Imaginez que vous êtes dans un atelier, entouré par le grésillement et les étincelles des torches de soudage. Vous êtes-vous déjà demandé ce qui différencie une méthode de soudage d'une autre ? Cet article vous emmène à la découverte de dix techniques de soudage essentielles, du soudage à l'arc à l'électrode au soudage par friction. Vous découvrirez le fonctionnement de chaque méthode, ses applications uniques et les avantages qu'elle offre. Que vous soyez un soudeur chevronné ou un novice curieux, ce guide fournit des informations précieuses pour améliorer votre compréhension des procédés de soudage. Plongez dans ce guide et élargissez vos connaissances en matière de soudage !
L'arc est un phénomène de décharge gazeuse persistante et intense qui se produit entre deux conducteurs chargés.
Formation de l'arc
(1) Court-circuit entre Baguette de soudage et pièce à usiner
En cas de court-circuit, les points de contact individuels à forte densité de courant sont chauffés par la chaleur de résistance, q = I^2Rt, où I est le courant et R la résistance. L'intensité du champ électrique dans la petite fente d'air est très élevée, ce qui se traduit par :
① Un petit nombre d'électrons qui s'échappent
② Les différents points de contact sont chauffés, fondus, voire évaporés et vaporisés.
③ La présence de nombreuses vapeurs métalliques à faible potentiel d'ionisation.
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(2) Soulever la baguette de soudage à une distance appropriée
Sous l'influence d'une excitation thermique et d'un champ électrique puissant, l'électrode négative émet des électrons et se déplace à grande vitesse, entrant en collision avec des molécules et des atomes neutres, les excitant ou les ionisant. Il en résulte :
Structure de l'arc et distribution de la température
L'arc se compose de trois parties : la zone de la cathode (généralement un point blanc brillant à l'extrémité de l'électrode), la zone de l'anode (une fine zone brillante dans le bain correspondant à l'extrémité de l'électrode sur la pièce) et la zone de la colonne d'arc (l'espace d'air entre les deux électrodes).
Conditions pour une combustion stable de l'arc
(1) Alimentation électrique appropriée
L'alimentation électrique doit répondre aux exigences électriques de l'arc de soudage.
a) Si le courant est trop faible, l'ionisation du gaz entre les interstices est insuffisante, la résistance de l'arc est élevée et une tension d'arc plus élevée est nécessaire pour maintenir le niveau d'ionisation requis.
b) Lorsque le courant augmente, le niveau d'ionisation du gaz augmente, la conductivité s'améliore, la résistance de l'arc diminue et la tension de l'arc diminue. Toutefois, la tension ne doit pas diminuer au-delà d'un certain point, afin de maintenir l'intensité du champ électrique nécessaire et d'assurer l'émission d'électrons et l'énergie cinétique des particules chargées.
(2) Sélection et nettoyage appropriés des électrodes
Il est important d'utiliser des électrodes propres avec un revêtement approprié.
(3) Prévention du soufflage partiel
Des mesures doivent être prises pour éviter les souffles partiels.
(4) Polarité des électrodes
En soudage, lorsqu'on utilise une machine à souder à courant continu, il existe deux méthodes : la connexion positive et la connexion inverse.
AC Équipement de soudage à l'arc
Le matériel de soudage à l'arc en courant alternatif est largement utilisé et la polarité de l'électrode change fréquemment, de sorte qu'il n'y a pas de problème de polarité.
La pièce est connectée au pôle positif de l'alimentation et l'électrode est connectée au pôle négatif. Il s'agit de la méthode de connexion normale utilisée pour les opérations de soudage générales.
La pièce est connectée au pôle négatif de l'alimentation et l'électrode est connectée au pôle positif. Cette méthode est généralement utilisée pour le soudage de plaques minces afin d'éviter les brûlures.
1). Procédé de soudage
2). Caractéristiques de chauffage de la baguette de soudage à l'arc
Composition de la baguette de soudage pour le soudage manuel à l'arc
La baguette de soudage pour le soudage manuel à l'arc est composée d'un noyau de soudage et d'un revêtement.
① En tant qu'électrode pour le soudage à l'arc, elle conduit l'électricité avec la pièce pour former un arc.
② Au cours du processus de soudage, il fond continuellement et est transféré dans le bain de fusion en mouvement, où il cristallise avec le métal de base en fusion pour former une soudure.
① Rôle du revêtement
L'enrobage protège efficacement le bain de fusion et le joint de laitier, désoxyde et désulfure le métal en fusion dans le bain et infiltre l'alliage dans le métal en fusion pour améliorer les propriétés mécaniques de la soudure. Il stabilise également l'arc pour améliorer le processus de soudage.
