Rôle et choix du gaz de protection

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1 Rôle et choix du gaz de protection Soudage à l arc électrique sous protection gazeuse GazExpert volume 2

2 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 3 Sommaire Introduction p.5 Généralités physiques p.6 Rôle du gaz de protection p.7 Famille des gaz p.10 Physique des gaz p.12 Gaz en soudage TIG p.15 Gaz et matériaux en soudage TIG p.20 Protection secondaire p.26 Protection envers p.27 Gaz en soudage Plasma p.32 Gaz en soudage MIG-MAG p.37 Gaz et matériaux en soudage MIG-MAG p.54 Sécurité en soudage p.58 Recommandations de choix de gaz p.62

3 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 5 Introduction Dans la fabrication métallique de construction soudée, les procédés de soudage à l arc électrique sous protection gazeuse sont très utilisés. TIG (Tungstène Inerte Gaz) pour tous matériaux MIG (Métal Inerte Gaz) pour les aluminiums et alliages MAG (Métal Active Gaz) pour les aciers alliés et non alliés Plasma pour tous matériaux SavoirPlus La gamme de gaz de protection Arcal s étend des gaz purs aux mélanges quaternaires, et intègre des mélanges spécifiques avec des teneurs précises. Pour chacune de ces applications, il existe une palette de gaz et mélanges gazeux, aussi il devient difficile de définir quelle protection gazeuse est la plus adaptée. Au cours de ces dernières années, Air Liquide a développé dans son Centre R&D, une gamme de gaz et mélanges gazeux en fonction de leurs aptitudes à assurer : La stabilité de l arc Les performances du mode opératoire La qualité des cordons de soudure obtenue tant par ses caractéristiques mécaniques et métallurgiques que par l esthétique du joint soudé. La norme européenne EN 439 a pour objet de classifier les gaz de protection en fonction de leurs caractéristiques chimiques et de leur composition. Cette référence normative est utilisée pour les agréments couple fil/gaz ainsi que pour les qualifications de mode opératoire. Ce livret explique l importance du rôle du gaz de protection, les différents types de protection gazeuse et de leurs applications en fonction des matériaux à assembler. Il décrit le comportement des différents gaz ou mélanges gazeux (avantages et inconvénients). Il permet de définir le type de gaz le plus adapté, en fonction du résultat souhaité et selon les procédés de soudage utilisés.

4 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 6 Généralités physiques Dans un milieu gazeux, entre deux électrodes portées à un potentiel convenable, un arc électrique peut être amorcé et maintenu. Une des deux électrodes, l anode, est reliée au pôle positif d une source de courant ; l autre, la cathode, est connectée au pôle négatif. Sous l effet de la différence de potentiel existant entre les deux électrodes, très proches l une de l autre, des électrons jaillissent de la cathode et sont attirés vers l anode. Pendant le trajet dans le milieu gazeux, le choc des électrons sur les atomes de gaz libère d autres électrons. Cette réaction en chaîne permet d établir l arc. En soudage à l arc sous atmosphère protectrice, on distingue 2 types d arc : Soudage TIG ou Plasma C est un arc simple établi dans une atmosphère de gaz. Il n y a pas de vapeurs métalliques et toutes les particules porteuses de courant proviennent de l ionisation du gaz. Soudage MIG MAG L arc se fait avec transfert de métal. À l'inverse du soudage TIG, il y a une grande concentration de vapeurs métalliques qui fournissent la majeure partie des particules porteuses de courant.

5 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 7 Rôle du gaz de protection Il protège le bain de fusion contre l action néfaste de l air ambiant composé d oxygène, d azote et d humidité. ConseilsExperts Bien choisir le gaz de protection en fonction de l application pour un procédé, évite de générer des défauts de soudage. Cela peut paraître paradoxal car l oxygène, l hydrogène ou l azote sont dans certains cas, ajoutés volontairement au gaz protecteur. Ceci pour améliorer la maniabilité opératoire, l aspect de la soudure ou la recherche de caractéristiques métallurgiques. Ces mélanges gazeux ne sont utilisés que si le gaz d addition n engendre pas d effets métallurgiques négatifs dans le matériau. En soudage à l arc électrique sous atmosphère protectrice, la protection gazeuse peut être subdivisée en 4 parties : Protection endroit Parfois appelée protection primaire, cette fonction assurée par le biais de la torche de soudage, consiste à protéger le bain de fusion de l air ambiant pour éviter les défauts de soudage et de métallurgie. Protection dite secondaire Elle consiste à protéger la soudure terminée jusqu au refroidissement. Le matériau est ainsi à l abri de toute réaction avec l oxygène et l azote. Cette fonction se fait par l utilisation d un traînard. Protection envers Elle évite l oxydation et réduit le risque de défaut à la racine. Cette fonction est assurée par un dispositif (ou gaine) sur l envers du joint et dans lequel on laisse écouler un gaz.

