Influence du choix des gaz de protection en soudage TIG orbital

Le gaz de protection est le deuxième élément le plus important – après l'électrode – dans le processus de soudage TIG.

Vous trouverez actuellement un large choix de gaz de protection sur le marché, spécialement conçus pour le processus de soudage TIG.

Réactivité chimique

Généralement, les gaz de protection sont classés en trois catégories selon leur réactivité chimique. Cette classification permet de choisir le bon gaz en fonction des propriétés des métaux à souder et du type de résultat de soudage requis.

GAZ INERTES

Les gaz inertes sont monoatomiques, tels que l'argon, l'hélium et leurs mélanges, quelle que soit leur composition. Il n'y a aucune réaction avec le métal en fusion. Ces gaz sont utilisés pour le soudage TIG, le MIG aluminium et alliages, ainsi que pour le soudage plasma.

GAZ OXYDANTS (ACTIFS)

These gases cause a more important oxidation of the surface of the weld seam and they have a higher oxidation index. These gases are the following: oxygen (only in a blend with <6%), carbon dioxide and in the same way the blends of carbon dioxide: argon/carbon dioxide, argon/carbon and dioxide/oxygen. The carbon dioxide is an inert gas at ambient temperature and active at welding temperature. This kind of gas is used for manual, automatic and robotised MAG welding.

GAZ RÉDUCTEURS (ACTIFS)

Il s'agit de l'hydrogène et bien sûr de tous les mélanges tels que argon/hydrogène.

L'hydrogène consomme l'oxygène et tous les gaz oxydants ; c'est pourquoi il est appelé gaz réducteur. En utilisant l'hydrogène, le cordon de soudure est plus esthétique (car il réduit les oxydes) et il a une influence directe sur le profil de pénétration et la vitesse de soudage grâce à sa conductivité thermique. Il n'est pas recommandé d'utiliser l'hydrogène avec les aciers ferritiques.

Potentiel d'ionisation, conductivité thermique et chimie de dépôt

Le potentiel d'ionisation des gaz de protection est un enjeu très important pour le soudage TIG orbital, car il a une influence directe sur la vitesse de soudage et la pénétration.

Le tableau ci-dessous présente quelques valeurs concernant le potentiel d'ionisation des atomes et molécules les plus courants.

Ici, vous pouvez voir que l'ionisation de l'argon est de 15,76 eV. Cela signifie que l'argon est un gaz parfait pour l'amorçage de l'arc. Plus le potentiel d'ionisation est élevé, plus l'amorçage de l'arc est facile. L'hélium a un potentiel d'ionisation de 24,6 eV et produit une tension d'arc élevée. Une tension d'arc plus élevée permettra des vitesses de soudage plus importantes et influencera la forme de la pénétration.

CONDUCTIVITÉ THERMIQUE

Un autre facteur clé est la conductivité thermique, c'est-à-dire sa capacité à transmettre la chaleur. Chaque gaz de protection utilisé pour le soudage orbital possède une conductivité thermique qui évolue en fonction de sa température. Plus la conductivité du gaz est élevée, plus l'arc de soudage sera chaud.

STABILITÉ DE L'ARC

La stabilité de l'arc peut être améliorée en utilisant un gaz oxydant tel que l'oxygène ou le CO2. Leur utilisation créera un dépôt d'oxydes à la surface, ce qui contribuera à maintenir la stabilité de l'arc.

CHIMIE DU DÉPÔT

Le gaz de protection a une grande influence sur les caractéristiques chimiques du dépôt. Il s'agit des gaz actifs tels que : O2, CO2, N2, H2.

Effets de l'hydrogène et de l'azote

EFFETS DE L'HYDROGÈNE

L'hydrogène est un gaz réducteur ; il contribue à réduire le pourcentage d'oxygène dans le dépôt ainsi qu'à la surface de la pièce.

Également pour des raisons métallurgiques, l'hydrogène ne doit pas être utilisé pour :

• Le soudage multi-passes
• Les aciers inoxydables non austénitiques
• Les aciers trempés

EFFETS DE L'AZOTE

L'azote est principalement utilisé en complément d'autres gaz pour protéger les aciers inoxydables, duplex et super duplex (structure ferritique-austénitique). Il contribue simultanément à favoriser la création d'austénite et améliore la résistance à la corrosion par piqûres.

FORME DE L'ARC

La conductivité thermique décrit le transfert de chaleur du centre vers la périphérie de la colonne d'arc et, par conséquent, de l'axe central de l'arc, où la température est à son niveau le plus élevé.

L'argon a une faible conductivité thermique et crée une densité d'énergie au centre de l'arc. Comme le montre la figure ci-dessous, un arc électrique est représenté par deux éléments :

– L'axe central qui présente la température la plus élevée et qui détermine la forme de la pénétration.

– La forme de l'arc de soudage dépend également de la densité relative du gaz de soudage par rapport à l'air ambiant ; plus la densité du gaz est faible, plus l'arc sera élargi.

Ar : Pénétration étroite, mauvais mouillage

Ar/O2 : Pénétration étroite, bon mouillage

CO2 : Pénétration correcte, cordon de racine solide (excellente compacité), mouillage modéré

Ar/CO2 : Pénétration plus arrondie et moins de mouillage qu'avec Ar/O2

He : Zone fondue évasée, cordon de racine solide et bon mouillage

Ar/He : Zone fondue évasée et plus large à la racine par rapport à l'argon.

Gaz de protection envers

La protection par gaz de protection envers est essentielle pour tous les aciers faiblement ou fortement alliés, ainsi que pour les aciers exotiques et tous les aciers inoxydables.

Le gaz de protection envers peut ne pas être nécessaire pour certains aciers au carbone, mais il est fortement recommandé pour toutes les applications de soudage TIG orbital, car il assure une protection du cordon de soudure interne et améliore le contrôle du bain de fusion.

Le choix du gaz de protection envers a une influence directe sur les caractéristiques du matériau et la coloration des soudures.

Conclusion:

Même pour le soudage TIG orbital, le bon gaz de protection peut souvent augmenter considérablement la productivité. Nous espérons que ce manuel vous aidera à choisir le gaz le plus approprié en fonction du résultat final souhaité et du procédé de soudage que vous utilisez. Les machines AXXAIR vous aideront à pré-régler et à enregistrer un certain nombre de paramètres. Demandez une démonstration pour en savoir plus sur les machines AXXAIR.