② Composition du revêtement
Types de baguettes de soudage
Les baguettes de soudage sont divisées en dix catégories :
La sélection Principe du soudage Tige
Lors du choix d'une baguette de soudure, il convient de tenir compte des principes suivants :
Changement et répartition de la température dans un assemblage soudé
La température du métal dans le zone de soudure commence à augmenter et atteint un état stable, puis diminue progressivement jusqu'à la température ambiante.
Changements dans la microstructure et les propriétés des Joints soudés (en prenant l'exemple de l'acier à faible teneur en carbone)
Principaux défauts des joints soudés
Les soufflures sont des trous formés lorsque les bulles présentes dans le bain de fusion ne s'échappent pas pendant la solidification.
Mesures de prévention :
a) Sécher la baguette de soudage et nettoyer soigneusement le surface de soudage et la zone environnante de la pièce.
b) Utiliser un courant de soudage approprié et opérer correctement.
L'inclusion de laitier est le laitier qui reste dans la soudure après le soudage.
Précautions :
a) Nettoyer soigneusement la surface de soudage.
b) Éliminer soigneusement le laitier entre les couches lors du soudage multicouche.
c) Ralentir le taux de cristallisation de la piscine en fusion.
a) Hot Crack
La fissure à chaud est une fissure dans le joint soudé qui se forme lorsque le métal se refroidit près du solidus pendant le soudage.
Mesures préventives :
Réduire la rigidité de la structure, préchauffage avant soudageréduire l'alliage, choisir des électrodes à faible teneur en hydrogène présentant une bonne résistance à la fissuration, etc.
b) Cold Crack
La fissure à froid est une fissure dans le joint soudé qui se produit lorsqu'il refroidit à une température plus basse.
Précautions :
a) Utiliser une électrode à faible teneur en hydrogène, sécher et éliminer l'huile et la rouille de la surface de la pièce.
b) Préchauffage avant soudage et traitement thermique après soudage.
La pénétration incomplète est un phénomène où la racine du joint soudé n'est pas entièrement pénétrée.
Les causes :
Angle de la rainure ou écart trop faible, arête émoussée trop épaisse, rainure non nettoyée, électrode trop épaisse, trop rapide vitesse de soudageLe courant de soudage est trop faible et l'appareil n'est pas utilisé correctement.
La fusion incomplète est un phénomène dans lequel la fusion entre la soudure et le métal de base n'est pas complète.
Les causes :
Rainure non nettoyée, diamètre d'électrode excessif et fonctionnement incorrect.
La contre-dépouille est une rainure ou une dépression le long de la partie du métal de base du bord de la soudure.
Les causes :
Courant de soudage excessif, arc trop long, angle d'électrode inapproprié, etc.
Causes des contraintes et des déformations dues au soudage
L'échauffement local pendant le soudage est la principale cause des tensions et des déformations dues au soudage.
Formes de base de la déformation en soudage
Mesures de prévention et de réduction des déformations lors du soudage
Mesures de processus pour réduire les contraintes de soudage
Les processus de soudage Le soudage à l'arc submergé, où l'arc brûle sous une couche de flux, est connu sous le nom de soudage à l'arc submergé (SAW).
Le soudage à l'arc submergé se caractérise par un assemblage automatique pour l'amorçage de l'arc et l'alimentation de l'électrode, c'est pourquoi il est également appelé soudage automatique à l'arc submergé (SAAW).
Le soudage à l'arc submergé (SAW) offre plusieurs avantages, notamment
Cependant, le procédé SAW ne convient pas à tous les types de soudage. Il convient mieux au soudage à plat, aux longues soudures droites et aux soudures circonférentielles de grand diamètre. Pour les soudures courtes, les soudures en zigzag, les positions étroites et les soudures minces, il est préférable d'utiliser la technologie SAW. soudage de plaquesSi l'on n'obtient pas les résultats escomptés, il se peut que la méthode SAW ne donne pas les résultats escomptés.
Le soudage sous protection gazeuse qui utilise l'argon comme gaz de protection. gaz de protection est connu sous le nom de soudage au gaz inerte de tungstène (TIG) ou de soudage à l'arc sous argon.
L'argon, qui est un gaz inerte, protège l'électrode et le métal en fusion des effets néfastes de l'air.