6 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 8 SavoirPlus À défaut d une protection gazeuse du bain de fusion, il se produit des défauts de soudage divers - porosités, oxydation en surface - et une baisse des caractéristiques mécaniques du métal fondu ayant des conséquences importantes sur la construction soudée. Soudage en boîte à gants Concerne des applications spécifiques sur des matériaux très sensibles à l oxydation. Il s agit d une enceinte fermée étanche et entièrement remplie de gaz. Le soudeur opère de l extérieur du caisson à l aide de longs gants souples. Outre son rôle métallurgique, le gaz doit avoir les propriétés nécessaires pour créer des conditions optimales pour l arc électrique : Favoriser un amorçage facile Être facilement ionisé pour obtenir un arc à basse tension Obtenir une stabilité en racine d arc Influencer le comportement du bain de fusion (mouillabilité, fluidité) Contribuer au transfert thermique Garantir un profil de cordon de soudure Il est important de noter que le gaz de protection utilisé, a une influence directe sur un ou plusieurs éléments suivants : Stabilité de l arc Caractéristiques mécaniques Géométrie de la soudure Aspect du cordon Vitesse de soudage Environnement du poste de travail Maniabilité du mode opératoire

7 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 9 Le choix du gaz ou mélange gazeux devient un paramètre important car son action influence les performances obtenues en fonction du procédé mis en œuvre. Il convient donc de prendre en compte la compatibilité métallurgique d un type de gaz en fonction des matériaux à assembler, l action d un composant sur le comportement de l arc, l incidence environnementale du soudeur sans négliger le coût du produit fini. La particularité du soudage MIG-MAG est que le gaz influe sur les conditions favorables pour l obtention d un régime de transfert du métal dans l arc, ainsi que sur la valeur de la plage de travail. Dans le cas du soudage TIG ou Plasma, le gaz doit être parfaitement Inerte ou réducteur pour protéger l électrode de tungstène d une oxydation. La faible part des produits de soudage dans les coûts de fabrication Le prix du gaz est parfois un élément prédominant sur le choix du type de gaz utilisé. Toutefois si l on tient compte de l apport des performances d un produit de par sa composition, l incidence du prix de gaz est très faible dans le coût de revient. Salaire 80 % Énergie 1 % Matériel de soudage 4 % Métaux d apport 10 % Gaz 5%

8 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 10 Famille des gaz SavoirPlus Pour certaines applications, en fonction des résultats souhaités, des mélanges gazeux ternaires ou quaternaires sont conditionnés avec des gaz oxydants et réducteurs. Les types de produits utilisés sont classifiés en fonction du caractère chimique de l atmosphère contrôlée. INERTE Ce sont des gaz mono-atomiques argon, hélium et mélanges, quelle que soit la teneur. Il n y a pas de réaction avec le métal fondu. Ces gaz sont utilisés en soudage TIG, MIG aluminium et alliages, soudage Plasma. OXYDANT Ces gaz provoquent toutefois une oxydation plus importante en surface des cordons en raison d un indice d oxydation supérieur. Les gaz concernés sont l oxygène (uniquement en mélange < 6%) le dioxyde de carbone et par définition les mélanges dioxyde de carbone/oxygène ; argon/dioxyde de carbone ; argon/dioxyde de carbone/oxygène ; argon/oxygène. Le dioxyde de carbone, gaz inerte à température ambiante, est actif à température de soudage. Sous l effet de la chaleur de l arc électrique, le dioxyde de carbone se dissocie selon la formule : dioxyde de carbone / oxygène ; argon / oxygène ; argon / dioxyde de carbone (2 CO 2 = 2CO + O 2 ). C est l oxygène qui naît de cette dissociation qui rend le bain actif et permet une stabilisation de la racine de l arc et favorise l effet de mouillage. Ces gaz sont utilisés en soudage MAG manuel, automatique et robotique.

9 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 11 RÉDUCTEUR Il s agit de l hydrogène (H 2 ) et par définition tous les mélanges argon/hydrogène. L hydrogène a une grande avidité pour l oxygène et tous les gaz oxydants, c est pour cette raison qu il est dit réducteur. SavoirPlus Conformément à la norme EN 439, les mélanges gazeux sont codifiés en fonction de leur composition. Le caractère chimique de l atmosphère contrôlé est celui du composant additionnel ayant la teneur la plus élevée. Son utilisation améliore l aspect du cordon (en raison de son effet de réduction des oxydes) et influe sur les profils de pénétration et vitesse de soudage en raison de sa conductibilité thermique. L emploi d un apport d hydrogène n est pas recommandé avec des aciers ferritiques. Les gaz de la gamme Arcal mentionnés dans ce livret, sont cités en fonction de leurs caractéristiques techniques liées à l utilisation des procédés de soudage à l arc.

