Avantages et inconvénients des fils à âme métallique

En savoir plus sur les fils à âme métallique, notamment ses avantages et ses inconvénients

Les fils à âme métallique gagnent en popularité. Les fabricants disposent d'un large éventail de procédés de soudage et de consommables parmi lesquels choisir, chacun présentant de nombreux avantages et inconvénients. Avant toute chose, il convient toutefois de tenir compte des compétences du soudeur, de l'équipement, de la disponibilité des métaux d'apport, des problèmes environnementaux et des conditions économiques.

Le fil à âme métallique est un fil tubulaire rempli de poudres métalliques, d'alliages et de stabilisateurs d'arc. Son utilisation offre des facteurs de marche supérieurs, des vitesses d'avance plus rapides, de faibles émanations de fumée et une meilleure rentabilité. Ci-dessous, nous explorerons les avantages et les inconvénients des fils à âme métallique pour vous aider à déterminer s'ils conviennent à vos besoins de productivité et de rentabilité.

Avantages des fils à âme métallique

Comment déterminer si les fils à âme métallique apportent des avantages à votre procédé? Tenez compte des facteurs suivants :

Rendement global effectif élevé

Le rendement global effectif est la relation entre le poids du métal fondu déposé et le poids de l'électrode (ou fil) consommée lors de la réalisation d'une soudure. Plus le rendement global effectif d'un métal d'apport est élevé, plus la quantité gaspillée de ce métal d'apport est faible, car ne faisant pas partie du métal fondu.

Avec leurs caractéristiques d'arc, leur très faible niveau de projection et leur faible volume de laitier, les fils à âme métallique offrent un rendement effectif de l'ordre de 92 à 98 %. Ces chiffres sont obtenus avec la sélection du mode de transfert par pulvérisation et de mélanges de gaz de protection à haute teneur en argon. Cependant, toute modification du mode de transfert ou du gaz de protection a un impact sur le rendement global effectif.

Taux de dépôt élevés

Le taux de dépôt est la mesure de la quantité de métal fondu déposée sur une période de temps donnée. Les taux de dépôt ainsi que le rendement global effectif constituent les principaux facteurs déterminant la rentabilité d'un métal d'appoint.

Généralement exprimés en livres par heure (Kg/h), les fils à âme métallique ont l'un des taux de dépôt les plus élevés de tous les métaux d'apport de soudage. Les fils à âme métallique peuvent avoir des taux de dépôt aussi élevés que 12 à 14 livres par heure (5,4 à 6,4 Kg/h) pour un fil d'un diamètre de 0,045 po (1,2 mm). Cela se compare à 8 à 10 livres par heure (3,6-4,5 Kg/hr) pour un fil de soudage MIG solide du même diamètre.

Les taux de dépôt élevés associés à des efficacités de dépôt élevées et à un faible volume de laitier permettront d'utiliser le fil fourré métallique à des vitesses de déplacement plus élevées. Cela conduit à une augmentation de la productivité. Généralement, lorsqu'un taux de dépôt de 9 livres par heure ou plus est atteint avec un fil à âme métallique par rapport à un fil MIG solide, une réduction des coûts est obtenue.

Facteurs de marche élevés, vitesses d'avance élevées

Avec un processus continu, tel qu'un fil à âme métallique, le facteur de marche augmente jusqu'à 50 % du temps ou 30 minutes par heure pour la génération d'arc. Le facteur de marche des électrodes SMAW, en revanche, est de l'ordre de 20 %. Cela se traduit par seulement 12 minutes de soudage chaque heure où un arc est généré. C'est l'un des facteurs qui rend l'utilisation du soudage automatisé ou robotisé si attrayante.

L'augmentation du facteur de marche s'accompagne de l'avantage de vitesses d'avance plus rapides. Le soudage automatisé se limite uniquement à l'approvisionnement de pièces au poste de soudage et à la vitesse d'avance du processus. Seuls les fils à âme métallique ont la capacité de combiner des facteurs de marche élevés à des vitesses d'avance élevées sans sacrifier l'aspect du cordon de soudure, la pénétration ou l'intégrité du cordon. Cela peut réduire considérablement le coût du soudage.