En fonction du type d'électrode utilisé, Soudage à l'arc sous argon peuvent être classés en deux catégories :
Soudage à l'arc à l'argon avec électrode non fondante
Le soudage à l'arc à l'argon avec électrode non fondue est un type de soudage à l'arc à l'argon dans lequel l'électrode n'est utilisée que pour générer un arc électrique et émettre des électrons. Le métal d'apport est ajouté séparément.
Les électrodes couramment utilisées dans ce processus sont des électrodes en tungstène dopées à l'oxyde de thorium ou à l'oxyde de cérium. Ces électrodes ont une capacité élevée d'émission thermique d'électrons, un point de fusion élevé et un point d'ébullition élevé (3700K et 5800K, respectivement).
Soudage MIG
Le soudage au gaz inerte de tungstène (TIG) est connu pour son faible courant et sa faible pénétration. Malgré cela, il est souvent utilisé pour souder des alliages d'épaisseur moyenne à élevée tels que titanel'aluminium, le cuivre et d'autres. Ceci est dû à sa capacité à atteindre des niveaux de productivité élevés.
Voici les principales caractéristiques du soudage à l'arc sous argon (Soudage TIG):
Soudage sous protection gazeuse qui utilise du dioxyde de carbone (CO2) comme gaz de protection est appelé soudage à l'arc sous gaz métallique (GMAW) ou soudage sous gaz inerte métallique (MIG).
L'objectif principal de l'utilisation du CO2 comme gaz de protection est d'isoler la zone de soudage de l'air et d'empêcher les effets nocifs de l'azote sur le métal en fusion. Cela permet de maintenir l'intégrité de la soudure et d'obtenir des résultats de haute qualité.
Pendant le soudage :
2CO2=2CO+O2 CO2=C+O2
C'est pourquoi le soudage est effectué dans des installations de production de CO2, le CO et l'O2 atmosphère d'oxydation.
Caractéristiques du soudage sous protection gazeuse au dioxyde de carbone :
Le soudage sous laitier électrique (ESW) est une technique de soudage qui utilise la chaleur générée par la résistance d'un courant électrique passant à travers un laitier liquide pour produire une soudure.
Généralement, l'arc de soudage est un arc libre, ce qui signifie que seule une partie du gaz dans la zone de l'arc est ionisée et que la température n'est pas assez élevée.
Cependant, lorsque l'arc libre est comprimé en un arc à haute densité d'énergie, le gaz dans la colonne d'arc est entièrement ionisé et se transforme en plasma, un quatrième état de la matière composé d'ions positifs et négatifs.
Les arcs de plasma ont des températures élevées (de 15 000 à 30 000 K), des densités d'énergie élevées (jusqu'à 480 kW/cm2), et des flux de plasma se déplaçant rapidement (plusieurs fois la vitesse du son).
Il existe trois effets de compression dans Arc plasma Soudage :
Ces trois effets de compression permettent d'obtenir un arc de plasma d'un diamètre d'environ 3 mm seulement, mais avec une densité d'énergie, une température et une vitesse de l'air considérablement améliorées.
Voici les principales caractéristiques des Soudage à l'arc plasma:
Le soudage par faisceau d'électrons sous vide (VEBW) est un procédé de soudage dans lequel un faisceau d'électrons directionnel et à grande vitesse est dirigé vers la pièce à usiner, convertissant son énergie cinétique en énergie thermique et faisant fondre la pièce à usiner pour former une soudure.
Voici les principales caractéristiques du soudage par faisceau d'électrons sous vide (VEBW) :
Soudage au laser est un procédé de soudage qui utilise un faisceau laser focalisé pour chauffer l'élément soudé.
Voici les principales caractéristiques du soudage au laser :
Soudage par résistance est un procédé de soudage dans lequel une pression est appliquée par le biais d'électrodes après que les pièces ont été combinées. La chaleur de résistance générée par le courant traversant la surface de contact du joint et la zone environnante est utilisée pour souder les pièces.
Il existe différents types de soudage par résistance, notamment soudage par pointsLe soudage à l'arc, le soudage à la molette et le soudage bout à bout. Chacune de ces méthodes présente des caractéristiques uniques et est utilisée pour des applications spécifiques. applications de soudage.
Le soudage par points est une technique de soudage par résistance dans laquelle les pièces sont assemblées dans un joint à recouvrement et placées entre deux électrodes. La chaleur de résistance générée par le courant traversant la surface de contact du joint et la zone environnante fait fondre le métal de base pour former un point de soudure.
