1. Caractéristiques du procédé de soudage manuel au gaz inerte de tungstène (TIG) (1) Principe de fonctionnement Le soudage au gaz inerte de tungstène (TIG) est une méthode de soudage sous protection gazeuse qui utilise une tige de tungstène comme électrode et de l'argon comme gaz de protection. Un arc électrique est généré entre l'électrode de tungstène et la pièce à souder, et le flux de [...]
Le soudage au gaz inerte de tungstène (TIG) est une méthode de soudage sous protection gazeuse qui utilise une tige de tungstène comme électrode et de l'argon comme gaz de protection.
Un arc électrique est généré entre l'électrode de tungstène et la pièce à souder, et le flux d'argon provenant de la torche de soudage forme une couche étanche dans la zone de l'arc.
L'électrode et le bain de métal en fusion sont ainsi isolés de l'air, ce qui empêche toute intrusion. La chaleur de l'arc est utilisée pour faire fondre le métal de base et le fil d'apport afin de former un bain de fusion, qui se solidifie en un cordon de soudure après refroidissement.
L'argon étant un gaz inerte, il ne réagit pas chimiquement avec le métal et protège donc adéquatement le bain de métal en fusion de l'oxydation.
L'argon ne se dissout pas non plus dans le métal en fusion à haute température, ce qui empêche la formation de trous de gaz dans le cordon de soudure. L'effet protecteur de l'argon est donc à la fois efficace et fiable, ce qui permet d'obtenir des cordons de soudure de haute qualité.
Pendant le soudage, l'électrode de tungstène ne fond pas, c'est pourquoi le soudage TIG est également appelé électrode non consommable. soudage à l'arc. En fonction de la source d'énergie utilisée, Soudage TIG est divisé en trois catégories : courant continu (CC), courant alternatif (CA) et courant pulsé.
1) Avantages du soudage TIG par rapport aux autres méthodes de soudage à l'arc
a. Protection supérieure
La qualité du cordon de soudure est due à la non-réactivité de l'argon avec les métaux et à son insolubilité dans ces derniers. Le processus de soudage est essentiellement un simple processus de fusion et de cristallisation du métal, ce qui permet d'obtenir un produit plus pur et de meilleure qualité. soudure de qualité couture.
b. Déformation et contrainte minimales
Le flux de gaz argon comprime et refroidit l'arc, concentrant la chaleur de l'arc, ce qui permet d'obtenir une zone affectée par la chaleur étroite. Cela minimise la déformation et les contraintes pendant le soudage, ce qui le rend particulièrement adapté aux soudures de faible épaisseur. soudage de tôles.
c. Facilité d'observation et d'utilisation
Comme il s'agit d'un arc ouvert processus de soudageIl est facilement observable et utilisable, et convient particulièrement bien au soudage en toutes positions.
d. Stabilité
L'arc est stable, avec un minimum de projections, et il n'est pas nécessaire d'enlever le laitier après le soudage.
e. Contrôle aisé de la taille du bain de fusion
Comme le fil d'apport et l'électrode sont séparés, le soudeur peut contrôler efficacement la taille du bain de fusion.
f. Large gamme de matériaux soudables
Presque tous matériaux métalliques peuvent subir un soudage TIG. Il est particulièrement adapté au soudage de métaux et d'alliages chimiquement actifs, tels que l'aluminium et le magnésium, titane, etc.
2) Inconvénients
a. Coût plus élevé de l'équipement ;
b. Potentiel d'ionisation élevé de l'argon, allumage difficile de l'arc, nécessitant des dispositifs d'allumage et de stabilisation de l'arc à haute fréquence ;
c. Le soudage TIG produit 5 à 30 fois plus de lumière UV que le soudage manuel à l'arc, générant de l'ozone nocif pour le soudeur, d'où la nécessité d'une protection renforcée ;
d. Des mesures de protection contre le vent sont nécessaires pendant le soudage.
3) Champ d'application
Le soudage TIG est une méthode de soudage de haute qualité, largement adoptée dans diverses industries.
