LE SOUDAGE TIG DEVIENT DE PLUS EN PLUS ACCESSIBLE

Les avantages demeurent, les inconvénients perdent du terrain

Le soudage TIG est une technique de soudage complexe qui requiert une certaine expertise. L'une des raisons est le fait que l'approvisionnement en métal d'apport doit normalement être effectué manuellement. En outre, cette technique de soudage, qui garantit une grande précision et un raccord soudé esthétique, coûte cher en raison de l'électronique (de contrôle) nécessaire, de l'utilisation de gaz nobles et de la vitesse de soudage relativement faible. Cependant, diverses techniques et développements innovants ont progressivement permis d'appliquer cette technique à une échelle toujours plus grande.

Une procédure compliquée

Le soudage TIG - TIG signifie Tungsten Inert Gas - est une forme de soudage à l'arc électrique très appréciée pour ses possibilités d'application, pour sa précision et pour l'esthétique du joint soudé.

Ses principaux avantages sont le faible apport de chaleur et la précision avec laquelle le bain de soudure peut être contrôlé. L'inconvénient, cependant, est que cette technique est relativement coûteuse en raison de l'électronique de contrôle nécessaire, de l'utilisation de gaz nobles et de la vitesse de travail relativement faible par rapport aux autres techniques de soudage.

En outre, le processus est compliqué, notamment parce que le métal d'apport doit être amené manuellement. Pour des raisons métallurgiques, il est parfois nécessaire que le consommable s'écarte légèrement du matériau de base, par exemple si la teneur en carbone doit être maintenue la plus basse possible pour une meilleure résistance à la déchirure.

Méthode

Une installation de soudage TIG se compose généralement d'une source de soudage spécifique, d'une bouteille de gaz avec un réducteur et d'une torche de soudage TIG avec un jeu de tuyaux. Pour réaliser la soudure, on utilise une électrode en tungstène, qui est généralement constituée d'un alliage contenant, par exemple, 1 à 5% de zirconium, de lanthane ou de cérium. Cela améliore les caractéristiques d'allumage et prolonge la durée de vie.

Grâce à la charge négative et à l'effet de refroidissement du gaz de protection inerte (voir ci-dessous), la température de l'électrode n'est que d'un tiers de celle de la pièce. Le processus de soudage ne fait pas d'éclaboussures et garantit un cordon de soudure propre et de haute qualité. Il n'y a pas d'inclusions de laitier et il n'est généralement pas nécessaire de nettoyer ensuite. 

Le soudage TIG en courant alternatif convient à l'aluminium, au magnésium et à leurs alliages; le soudage TIG en courant continu convient à l'acier (inoxydable), au cuivre et au titane, entre autres.

Gaz

L'électrode, l'arc et le bain de soudure sont protégés des effets de l'air par un gaz inerte: argon pur ou mélange argon-hélium. On utilise également ce genre de mélange pour améliorer le transfert de chaleur, ce qui permet de réaliser des soudures ayant une conductivité thermique élevée.

Le débit volumique du gaz de protection dépend de la taille du bain de soudure, du diamètre de l'électrode, du diamètre de la buse de gaz, de la distance entre la buse de gaz et la surface de la pièce, du flux d'air environnant et du type de gaz de protection.

Avec le soudage TIG, la quantité de fumées de soudage est faible. Certains des mélanges gazeux utilisés sont connus pour empêcher la formation de substances nocives à proximité immédiate du soudeur.

Accessoires

En raison des conditions de travail souvent difficiles, une torche TIG est souvent équipée de différentes longueurs (de câble) et/ou d'un col de cygne fixe, rotatif ou flexible. Grâce à sa conception innovante, les problèmes de dos, de poignet et d'épaule sont de plus en plus rares.

Aujourd'hui, il existe également des torches qui alimentent automatiquement le fil à partir d'une bobine, ce qui améliore considérablement l'efficacité du processus. En outre, la plupart des postes de soudage TIG disposent aujourd'hui d'une connexion pour un contrôleur externe qui peut être actionné par une télécommande ou une pédale.

Un outil important dans ce contexte est le diffuseur à tamis. Non seulement il assure un débit de gaz constant et une meilleure protection du bain de soudure contre l'azote et l'oxygène mais en plus, il permet d'augmenter la distance entre la torche de soudage et la pièce à souder, afin que le soudeur ait une meilleure vue sur le bain de soudure.

Possibilités de réglage

Grâce aux progrès de l'électronique et à l'apparition du poste à souder onduleur - qui ne convertit pas directement la tension à la valeur nécessaire mais crée un circuit intermédiaire - il est aujourd'hui possible de régler différents paramètres.