Cette méthode est principalement utilisée pour feuilles de soudure et comporte trois étapes : le préchargement pour assurer un bon contact des pièces, la mise sous tension pour former une pépite et un anneau plastique au niveau de la soudure, et la rupture du point de forgeage qui permet à la pépite de refroidir et de cristalliser sous l'action continue de la pression, ce qui permet d'obtenir un joint soudé à la structure dense, sans cavité de retrait ni fissure.
Le soudage à la molette est un type de soudage par résistance dans lequel la pièce est disposée dans un joint à recouvrement ou en bout et positionnée entre deux électrodes à rouleaux. Les rouleaux exercent une pression sur la pièce pendant qu'ils tournent, et le courant est appliqué en continu ou par intermittence pour former une soudure continue. Cette méthode de soudage est couramment utilisée pour les structures qui nécessitent des soudures régulières et des exigences d'étanchéité, avec des épaisseurs de tôle généralement inférieures à 3 mm.
Soudure bout à bout est un procédé de soudage par résistance qui permet d'assembler deux pièces sur toute leur surface de contact.
Soudage bout à bout par résistance
Le soudage bout à bout par résistance est un procédé dans lequel deux pièces sont assemblées bout à bout et chauffées par résistance jusqu'à ce qu'elles atteignent un état plastique. Une pression est ensuite appliquée pour achever le processus de soudage. Cette méthode est généralement utilisée pour souder des pièces de forme simple, de petit diamètre ou de longueur inférieure à 20 mm, et de faible résistance.
Soudage bout à bout par étincelage
Le soudage bout à bout par étincelage est un procédé qui consiste à assembler deux pièces pour former un joint bout à bout et à les raccorder à une source d'énergie. Les faces frontales des pièces sont progressivement mises en contact et chauffées par résistance jusqu'à ce qu'elles atteignent une température prédéfinie dans une certaine plage de profondeur. Il en résulte un éclair qui fait fondre le métal des extrémités. L'alimentation électrique est alors coupée et une force de refoulement est rapidement appliquée pour achever le soudage.
La qualité du joint du soudage par étincelage est supérieure à celle du soudage par résistance et les propriétés mécaniques de la soudure sont égales à celles du métal de base. Il n'est pas nécessaire de nettoyer la surface pré-soudée du joint avant le soudage.
Le soudage bout à bout par étincelage est couramment utilisé pour souder des pièces importantes et peut être utilisé pour souder des métaux similaires et dissemblables, ainsi que des fils métalliques d'une épaisseur aussi faible que 0,01 mm et des barres et profilés métalliques d'une épaisseur aussi grande que 20000 mm.
Le soudage par friction est un soudage sous pression procédé qui utilise la chaleur générée par le frottement entre les surfaces des pièces pour amener la face frontale à un état thermoplastique, puis la refouler rapidement pour achever le soudage.
Principales caractéristiques des Soudage par friction:
Surfaces dégagées : Le frottement généré pendant le processus de soudage élimine le film d'oxyde et les impuretés sur la surface de contact des pièces, ce qui permet d'obtenir une structure dense et exempte de défauts dans le joint soudé.
Compatibilité avec Différents métaux: Le soudage par friction peut être utilisé pour souder à la fois le même métal et des métaux différents, ce qui le rend bien adapté à un large éventail d'applications de soudage.
Productivité élevée : Le soudage par friction est connu pour sa productivité élevée, ce qui en fait une méthode efficace pour souder des pièces.
Le brasage peut être classé en deux catégories en fonction du point de fusion du métal d'apport : le brasage dur et le brasage tendre.
Brasage
Le brasage avec un point de fusion du métal d'apport supérieur à 450°C est connu sous le nom de brasage fort. Les métaux d'apport utilisés pour le brasage fort sont à base de cuivre, d'argent, d'aluminium et d'autres alliages. Les flux couramment utilisés sont notamment le borax, l'acide borique, le fluorure et le chlorure. Les méthodes de chauffage pour le brasage fort comprennent le chauffage à la flamme, le chauffage par bain de sel, le chauffage par résistance et le chauffage par induction à haute fréquence. La résistance du joint brasé peut atteindre 490 MPa, ce qui le rend adapté aux pièces soumises à de fortes contraintes et exposées à des températures de travail élevées.
Soudure
Le brasage avec un point de fusion du métal d'apport inférieur à 450℃ est connu sous le nom de brasage tendre. Les alliages étain-plomb sont couramment utilisés comme brasage tendre. La colophane et les solutions de chlorure d'ammonium sont couramment utilisées comme fondants, et le fer à souder et d'autres méthodes de chauffage à la flamme sont couramment utilisés pour le chauffage.
Voici les principales caractéristiques du brasage :
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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