10 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 12 Physique des gaz Dans la gamme des gaz et mélanges gazeux, il faut prendre en compte les propriétés physiques des gaz. Gaz Symb. Origines Point Masse Densité l/m 3 * Caractère Caractéristiques Chim. ébullit vol chimique 15 C atmosphère atm contrôlée Argon Ar Extrait de l'air par C 1.69 kg/m ,83 Inerte Faible potentiel liquéfaction ionisation Hélium He Source naturelle du C 0,169 kg/m ,74 Inerte Fort potentiel gaz naturel ionisation Azote N 2 Extrait de l'air par -196 C 1.17 kg/m ,69 Inerte T ambiante Utilisation très liquéfaction actif en soudage limitée en soudage Dioxyde de CO 2 Synthèse chimique -78 C 1.87 kg/m ,59 Inerte T ambiante Très utilisé en carbone actif en soudage gaz d addition Oxygène O 2 Extrait de l'air par -183 C 1.35 kg/m ,85 Oxydant Utilisé en liquéfaction mélanges < 6 % Hydrogène H 2 Pétrochimie -253 C kg/m 3 0.O7 0,84 Réducteur Très utilisé en Électrolyse gaz d addition * Litre liquide/m 3 ConseilsExperts Il convient de bien différentier le comportement des gaz inertes en soudage. Ce qui différencie fondamentalement l argon de l hélium c est la conductibilité thermique de l arc ainsi que le potentiel d ionisation. Parmi les gaz utilisés, les gaz lourds tels que l argon et le dioxyde de carbone forment une nappe couvrante au-dessus du bain de fusion. Par contre, l hélium, l argon et l hydrogène tendent à s élever en tourbillons autour de la buse. C est pour cette raison que le débit de l hélium doit être plus élevé que celui de l argon.

11 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 13 La conductibilité thermique traduit le transfert de chaleur qui se produit du centre vers l extérieur de la colonne d arc, et par conséquent l axe central de l arc, la partie la plus chaude. L argon possède une faible conductibilité thermique et donne une densité d énergie dans la zone interne de l arc. l hélium donne un plasma d arc plus conducteur et engendre une répartition de chaleur plus uniforme. Comme le montre le schéma ci-dessous, un arc électrique est constitué de deux éléments : L axe central qui constitue la partie la plus chaude et qui détermine la forme de pénétration. L enveloppe extérieure ou la température est moins élevée. On peut remarquer que les deux types d arc donnent un profil de cordon différent. Sur la fig 1, l axe central est étroit. Aussi, si on utilise un gaz d une plus grande conductibilité thermique, l hélium ou un apport de gaz diatomique dioxyde de carbone ; oxygène ; l axe central devient plus large fig 2. et influe sur la forme de pénétration. Fil fusible + Axe central de l'arc Enveloppe extérieure COMPORTEMENT DE L'ARC ÉLECTRIQUE EN FONCTION DU GAZ DE PROTECTION Pièce Pièce figure 1 figure 2 Arc dans une atmosph ère d'argon Arc dans une atmosph ère d'hélium ou de dioxyde de carbone Fil fusible + Axe central de l'arc Enveloppe extérieure

12 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 14 C est pourquoi, il faut tenir compte de la composition du gaz qui donne une forme de pénétration différente -cf figure ci-contre. Cette donnée est d autant plus importante lors du soudage avec passe interpénétration. Arcal 1 Arcal 37 En contrepartie, un fort potentiel d ionisation entraîne un amorçage difficile et créé une instabilité de l arc. Un autre facteur physique à prendre en compte est le potentiel d ionisation. Celui de l hélium (24,3eV) est plus élevé que celui de l argon (15,7eV) et produit une tension d arc plus élevée. Une tension d arc plus importante permet d accroître les vitesses de soudage et la forme de pénétration. CO 2 Ar He Ar + O 2 Ar + CO 2 + CO 2 Ar + He Formes de pénétration selon les gaz

