Soudage TIG

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Soudage TIG

TIG signifie "Tungsten Inert Gas" où le mot "Tungsten" (Tungstène) désigne l'électrode et les mots "Inert Gas" (Gaz inerte) désignent le type de gaz plasmagène utilisé. Ce procédé de soudage rentre dans la catégorie des procédés de soudage à l'arc avec une électrode non fusible. L'arc se crée entre l'électrode réfractaire (- du générateur) et la pièce (+ du générateur) sous un flux gazeux ; de façon générale, il s'agit d'un gaz ou d'un mélange de gaz rares.

L'amorçage se fait grâce au gaz circulant dans la buse qui entoure une grande partie de l'électrode. Le soudage s'effectue en polarité directe (pole - du générateur relié à l'électrode) pour la majorité des métaux et alliages (aciers, inox, cuivreux, titane, nickel...) sauf dans le cas des alliages légers d'aluminium ou du magnésium où l'on soude en polarité alternée (pendant un laps de temps, l'électrode est reliée au pôle + du générateur). Il est important de noter que souder de façon continue en polarité inverse (pôle + relié à l'électrode) détruit cette électrode en la faisant fondre.

[modifier] Générateurs et méthodes d'amorçage

Les générateurs utilisés sont des générateurs dont la courbe tension-intensité est de type plongeante, c'est-à-dire que pour une variation de tension dans une plage donnée, l'intensité va peu varier. Ces générateurs peuvent également s'employer pour le soudage à l'électrode enrobée.

Il existe 2 façons d'amorcer l'arc :

1. Par contact (lift-arc) : le soudeur va faire entrer en contact l'électrode avec la pièce à souder puis va éloigner l'électrode afin de "tirer" un arc électrique. Cette méthode peut être utilisée avec tous les générateurs de soudage mais peut créer une inclusion de Tungstène pour les soudeurs peu expérimentés. Cette méthode ne s'emploie pas pour les machines de soudage TIG proprement dites. Ces dernières comportent un générateur "haute fréquence" pour amorcer l'arc.

2. Par hautes fréquences : le générateur va créer un arc électrique de faible intensité en appliquant une haute tension (env. 1000 V) à une très haute fréquence (env. 1 000 000 Hz) entre l'électrode et la pièce. L'ionisation de l'air entre pièce et électrode va permettre la création d'un arc de soudage de forte intensité malgré une tension modeste (environ 20-30V).

[modifier] Électrodes utilisées

Les électrodes employées sont majoritairement constituées de tungstène à plus de 99% en masse auquel on ajoute des oxydes de thorium sous forme Th02 dispersés dans la phase W. Ces oxydes augmentent l'émissivité électronique de l'électrode et donc le rendement. Étant donné la radioactivité naturelle du thorium, des électrodes cériées (présence de cérium) sont développées. On trouve également des électrodes en tungstène pur. La couleur de l'anneau ceignant l'électrode renseigne sur la quantité et la nature d'élément d'addition présent. Les électrodes sont affutées de sorte que les stries d'affutage soient orientées de la pièce vers l'électrode.

[modifier] Gaz de soudage

Les gaz employés dans l'immense majorité des cas peuvent être de l'argon, de l'hélium ou un mélange des 2. Ces gaz influent sur la facilité d'amorçage de l'arc (plus facile sous argon car sa tension d'ionisation est plus faible que celle de l'hélium), la forme du cordon, la profondeur de pénétration, la vitesse de soudage (les vitesses élevées sont plutôt réservées aux mélanges majoritaires en hélium). Pour les aciers inoxydables austénitiques, l'utilisation de mélanges binaires argon + hydrogène améliore la productivité en augmentant la pénétration et les vitesses de soudage.

[modifier] Défauts rencontrés

Inclusions de tungstène
Porosités (surtout avec de l'argon)
Collages et manques de pénétration
Oxydation si mauvaise protection gazeuse, notamment à l'envers des soudures débouchantes ("rochage")

[modifier] Qualité du soudage TIG

La qualité visuelle d'une soudure TIG est excellente, le procédé convient à tous les métaux (noter qu'un gaz de protection envers dans le cas du soudage d'acier inox voire une boîte à gants ou un traînard, cas du soudage du titane peuvent être nécessaires). La compacité de la torche permet de souder dans des endroits difficilement accessibles pour d'autres procédés.

[modifier] Automatisation du soudage TIG

Le procédé nécessite une bonne dextérité du soudeur (pour certains assemblages l'électrode est à 1 mm de la pièce). Néanmoins il existe des installations semi-automatiques où l'apport de métal est réalisé par un dispositif annexe. Le métal d'apport sous forme de bobine (bobine au même format que celles utilisées en soudage MIG / MAG) est amené à travers une gaine, puis une canne qui le présente devant l'électrode. Différents systèmes existent permettant de reproduire l'amenée du fil manuelle par un mouvement de cadençage. Le TIG peut également être complètement automatisé au travers d'installation robotisée.

[modifier] Variantes du procédé

Soudage TIG orbital : c'est un cas où le soudage s'automatise très facilement. En effet, la torche est mobile et la pièce fixe, ce procédé est particulièrement bien adapté au soudage des tubes.

Pour la soudure TIG automatisée orbitale pour tuyauterie d'acier inoxydable, plusieurs facteurs influent sur la répétivité. On pourrait nommer: la forme que l'on donne au tungstène, la pression du gaz de purge à l'intérieur de la tuyauterie, la pureté du gaz de purge, la préparation des surfaces lors de la coupe, etc.

Ce type de soudure est utilisée pour les tubulures des gaz purs de l'industrie des semiconducteurs, pour l'eau pure (eau pour injection, par exemple) de l'industrie pharmaceutique et aussi dans le nucléaire. De plus en plus, même l'industrie alimentaire se tourne vers ce type de soudage relativement peu coûteux et qui donne d'excellents résultats.