• Le courant de soudage, en fonction du matériau à souder et de l'épaisseur du matériau;
• Le flux de gaz avant et après la soudure: comme le bain de soudure est très sensible à la contamination par l'air ambiant, on laisse le gaz s'écouler pendant une courte période avant la soudure (pre-gasflow) et après l'extinction de l'arc (post-gasflow);
• L'upslope et le downslope: respectivement le temps pendant lequel le courant de soudage après l'allumage de l'arc s'élève jusqu'au courant de soudage réglé et le temps pendant lequel il se réduit jusqu'au courant final. Cela permet d'éviter la formation de cratères dans le bain de soudure à des niveaux de courant élevés.

Innovations

Technique lift-arc

Cette technique empêche l'électrode de tungstène d'adhérer à la pièce à usiner, avec pour conséquence possible l'inclusion du tungstène dans la soudure. Pendant le temps où l'électrode touche le métal et où le circuit est court-circuité, le courant est 'automatiquement' réglé sur extrêmement faible, ce qui se traduit par un courant de démarrage très faible. Si le contact est rompu, le courant est automatiquement augmenté et l'arc de soudage s'ajuste. La technologie est conviviale et facile à contrôler.

Technique haute fréquence ou HF

Ici, le contact entre l'électrode et la pièce n'est plus nécessaire pour l'allumage de l'arc de soudage, puisqu'une différence de potentiel particulièrement élevée - plusieurs milliers de V - est appliquée entre l'électrode et la pièce. Les étincelles qui en résultent ionisent l'air présent et lui permettent de conduire le courant électrique. Après la fermeture du circuit électrique, l'arc de soudage s'ajuste automatiquement.

Les progrès technologiques rendent le processus de soudage moins complexe

Soudage en courant continu

Cela peut être fait avec le plus ou le moins au niveau de l'électrode (DC+ ou DC-). Normalement, on utilise du courant continu pour le soudage TIG. Pour le soudage de l'aluminium, la meilleure protection contre les oxydes est obtenue en soudant en DC+, mais le courant maximum doit alors être de 80 à 100 A. Au-delà, il y a un risque de surchauffe de l'électrode, ce qui peut entraîner des inclusions de tungstène. Une torche de soudage spécialement développée à cet effet permet de souder en DC+ jusqu'à 450 A. Cette torche est directement refroidie, de sorte que la surchauffe des électrodes de tungstène n'est plus un problème.

Soudage avec impulsions de courant

Sous l'influence du courant d'impulsion élevé, la pénétration est générée dans le métal de base et un bain de fusion en forme de point se forme. Avec un courant de base plus faible, le bain de soudure commence à durcir à partir du bord jusqu'à ce qu'il soit refondu et agrandi par l'impulsion de courant suivante. Il en résulte un cordon de soudure constitué de points de soudure qui se chevauchent. L'inconvénient est que la vitesse de soudage doit être réduite plusieurs fois. En outre, le soudeur perçoit les pulsations dans la plage de basse fréquence comme un vacillement perturbant de l'arc.

Évolution technologique

Automatisation

L'automatisation du processus de soudage présente plusieurs avantages - efficacité élevée, faibles coûts de main-d'œuvre, qualité élevée et constante - et est devenue une réalité à grande échelle, également en ce qui concerne le soudage TIG. Le soudage orbital de tuyaux et de tubes en est un exemple. L'électrode en tungstène de la tête de soudage tourne selon une trajectoire fixe autour de l'extérieur du joint à souder, ce qui permet d'obtenir une soudure parfaitement droite et une soudure traversante parfaite qui répond même aux exigences strictes de l'industrie laitière.

Digitalisation

Diverses innovations en matière de soudage TIG sont désormais basées sur des logiciels.

• Surveillance des paramètres de soudage en temps réel, les capteurs enregistrant avec précision des éléments tels que le courant de soudage, la tension et le débit de gaz;
• Advanced waveform technology, qui permet de sélectionner le programme de soudage le plus approprié à partir d'un ensemble prédéfini de paramètres de soudage. En ajustant les paramètres appropriés, le programme peut être adapté à l'opération de soudage en cours.

Robotisation et cobotisation

Les robots de soudage se caractérisent par une vitesse de production élevée et une qualité constante, même sans consommables. Ils sont généralement équipés d'une torche machine au choix, avec refroidissement par air ou par eau.

Un cobot - contraction de 'collaborative robot' - est généralement moins susceptible de tomber en panne qu'un robot et convient aux lots de petite et moyenne taille. Un système de sécurité intégré garantit que le cobot s'arrêtera et/ou ralentira immédiatement s'il entre en contact avec un être humain lorsque quelqu'un se trouve à proximité.

Merci à CBL Welding, Esab et Welda.