13 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 15 Gaz en soudage TIG SavoirPlus TIG, de la traduction du nom anglais «Tungsten Inert Gas» ; aussi appelé GTAW en Amérique «Gas Tungten Arc Welding». Ce procédé à l arc sous gaz inerte avec électrode non fusible, est un procédé dans lequel l énergie nécessaire à la fusion des pièces à assembler est apportée par un arc électrique établi entre une électrode réfractaire en tungstène et les pièces à assembler. L électrode de tungstène et le bain de fusion sont protégés de l action néfaste de l air ambiant par un gaz de protection de caractère inerte ou avec apport de gaz réducteur. Le soudage TIG permet de souder la plupart des métaux et alliages en toutes positions. Il s emploie en soudage manuel, automatique et robotique. La fonction première du gaz de soudage consiste à protéger l électrode et le bain de fusion. Pour remplir la fonction de protection, il est nécessaire d utiliser un gaz inerte. Le gaz en s ionisant, libère des électrons et participe à créer l arc et à le stabiliser. Il doit donc s ioniser facilement. Par son caractère de gaz inerte et son faible potentiel d ionisation - 15,7 ev - l argon et l Arcal 1 remplissent ces deux fonctions. Arcal 1 est le plus souvent utilisé seul ou en mélange avec une addition d hydrogène Arcal 10 ; Arcal 15 ou avec de l hélium Arcal 31 ; Arcal 32 et Arcal 37. Ce qui permet d améliorer : les performances, le profil du cordon, la maniabilité.

14 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 16 Il faut préciser qu en fonction du mélange gazeux utilisé les paramètres de soudage devront être adaptés du fait du pouvoir ionisant différent des gaz additionnels et donc d une tension d arc plus élevée. Ar ARGON ET ARCAL 1 C est le gaz polyvalent pour souder une grande variété de matériaux : des métaux lourds depuis l acier au carbone et les aciers inoxydables, jusqu aux métaux sensibles à l oxydation tel le titane, le zirconium L évolution des exigences qualité a conduit au développement du gaz Arcal 1 qui se substitue à l argon. Il favorise l amorçage et une bonne protection du métal fondu. He Ar HÉLIUM ET MÉLANGES ARGON HÉLIUM L hélium se différencie de l argon par son fort potentiel d ionisation qui donne une plus forte conductibilité thermique. Ainsi, pour une intensité et une longueur d arc donné, l emploi de l hélium ou une addition d hélium impose une tension d arc supérieure. Les résultats de soudage obtenus permettent de : Améliorer les performances Souder de plus fortes épaisseurs en contrôlant l énergie Réduire des préparations de joints Favoriser un profil de cordon de soudure forme de pénétration et cordon extérieur

15 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 17 Il faut cependant noter que la densité de l hélium étant 10 fois inférieure à celle de l argon, la protection gazeuse nécessite un débit plus important. (env. coef 2) En soudage TIG, la teneur en hélium dépasse rarement 70 %, valeur au-delà de laquelle apparaissent des difficultés d amorçage et les instabilités d arc sont très significatives. H 2 ADDITION D HYDROGÈNE L hydrogène est ajouté à l argon pour augmenter la température de l arc et bénéficier de sa qualité de gaz réducteur. La teneur en hydrogène ne doit pas être trop importante afin d éviter un risque de soufflures dans les cordons (à paramètres d intensité et de longueur d arc donnés). On obtient une tension d arc plus élevée avec un mélange gazeux contenant de l hydrogène qu avec de l argon ou de l hélium pur. Les gaz généralement utilisés sont Arcal 10 et Arcal 15 qui présentent les avantages suivants : Augmentation de la vitesse de soudage pour des applications automatiques ou robotiques. Réduction des déformations de par une diminution des paramètres en soudage manuel. Augmentation de la profondeur de pénétration de la zone fondue. Amélioration de l aspect du cordon de soudure Réduction des éléments nocifs dans les fumées de soudage. Influence sur la tension de l'arc.

16 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 18 Influence du pourcentage d hydrogène ou d hélium dans l argon sur la tension d arc P (mm) 5% H 2 Morphologie du bain de fusion en fonction du type de gaz Incidence He H2 2,5% H 2 Ar + H2 Argon Ar + He 25% He L P 75% He L Pour une épaisseur à souder, il est possible de réduire l intensité de soudage pour accroître la vitesse de soudage : le schéma ci-contre montre l augmentation de la tension d arc en fonction du taux d hydrogène et d hélium dans l argon. Les courbes montrent que l hélium a une tension d arc plus faible que l hydrogène. Pour obtenir les mêmes caractéristiques d arc, la teneur en hélium doit être relativement élevée. L hélium très conducteur de la chaleur et en quantité importante dans le mélange, a tendance à dilater l arc et à élargir la zone fondue. Les mélanges argon/hélium sont utilisés lorsque l hydrogène n est pas compatible avec le matériau à souder. Ces mélanges sont particulièrement bien adaptés au soudage de l aluminium. Si l hydrogène apporte certains avantages, il est important de citer les inconvénients et les conditions d utilisation de ces mélanges. Fissuration à froid Ces fissures apparaissent à une température < à 200 C et se positionnent le plus souvent dans la zone thermiquement affectée. Il est possible d en trouver dans le métal fondu lorsque celui-ci possède une très haute limite d élasticité. Les matériaux ayant une structure peu ductile ainsi que ceux contenant des bas carbone sont sensibles à la fissuration à froid. Soufflures L hydrogène pouvant entraîner des porosités dans le métal fondu, les mélanges contenant un additif d hydrogène ne peuvent pas s utiliser sur des aciers ferritiques, et sur de l aluminium (très sensible aux porosités) et alliages.

