Le soudage à l'arc sous argon est une méthode de soudage à l'arc électrique utilisant l'argon comme gaz protecteur. L'argon est pulvérisé à partir de la buse pour former une couche protectrice de gaz inerte dans la zone de soudage afin d'isoler l'invasion de l'air et de protéger l'arc et le bain de fusion. Cette méthode de soudage présente de nombreux avantages : [...]
Le soudage à l'arc à l'argon est une méthode de soudage à l'arc électrique avec un gaz inerte, l'argon, comme gaz protecteur.
L'argon est pulvérisé par la buse pour former une couche protectrice de gaz inerte dans la zone de soudage afin d'isoler l'invasion de l'air et de protéger l'arc et le bain de fusion.
Cette méthode de soudage présente de nombreux avantages :
C'est pourquoi il a été largement utilisé dans la production pratique.
Toutefois, en raison de la faible résistance au vent des soudage à l'arc sous argonIl est particulièrement sensible à la rouille, à l'eau et à l'huile et doit répondre à des exigences strictes en matière de pureté des gaz, de nettoyage des rainures et de processus de soudage, ce qui favorise l'apparition de pores.
Combiné à la pratique de la production, ce billet analyse le problème de la porosité dans l'argon. soudage à l'arc et propose des méthodes de traitement et des précautions.
Les pores de gaz sont des cavités formées dans les cordons de soudure lorsque les bulles de gaz dans le bain de fusion ne parviennent pas à s'échapper pendant la solidification, un défaut de soudage courant et majeur dans le soudage TIG à l'arc à l'argon. Leur forme peut être sphérique, ovale, en spirale ou en forme de ver.
Ceux qui se trouvent à l'intérieur du cordon de soudure sont appelés pores de gaz internes, tandis que ceux qui sont exposés à la surface du cordon sont des pores de gaz externes. La taille des pores de gaz varie ; ils peuvent exister individuellement, se regrouper ou se répartir de manière continue le long de la soudure.
Les pores de gaz, qui sont des défauts volumétriques, ont un impact significatif sur la performance de la soudure. Ils réduisent principalement la capacité de charge de la soudure. En effet, les pores de gaz occupent un certain volume du cordon de soudure, ce qui réduit la section de travail effective et, par conséquent, les performances mécaniques du cordon.
Cela diminue particulièrement la plasticité de la soudure ainsi que sa résistance à la flexion et à l'impact. Si des pores de gaz pénètrent la surface du cordon de soudure, en particulier s'ils pénètrent la surface en contact avec le fluide, ce dernier existera à l'intérieur des cavités.
Lorsque le milieu est corrosif, une corrosion concentrée se produit, ce qui fait que les cavités deviennent de plus en plus profondes jusqu'à ce que la corrosion pénètre et provoque des fuites. Cela compromet l'intégrité de la soudure et, dans les cas les plus graves, peut entraîner la destruction de l'ensemble de la structure métallique.
Par conséquent, la prévention des pores de gaz dans le cordon de soudure et l'assurance de la qualité de la soudure sont essentielles. qualité du soudage devrait faire l'objet d'une attention particulière.
Tout au long du processus de soudage, les environs du bain de fusion sont remplis de gaz complexes, provenant principalement de l'air ambiant et des impuretés présentes sur la pièce, telles que la rouille, la peinture et la graisse, qui produisent des gaz lorsqu'elles sont chauffées.
Tous ces éléments interagissent en permanence avec le métal en fusion. Certains gaz pénètrent dans le bain de fusion par le biais de réactions chimiques ou de la dissolution, ce qui entraîne l'absorption de quantités importantes de gaz par le métal liquide dans le bain de fusion. Si ces gaz sont expulsés rapidement, même si le bain de fusion cristallise rapidement, les pores de gaz ne se formeront pas.
Toutefois, si des gaz se forment pendant le processus de cristallisation du bain de fusion et que le processus de cristallisation est trop rapide pour que les gaz s'échappent, ils resteront dans le cordon de soudure et formeront des pores de gaz.
La formation de pores de gaz dans les cordons de soudure TIG est souvent le résultat de l'action combinée de plusieurs gaz, dont le H2 et N2 jouant les rôles principaux. Une analyse détaillée est présentée ci-dessous :
Effets de l'H2:
H2 dans le zone de soudure provient de différentes sources. Certaines compositions, l'eau cristalline et les impuretés à la surface de la pièce contiennent toutes des composants d'hydrogène. En outre, le processus de fusion de l'acier contient également de l'hydrogène.
