Pourquoi le CO2 est-il utilisé dans le soudage?

Le soudage MIG (GMAW) avec un gaz de protection et une électrode à fil solide produit une soudure propre et sans scories sans qu’il soit nécessaire d’arrêter continuellement le soudage de remplacer l’électrode, comme dans le soudage au bâton. Une productivité accrue et un nettoyage réduit ne sont que deux des avantages possibles avec ce processus.

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Le gaz de protection peut jouer un rôle important dans l’amélioration ou l’entrave des performances de soudage.

Pour obtenir ces résultats dans votre application spécifique, il est cependant utile de comprendre le rôle du gaz de protection, les différents gaz de protection disponibles et leurs propriétés uniques.

Le but principal du gaz de protection est d’empêcher l’exposition du bain de soudure fondu à l’oxygène, à l’azote et à l’hydrogène contenus dans l’atmosphère de l’air. La réaction de ces éléments avec le bain de soudure peut créer une variété de problèmes, y compris la porosité (trous dans le cordon de soudure) et des projections excessives.

Différents gaz de protection jouent également un rôle important dans la détermination des profils de pénétration de la soudure, de la stabilité de l’arc, des propriétés mécaniques de la soudure finie, du processus de transfert que vous utilisez et plus encore.

Il est également important de choisir des consommables de pistolet MIG qui fournissent une distribution de gaz de blindage uniforme et lisse pour réussir les soudures MIG.

Pourquoi est-il important de choisir le bon gaz?

De nombreuses applications de soudage MIG se prêtent à une variété de choix de gaz de protection, et vous devez évaluer vos objectifs de soudage afin de choisir celui qui convient à votre application spécifique. Le coût du gaz, les propriétés de la soudure finie, la préparation et le nettoyage après soudure, le matériau de base, le processus de transfert de soudure et vos objectifs de productivité doivent tous être pris en compte lors de la sélection d’un gaz de protection.

L’argon, l’hélium, le dioxyde de carbone et l’oxygène sont les quatre gaz de protection les plus couramment utilisés dans le soudage MIG, chacun offrant des avantages et des inconvénients uniques dans une application donnée.

La porosité, comme on peut le voir sur la face et l’intérieur du cordon de soudure, peut être causée par un gaz de protection inadéquat et peut affaiblir considérablement la soudure.

Le dioxyde de carbone (CO2) est le plus commun des gaz réactifs utilisés dans le soudage MIG et le seul qui peut être utilisé sous sa forme pure sans ajout de gaz inerte. Le CO2 est également le moins cher des gaz de protection courants, ce qui constitue un choix attrayant lorsque les coûts des matériaux sont la principale priorité. Le CO2 pur fournit une pénétration de soudure très profonde, ce qui est utile pour souder des matériaux épais; cependant, il produit également un arc moins stable et plus d’éclaboussures que lorsqu’il est mélangé à d’autres gaz. Il est également limité au seul processus de court-circuit.

Pour de nombreuses entreprises, y compris celles qui mettent l’accent sur la qualité de la soudure, l’apparence et la réduction du nettoyage après soudure, un mélange entre 75 et 95% d’argon et 5 à 25% de CO2 constituera une combinaison plus souhaitable de stabilité de l’arc, de contrôle des flaques d’eau et de réduction des éclaboussures que le CO2 pur. Ce mélange permet également l’utilisation d’un processus de transfert par pulvérisation, ce qui peut produire des taux de productivité plus élevés et des soudures plus attrayantes visuellement. L’argon produit également un profil de pénétration plus étroit, ce qui est utile pour les soudures en filet et en bout. Si vous soudez un métal non ferreux – aluminium, magnésium ou titane – vous devrez utiliser 100% d’argon.

L’oxygène, également un gaz réactif, est généralement utilisé dans des rations de neuf pour cent ou moins pour améliorer la fluidité du bain de soudure, la pénétration et la stabilité de l’arc en carbone doux, en acier faiblement allié et en acier inoxydable. Il provoque cependant une oxydation du métal de soudure, il n’est donc pas recommandé pour une utilisation avec de l’aluminium, du magnésium, du cuivre ou d’autres métaux exotiques.

