8/18/2019 Module 109

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Résumé EPG Module N° 1.09

Yves Martin Soudage MIG/MAG

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Le soudage MIG/MAG est semi automatique.

MIG : metal inert gazMAG : metal active gaz

Procédé où:•  L’arc est établi entre fil électrode massif et la pièce à

souder.

•  Le fil est dévidé par un dispositif approprié.

•  Le fil sert de métal d’apport.

•  La protection du bain de fusion est assuré par un gazqui s’écoule autour de l’arc et sur le bain.

•  L’arc est libre et visible.•  Le métal fondu se solidifie sous la protection du bain,

puis se refroidi à l’air

•  L’autorégulation de l’arc et un réglage séparé de latension d’arc et de l’intensité sont obtenus grâce à unecaractéristique externe plate.

Commande et cycle de soudage :Prégaz : le gaz mets un certain temps pour faireélectrovanne buse, pour éviter un manque de gaz endébut de cordon, on avance le moment d’ouverture dugaz (entre 0.2 et quelques secondes) par rapport àl’avance du fil.Postgaz : Lors de l’arrêt de la soudure, si le gaz stop net,le bain de fusion, la soudure et le bout du fil ne sont plusprotégés correctement. On laisse alors un débit de gazentre 1 et 10 secondes après l’arrêt de la soudure.Antifigeage (burn back) : Lors de l’arrêt du soudage, ledévidoir ne s’arrête pas immédiatement. Pour éviter cetennui on retarde légèrement l’arrêt de l’alimentation de lasource de courant et de l’électrovanne.

Soudage par points : Il consiste à assembler deux tôlesen contact étroit en faisant éclater un arc de courte durée(o,2 à 0,7 [s]), dont la pénétration dépasse nettementl’épaisseur de la tôle supérieur (0,5 à 3 [mm]) et assureainsi la liaison entre elle.

Nature du courant de soudage :Polarité direct : - sur fil (cathode)Polarité indirect : + sur fil (anode)

Polarités utilisées :Courant continu polarité (-) Courant alternatifCourant continu polarité (+) Courant pulsé

Mode de transfert du métal dans l’arc est fonction de :•  La nature du courant (continu, alternatif) sa polarité.•  La nature du gaz

•  Le voltage•  La densité de courant (ou I par mm

2 de fil)

Fils anode courant continu (polarité direct) :Polarité habituellement utilisé.Il existe 3 modes de transfert possible dans ce cas :

•  Forte intensité, spray arc ou

pulvérisation axiale : Pour un ∅ de fil,si I dépasse une valeur critique,l’extrémité du fil atteint sa températurede vaporisation. Le fil se taille alors en

pointe et la colonne d’arc prendnaissance au 2/3 inférieure de cettepointe d’où se détache de fines gouttelettes qui seprécipitent vers la cathode.

•  Globulaire : Lorsque la densitéde courant diminue le métal àl’extrémité du fil change d’état etpasse de l’état gazeux à l’étatliquide ; une goutte prendnaissance à l’extremité du fil

puis grossit jusqu’à sont détachement. Cette goutte sedétache de façon aléatoire et se précipitation vers lacathode d’autant plus vite que I est élevé.

•  Par court circuit : Ce régime existe lorsqu’on diminue Ien ajustant U pour assurer un arc (14-20[V]). Dans cecas, la vitesse de fusion moyenne est la même quecelle de dévidage. L’arc se raccourci et le fil vientfinalement en contact avec la cathode : un court-circuitse produit et la goutte formée auparavant se détache.

Fils cathode courant continu (polarité indirect) :Cette polarité conduit à un effet de répulsion des goutteset n’est pas utilisé en MIG/MAG sauf dans les cas où lôn

cherche une dilution minimale ou en rechargement en filfourré.

Courant pulsé :Il a pour but d’éviter les défauts du régime globulaire. Ungénérateur de base à courant continu délivre un courantde base permettant de maintenir un arc alors que lesimpulsions de courant détachent les gouttes à fréquencefixe, cela évite le détachement aléatoire des gouttelettes(CC).

Stabilité de l’arc : pour un couple de fil/gaz, il estimportant de connaître les paramètres suivant :•  Vitesse de déroulement du fil (= vitesse

de fusion de celui-ci).•  Intensité de soudage I.

•  Tension de l’arc U (lié à sa longueur L).

•  La longueur de fil libre L.

•  La distance enter l’extrémité de tubecontact et l’extrémité de la buse.

•  La caractéristique externe de la source.

•  La valeur de la self inductance si celle-ci est réglable.

