Soudage gaz-électrique
Soudage gaz-électrique
Un arc électrique est amorcé entre une électrode en tungstène et la pièce à souder. La chaleur de l’arc est concentrée sur une petite surface dans la zone de combustion, ce qui fait fondre les bords assez rapidement. Le bain de métal en fusion est protégé de l’air par une couche de gaz inerte, qui empêche l’oxydation du métal, jusqu'à ce que la soudure soit formée. La soudure se cristallise d’elle-même et les bords ne sont pas comprimés. La soudure est de bonne qualité et durable, sans bavures en dents de scie.
Technologie de soudage
Outre l'électrode en tungstène d’un diamètre de 3 à 5 mm, vous avez besoin d’une buse en céramique pour l’alimentation en gaz du point de soudure. L'élément chauffant est fixé à la tête de soudage, qui est équipée de dispositifs de réglage longitudinal (parallèle à la soudure), vertical et transversal. Le soudage est effectué en courant alternatif (180−360 Hz). Le plus souvent, c’est le courant continu qui est utilisé. Selon le matériau à souder, il peut être de polarités différentes en raison de la température plus élevée des points d’anode de l’arc. Le courant alternatif augmente la puissance thermique de l’arc mais le rend moins stable.
Soudage de tubes à parois extrêmement fines
La particularité de ce procédé réside dans la très grande précision de l’assemblage des bords. Pour ce faire, les rouleaux d’appui sont remplacés par une buse en deux parties dont le diamètre est réglable. Le bain de soudure est protégé et refroidi avec de l’argon, de l’hélium ou des mélanges à base d’hélium. L’hélium est le plus approprié: il contribue à stabiliser l’arc et le transfert de chaleur et améliore ainsi la qualité des soudures. L’hélium se dissipe toutefois rapidement en raison de sa faible densité. L’argon est plus dense que l’air, il est plus économique, protège mieux la zone de soudage et est moins cher. Le soudage à l’arc à l’argon est largement utilisé.
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Une autre tâche importante consiste à produire des tuyaux avec une «bavure» interne minimale — la projection de la soudure sur la surface du tuyau. Le cordon de soudure est suspendu par les forces de tension superficielle. Plus l'épaisseur des tuyaux est importante et plus le poids d’un tel plateau est élevé, plus il s’affaisse vers l’intérieur. Pour créer des forces verticales supplémentaires et pour protéger contre l’oxydation, de l’argon est injecté dans la cavité du tube. Les petites «perles» créées par ce procédé permettent d’utiliser les tubes soudés comme billettes pour les laminoirs HWP.
Inconvénients
Le principal inconvénient de la méthode à l’arc argon est la faible vitesse de soudage (0,01−0,03 m/s). La vitesse de soudage des tuyaux à paroi particulièrement fine est de 0,01 m/s. Cela est dû à la limite de la capacité thermique sous l’eau (en raison des déformations possibles des bords et des brûlures) et au temps nécessaire pour que le métal en fusion se solidifie.
Optimisation
Pour accélérer le soudage, les bords sont préchauffés à 150−200°C à l’aide d’un inducteur à haute fréquence. L’utilisation de torches à plasma permet d’augmenter encore la vitesse de soudage. Elles sont utilisées pour le soudage microplasma et le soudage à l’arc comprimé fermé. Cet arc est obtenu après l’installation des électrodes à l’intérieur de la torche et la formation d’un mince canal de tuyère dont le diamètre de l’arc de combustion peut atteindre 3 mm. Cette ouverture permet également aux gaz plasmatiques de s'échapper. L’arc se produit entre l'électrode et le bord (arc direct). L’argon isole et comprime l’arc à la sortie de la buse. La densité du courant dans l’arc augmente et le gaz est ionisé et transformé en plasma. La température dans la partie centrale d’un tel arc est de t* 1500−3000°C. Comme le point de chauffe est réduit de plus d’un facteur 2, l’augmentation de la concentration de courant avec le même apport de chaleur accélère pratiquement le soudage d’un facteur 2.
Soudage microplasma
Il est utilisé pour souder des tubes à parois très fines 12x18n10t. En raison du degré plus élevé de compression de l’arc et de la densité du courant avec un diamètre de buse minimal de 1 mm et une électrode de 1 mm, l’arc est allumé par une source d'énergie séparée à faible courant. Lorsque le jet de plasma est formé, cet arc est éteint, la tension est commutée sur un tube et un arc de plasma direct est formé. Le petit point de chauffe empêche la déformation des bords et permet d’obtenir un joint étroit.
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