Quel est le meilleur tungstène pour le soudage du titane ?

Le titane a une nature curieuse. On le considère comme futuriste et coûteux, et pourtant le titane est le neuvième élément le plus abondant de la croûte terrestre et le septième métal le plus abondant. C'est tellement courant, en fait, que les oxydes de titane sont utilisés dans les crèmes solaires et comme pigment dans la peinture blanche. Seule la forme métallique pure du titane est rare. Ce métal se lie facilement à l'oxygène et, par conséquent, le titane, en tant que métal, ne peut être obtenu qu'en réduisant le minerai par électrolyse. À cet égard, il est très similaire à l'aluminium et, de fait, le titane a connu une trajectoire similaire à celle de l'aluminium.

En quelques décennies, le titane est passé d'une utilisation quasi exclusive dans des projets aérospatiaux top-secrets à une utilisation dans la fabrication de pièces automobiles sur mesure. Grâce à son rapport résistance/poids incroyablement élevé et à son excellente résistance à la corrosion, le titane sera encore plus largement utilisé à l'avenir. Il est déjà fréquemment utilisé pour des projets de haute spécification et est souvent soudé à l'aide du procédé de soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW). Un élément essentiel pour répondre aux exigences d'un tel projet est le choix du meilleur tungstène pour le soudage du titane.

Soudage du titane et des alliages de titane

Le soudage du titane représente un défi car ce métal est nouveau pour la plupart des industries, et de nombreux soudeurs n'ont pas d'expérience dans le soudage du titane. Si les soudeurs se basent uniquement sur l'expérience acquise en travaillant avec d'autres métaux, ils risquent de faire des suppositions erronées sur ce qu'implique le soudage du titane. Tout soudeur qui est passé du soudage de l'acier au soudage de l'aluminium et qui a oublié de vérifier les réglages de sa machine devrait parfaitement comprendre le risque. Deux caractéristiques principales distinguent le soudage du titane du soudage de métaux austénitiques plus courants comme l'acier inoxydable et de métaux non ferreux comme l'aluminium.

1. Réactivité à l'atmosphère. Le titane est très réactif à l'atmosphère lorsqu'il est chauffé, à tel point que la totalité de la zone affectée par la chaleur, et pas seulement le métal en fusion, doit être protégée par un gaz inerte. En effet, l'azote, tout comme l'oxygène et l'hydrogène atmosphériques, peut se lier au titane, contaminant non seulement la soudure, mais aussi le métal environnant dans la pièce à souder. C’est pourquoi il est nécessaire de souder le titane avec un gaz de protection à l’argon pur, une lentille à gaz expansé et un gaz de protection envers.
2. Exigences thermiques pour le soudage. Le deuxième facteur de différence notable est que le soudage du titane nécessite plus de chaleur que la plupart des autres métaux. Cependant, la chaleur requise n'est que très légèrement supérieure à celle nécessaire pour le soudage de l'acier inoxydable. Bien que le soudeur doive en être conscient, cela ne constitue pas un obstacle majeur dans le soudage du titane.

Ces deux facteurs jouent un rôle dans le type d'électrode en tungstène et l' angle de meulage de tungstène qu'un soudeur choisit pour travailler sur du titane. Il convient également de noter que le titane doit être soudé avec une électrode de tungstène à pointe plate dont la pointe est aplatie. Cela contribue à réduire le risque d'inclusions de tungstène. Le titane est un métal de choix pour les applications soumises à des contraintes dynamiques élevées et à la corrosion, et les inclusions de tungstène dans les soudures posent problème dans ces applications.

Le meilleur tungstène pour le soudage du titane

Choisir le meilleur tungstène pour le soudage du titane implique de prendre en compte la nécessité de maintenir un niveau de chaleur élevé et constant sur la soudure tout en conservant une zone affectée thermiquement aussi étroite que possible. La chaleur élevée nécessaire au soudage du titane est le premier et le plus important critère à prendre en compte lors du choix de l'électrode en tungstène adaptée au soudage du titane. Il est important d'utiliser une électrode en tungstène capable de résister à la chaleur élevée nécessaire au soudage du titane sans que le tungstène ne fonde ou ne soit projeté dans le bain de soudure en fusion, ce qui provoque des défauts de soudure. Cela signifie choisir un alliage de tungstène avec un autre élément lui permettant de mieux résister aux hautes températures. Le titane est généralement soudé en courant continu (CC) et non en courant alternatif (secteur), ce qui limite la gamme d'électrodes en tungstène utilisables à celles compatibles avec le courant continu. Il existe trois types courants d'électrodes de tungstène convenant au soudage du titane, comme indiqué dans le tableau ci-dessous.

Outre ces types d'électrodes, il existe certaines électrodes en tungstène spécialement conçues qui allient leur tungstène à des matériaux moins normés, comme un mélange de terres rares. Ces électrodes ne correspondent pas aux codes de couleur habituels et remplissent des rôles très spécifiques. Elles peuvent constituer le meilleur type d'électrode de tungstène pour certains projets de soudage du titane hautement spécialisés.

En matière de soudage du titane, une bonne règle générale est que plus le pourcentage d'oxydes dans le tungstène est élevé, mieux c'est. Un pourcentage d'oxyde plus élevé contribue à maintenir la chaleur sur la soudure tout en empêchant simultanément les projections de tungstène et les inclusions. L'autre facteur essentiel dans le choix du meilleur tungstène pour le soudage du titane est l'angle de meulage du tungstène. Un profil conique prononcé sur le tungstène maximisera la pénétration tout en minimisant la largeur de la zone affectée thermiquement. Cela permet d'éviter la fragilisation de la surface du titane pendant le soudage et garantit que le gaz de protection protège la zone, empêchant ainsi l'azote de se lier au métal.

Le titane est un métal au potentiel incroyable. Cependant, il présente également ses propres défis, notamment en matière de soudage. Lorsqu'on travaille le titane et qu'on recherche le meilleur tungstène pour le soudage du titane, il est judicieux de s'adresser à des soudeurs et des ingénieurs en soudage qui possèdent une expertise dans ce métal et dans le développement des paramètres de soudage pour ces projets.

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