L’hélium, comme l’Argon pur, est généralement utilisé avec les métaux non ferreux, mais aussi avec les aciers inoxydables. Parce qu’il produit un profil de pénétration large et profond, l’hélium fonctionne bien avec des matériaux épais et est généralement utilisé dans des rapports entre 25 à 75% d’hélium et 75 à 25% d’Argon. L’ajustement de ces rapports modifiera la pénétration, le profil du talon et la vitesse de déplacement. L’hélium crée un arc “plus chaud”, ce qui permet des vitesses de déplacement plus rapides et des taux de productivité plus élevés. Cependant, il est plus coûteux et nécessite un débit plus élevé que l’Argon, vous devrez donc calculer la valeur de l’augmentation de la productivité par rapport au coût accru du gaz. Avec les aciers inoxydables, l’hélium est généralement utilisé dans une formule tri-mélange d’Argon et de CO2.

Ce graphique montre la différence que les consommables peuvent faire en matière de couverture de gaz de protection. La photo de gauche montre une bonne couverture, tandis que la couverture sur la photo de droite permet à l’environnement aérien de contaminer le gaz de protection.

Est-il correct de placer le gaz dans le bain de soudure?

Tous vos efforts pour choisir le bon gaz de protection seront gaspillés, cependant, si votre équipement n’achemine pas le gaz jusqu’à la soudure. Les consommables MIG gun, composés d’un diffuseur, d’une pointe de contact et d’une buse, jouent un rôle crucial pour garantir que le bain de soudure est correctement protégé de l’atmosphère atmosphérique.

Si vous choisissez une buse trop étroite pour l’application ou si le diffuseur est obstrué par des éclaboussures, par exemple, il peut y avoir trop peu de gaz de protection dans le bain de soudure. De même, un diffuseur mal conçu pourrait ne pas canaliser correctement le gaz de protection, ce qui entraînerait un flux de gaz turbulent et déséquilibré. Les deux scénarios peuvent permettre des poches d’air dans le gaz de protection et entraîner une porosité excessive des projections et une contamination des soudures.

Cette coupe montre un système de consommables dans lequel la pointe de contact est assise dans le diffuseur et maintenue en place par la protection anti-éclaboussures à l’intérieur de la buse. Lors de la sélection des consommables du pistolet MIG, choisissez ceux qui résistent à l’accumulation d’éclaboussures et offrent un alésage de buse suffisamment large pour assurer une couverture adéquate du gaz de protection. Certaines entreprises proposent des buses avec une protection intégrée contre les éclaboussures qui ajoute également une deuxième phase de diffusion du gaz de protection, ce qui permet un flux de gaz de protection encore plus fluide et plus constant.

Choisir le bon gaz de protection pour votre application spécifique nécessitera une analyse minutieuse du type de soudage que vous effectuez ainsi que de vos priorités opérationnelles. L’utilisation des directives ci-dessus devrait constituer un bon début de processus d’apprentissage, mais assurez-vous de consulter votre distributeur d’alimentation en soudage local avant de prendre une décision finale.

Le dioxyde de carbone est souvent utilisé comme gaz de protection pour le soudage GMA des aciers au carbone. Dans le cas d’autres métaux, il peut provoquer une oxydation des soudures, altérant les attributs métallurgiques. Pourtant, dans les aciers au carbone, la teneur en oxygène aide à obtenir certaines caractéristiques de soudure utiles plutôt que d’altérer votre soudure. L’utilisation d’un blindage au dioxyde de carbone dans les aciers au carbone peut ne pas produire de soudures élégantes. Néanmoins, l’utilisation d’autres gaz (comme l’Argon) en conjonction avec le dioxyde de carbone améliore d’autres facteurs tels que la stabilité de l’arc, la fluidité du bain de soudure, etc. pour améliorer la solidité et la qualité des soudures.

Alors que les soudeurs à bâton traditionnels connaissaient très peu les gaz associés à leur soudage, l’essor des machines à souder MIG et TIG au cours des 70 à 80 dernières années a entraîné le besoin de gaz en tant que produit courant dans la plupart des ateliers.

Alors que nous explorons les principaux gaz et mélanges utilisés dans le monde du soudage, il est fascinant d’apprendre à quel point nous avons progressé au cours du court laps de temps depuis leur première mise en œuvre. La progression est énorme, et ce qui attend de nouveaux gaz, ou de nouvelles façons d’utiliser ces gaz, est passionnant.

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Quel est le but du gaz dans le soudage?

Le gaz est utilisé de différentes manières. Ceux-ci comprennent la protection de l’arc contre les impuretés telles que l’air, la poussière et d’autres gaz; garder les soudures propres sur la face inférieure de la couture opposée à l’arc (ou la purge); et chauffer le métal. Les gaz d’obturation sont également utilisés pour protéger le métal après le processus de soudage.

