Les gaz de soudage ne protègent pas seulement le bain et le cordon de soudure

des gaz bien choisis pour souder mieux et plus vite,
et augmenter votre productivité

L'utilisation correcte des gaz de soudage exige des connaissances spécifiques, non seulement sur les 'propriétés internes' des composants gazeux, mais aussi sur leur interaction dans des mélanges spécialisés. Un gaz a diverses fonctions pendant le processus de soudage. L'utilisation du bon gaz de soudage peut améliorer la qualité, la vitesse et la productivité des soudures et réduire les coûts de production. Le fait que certains gaz de soudage contribuent également à protéger le soudeur des fumées de soudage constitue aussi un atout non négligeable.

Interaction

L'utilisation réussie des gaz de soudage repose sur la connaissance des 'propriétés internes' des composants du gaz et de leur interaction dans des mélanges spécialisés. En plus de la géométrie de la soudure, la composition du mélange gazeux affecte la formation d'oxyde à la surface du cordon, la vitesse de soudage, la combustion des éléments d'alliage et influence les caractéristiques de l'arc, le mode de transfert du métal et des gouttelettes, la pénétration du profil du cordon de soudure et les propriétés mécaniques du métal soudé.

Lors du soudage à l'arc, sous l'influence des températures extrêmement élevées, toutes sortes de gaz se forment, notamment l'ozone (O3), le monoxyde de carbone (CO), le monoxyde d'azote (NO) et le dioxyde d'azote (NO2). Cela n'est pas sans risque, car ces derniers sont (ou peuvent être) nocifs pour la santé. Certains mélanges de gaz pour le soudage MIG/MAG et TIG sont connus pour empêcher la formation de substances nocives à proximité immédiate du soudeur. Lorsqu'on investit dans l'essai de mélanges gazeux pour un procédé de soudage - un investissement qui est généralement doublement rentable - il est logique d'inclure ces aspects sanitaires dans l'ensemble des points à prendre en compte.

Multifonctionnalité

Les gaz de soudage sont principalement utilisés pour protéger le bain et le cordon de soudure contre les effets nocifs de l'air ambiant. L'oxygène et l'azote qu'ils contiennent se dissolvent dans le bain de soudure et réagissent avec le métal chaud, en fusion sur le moment, ce qui peut entraîner une fragilité ou une porosité ; une humidité élevée de l'air renforce ce processus. Un gaz protecteur fournit également des conditions idéales pour l'arc électrique lui-même.

L'arc électrique étant constitué d'un mélange de différentes quantités de gaz ionisés et de vapeur métallique, le phénomène est complexe. Les gaz de traitement étant en contact direct avec le métal chaud et hautement réactif, les propriétés physiques et chimiques du gaz de soudage utilisé jouent un rôle essentiel dans le processus de soudage. Lors du développement d'un gaz de soudage, tous ces facteurs doivent être pris en compte. Il est également nécessaire de répondre aux attentes croissantes de l'utilisateur concernant les performances du gaz avec les nouveaux matériaux et les équipements de soudage modernes. L'accent est mis de plus en plus sur le bain de soudure et le cordon de soudure.

 

GAZ TECHNIQUES

L'argon - ogive : vert foncé - est un gaz noble incolore et inodore qui est facilement miscible avec le dioxyde de carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'hélium. Il est utilisé comme gaz de protection dans le soudage MIG et TIG et comme gaz d'appoint dans le soudage au plasma pour protéger le côté pénétration de la soudure. Les mélanges d'argon sont notamment utilisés lors du processus de soudage MIG/MAG.

Le gaz dit 'de formage' - bouteille : rouge - est un mélange de gaz 100 % sûr, composé de 5 % d'hydrogène et de 95 % d'azote. L'utilisation de gaz de formage sert à protéger l'arrière de la soudure et à obtenir un cordon lisse du côté de la soudure d'angle lors du soudage de l'acier inoxydable (par exemple, des tuyaux).

Le dioxyde de carbone ou acide carbonique -  bouteille : grise - est un gaz ininflammable, incolore et inodore présent naturellement dans l'atmosphère et qui peut être utilisé comme gaz de protection dans le soudage MAG. Il est également un composant de divers gaz de mélange.

Le mélange gazeux - bouteille : vert clair - est largement utilisé comme gaz de protection dans le soudage. Chaque composition a ses propres propriétés spécifiques. Grâce aux nombreux rapports de mélange différents, presque tous les types de métaux peuvent être soudés.

L'oxygène - bouteille : blanche - se combine facilement avec d'autres éléments. Il est utilisé comme gaz de coupe dans l'oxycoupage (en combinaison avec l'acétylène) et dans la découpe au laser, mais il est également un composant du gaz mixte utilisé dans la soudure MAG.