Il est particulièrement avantageux pour les métaux chimiquement actifs qui sont difficiles à souder à l'aide d'autres arcs. techniques de soudagemais peut facilement réaliser des joints de soudure de haute qualité avec le soudage TIG.
En outre, dans le soudage des tuyaux sous pression en acier au carbone et en acier faiblement allié, le soudage TIG est de plus en plus utilisé pour le soudage de la racine afin d'améliorer la qualité de la soudure. joints soudés.
Les paramètres du processus de soudage TIG manuel comprennent : le type et la polarité de la source d'énergie, le diamètre de l'électrode de tungstène, le courant de soudage, la tension de l'arc, le débit de gaz d'argon, vitesse de soudageLe diamètre de la buse, la distance entre la buse et la pièce à usiner et la longueur de la protubérance de l'électrode de tungstène.
La sélection correcte et la combinaison rationnelle de ces paramètres sont essentielles pour obtenir une qualité de soudage satisfaisante.
1) Types de joints et de rainures
Le soudage TIG est principalement utilisé pour le soudage de tôles minces d'une épaisseur inférieure à 5 mm. Les types de joints comprennent les joints en bout, les joints de recouvrement, les joints d'angle et les joints en T. Pour les tôles d'une épaisseur inférieure à 1 mm, des joints à brides peuvent également être utilisés. Lorsque l'épaisseur de la tôle est supérieure à 4 mm, il convient d'utiliser des rainures en V (pour les joints bout à bout de tuyaux de 2 à 3 mm, les rainures en V sont nécessaires). Des rainures en U peuvent également être utilisées pour les joints de tuyaux à parois épaisses.
2) Nettoyage avant soudage
Le nettoyage avant soudage est d'une importance capitale pour garantir la qualité des joints lors du soudage TIG. Sous la protection d'un gaz inerte, le métal en fusion ne subit pas de réactions métallurgiques significatives et l'oxydation et les contaminants ne peuvent pas être éliminés par désoxydation.
Par conséquent, avant le soudage, les surfaces des rainures de la pièce, les deux côtés du joint et le fil d'apport doivent être nettoyés avec un solvant organique (essence, acétone, trichloréthylène, tétrachlorure de carbone, etc.) pour éliminer l'huile, l'humidité, la poussière et les films d'oxyde.
Pour les matériaux dont la couche d'oxyde superficielle est fortement liée à la couche de base, comme l'acier inoxydable acier et alliage d'aluminiumLes méthodes mécaniques doivent être utilisées pour éliminer la couche d'oxyde.
On utilise généralement des brosses métalliques en acier inoxydable ou en cuivre, des meules fines ou des bandes abrasives.
3) Type et polarité de la source d'alimentation
Le type et la polarité de la source d'alimentation peuvent être sélectionnés en fonction du matériau de la pièce à travailler, comme le montre le tableau ci-dessous.
Sélection du type de source d'alimentation et de la polarité
| Type d'alimentation et polarité | Soudé matériau métallique |
| DC connexion directe | Acier à faible teneur en carbone, faible acier alliéacier inoxydable, cuivre, titane et leurs alliages |
| Connexion inversée DC | Convient à l'électrode de fusion soudage à l'arc sous argon de divers métaux, le soudage à l'arc avec électrode de tungstène et argon est rarement utilisé. |
| Courant alternatif | Aluminium, magnésium et leurs alliages |
Lors de l'utilisation de l'électrode positive à courant continu (DCEP), la pièce est reliée au pôle positif, qui est à une température plus élevée, ce qui convient au soudage de pièces épaisses et de métaux qui dissipent rapidement la chaleur.
La tige de tungstène est connectée au pôle négatif, qui est à une température plus basse, ce qui permet d'augmenter le courant admissible et de minimiser l'usure de l'électrode de tungstène.
Avec l'électrode négative à courant continu (DCEN), l'électrode de tungstène est connectée au pôle positif, ce qui entraîne une forte usure de l'électrode, et est donc rarement utilisé.