Quels sont les différents types de gaz utilisés dans le soudage ?

Gaz inertes et réactifs

Les gaz sont de deux catégories : inertes ou réactifs. Les gaz inertes ne changent pas ou ne créent pas de changement lorsqu’ils sont en contact avec d’autres substances ou températures. Les gaz réactifs font le contraire. Ils réagissent dans des circonstances différentes, créant un changement d’état dans les autres substances et / ou elles-mêmes.

Les gaz inertes sont utiles, car ils permettent d’obtenir des soudures naturellement sans que des occurrences indésirables affaiblissent ou déforment la soudure. Les gaz réactifs apportent un changement positif au cours du processus de soudure, ce qui améliore la façon dont le matériau est fusionné.

Gaz de protection

Lorsque l’air pénètre dans l’arc pendant le soudage, des bulles d’air se forment dans le métal fondu, créant une soudure faible et très laide. Vous ne pouvez pas souder MIG ou TIG sans gaz de protection, sauf si le matériau de remplissage utilisé est fourré ou revêtu de flux. Cela sert au même but qu’un gaz de protection, en empêchant les impuretés d’entrer, mais d’une manière différente.

La plupart des gaz de protection sont inertes, ce qui les rend idéaux pour protéger un processus de soudage car ils restent stables dans des conditions extrêmes de soudage. Ils nourrissent également la soudure de différentes manières, en fonction du gaz utilisé, notamment plus de pénétration, plus de fluidité lors de la fusion et une surface plus lisse sur le cordon.

Gaz de purge

Les gaz de purge sont utilisés pour recouvrir la face inférieure du matériau que vous soudez de la même manière qu’un gaz de protection, et ce n’est que séparément du processus naturel de la soudure.

Pendant que vous soudez le haut d’un joint, le bas du joint est scellé et un flux de gaz le purge. Il est fréquemment utilisé avec des articles en acier inoxydable, et il peut s’agir du même type de gaz ou d’un gaz différent de celui utilisé sur le dessus du joint.

Gaz de chauffage

Certaines soudures, comme le soudage et le brasage au gaz, nécessitent du gaz pour chauffer le métal ou les tiges de remplissage pour réaliser le soudage. Cela remplace le besoin d’un arc.

Des types de soudage spécifiques nécessitent que le métal soit préchauffé avant le soudage, pour lequel ce gaz est utilisé. Le gaz est simplement un carburant mélangé à de l’air ou de l’oxygène, qui est allumé par une flamme pour réchauffer ou faire fondre le métal.

Gaz de blanketing

Le blanketing est un processus dans lequel les réservoirs et les espaces confinés sont remplis de gaz une fois terminés pour empêcher l’air et d’autres contaminants d’endommager ou de tacher le produit fini.

Parfois, il est utilisé pour remplir entièrement les projets terminés. D’autres fois, le gaz est ajouté au réservoir rempli d’air, créant un mélange pour garder le réservoir pur contre d’autres gaz ou réactions.

Quelles sont les raisons de l’utilisation du dioxyde de carbone dans le soudage?

Voici quelques raisons principales pour l’utilisation du blindage au dioxyde de carbone dans le soudage à l’arc à gaz des aciers au carbone.

Pénétration améliorée

Le blindage au dioxyde de carbone offre une meilleure pénétration des articulations car il favorise une tension d’arc élevée pendant le soudage. De cette façon, vous pouvez obtenir de bons résultats pour la pénétration des parois latérales et des racines.

Coût-bénéfice

L’avantage du faible coût augmente sa valeur parmi d’autres gaz de protection. L’utilisation d’un blindage au dioxyde de carbone au lieu de l’oxygène ne permettra pas l’oxydation du métal de soudure, comme le fait l’oxygène. Étant plus lourd, il offre de meilleures caractéristiques de blindage. Bien qu’il soit moins cher que l’argon et l’hélium, on obtient comparativement moins de soudures de qualité.

Oxydation supplémentaire

En raison de l’arc à haute température, le dioxyde de carbone se dissocie en monoxyde de carbone et en oxygène, ce qui favorise l’oxydation. Dans ce cas, un peu d’oxydation peut s’avérer un accompagnement au soudage GMA des aciers au carbone, en réduisant les taches polaires pendant le processus car la formation de taches polaires peut provoquer un arc instable et des éclaboussures pendant le soudage. Pendant le mode de transfert de pulvérisation, les électrodes sont connectées à des bornes positives (anode) de la source d’alimentation et de la pièce à usiner avec un négatif (cathode), ce type de réglage constitue une inversion de polarité.