Sous l'effet des températures élevées de l'arc électrique, ces composants forment des bulles qui se dissipent rapidement vers l'extérieur. Si le H2 ne peut pas s'écouler pendant le processus de refroidissement du cordon de soudure, il formera des pores de gaz.
Effets de l'azote2:
N2 provient principalement de l'air. Le pourcentage de poids de N2 dans les métaux de base et les fils de soudure n'est pas très élevé, et il existe dans l'acier et d'autres alliages de fer sous forme de solutions solides d'oxyde et d'autres formes.
La solubilité de N2 dans l'acier varie considérablement avec la température, et le N2 précipité forme des bulles qui sont expulsées du bain de fusion. Les bulles qui ne peuvent pas être expulsées à temps restent dans le cordon de soudure et forment des pores de gaz. La formation de pores de gaz se produit lorsque l'arc et le métal du bain de fusion sont exposés à l'air sans protection suffisante.
Quand soudage de l'acier au carbonePour le soudage de l'aluminium, la pureté de l'argon ne doit pas être inférieure à 99,7%, pour le soudage de l'aluminium, elle ne doit pas être inférieure à 99,9%, et la pureté de l'argon utilisé pour le soudage du titane et de l'alliage de titane peut aller jusqu'à 99,99%.
Méthode de détection de la pureté de l'argon :
(l) Souder la plaque ou le tuyau en acier poli sans fil de soudure, puis le refondre sur la plaque ou le tuyau en acier poli. cordon de soudure pendant de nombreuses heures. La présence de pores indique que l'argon est impur.
(2) Pendant soudageIl y a une très petite étincelle autour de l'arc, ce qui indique également que l'argon est impur.
(3) Parfois, lorsque la pureté de l'argon est proche des exigences de pureté des exigences de soudage, il ne peut pas être détecté par les deux méthodes de détection ci-dessus, mais lors du soudage de jonctions soudées avec des espaces, des pores intermittents seront générés à la racine de la soudure, ou des pores de surface seront générés pendant le soudage de couverture, ou il y a une couche de peau d'oxyde sur la surface de l'argon, ou des pores de surface seront générés pendant le soudage de couverture. cordon de soudure.
(4) Souder quelques points sur la plaque de nickel. Si le point est blanc argenté et que la surface est comme un miroir, cela indique que la pureté de l'argon est satisfaisante.
Le débit d'argon est trop faible et la capacité d'interférence anti-vent est faible ;
Trop grand, le débit de gaz est trop important et l'écoulement laminaire près de la paroi qui se forme lors du passage dans la buse est très mince.
Après l'éjection du gaz, celui-ci se désorganise rapidement et il est facile d'impliquer l'air, ce qui détériore l'effet de protection de la piscine en fusion.
Par conséquent, le débit d'argon doit être approprié pour stabiliser le flux de gaz.
Une fuite d'air au niveau de l'interface de la ceinture d'air ou de la ceinture d'air entraînera un débit de gaz trop faible pendant le soudage, et l'air sera aspiré dans la ceinture d'air, ce qui se traduira par un mauvais effet de protection.
Si le vent est légèrement fort, la couche protectrice d'argon formera des turbulences, ce qui réduira l'effet de protection.
Par conséquent, des mesures d'étanchéité au vent doivent être prises lorsque la vitesse du vent est > 2m / S ;
Lors du soudage de tuyaux, l'orifice du tuyau doit être obstrué afin d'éviter toute ventilation dans le tuyau.
Le diamètre de la buse est trop petit. Lorsque la zone de protection efficace de l'argon autour de l'arc est inférieure à la zone du bain de fusion, la protection est médiocre et des pores se forment.
En particulier pour les opérations sur le terrain et le soudage de gros tuyaux, des buses de plus grand diamètre doivent être utilisées pour protéger efficacement l'arc et le bain de fusion.
La distance est faible et la sensibilité au vent latéral est faible ;
La distance est importante et la capacité à résister aux interférences du vent est faible.
Lorsque la pression dans la bouteille de gaz est inférieure à 1MPa, elle doit être arrêtée.
Si l'angle du pistolet de soudage est trop grand, d'une part, l'air sera introduit dans le bain de fusion, d'autre part, le flux d'argon du côté de l'arc long détériorera l'effet de protection de l'arc et du bain de fusion.
L'instabilité de la sortie de gaz du débitmètre, qu'elle soit grande ou petite, affectera l'effet de protection.
