de courant (si possible) pour augmenter le contrôle du bain de fusion.

La principale différence consiste à faire correspondre le métal d'apport approprié au métal de base. Lors du soudage d'acier inoxydable 304, utilisez un métal d'apport 308, pour l'acier inoxydable 316, utilisez un métal d'apport 316. Pour souder de l'acier inoxydable à de l'acier carbone, utilisez un métal d'apport 309. Les mélanges de gaz de protection appropriés pour l'acier inoxydable GMAW ont une teneur élevée en argon, de l'ordre de 98 % d'argon/2 % d'oxygène ou de CO₂. Des mélanges à trois composants et même des mélanges à quatre composants qui utilisent d'autres gaz comme l'azote ou l'hélium sont disponibles, mais ils ne sont pas bon marché. Assurez-vous de bien examiner votre application pour déterminer ce qui est nécessaire. FCAW sur l'acier inoxydable et l'acier au carbone nécessite soit 100 % de CO₂ ?soit un mélange 75 % d'argon/25 % de CO₂.

Soudage d'aluminium

Lors du soudage de l'aluminium, la préparation du joint avant le soudage est importante. Tous les procédés de soudage bénéficient d'un assemblage soudé propre, mais l'aluminium est unique en ce qu'il possède une couche d'oxyde lourd qui a un point de fusion plus élevé que le matériau de base. La préparation du joint par brossage métallique ou meulage de la couche d'oxyde, et utilisation d'un solvant pour le nettoyer faciliteront le soudage et produiront une soudure plus propre.

Les types d'aluminium couramment utilisées nécessitent généralement un métal d'apport ER4043/ER4047 ou ER5356. Veillez à ce que votre métal d'apport corresponde au matériau de base. Pour GMAW, les mélanges de gaz de protection composés d'au moins 50 % d'hélium et un équilibre d'argon fonctionnent très bien mais sont également coûteux. Si cela constitue un problème, vous pouvez utiliser 100 % d'argon. Pour GTAW, utilisez 100 % d'argon et une électrode de petit diamètre, une électrode en tungstène à 2 pour cent de cérium.

Le soudage galvanisé suit certaines directives du soudage de l'acier au carbone, sauf lorsqu'il s'agit de la couche de zinc sur la surface, qui n'est pas propice au procédé de soudage et produit généralement des soudures présentant de la porosité et un mauvais aspect du cordon. Si vous utilisez GMAW, choisissez un gaz de protection à haute teneur en CO₂, tel qu'un mélange 75 % d'argon/25 % de CO₂. Le dioxyde de carbone est un gaz actif, ce qui signifie qu'il contribue à l'action de nettoyage du bain de fusion et peut contribuer à prévenir la porosité. En outre, l'utilisation d'une tension légèrement plus élevée et de vitesses d'avance plus lentes peut donner suffisamment de temps pour que le bain de soudage se dégaze et pour que les orteils de soudure se raccordent plus facilement.

Une autre option consiste à utiliser un fil fourré de plus petit diamètre tel qu'un type à double blindage. Ce fil utilise un flux interne pour produire une couche de laitier protectrice et un gaz de protection pour nettoyer et protéger le bain de fusion qui se solidifie. Étant donné que ce processus comporte deux méthodes de nettoyage, il peut produire le meilleure aspect du cordon de soudure et la meilleure qualité de soudure, même s'il présente des efficacités de dépôt inférieures.

Bien que nous n'ayons pas couvert chaque application, scénario ou matériel de base, ces informations devraient vous donner un bon point de départ.