17 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 19 N 2 AZOTE Inerte à température ambiante, l azote est un gaz diatomique qui se dissocie dans l arc. Par recombinaison à la surface de la pièce, il dégage plus d énergie que l argon et l hélium qui sont mono-atomiques. Cet avantage n est pas utilisé pour le soudage des aciers ferritiques et inoxydables. En effet, la fixation de l azote dans le bain de fusion réduirait les caractéristiques mécaniques et la résistance à la corrosion. A noter qu il n y a pas de problèmes particuliers sur les inox austénitiques à une faible teneur. A contrario, l azote est utilisé en complément de l argon Arcal 39 - lors du soudage des aciers Duplex. Il abaisse le taux de ferrite et favorise la microstructure austénoferritique après soudage. Ce gaz est largement utilisé en protection envers des soudures. Choix du gaz pour les applications TIG tous matériaux Gaz Arcal 1 Arcal 10 Arcal 11 Arcal 15 Arcal 31 Arcal 32 Arcal 37 Productivité Qualité assemblage Conditions de travail Polyvalence Vitesse de soudage Pénétration Aspect Mouillage Compacité Stabilité d arc Matériaux Positions Effluents gazeux nocifs (NOx-O 3 ) Préconisé Recommandé Conseillé à éviter sur les matériaux présentant des risques de trempe

18 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 20 Gaz et matériaux en soudage TIG Il est essentiel d avoir un gaz protecteur inerte, ou légèrement réducteur pour obtenir une soudure de plus bel aspect. L amélioration constante des performances a conduit à l emploi de mélanges gazeux. Ces gaz ne sont pas utilisables sur tous métaux aussi faut-il tenir compte de la compatibilité métallurgique. ACIERS AU CARBONE NON ET FAIBLEMENT ALLIÉS L argon et l Arcal 1 sont utilisés comme gaz protecteurs aussi bien pour le soudage manuel que pour le soudage automatique. D un point de vue pratique, pour des épaisseurs < à 3 mm, l Arcal 1 est préférable car il favorise la maîtrise du bain de fusion notamment sur des applications tubulaires ou en passe de fond. Sur des épaisseurs plus fortes, une addition d hélium permet de favoriser les performances. Arcal 31, Arcal 32 et Arcal 37 sont des mélanges qui améliorent le mouillage des cordons et les vitesses de soudage. L hydrogène n est pas utilisé à cause du risque de fissuration, principalement sur les aciers non ou faiblement alliés. ACIERS INOXYDABLES Leur structure est donnée en fonction des éléments dits alphagènes Chrome ; Molybdène ; Silicium ; Nobium et les éléments gammagènes Nickel ; Manganèse ; Carbone

19 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 21 Diagramme de Delong La structure qui se forme dans l acier après soudage est définie par le diagramme de SCHAEFFLER ou de DELONG. ou WRC 92. En fonction de leur composition, et de la structure obtenue, les aciers inoxydables sont classés en plusieurs types : Austénitiques Ferritiques Martensitiques Austéno-ferritiques L argon reste un gaz polyvalent pour les Diagramme de Schaeffler opérations de soudage manuel sur différentes épaisseurs et positions de soudage. Arcal 1 donne les mêmes valeurs de polyvalence tout en apportant une meilleure protection du métal fondu et un amorçage aisé. Ce gaz est très utilisé parce qu il facilite la conduite du bain de fusion. Arcal 10 permet d obtenir un cordon propre et brillant. Il est cependant possible d obtenir un arc plus énergétique avec Arcal 10 et 15 pour favoriser la : Forme du cordon Diminution du risque de caniveaux Forme de pénétration Vitesse de soudage Il faut toutefois noter qu en soudage manuel, il est fréquent que le soudeur réduise ses paramètres pour maintenir sa manière de faire. Dans ce cas, seul l effet réducteur est bénéfique.