Lors de l'utilisation du pistolet de soudage à l'arc à l'argon avec bouton de commande, ventiler le gaz avant le soudage afin d'éviter une pression excessive dans la zone de gaz, ce qui entraînerait un débit de gaz excessif instantané et des trous d'air pendant l'amorçage de l'arc.
La pince de l'électrode de tungstène n'est pas adaptée, la trajectoire du gaz bloqué n'est pas régulière et le gaz protecteur s'écoule d'un côté de la buse, ce qui ne permet pas de former un anneau protecteur complet.
Le fil de soudage à l'arc submergé ne doit pas être utilisé pour remplacer le fil de soudage manuel. Soudage TIG sinon des pores intermittents ou continus seront générés.
La rouille, les taches d'huile et l'eau sur la surface du fil de soudure favorisent directement la formation d'un grand nombre de pores dans la soudure.
S'il y a une couche intermédiaire dans la plaque ou le tuyau, les impuretés de cette couche favoriseront la formation de pores.
L'acier bouillant (à forte teneur en oxygène et contenant de nombreuses impuretés) ne peut pas être soudé à l'arc sous argon.
La partie extrême du tungstène n'est pas nette, la dérive de l'arc est instable, la zone de protection de l'argon est détruite et le métal dans le bain de fusion est oxydé pour produire des pores.
Lors de l'utilisation d'un équipement de frappe à l'arc à haute fréquence, la température de la partie extrême du tungstène est basse au début de la frappe à l'arc, de sorte qu'elle n'a pas une capacité suffisante d'émission thermique d'électrons.
Les électrons sont facilement émis de l'endroit où se trouve le film d'oxyde et montent le long de l'électrode pour trouver l'endroit où se trouve l'oxyde.
A ce moment, l'arc est allongé et l'effet de protection de l'argon sur le bain de fusion s'aggrave.
Lorsque la température de l'électrode de tungstène augmente, des électrons sont émis par l'extrémité avant de l'électrode de tungstène.
La longueur de l'arc et la déformation de la phase sont courtes.
A ce moment, l'oxyde sur la surface de l'électrode de tungstène peut être éliminé à condition qu'elle soit polie proprement.
La surface de la gorge et la zone de 10 mm de part et d'autre de la gorge doivent être polies pour éviter que le magnétisme généré par l'arc pendant le soudage n'aspire la rouille près du bain de fusion dans le bain de fusion.
Les vitesse de soudage est trop rapide.
En raison de l'influence de la résistance de l'air sur le flux de gaz protecteur, le flux d'argon se plie et s'écarte du centre de l'électrode et du bain de soudure, ce qui n'est pas bon pour la protection du bain de soudure et de l'arc.
Pendant l'extinction de l'arc, la méthode d'extinction de l'arc consistant à atténuer le courant ou à ajouter du fil de soudage, à amener l'arc du côté de la rainure et à réduire l'arc doit être adoptée.
Ne pas arrêter brusquement l'arc, ce qui aurait pour effet de séparer le bain de fusion à haute température de la protection efficace du flux d'argon, afin d'éviter les pores ou les rétrécissements dans le puits d'arc.
Le courant de soudage est trop faible, l'arc est instable et l'arc dérive irrégulièrement à l'extrémité de l'électrode de tungstène, ce qui endommage la zone de protection.
Si le courant de soudage est trop élevé, l'arc perturbera le flux d'air et l'effet de protection se dégradera.
Si l'électrode de tungstène est trop longue, l'effet de protection de l'argon sur l'arc et le bain de fusion s'aggrave.
Bien qu'il existe différentes causes de porosité, le choix d'un procédé de soudage correct et l'amélioration des compétences opérationnelles du soudeur sont des moyens fondamentaux de la prévenir.
Le soudage TIG est particulièrement sensible à l'huile, à la rouille et à l'eau, qui peuvent facilement entraîner des porosités, d'où la nécessité d'une grande qualité de surface du matériau de base. Il est essentiel de procéder à un nettoyage rigoureux avant le soudage, en polissant la zone située dans un rayon de 10 à 15 mm à l'intérieur et à l'extérieur du biseau de la pièce afin d'éliminer les films d'oxyde de surface, les impuretés telles que l'huile et l'humidité, et d'exposer l'éclat métallique.
De même, l'huile et la rouille à la surface du fil de soudure doivent être poncées jusqu'à ce que le métal brille.
L'argon est un gaz inerte qui ne se décompose pas à haute température et ne réagit pas avec le métal soudé pour provoquer une oxydation. Lors du soudage à l'arc à l'argon, la pureté de l'argon doit être supérieure à 99,95%. En outre, lorsque la pression à l'intérieur de la bouteille d'argon tombe en dessous de 2,0 MPa et que la teneur en humidité augmente, son utilisation doit être interrompue.
