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Dans les discussions sur les processus de soudage, l'importance est souvent accordée à la composition chimique du métal, à l'apport de chaleur et à d'autres paramètres de soudage. Mais il convient également de prendre en compte l'importance du gaz de protection pour la réalisation de soudures pures et de haute qualité. Une grande variété de gaz de protection, tels que l'argon, l'hélium, l'hydrogène et l'azote, protègent le bain de fusion des impuretés atmosphériques.
Le choix du gaz de protection dépendra toutefois du matériau à souder et du processus de soudage. Comprendre ces gaz de protection de soudage ou mélanges de gaz et leur applicabilité à différents matériaux est crucial pour une pénétration de soudure réussie.
Les gaz de protection utilisés pour le soudage sont généralement inertes afin d'éviter toute interférence chimique avec le matériau soudé et de conserver leurs propriétés constantes même dans des conditions d'utilisation extrêmes. Ces gaz purs protègent l'arc des impuretés extérieures, notamment la poussière, les scories ou les gaz atmosphériques. De ce fait, les soudeurs peuvent éviter la formation de bulles d'air dans le bain de fusion tout en garantissant des soudures propres et lisses. Les gaz de protection de soudage les plus courants sont les suivants :
Argon : Gaz noble à faible réactivité, l'argon est le gaz de protection le plus couramment utilisé et le plus rentable. L'argon est préférable pour empêcher l'air de pénétrer tout en maintenant la stabilité de l'arc, notamment lors du travail avec des métaux comme l'aluminium, le titane ou l'acier. En soudage MIG et TIG, l'argon est utilisé lors de la phase de soudage primaire ou pour le nettoyage au jet d'air de la face inférieure de l'assemblage.
Hélium : L'hélium a été un choix privilégié pour les expériences scientifiques en raison de ses propriétés uniques. Il est plus léger que l'air ; il ne gèle pas ; et il peut être liquéfié à une température inférieure à 232 °C. En matière de soudage, ces propriétés signifient que l'hélium nécessite un débit plus élevé que des gaz comme le dioxyde de carbone ou l'argon et offre une bonne conductivité thermique. Ainsi, à haute tension, un arc plus chaud peut être créé. Mélangé à un gaz comme l'argon, l'hélium voit ses propriétés améliorées, permettant ainsi d'établir un arc électrique stable pour un apport de chaleur et une pénétration optimaux. L'hélium est idéal pour le soudage de métaux comme l'aluminium, le cuivre et le magnésium.
Un mélange d'argon et d'hélium peut améliorer les propriétés de transfert de chaleur.
Dioxyde de carbone (CO2) : En soudage MIG, le dioxyde de carbone améliore la vitesse de soudage et la profondeur de pénétration tout en améliorant les propriétés mécaniques du joint. Cependant, cela peut aussi entraîner davantage de projections de soudure et une mauvaise qualité de soudure. Par conséquent, le CO2 est préféré comme gaz de mélange.
Oxygène : De petites quantités d'oxygène sont généralement souhaitées pour se mélanger avec des gaz primaires comme l'argon. Dans une combinaison optimale, l'oxygène peut contribuer à améliorer la fluidité du métal en fusion, à stabiliser l'arc et à minimiser les projections. Cependant, utilisé en excès, l'oxygène augmente le risque de fragilisation.
Azote : L'azote est bénéfique lorsque la stabilité de l'arc et une meilleure pénétration de la soudure sont nécessaires et est principalement utilisé comme gaz de protection pour les applications de soudage laser. Mélangé à d'autres gaz, l'azote peut améliorer les propriétés mécaniques des métaux riches en azote en empêchant les pertes d'azote.
Hydrogène : Lors du soudage du nickel et de certaines nuances d'acier inoxydable, l'hydrogène peut être utilisé comme gaz de protection. Dans un mélange avec du CO2 et de l'argon, l'hydrogène peut aider au soudage en chanfrein étroit avec une température d'arc améliorée, une fluidité du métal fondu et une pénétration de soudure pour fournir une surface de soudure lisse et propre. Cependant, lorsqu'il est utilisé avec des métaux comme l'acier ou l'aluminium, l'hydrogène peut engendrer des problèmes tels que la fragilisation par l'hydrogène et la porosité des soudures.
Ces gaz de protection pour le soudage, utilisés dans les mélanges appropriés, peuvent s'équilibrer pour produire un excellent résultat de soudure. Voici quelques mélanges efficaces :
La vaste gamme de gaz de protection pour le soudage mentionnée ci-dessus sert à diverses fins dans différentes applications de soudage. Il est donc nécessaire de comprendre qu'un même gaz ou mélange peut produire un résultat complètement différent selon le procédé de soudage utilisé. L'argon, couramment utilisé pour le soudage TIG, protège idéalement le bain de fusion de l'invasion d'oxygène et refroidit la torche de soudage. Cependant, utilisé pour le soudage MIG, l'argon réduira la tension de l'arc et la puissance, ce qui entraînera un arc instable et des cordons de soudure élevés. En revanche, lorsque des gaz non inertes comme le CO2 ou l'oxygène, qui sont des choix courants pour le soudage MIG, sont utilisés pour le soudage TIG, leur réactivité peut provoquer des défauts comme la porosité, des fissures ou la combustion des électrodes de tungstène .
Le choix du gaz de protection approprié au procédé de soudage souhaité est donc un élément important à prendre en compte. L'utilisation d'un gaz de protection approprié est non seulement nécessaire pour une production de haute qualité, mais aussi pour garantir la sécurité des soudures. L'adaptation du soudage orbital peut améliorer les résultats et permettre un contrôle du débit grâce à des mesures automatisées. En utilisant le gaz le plus compatible, pur ou mélangé, associé au processus de soudage approprié, on peut obtenir la meilleure sortie de soudure possible.