 

Gaz de soudage par technique

1. Soudage MIG/MAG

Le soudage MIG/MAG, une forme de soudage à l'arc électrique, implique l'utilisation d'un arc plasma par lequel l'électrode, sous forme de fil de soudure, fond lentement, provoquant la fusion des matériaux. La principale différence entre les deux techniques réside dans la nature des gaz utilisés. Dans le cas du soudage MIG, il s'agit de gaz de protection inertes - MIG signifie Metal Inert Gas - par exemple l'argon ou un mélange d'argon et d'hélium, des gaz de protection qui ne réagissent pas avec d'autres gaz et qui sont également ininflammables. Le soudage MAG - pour Metal Active Gas - utilise des gaz actifs. Il s'agit souvent d'argon mélangé à du dioxyde de carbone_(CO2) et/ou de l'oxygène. Ces gaz réagissent avec le bain de soudure et influencent ainsi les propriétés de la soudure.

2. Soudage au plasma

Le soudage au plasma est similaire au soudage TIG, mais comme le gaz plasmatique est expulsé de la torche de soudage à grande vitesse et que le faisceau de plasma est également restreint, on atteint des températures considérablement plus élevées. Les gaz de soudage couramment utilisés dans le soudage au plasma sont l'argon pour le gaz plasmatique et l'argon ou un mélange d'argon et de 2 à 5 % d'hydrogène comme gaz de protection. L'hélium est également utilisé comme gaz de protection pour le soudage de l'aluminium.

3. Soudage TIG

Dans le soudage TIG, l'arc est tiré entre une électrode en tungstène non fusible et la pièce à usiner. Comme gaz de protection, on utilise presque exclusivement de l'argon à 100 % ; ce gaz permet, en principe, de souder tous les aciers. En outre, comme dans le cas du soudage MIG, un mélange gazeux d'argon et d'hélium peut être utilisé pour améliorer le transfert de chaleur, ce qui se traduit par un soudage plus rapide ou, dans le cas du soudage de l'aluminium et du cuivre par exemple, par un coefficient de conduction thermique élevé.

Disponibilité

D'un point de vue logistique, deux solutions s'offrent à vous pour vous approvisionner en gaz de soudage.

1. Via des bouteilles de gaz

La plupart des entreprises utilisent des bouteilles pour le soudage, généralement les bouteilles classiques en acier de 50 litres qui contiennent le gaz à une pression de 200 bars. Cependant, on constate aujourd'hui une évolution vers des bouteilles de 300 bars. Comme le gaz contenu dans ces bouteilles est à une pression plus élevée, une bouteille de 30 litres contient environ la même quantité de gaz qu'une bouteille de 50 litres, mais elle est plus stable, plus légère, plus sûre et plus maniable.

Les bouteilles de 200 et 300 bars peuvent être directement équipées d'un détendeur pour amener le gaz à la pression de service requise, qui est ensuite acheminée vers la machine à souder. Pour les applications mobiles dans les ateliers, sur les chantiers ou dans les véhicules de service, les petites bouteilles sont désormais également proposées avec de l'argon, de l'oxygène et de l'acétylène et pour les différents mélanges de gaz. Elles sont souvent équipées d'un bouchon de protection et d'un régulateur de pression.

2. Via des citernes

Pour les entreprises qui utilisent de grandes quantités de gaz - le choix dépend évidemment des conditions locales - les citernes de stockage de gaz liquide offrent la meilleure alternative. Le gaz est livré par camion-citerne à la pression requise, c'est pourquoi les citernes sont généralement installées à l'extérieur, ce qui est également plus sûr. Il faut toutefois respecter les conditions en vigueur concernant les distances par rapport aux bâtiments, le placement sur une surface ininflammable et la protection contre les collisions pour éviter d'endommager les conduites et les citernes. Comme seuls des gaz purs et uniques sont stockés dans ces réservoirs, il faut des mélangeurs pour produire des mélanges de gaz. Ils ont une capacité allant jusqu'à 900 litres par minute, ce qui est généralement tout à fait suffisant, même pour les entreprises traitant un grand volume d'opérations de soudage. Les citernes de gaz liquides nécessitent généralement un système de canalisations assez étendu, d'autant plus que les entreprises qui utilisent de telles quantités de gaz utilisent généralement aussi plusieurs postes de soudage et comptent donc plusieurs postes de consommation.

Choix

Les fabricants de gaz de soudage proposent généralement une large gamme de mélanges de gaz. Lors du choix du bon gaz, les performances techniques de soudage jouent un rôle important car elles peuvent avoir un impact majeur sur la qualité et la productivité. En effet, personne ne veut rencontrer de problèmes de porosité, de fissures ou d'entailles sur les bords de la soudure, car cela entraînerait des coûts disproportionnés pour les réparations ultérieures.

Cependant, on s'intéresse de plus en plus à la mesure dans laquelle les gaz de soudage jouent un rôle dans la protection du soudeur contre les gaz formés pendant le processus, un point qui mérite d'être pris en considération. En bref, en choisissant le bon gaz, il est possible d'augmenter à la fois la qualité et la vitesse de soudage et la productivité, ce qui permet de réduire le poste de coût le plus important : celui de la main-d'œuvre par produit.

Merci à : Air Liquide, Westfalen Gassen Nederland BV & Westfalen BV/SRL