Le débit d'argon doit être approprié, déterminé par la formule empirique suivante : Q=K-D, où Q représente le débit d'argon, D le diamètre de la buse et K un coefficient (0,8-1,2). Ainsi, le débit d'argon est généralement compris entre 6 et 9 L/min. Le trajet du gaz doit également être dégagé, sans obstruction ni fuite.
Le diamètre de la buse peut être déterminé par la formule empirique suivante : D=(2,5-3,2)d, où D représente le diamètre de la buse et d le diamètre de l'électrode de tungstène. D'après cette formule, le diamètre approprié de la buse est généralement compris entre 6 et 12 mm.
Si la longueur d'extension de l'électrode de tungstène est trop importante, elle augmente la distance entre la buse et la pièce à souder, ce qui réduit l'effet de protection. Inversement, si la longueur d'extension est trop courte, bien que l'effet de protection puisse être bon, elle peut obstruer la ligne de visée du soudeur et provoquer une collision entre l'électrode de tungstène et le fil de soudage, ce qui provoque un court-circuit et empêche le soudage.
La vitesse de soudage est l'un des principaux paramètres de soudage. Si elle est trop rapide, le gaz protecteur s'écarte de l'électrode de tungstène et du bain, ce qui entraîne une réduction de l'effet protecteur et de la porosité. Cela peut également avoir un impact sur la formation du cordon de soudureIl faut donc choisir une vitesse de soudage appropriée lors du soudage.
L'envoi d'argon 3 à 4 secondes avant l'amorçage de l'arc permet de chasser l'air dans le tube, ce qui garantit que l'arc est amorcé dans un environnement protégé par le gaz et empêche l'électrode de tungstène et le bain de s'oxyder et de créer des pores. Retarder l'arrêt du gaz permet d'obtenir un bain refroidi et protégé, et d'éviter les défauts tels que les piqûres d'arc, les fissures et la porosité au point de terminaison de l'arc. Il est donc essentiel de maîtriser la bonne méthode d'extinction de l'arc.
La maîtrise des compétences opérationnelles est une étape essentielle dans la prévention de la porosité, et chaque soudeur doit posséder une base solide de ces capacités essentielles. La torche de soudage, le fil et la pièce à souder doivent conserver une position et un angle relatif corrects, avec des mouvements coordonnés.
Pendant le soudage, l'arc doit être régulier, avec une hauteur constante, et les fluctuations brusques sont strictement interdites pour éviter que le gaz ne pénètre instantanément dans le bain de fusion et ne provoque des porosités. Parallèlement, il est important d'observer les changements dans le bain de fusion afin d'améliorer la capacité à expulser la porosité.
Lors du soudage dans toutes les positions, la torche de soudage, le fil et la pièce à souder doivent maintenir une certaine distance entre eux. La direction est généralement de bas en haut, c'est-à-dire dans l'ordre suivant : haut - vertical - plat. Lors de l'extinction de l'arc, il est essentiel d'éviter l'apparition de piqûres d'arc et de trous de retrait, en veillant à ce que le cordon de soudure ne soit pas plus bas que le matériau de base.
On peut y parvenir en augmentant le cordon de soudure, c'est-à-dire en ralentissant la vitesse de soudage lors de l'extinction de l'arc, en augmentant l'inclinaison de la torche vers l'arrière et en augmentant le dévidage du fil lorsque la température du bain de fusion est trop élevée. Si nécessaire, l'arc peut être éteint et rallumé jusqu'à ce que le puits d'arc soit rempli.
En conclusion, le soudage TIG à l'arc sous argon présente d'excellentes caractéristiques de soudage. La pratique de production à long terme a prouvé que l'adoption des mesures de processus susmentionnées permet de contrôler efficacement la production de porosité, d'améliorer de manière significative le taux de détection des défauts dès la première fois et la qualité de la soudure à l'arc TIG à l'argon. joint soudé.
Bien qu'il existe de nombreux facteurs à l'origine des pores dans le soudage TIG manuel, tant que nous comprenons les caractéristiques du soudage à l'arc sous argon, que nous étudions les facteurs d'influence un par un en fonction de la situation réelle et que nous éliminons tous les facteurs à l'origine des pores dans la soudure pendant le soudage à l'arc sous argon, nous pouvons améliorer la qualité de la soudure dans la production réelle.
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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