Faible volume de laitier, faibles niveaux de projections

Les fils à âme métallique présentent un très faible volume de laitier. Cela signifie une diminution des niveaux de projections qui doivent être nettoyées du matériau de base avant la finition. Ceci est particulièrement important pour les opérations continues où la pièce passe directement d'une opération d'assemblage/soudage à une opération de nettoyage et de peinture. Le nettoyage des projections de soudure d'une pièce fabriquée peut représenter une dépense de nettoyage post-soudure importante.

Coût potentiellement inférieur

Avec un métal d'apport, ce n'est pas le coût par livre qui compte, mais son coût d'utilisation par livre. Prenez une application de soudage réelle utilisant un fil MIG E70S-6 de 0,052 po (1,4 mm) soudé dans des conditions d'impulsion à une vitesse de dévidage de 425 pouces par minute, 24,5 volts et une vitesse d'avance de 70 pouces par minute.

Celui-ci a été converti en fil à âme métallique et soudé aux mêmes vitesse de dévidage, tension et vitesse d'avance. En conséquence, la vitesse d'avance peut être portée à 85 pouces par minute, soit une augmentation de 20 %. Non seulement la vitesse d'avance a augmenté, augmentant ainsi le débit, mais le nombre de réparations nécessaires a également diminué, tout comme le temps nécessaire pour effectuer les réparations a été réduit de 10 %.

Dans une autre application, un fil MIG solide ER409Cb de 0,040 po de diamètre (1,0 mm) a été soudé dans des conditions d'impulsion à 180 ampères, 20 volts et une vitesse de déplacement de 19,6 pouces par minute pour un tube à paroi mince. Il a été converti en un fil à âme métallique EC409Cb de 0,045 po (1,2 mm) soudé dans des conditions d'impulsion à 190 ampères, 21 volts et une vitesse d'avance de 27,5 pouces par minute.

Les vitesses d'avance ont augmenté et le fil à âme métallique était mieux à même de combler les lacunes liées à un mauvais ajustement. Cela a contribué à un taux de défauts inférieur et à la nécessité de retravailler les pièces hors ligne. On a ainsi obtenu une augmentation de 40 % de la production, une baisse du coût des consommables par livre de métal fondu et une réduction des coûts d'entretien.

Inconvénients des fils à âme métallique

Les avantages des fils à âme métallique ne compensent pas toujours ses inconvénients qui peuvent être pénalisants en termes d'efficacité des processus et de temps de travail.

Investissement dans un système automatisé

Pour tirer le meilleur parti du fil à âme métallique, une configuration automatisée ou robotisée est nécessaire. En outre, une expérience en programmation d'un robot est nécessaire en raison d'une augmentation de la fluidité du bain de fusion. C'est par exemple le cas lors du soudage d'un tube de petit diamètre où le positionnement de la torche sur la pièce est plus sensible avec un fil à âme métallique. En outre, comme le processus génère plus de chaleur et de plus grandes quantités de lumière rayonnante, un système automatisé améliore la sécurité des travailleurs.

Ajustements de l'équipement

Pour une meilleure capacité à travailler dans toutes les positions avec un fil à âme métallique, comme les fils MIG solides, un mode de transfert à arc court ou un mode impulsion est requis. Cependant, la plupart des machines à impulsions ne contiennent pas de programme spécifique pour les fils à âme métallique. Bien que cela ne soit pas nécessaire, cette mesure améliore les performances. Cela implique que le fabricant de l'équipement doit apporter des ajustements et modifier le programme de la source de courant.

Manque de capacité dans les postes en aval

Une augmentation significative de la productivité et du débit dans un poste est annulée si les postes suivants en aval de la ligne ne peuvent pas gérer les pièces supplémentaires. Lorsque l'on considère l'augmentation du nombre de pièces par heure qui peut être obtenue par le procédé à âme métallique, les postes en aval doivent également être pris en compte en fonction de leur capacité à gérer l'augmentation.

Choisir le bon métal d'apport pour le travail est une décision critique, qui doit être pesée avec soin. Cependant, savoir quand il est judicieux d'utiliser du fil à âme métallique peut contribuer à augmenter la productivité et réaliser des économies, en vous permettant de souder plus efficacement, de déposer plus de métal fondu, de réduire les problèmes de qualité et de passer moins de temps au nettoyage.