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RÉSUMÉ
Cet article décrit l’ensemble des équipements liés au procédé de soudage à l’arc sous protection gazeuse avec électrode réfractaire (TIG). L’ensemble des paramètres tels que l’intensité, la tension et la vitesse de soudage, la nature du gaz de protection, influents sont présentés. La conception des joints soudés est abordée. L’automatisation et les procédés dérivés du procédé TIG sont explicités en indiquant leurs avantages par rapport au procédé classique. Les défauts de soudage les plus fréquemment rencontrés sont listés en regard des causes de leur apparition, ainsi que les remèdes à mettre en place pour les éviter. Enfin, un aspect hygiène et sécurité est inclus dans l’article.
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This article describes all the equipment necessary for arc welding under an inert gas with a tungsten electrode (TIG). Parameters and their effects: current, voltage, welding speed, and type of shielding gas are presented. The design of welded joints is discussed. Automation and processes derived from TIG are explained, indicating their advantages over the conventional method. The most frequently encountered welding defects are listed. Their causes and ways to avoid them are presented. Lastly, health and safety aspects are addressed.
Auteur(s)
-
Pascal PAILLARD : Professeur des Universités - Responsable de la formation en Soudage - Responsable de l’équipe de recherche « Ingénierie des Matériaux et Métallurgie » de l’IMN - Polytech Nantes – Institut des Matériaux Jean Rouxel UMR 6502 Nantes, France
INTRODUCTION
Le soudage TIG est un procédé qui utilise comme source de chaleur, un arc jaillissant entre une électrode non fusible, généralement en tungstène, et la pièce à souder. La protection du bain de fusion est assurée par un gaz de protection inerte : argon, hélium ou un mélange des deux. Le procédé peut être utilisé sans ou avec métal d’apport.
Dans la nomenclature de la norme NF EN ISO 4063, le soudage à l’arc en atmosphère inerte avec électrode de tungstène porte le numéro 14.
Les initiales TIG proviennent de l’appellation anglaise du procédé « Tungsten Inert Gas ». Ce sigle est utilisé en France et en Grande Bretagne. En Allemagne, le métal tungstène se disant wolfram, le procédé a pris le nom de « Wolfram Inert Gas », soit WIG. Aux États-Unis, on continue à désigner le procédé sous l’appellation GTAW pour Gas Tungsten Arc Welding.
Le principe du procédé TIG est un procédé majeur dans l’industrie pour produire des soudures de très haute qualité sur les matériaux les plus divers.
Historiquement, le procédé est né pendant la seconde guerre mondiale au cours de laquelle il a été fort utilisé et a donné des résultats spectaculaires dans certains pays, notamment aux États-Unis. Il a permis de souder les matériels utilisés pour les applications militaires (aluminium, magnésium). Un certain nombre d’améliorations ont été apporté au procédé original, principalement afin d’améliorer sa productivité tout en gardant un niveau de qualité élevé.
Cet article décrit de façon complète le procédé de soudage, ses variantes, ainsi que les emplois que l’on peut en faire, les matériaux soudables et les préparations des joints.
Un glossaire et un tableau de sigles et de symboles sont présentés en fin d’article.
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KEYWORDS
welding | electrical arc | tungsten electrode | gas protection
DOI (Digital Object Identifier)
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Hygiène et sécurité
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6. Conception des joints
Le choix de la préparation dépend de nombreux facteurs comme ceux liés directement aux tôles à assembler (nature du matériau, fluidité du métal en fusion, tensions de surface, épaisseur des tôles …) ou des facteurs liés aux exigences du service (pénétration complète ou non, coefficient de joint…).
Le tableau 4 présente différents types de conception issus des normes européennes relatives à la conception des joints soudés (NF EN ISO 9692)
À partir de cette base donnée par ces normes, des précisions doivent être apportées :
-
le jeu entre-bords à assembler est le plus souvent nécessaire en soudage manuel avec métal d’apport, mais il est évité en soudage automatique ;
-
le chanfreinage est nécessaire quand la soudure ne peut pas être exécutée en une seule passe (ou deux passes) opposées. Le chanfrein est alors un simple V ou un X pour les épaisseurs comprises entre 3 et 10 à 12 mm. Au-delà, on passe au chanfreinage en tulipe qui permet de réduire le volume de métal à déposer et donc d’augmenter la productivité.
La préparation des bords à souder doit être exécutée avec soin. Les outils coupants sont préférés aux abrasifs pourtant largement utilisés car faciles d’emploi. Dans ce cas, il faut dédier les meules au produit et ne pas passer d’un matériau à un autre avec la même meule, ce qui entraînerait des risques de pollution (pollution ferreuse dans le cas d’un passage d’un acier au carbone à un acier inoxydable)
L’usinage automatique avec machine portative est souvent employé dans le cas des lignes de tuyauterie.
La qualité de la soudure dépend en grande partie du soin apporté à sa préparation. Si en soudage manuel, le soudeur peut compenser, dans une certaine mesure, les variations de jeu ou d’épaisseur de talon, ce n’est pas le cas en soudage automatique. Les tolérances de préparation seront de l’ordre de ± 0,5 mm pour le soudage manuel et de ± 0,2 mm pour le soudage automatique. Mais, des essais restent nécessaires pour fixer définitivement la préparation.
La propreté des bords à souder et du métal d’apport est une condition de qualité de la soudure. Il faut donc retirer toute trace de rouille, de poussière,...
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Conception des joints
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LIU (L.), HAO (X.), SONG (G.) - Anew Laser – arc hybrid welding technique based on energy conservation – - Materials Transaction, Vol 47, N° 6, p 1611-1614 (2006).
-
(2) - BERTHIER (A.), PAILLARD (P.), CARIN (M.), PELLERIN (S.), VALENSI (F.) - TIG and A-TIG welding experimental investigations and comparison to simulation. Part 1 : identification of Marangoni – - Science and Technology of Welding and Joinning, Vol 17, N° 8, p 609-615 (2012).
-
(3) - BERTHIER (A.), PAILLARD (P.), CARIN (M.), PELLERIN (S.), VALENSI (F.) - TIG and A-TIG welding experimental investigations and comparison to simulation. Part 2 : arc constriction and arc temperature – - Science and Technology of Welding and Joinning, Vol 17, N° 8, p 616-621 (2012).
-
(4) - LOHSE (M.), FUSSEL (U.), SCHUSTER (H.), FRIEDEL (J.), SCHNICK (M.) - Keyhole welding with CF-TIG (Cathode focussed GTA) – - Weld Word, Vol 57, p 735-741 (2013).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Soudage à l’arc semi-automatique (MIG/MAG)
-
Normalisation en soudage des métaux
NORMES
-
Soudage et techniques connexes – Nomenclature et numérotation des procédés. - NF EN ISO 4063 - (février 2011),
-
Soudage et coupage à l’arc – Électrodes non consommables en tungstène – Classification. - NF EN ISO 6848 - (décembre 2015),
-
Soudage et techniques connexes – Types de préparation de joints – Partie 1 : soudage manuel à l’arc avec électrode enrobée, soudage à l’arc avec électrode fusible sous protection gazeuse, soudage aux gaz, soudage TIG et soudage par faisceau des aciers. - NF EN ISO 9692-1 - (novembre 2013),
-
Soudage et techniques connexes – Types de préparation des joints – Partie 3 : soudage MIG et TIG de l’aluminium et de ses alliages – Soudage et techniques connexes – Recommandations pour la préparation des joints. - NF EN ISO 9692-3 - (octobre 2016),
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