Condition de l’autorégulation à Uvolt = cte :•  Vf (vitesse de fusion du fil) = Ud (dévidage du fil)

•  Qu’à tout ∆l perturbateur et Vd = cte corresponde un

∆Vf permettant de conserver U=cte.

A voirLes gaz utilisés en MIG/MAG : voir tableau 1, trié selon :Caractère chimique : neutres, oxydant, réducteurSelon EN 439 : Symbole chimique, symboles

des ajouts si nécessaireComportement des gaz de protection :Argon : bonne pénétration, arc stable, conductivitéthermique faiblecolonne d’arc étroite et températureélevée.Hélium : Pure, il est impropre au soudage avec électrodefusible, il est seulement utilisé avec l’argon. Meilleurmouillage et pénétration plus arrondie.CO2 : Il est le seul gaz pure en MAG, il donne unepénétration arrondie et un régime de transfert à grosse

gouttes. Nombreuse projections s’il est pur.

Les fils de soudage en MIG/MAG : Massifs ou fourrésMassif : Si et Mn important pour acier ordinaire sous CO2 pour compenser l’oxydation. Pour acier inox, les teneurs

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en Cr, Ni, Mo doivent tenir compte des volatilisations deces éléments.Fourré : composé de poudre métalliques (idem que métald’apport) ou d’éléments minéraux. Dans le 2

ème cas, il a

un rôle :

•  Métallurgique : Protection au cours du transfert et durefroidissement.

•  Electrique : Stabilise l’arc

•  Mécanique : Maintient du bainOn obtient ainsi des fils basiques ou rutiles

Les fils sont toujours associé à un gaz, on choisi engénéral un couple fil/gaz.

Débit de gaz est fonction du ∅buse :

1,2 à 1,5 l/min/mm de ∅.

Modes d’entraînement du fil :Poussé : de la bobine jusqu’à la torche (le + fréquent)

Tiré : depuis la torche (pour fils mou ou de petit ∅)Poussé tiré : idem que tiré mais pour les grandeslongueurs de gaine.

Pointage: les points doivent être espacés d'~20xl'épaisseur des plaques. Il faut obtenir une pénétrationparfaite lors du pointage car lors du soudage, il peut êtredifficile de refondre les points.

Défauts type en soudage MIG MAG:•  Dénivellation des bards: mauvaise préparation des

soudures bout à bout, attention au collage à laracine.

•  Surépaisseur excessive: vitesse de soudage trop

lente, inclinaison incorrect de la torche•  Caniveau: vitesse de soudage excessive,

accompagné de soufflures.•  Collage: fréquent surtout en arc court, pas toujours

décelable, mauvaise tenue de la torche par rapportau bain.

•  Soufflures: mauvais nettoyage des bords, prise d'airdans le circuit de gaz, protection au courant d'airincorrect ou acier non calmé.

•  Fissures axiales ou de cratère: trop grandeprofondeur de pénétration.

Barème des réglages: 10 variables du soudage semi-auto:•

  Tension d'arc: condition le régime de transfert:< 24V court circuit> 25V spray arc 

•  Intensité de soudage: lorsque le générateur est àpotentiel constant, I est directement dépendant de lavitesse de dévidage pour un potentiel choisi donné.

•  La vitesse d'alimentation du fil (dévidage): elle estdirectement liée à I pour un U et un gaz donné.

•  L'inductance: variation de la fréquence des courts-circuits.

•  Le courant de court-circuit: il dépend de lacaractéristique du générateur de courant utilisé

•  Stick-out: un allongement du stick out diminuera I,l'échauffement sera réduit donc la pénétration aussi.

•  La vitesse d'avance de la torche: un déplacement

rapide limite le grossissement de grain, le cordon estétroit et de petite section.

•  Le diamètre du fil: il serait faux de penser qu'il suffitde mettre un fil plus gros pour avoir un taux de

dépôts plus élevé. C'est le rapport I/section du filque dépend ce taux.

•  Le sens de déplacement de la torche:A gauche: tôle bien préchauffée, bain modérémentchaud et fluide. Mouillage satisfaisant.

A droite: bain très chaud, nettement plus fluide etdonc plus difficile à conduire. Cordon plus bombé

•  Nature du gaz: il a une influence fondamentale surle type de transfert.

Autres:

Fils fourrés:Avantages:•  Meilleure stabilisation de l'arc par l'intermédiaire des

éléments d'addition de l'enrobage interne•  L'action déoxydantes•  L'émission de gaz (+le laitier) comme protection

supplémentaire du MF

•  Dans le cas de la présence de laitier, l'effet demeilleur tenu du bain s'ajoute à une meilleureprotection lors du refroidissement

•  L'apport d'éléments d'alliages (compensation ouaddition d'éléments)