L’oxydation peut réduire les désoxydants pour les consommables, par exemple, la teneur en silicium peut être diminuée et, par conséquent, des scories vitreuses (de couleur noire) se développent dans la soudure. L’oxydation contrôlée est donc une clé pour obtenir une bonne pénétration, définition du cordon de soudure. D’autre part, le dioxyde de carbone peut aider à fournir un fluxage et à prévenir la porosité en éliminant toute impureté présente sur un joint.

Combinaison avec d’autres gaz

En mode de transfert par pulvérisation, le dioxyde de carbone seul ne donne pas de meilleurs résultats et peut provoquer de graves éclaboussures. En développant une association avec d’autres gaz, des avantages mutuels peuvent être obtenus. Par exemple, en combinaison avec des gaz inertes (comme l’Argon), un transfert de pulvérisation en douceur est obtenu avec des réglages de basse tension, éliminant ainsi le problème des éclaboussures et de l’instabilité de l’arc.

Prévention de la contre-dépouille

Car il est indiqué que le dioxyde de carbone est un gaz plus dense et capable de protéger le son. Ayant la capacité de prévenir les imperfections de soudure sévères comme la contre-dépouille et, par conséquent, des cordons de soudure de bon profil sont fabriqués.

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Sécurité

Eh bien, la sécurité est une autre préoccupation avec le blindage contre le dioxyde de carbone. Moins dangereux sur le lieu de travail, cependant, le comportement menaçant du monoxyde de carbone libéré peut s’avérer dangereux. Une bonne ventilation sur le lieu de travail est l’étape recommandée afin de rendre les procédures plus sûres.

Élimination de la rouille

Ce gaz aide à éliminer la rouille présente sur le joint. Il élimine la rouille en réagissant avec les oxydes de rouille et, de cette manière, d’autres impuretés sont également éliminées. Outre la protection atmosphérique, il aide également à prévenir les défauts de soudure tels que la porosité, le manque de fusion, le manque de pénétration dans le métal de soudure.

Amélioration de la ténacité

Dans une procédure de soudage, la composition appropriée des gaz et des consommables appropriés sont les principales préoccupations, pour produire la ténacité requise dans les métaux de soudure. Le dioxyde de carbone, en combinaison avec d’autres gaz, contribue également à améliorer la ténacité du soudage.

Réduction de la tension superficielle

La tension superficielle est un autre problème dans les aciers au carbone qui entraîne moins de pénétration. La soudure fondue gagne une tension superficielle élevée qui ne peut être diminuée par l’utilisation de gaz inertes tels que l’hélium, l’argon, etc. Ce n’est que dans ce cas que le dioxyde de carbone est le seul gaz de protection qui réduit l’intensité de la tension superficielle et fournit de meilleurs résultats de pénétration. Cela rend le dioxyde de carbone plus exceptionnel dans les aciers au carbone.

Le soudage au gaz implique l’utilisation d’une torche à flamme alimentée au gaz pour chauffer la pièce métallique et le matériau de remplissage afin de créer une soudure. Le gaz est généralement un mélange de gaz combustible et d’oxygène pour créer une flamme propre et chaude. De nombreux gaz différents peuvent être utilisés comme carburant pour le soudage au gaz, et l’électricité n’est pas nécessaire pour alimenter le système de soudage, ce qui permet une méthode de fabrication flexible et portable. Toutes les techniques de soudage au gaz nécessitent un équipement de sécurité approprié pour le soudeur et le stockage des gaz de soudage.

Soudage à l’oxyacétylène

Le soudage à l’oxyacétylène utilise un mélange d’acétylène et d’oxygène gazeux pour alimenter la torche de soudage. Le soudage à l’oxyacétylène est la technique de soudage au gaz la plus couramment utilisée. Ce mélange gazeux fournit également la température de flamme la plus élevée des gaz combustibles disponibles. Cependant, l’acétylène est généralement le plus cher de tous les gaz combustibles. L’acétylène est un gaz instable et nécessite des procédures de manipulation et de stockage spécifiques.