20 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 22 Pour des applications en soudage TIG automatique, Arcal 11 permet d obtenir de grandes vitesses de soudage et une forte pénétration. Ce gaz ternaire permet d additionner les avantages liés à une présence d hydrogène et d hélium. D autres mélanges tels que Arcal 32 et Arcal 37 sont cependant peu utilisés en soudage TIG des aciers inoxydables du fait que Arcal 10 et 15 sont plus efficaces en terme de productivité en raison des caractéristiques physiques de ces gaz. Arcal 31 est un gaz polyvalent avec les avantages techniques liés à la présence d hélium comme gaz additionnel. L hélium améliore l environnement du soudeur notamment au regard des fumées de soudage (cf. livret Fumées de soudage) Pour les aciers inoxydables de structures ferritiques et martensitiques, Arcal 10 et Arcal 15 ne sont pas conseillés en raison du risque de fissuration par l hydrogène. ACIERS AUSTÉNOFERRITIQUES Appelés le plus souvent aciers inoxydables Duplex, ils sont utilisés pour leurs caractéristiques de traction et leur résistance à la corrosion. Ces aciers présentent à la température ambiante une structure constituée sensiblement de 50 % de ferrite et 50 % d austénite. L opération de soudage tend à déséquilibrer cette proportion. L utilisation de l argon comme gaz de protection aboutit à une perte d azote dans le métal fondu et de fait, réduit le taux d austénite.

21 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 23 Les études menées au centre RD du CTAS ont conduit à la création du gaz Arcal 39 qui permet de stabiliser, voir légèrement augmenter le taux d azote dans le métal fondu et donc d obtenir la structure souhaitée après soudage. On est tenté de penser qu un apport d hydrogène permet de favoriser un résultat de soudage avec un bain plus fluide et un meilleur aspect du cordon. Le risque de fissuration est augmenté. BASES NICKEL Arcal 1 et les mélanges types Arcal 31 et Arcal 32 sont utilisés pour le soudage des bases Nickel et alliages. Une addition d hélium permet d obtenir un arc plus chaud, ce qui permet de favoriser les vitesses de soudage en réduisant le risque de formation de soufflures, notamment en soudage automatique. Arcal 10 et Arcal 15 permettent d obtenir également un bain de fusion doux et favorisent les vitesses de soudage et pénétration. ALUMINIUM ET ALLIAGES L aluminium se soude très fréquemment en soudage TIG sans limite d épaisseur. Cependant, au-delà de 6 mm, souvent les assemblages sont réalisés en MIG, voire une première passe TIG et remplissage en MIG. La principale difficulté pour l opération de soudage est la présence de la couche d alumine ou oxyde d aluminium qui ne fond qu à 2050 C alors que la température de fusion du métal est de 658 C. C est pour cette raison

22 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 24 CasParticulier En soudage TIG, les alliages légers soudés avec l hélium permettent l emploi d un courant continu. L énergie libérée par l arc est suffisante pour fondre la pellicule d alumine, et garantir une bonne qualité du joint soudé. A noter en soudage manuel les difficultés d amorçage et d arc instable. que l on emploie le courant alternatif afin de bénéficier de l action décapante assurée par le flux d électrons allant de la pièce à l électrode pendant l alternance positive. Arcal 1 est utilisé en soudage manuel car l amorçage de l arc est plus facile. Les mélanges Arcal 31 et 32, par la présence d hélium, permettent d obtenir un arc plus énergétique, et de ce fait augmente la pénétration voire la réduction du nombre de passes sur des matériaux épais. La présence d hélium dans ces mélanges permet un meilleur dégazage du bain de fusion ce qui diminue le risque de porosités. Arcal 1 Arcal 37 Arcal 32

23 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 25 TITANE ZIRCONIUM - TANTALE ET LEURS ALLIAGES Ces matériaux sont très sensibles à l oxydation. C est pourquoi ils sont soudés uniquement avec des gaz inertes. On peut aussi bien utiliser Arcal 1 que l hélium, en soudage manuel, ou automatique pour des épaisseurs < 4 mm. Pour de plus fortes épaisseurs, l hélium sera préféré pour ses qualités de conductibilité thermique et sa plus forte tension à l arc. Il sera ainsi possible d obtenir une pénétration plus importante et réduire le nombre de passes. Quoi qu il en soit, les gaz devront être exempts de toutes impuretés afin d éviter une réduction de la résistance à la rupture du métal fondu et une oxydation de surface due à la fixation d une présence d azote et d oxygène. Une protection gazeuse par traînard est éminemment souhaitable.

