Les différents gaz utilisés en soudage TIG orbital

Le gaz de protection protège le bain de fusion et le métal transféré à l'arc de soudage de l'air ambiant. Après avoir détaillé le rôle des gaz dans le domaine du soudage TIG orbital, expliquons quels gaz sont couramment utilisés.

6 gaz sont utilisés pour le soudage, purs ou en mélange

Argon, dioxyde de carbone, hélium, oxygène, hydrogène et azote.

#1 ARGON

Un gaz inerte monoatomique, lourd, neutre, incolore et inodore, faisant partie de l'air ambiant. Sa densité est légèrement supérieure à celle de l'air (d=1,6g/L). C'est le gaz le plus couramment utilisé en Europe.

Grâce à son inertie chimique et à sa densité, l'argon est très efficace pour la protection du bain de fusion et de l'électrode. Il s'ionise assez facilement (16eV) et n'induit pas de variation excessive des tensions d'arc pour le soudage TIG orbital.

#2 HÉLIUM

Un gaz inerte monoatomique, neutre, incolore et inodore, plus léger que l'air (d= 0,166 g/L). Ce gaz est principalement utilisé aux États-Unis mais reste assez coûteux en Europe.

L'arc électrique sous hélium est plus chaud que sous argon, permettant une vitesse de soudage plus élevée, une meilleure pénétration et une réduction du degré de porosité (excellent pour le soudage des alliages d'aluminium ou du cuivre).

En revanche, ce gaz présente certains inconvénients : il ne s'ionise pas facilement (25eV) et sa faible densité le rend sensible aux courants d'air et à la convection thermique.

#3 HYDROGÈNE

Ce gaz réducteur n'est jamais utilisé à l'état pur. Généralement, il est ajouté à l'hélium ou à l'argon pour constituer un pré-gaz binaire ou ternaire, et à l'azote pour le gaz de protection envers (Duplex, BN2). L'hydrogène augmente la tension d'arc et l'apport de chaleur, ce qui permet d'accroître la vitesse de soudage et d'améliorer la performance de pénétration. C'est le gaz idéal pour le soudage monocouche, mais des précautions doivent être prises pour les aciers sujets à la fissuration à froid. Il convient d'éviter l'utilisation d'hydrogène pour le soudage des aciers martensitiques ou ferritiques, ainsi que de l'aluminium et du cuivre, car il provoque des soufflures dans le cordon de soudure.

#4 AZOTE

C'est un gaz diatomique, inerte, incolore et inodore, présent dans l'air ambiant à environ 80 %. Généralement, ce gaz est utilisé comme gaz de protection envers car il n'est pas très coûteux. Il a également une influence positive sur la structure de certains aciers (duplex, super duplex, BN2). Pour le soudage de certains alliages de cuivre particuliers, il peut être utilisé comme pré-gaz car il est capable de transférer une plus grande quantité d'énergie par rapport à l'argon ou à l'hélium.

Mais son utilisation principale est la protection gazeuse en pré-gaz, notamment pour des raisons financières. Ce gaz instable peut provoquer une instabilité de l'arc et un taux plus élevé de la détérioration de l'électrode de tungstène.

Tension d'arc avec différents gaz

AVIS : Le pourcentage d'azote ajouté dans le pré-gaz (argon) est limité à 5 à 8 % maximum pour le soudage TIG orbital. L'utilisation d'un pourcentage plus élevé pourrait entraîner un risque d'explosion.

Les mélanges gazeux

De plus en plus de mélanges gazeux sont proposés par les fournisseurs de gaz, variant entre argon/hydrogène, argon/hélium/hydrogène, argon/hélium/azote, et ainsi de suite.

Ne négligez pas les conseils et la documentation fournis par les fournisseurs ou producteurs de gaz.

Tests comparatifs des gaz

Le type de gaz a une influence directe sur les valeurs de pénétration, la vitesse de soudage et l'énergie thermique transférée à la pièce. Les valeurs indiquées sur les figures ci-dessous sont données à titre indicatif uniquement. Ce test a été réalisé avec un acier inoxydable de type 304L à vitesse et courant constants. Le type de gaz est directement lié au matériau à souder. Les mélanges argon/hydrogène/hélium semblent être plus avantageux en termes de productivité, mais ce mélange n'est pas aussi universel que d'autres, tels que l'argon et l'hélium, et ne peut donc pas être utilisé pour tous les matériaux.

L'importance de la densité relative du gaz par rapport à l'air ambiant

Parmi les gaz utilisés pour la protection, les gaz lourds tels que l'argon et le dioxyde de carbone forment une couverture au-dessus du bain de fusion. En revanche, l'hélium, l'azote et l'hydrogène peuvent s'élever en tourbillon autour de la buse. C'est pourquoi le débit d'hélium doit être supérieur à celui de l'argon.

Compatibilité des pré-gaz

Les tableaux suivants présentent la compatibilité des gaz utilisés en soudage TIG orbital en fonction des métaux à souder, ainsi que les différents mélanges gazeux pouvant être employés pour la protection.

Compatibilité des pré-gaz

 ***    recommandé

**     possible

*      non recommandé

X     interdit

Différents mélanges utilisés comme gaz de protection :

La norme EN 439 spécifie une gamme de compositions pour les mélanges gazeux, sachant que chaque fournisseur propose ses propres mélanges.

Conclusion:

Même pour le soudage TIG orbital, le bon gaz de protection peut souvent augmenter considérablement la productivité. Apprenez-en davantage sur les gaz de protection dans notre guide gratuit.