Soudage à l’oxy-essence

L’essence sous pression est utilisée comme carburant de soudage lorsque les coûts de fabrication posent problème, en particulier dans les endroits où les bidons d’acétylène ne sont pas disponibles. Les torches à essence peuvent être plus efficaces que l’acétylène pour couper au chalumeau des plaques d’acier épaisses. L’essence peut être pompée à la main à partir d’un cylindre sous pression, une pratique courante des fabricants de bijoux dans les zones pauvres.

Soudage au gaz MAPP

Le méthylacétylène-propadiène-pétrole (MAPP) est un mélange gazeux beaucoup plus inerte que les autres mélanges gazeux, ce qui le rend plus sûr pour les amateurs et les soudeurs de loisirs à utiliser et à stocker. MAPP peut également être utilisé à des pressions très élevées, ce qui lui permet d’être utilisé dans des opérations de coupe à grand volume.

Soudage butane/propane

Le butane et le propane sont des gaz similaires qui peuvent être utilisés seuls comme gaz combustibles ou mélangés ensemble. Le butane et le propane ont une température de flamme inférieure à celle de l’acétylène, mais sont moins chers et plus faciles à transporter. Les torches au propane sont plus fréquemment utilisées pour le soudage, le pliage et le chauffage. Le propane nécessite un type d’embout de torche différent d’un embout d’injecteur, car il s’agit d’un gaz plus lourd.

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Soudage à l’hydrogène

L’hydrogène peut être utilisé à des pressions plus élevées que les autres gaz combustibles, ce qui le rend particulièrement utile pour les procédés de soudage sous-marins. Certains équipements de soudage à l’hydrogène fonctionnent à l’électrolyse en divisant l’eau en hydrogène et en oxygène à utiliser dans le processus de soudage. Ce type d’électrolyse est souvent utilisé pour les petites torches, telles que celles utilisées dans les procédés de fabrication de bijoux.

Comment souder avec du gaz Mapp ?

MAPP est un mélange gazeux créé par la société Dow Chemical qui est une combinaison de gaz de pétrole liquéfié (GPL) mélangé à du méthylacétylène-propadiène. Le gaz MAPP peut être fortement pressurisé et stocké de la même manière que le GPL, et c’est un favori des soudeurs amateurs. Cependant, les torches MAPP fournissent une flamme très chaude, presque aussi chaude que l’oxyacétylène, et le gaz peut être utilisé pour des opérations industrielles de découpe de métaux. MAPP ne doit pas être utilisé pour le soudage de l’acier car l’hydrogène contenu dans le mélange gazeux peut entraîner des soudures fragiles.

Monter les pièces à souder ensemble et vérifier l’alignement. Allumez la torche de soudage et ajustez la flamme. Certaines torches MAPP utilisent une bouteille d’oxygène séparée; d’autres dépendent de l’air pour fournir de l’oxygène à la flamme. Touchez la flamme sur les pièces et déplacez-vous dans un petit cercle pour faire fondre le matériau au niveau de la zone de soudure.

Déplacez la torche pour déplacer la piscine de métal fondu vers l’avant et ajoutez du matériau de remplissage à la soudure avec la tige de remplissage au besoin. Le métal de base doit être suffisamment chaud pour que la tige de remplissage fonde comme de la soudure lorsqu’elle est touchée à la pièce.

Continuez à avancer la soudure jusqu’à ce qu’elle soit terminée. Lorsque la pièce se réchauffe, ajustez la vitesse de soudage pour éviter de brûler à travers le métal. Laisser refroidir la soudure une fois terminée.

Est-il sûr d’utiliser du gaz?

Tous les gaz utilisés en soudage présentent des dangers uniques selon leurs caractéristiques. Bien que la plupart ne soient pas inflammables, tout gaz inflammable utilisé dans un atelier de soudage doit être traité avec une extrême prudence, en particulier l’acétylène.

Gardez les gaz inflammables bien loin de votre zone de soudage, sauf si vous êtes en train de les utiliser. Lorsque vous les utilisez, ayez un extincteur de classe B à proximité. Si votre extincteur n’a pas d’étiquette de classe, un extincteur de classe B sera rempli de C02 ou d’une sorte de produit chimique sec.

Bien que les gaz inertes représentent peu de menace en raison de leur manque d’inflammabilité et qu’ils ne réagissent avec rien, ils peuvent provoquer une asphyxie si vous soudez dans un espace clos pendant trop longtemps. Si vous devez souder dans un environnement confiné, assurez-vous d’avoir les bonnes précautions en place. Des détecteurs de gaz, des ventilateurs d’extraction, un détecteur de soudage et des pauses régulières sont d’excellents moyens de minimiser le danger.