24 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 26 Protection secondaire ConseilsExperts Pour une bonne efficacité, un traînard doit être réalisé en tenant compte des dimensions suffisantes pour couvrir toute la zone à protéger ainsi que des paramètres de vitesse de soudage. (Longueur entre 100 et 200 mm ; largeur égale à 2 fois le diamètre de la buse) Comme évoqué dans le paragraphe sur le rôle du gaz de protection, le bain de fusion est assuré par la buse circulaire de la torche de soudage qui a pour but d éviter toute contamination en mettant le bain de fusion à l abri de l air ambiant. Pour la majeure partie des métaux courants, cette protection est suffisante. A contrario, d autres alliages tels le titane, zirconium sont fragilisés par l oxygène et l azote de l air, même à basse température. C est donc le rôle de la protection secondaire dite Traînard - qui doit protéger la soudure terminée et la zone thermiquement affectée jusqu à ce que le métal soit suffisamment refroidi pour éviter toute oxydation. environ 350, 400 C pour du titane et 250 C pour du zirconium. Le traînard se fixe à l arrière de la torche. Il est pourvu d une arrivée de gaz généralement identique au gaz qui alimente la torche de soudage. Chaque traînard est étudié et conçu pour une application donnée. Le débit du gaz est de 5 à 8 l/mn. Un débit trop fort favorise le risque de rentrée d air par effet d entraînement, aussi un débit trop faible ne permet pas une bonne protection. Traînard sur Torche TIG automatique

25 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 27 Protection envers L envers des soudures doit également être protégé de l effet néfaste de l air, qui est plus ou moins significatif en fonction des matériaux. La protection envers est utilisée lors du soudage TIG ; MIG et plasma de matériaux sensibles tels que les aciers inoxydables, zirconium, titane On peut aussi la préconiser dans tous les cas ou le parachèvement est rendu difficile pour des raisons d accessibilité. ConseilsExperts Le gaz protecteur à l envers attribue à la soudure un aspect plus régulier et réduit le risque de défauts en racine. Grand nombre de gaz conviennent pour une protection envers qui doit être assez abondante pour réduire le taux d oxygène dans la protection gazeuse inférieure à 1 %. Il convient toutefois de choisir le type de gaz en fonction du procédé et des matériaux à souder. Si pour la protection secondaire avec traînard on utilise le même gaz de protection que le gaz diffusé par la torche, la protection envers permet d utiliser des gaz différents. Le choix peut-être influencé pour des critères de commodité, de prix en tenant compte aussi du type de matériaux. Quel que soit le type de gaz ou mélange gazeux utilisé, il faut observer certaines précautions : Effectuer une purge préalable en fonction du volume de l enceinte et du type de gaz et matériau. Le flux de gaz ne doit pas être trop fort afin de ne pas perturber et de fait obtenir une pénétration concave. S assurer de la régularité du débit gaz pour éviter une protection déficiente.

26 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 28 Le tableau indique les teneurs en oxygène admissibles selon les matériaux. SavoirPlus Les gaz qui entrent dans la composition de la protection envers sont : argon ; hélium ; azote ; hydrogène. Matériaux Teneur 02 max Aciers au carbone 1 % Inox austénitique 150 ppm Nickel 25 ppm Titane 5 ppm Zirconium 5 ppm En ce qui concerne la contamination éventuelle du métal fondu, il faut préciser que son changement de composition se produit par suite de la réaction du gaz dans l arc et non de son contact avec la surface du cordon de soudure ou du bain de fusion. C est ainsi que les soudures réalisées sur bords jointifs sont moins susceptibles d être affectées que celles ayant un écartement des bords. Les gaz inertes étant monoatomiques ne présentent pas ce risque. ACIERS AU CARBONE NON ET FAIBLEMENT ALLIÉS On utilise rarement une protection envers en soudage TIG des aciers non et faiblement alliés. Ces matériaux sont généralement recouverts d une couche d oxyde épaisse que l on désigne sous le nom de calamine. Lors de l opération de soudage, à 550 C, cette calamine s écaille et perturbe le résultat de soudage. Pour obtenir une finition impeccable, il est recommandé d éliminer cette couche de calamine. Cette opération de préparation de soudage est longue et coûteuse. On peut éviter cette opération en utilisant une protection envers.

27 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 29 On évitera l emploi d un mélange azote/hydrogène moins coûteux que l argon, qui peut présenter des risques de fragilisation par l hydrogène surtout pour les aciers trempants (formation de martensite). ACIERS INOXYDABLES À haute température, les aciers inoxydables sont très sensibles à l oxydation. En soudage TIG il se forme une couche d oxyde à la racine des soudures et se produit le principe de rochage. En absence de protection envers, la formation de rochage présente deux aspects gênants : Importante altération de l aspect envers du cordon de soudure Diminution de la résistance à la corrosion du joint soudé du fait que la couche d oxyde formée contient du chrome, et ce chrome provient du métal sousjacent. Ce dernier appauvri en chrome n a plus ses caractéristiques de résistance à la corrosion. Sur les aciers austénitiques et austéno-ferritiques, on utilise généralement Arcal 1. Arcal 10 et Arcal 15, empêchent la formation d oxyde et permettent d obtenir à la racine de la soudure une forme plus régulière en raison de l apport d hydrogène. L azote était fréquemment utilisé pour son faible coût. Les spécifications actuelles des fabrications ont fortement contribué à l utilisation des gaz comme Arcal 1 ou des mélanges types Arcal 10 ou Arcal 31.