Dans le soudage au gaz inerte de tungstène à courant alternatif (TIG AC), pendant la demi-onde où la pièce est négative et l'électrode de tungstène positive, la cathode a pour effet d'éliminer le film d'oxyde, ce que l'on appelle l'effet de "nettoyage de la cathode".
Lors du soudage de l'aluminium, du magnésium et de leurs alliages, qui présentent un film d'oxyde dense à point de fusion élevé sur leur surface, si ce film d'oxyde ne peut être éliminé, il provoquera des défauts tels qu'une fusion incomplète, une inclusion de laitier, des plis sur la surface de la soudure et une porosité interne.
La demi-onde où la pièce est positive et l'électrode de tungstène négative peut refroidir l'électrode de tungstène pour réduire l'usure. Par conséquent, le soudage TIG en courant alternatif est couramment utilisé pour souder l'aluminium, le magnésium et leurs alliages fortement oxydés.
4) Diamètre de l'électrode en tungstène
Le diamètre de l'électrode de tungstène est principalement choisi en fonction de l'épaisseur de la pièce, de l'intensité du courant de soudage et de la polarité de la source d'énergie.
Un mauvais choix du diamètre de l'électrode de tungstène peut entraîner un arc instable, une usure importante de la tige de tungstène et des inclusions de tungstène dans la soudure. (Composition de l'électrode de tungstène : En tant qu'électrode, l'électrode de tungstène est responsable de la conduction du courant, de l'amorçage de l'arc et du maintien de l'arc.
Le tungstène est un métal réfractaire (point de fusion 3410±10℃) avec une haute résistance à la température (point d'ébullition 5900℃), une bonne conductivité électrique, et une forte capacité à émettre des électrons, ce qui rend les tiges de tungstène appropriées pour une utilisation en tant qu'électrodes).
5) Courant de soudage
Le courant de soudage est principalement sélectionné en fonction de l'épaisseur de la pièce et de la position dans l'espace. Des courants de soudage trop élevés ou trop faibles peuvent entraîner une mauvaise formation de la soudure ou une perte d'efficacité. défauts de soudure.
Par conséquent, dans la plage des courants de soudage admissibles pour différents diamètres d'électrodes en tungstène, le courant de soudage doit être correctement sélectionné, comme indiqué dans le tableau ci-dessous.
Plages de courant admissibles pour des électrodes de tungstène de différents diamètres (avec oxydes)
| Diamètre de l'électrode de tungstène (mm) | Soudage à l'arc en courant continu (A) | Inversion du courant continu (A) | Courant alternatif (A) |
| 0.5 | 2-20 | – | 2-15 |
| 1 | 10-75 | – | 15-70 |
| 1.6 | 60-150 | 10-20 | 60-125 |
| 2 | 100-200 | 15-25 | 85-160 |
| 2.5 | 170-250 | 17-30 | 120-210 |
Forme de la pointe de l'électrode en tungstène et plage de courant
| Diamètre de l'électrode en tungstène /mm | Diamètre de l'embout / mm | Angle du bord de coupe /（°） | Rectification du courant continu | |
| Courant continu constant /A | Courant d'impulsion /A | |||
| 1 | 0.125 | 12 | 2-15 | 2-25 |
| 1 | 0.25 | 20 | 5-30 | 5-60 |
| 1.6 | 0.5 | 25 | 8-50 | 8-100 |
| 1.6 | 0.8 | 30 | 10-70 | 10-140 |
| 2.4 | 0.8 | 35 | 12-90 | 12-180 |
| 2.4 | 1.1 | 45 | 15-150 | 15-250 |
6) Tension d'arc
La tension de l'arc est déterminée par la longueur de l'arc. Lorsque la tension augmente, la largeur de la soudure augmente légèrement tandis que la pénétration diminue.
En coordonnant le courant de soudage et la tension de l'arc, il est possible de contrôler la forme de la soudure. Lorsque la tension de l'arc est trop élevée, il est facile de produire un manque de fusion et l'effet de protection de l'argon s'aggrave.
Par conséquent, la longueur de l'arc doit être réduite autant que possible sans provoquer de court-circuit. La tension habituelle de l'arc pour le soudage à l'argon tungstène est comprise entre 10 et 24 volts.
7) Débit d'argon
Pour protéger de manière fiable la zone de soudage contre la pollution de l'air, le flux de gaz protecteur doit être suffisant. Plus le débit d'argon est important, plus la couche protectrice est capable de résister à l'influence de l'air en circulation.
Cependant, lorsque le débit est trop important, non seulement de l'argon est gaspillé, mais le flux de gaz protecteur peut également former des turbulences, amenant de l'air dans la zone protégée et réduisant l'effet protecteur.
Par conséquent, le débit d'argon doit être sélectionné correctement. Le débit de gaz peut généralement être déterminé par la formule empirique suivante :
Q = (0,8 - 1,2) D
Où ?
(pureté de l'argon) : Différents métaux nécessitent différentes puretés d'argon. Par exemple, pour le soudage de l'acier résistant à la chaleur, de l'acier inoxydable, du cuivre et de ses alliages, la pureté de l'argon doit être supérieure à 99,70% ; pour le soudage de l'aluminium, du magnésium et de leurs alliages, la pureté de l'argon doit être supérieure à 99,90% ; pour le soudage du titane et de ses alliages, la pureté de l'argon doit être supérieure à 99,98%. La pureté de l'argon industriel produit localement peut atteindre 99,99%, de sorte que la purification n'est généralement pas envisagée dans la production réelle).
8) Vitesse de soudage
Lorsque la vitesse de soudage augmente, le débit d'argon doit également augmenter en conséquence. Si la vitesse de soudage est trop rapide, la résistance de l'air affectant le flux de gaz protecteur, la couche protectrice peut s'écarter de l'électrode de tungstène et du bain de soudure, ce qui détériore l'effet protecteur.
En même temps, la vitesse de soudage affecte considérablement la formation de la soudure. Il convient donc de choisir une vitesse de soudage appropriée.
9) Diamètre de la buse
Lorsque le diamètre de la buse est augmenté, le débit de gaz doit être augmenté en même temps. La zone de protection est alors plus grande et l'effet protecteur est meilleur.
Mais lorsque la buse est trop grande, non seulement la consommation d'argon augmente, mais la torche risque de ne pas pouvoir y pénétrer ou d'obstruer le champ de vision du soudeur et de rendre difficile l'observation de l'opération.
Par conséquent, le diamètre de la buse pour le soudage à l'arc avec électrode de tungstène et d'argon se situe idéalement entre 5 et 14 mm.
En outre, le diamètre de la buse peut également être choisi en fonction de la formule empirique :
D = (2,5 - 3,5) d
Où ?
10) Distance entre la buse et la pièce à usiner
Il s'agit ici de la distance entre la face frontale de la buse et la pièce à usiner. Plus cette distance est faible, plus l'effet protecteur est important.
Par conséquent, la distance entre la buse et la pièce à usiner doit être aussi faible que possible, mais si elle est trop faible, l'utilisation et l'observation ne sont pas aisées. Par conséquent, la distance habituelle entre la buse et la pièce à usiner est comprise entre 5 et 15 mm.
11) Longueur de la rallonge de l'électrode en tungstène
Afin d'éviter que la chaleur de l'arc n'endommage la buse, l'extrémité de l'électrode de tungstène dépasse de la buse. La distance entre l'extrémité de l'électrode de tungstène et la face de la buse est appelée longueur d'extension de l'électrode de tungstène.
Plus la longueur de la rallonge de l'électrode de tungstène est petite, plus la distance entre la buse et la pièce est faible et meilleur est l'effet protecteur, mais si elle est trop proche, elle gênera l'observation du bain de soudure.
En général, pour le soudage d'un joint en bout, il est préférable d'utiliser une électrode en tungstène d'une longueur de 3 à 6 mm. Pour le soudage d'un joint d'angleIl est préférable d'utiliser une électrode en tungstène d'une longueur de 7 à 8 mm.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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