28 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 30 Hormis une coloration bleutée en surface, l azote présente un résultat de régularité et d aspect similaire à la protection envers avec l argon. La protection par azote entraîne une augmentation de la teneur de cet élément dans le métal fondu, la diminution du taux de ferrite qui en résulte est sans conséquence pour la soudabilité des structures austénitiques, ainsi que pour les austéno-ferritiques (pour lesquels est préconisé Arcal 39 en protection primaire) ConseilsExperts Pour le soudage des structures ferritiques et martensitiques, il est recommandé d utiliser des gaz inertes ; Arcal 1 ; hélium ou les mélanges Arcal 31 ; Arcal 32 en raison du risque de fragilisation par l hydrogène. Il arrive que certains utilisateurs emploient des gaz base azote avec addition d hydrogène (5 à 10 %). Ces gaz sont dits gaz de formage. Ils sont très employés en tuyauterie et présentent plusieurs avantages : bon effet réducteur des oxydes, garantie d un bel aspect de cordon exempt de défaut en racine grâce à un bon mouillage. Toutefois, la prise d azote ou d hydrogène dans la soudure peut engendrer une diminution de la résilience et de la résistance à la corrosion, ou risque de fragilisation. Il faut relativiser ce risque car rien ne certifie que le métal fondu réagira avec le gaz envers dû fait que celui-ci n est pas en contact direct avec le métal liquide. BASES NICKEL Si tous les procédés de soudage peuvent s appliquer aux bases Nickel, il reste néanmoins que ce matériau est sensible à l oxydation. C est pourquoi, on utilisera des gaz inertes en préférant les gaz Arcal 1 ; Arcal 31 et 32.

29 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 31 AUTRES MÉTAUX Par autres métaux nous évoquerons les métaux très réactifs pour lesquels nous conseillerons l utilisation du gaz inerte Arcal 1 comme pour la protection endroit. Le zirconium devra avoir une protection secondaire jusqu à ce que sa température soit inférieure à 250 C. Le magnésium et ses alliages sont également très réactifs à l oxygène. Là aussi, seuls des gaz inertes type Arcal 1 ou Arcal 31 conviennent. Le titane réagit très fortement à l oxygène et l azote qui peuvent diffuser dans le métal et le fragiliser tout comme l hydrogène, susceptible de former des porosités. C est aussi la raison pour laquelle le gaz inerte mis en œuvre est un facteur essentiel et doit être exempt d impuretés (cf. livret 1 : Influence des impuretés gazeuses). Ce matériau nécessite une protection endroit, un traînard et une protection envers selon le type de joint. Le traînard doit protéger la soudure jusqu'à une température de refroidissement de 400 C. Au delà de cette température, une sévère oxydation se produit. Même en l absence d une pénétration, il est recommandé de protéger l envers du joint. ALUMINIUM ET ALLIAGES Une protection envers sur les alliages bases Aluminium est inutile, car la couche d alumine joue ce rôle protecteur. Toutefois sur certaines applications fortes épaisseurs, on soutient le bain de fusion par un flux de gaz en légère surpression. Arcal 1 ou les mélanges Arcal 31 et 32 sont employés. Tout autre mélange risque de contaminer le métal déposé et favoriser la formation de porosités.

30 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 32 Gaz en soudage Plasma Le procédé Plasma est proche du soudage TIG. Il se caractérise par le fait qu un gaz plasmagène central est porté à l état de plasma par un arc électrique établi entre une électrode réfractaire (cathode) et la pièce à souder (anode). Ce gaz est confiné mécaniquement et cinétiquement par l intermédiaire d une tuyère refroidie, à travers laquelle on l oblige à passer. La protection endroit du bain de fusion est assurée par un gaz annulaire. Il faut toutefois prendre en compte que le gaz plasmagène et le gaz de protection ne jouent pas le même rôle et peuvent être différents. Le choix des gaz à utiliser doit se faire en tenant compte de l influence des différentes combinaisons sur : la vitesse de soudage le profil du cordon de soudure : forme de la pénétration et largeur du cordon Principe de soudage Plasma La forte concentration de l arc obtenu permet de traverser les pièces de part en part tout en maintenant en équilibre le bain de fusion qui se forme autour du plasma. C est la technique du «trou de serrure» dite «Key-hole». La solidification du bain s effectue à l arrière du bain lorsque la torche se déplace.

31 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 33 Cette technique garantit une bonne compacité et une pénétration du cordon de soudure sans l utilisation d un support envers. En soudage plasma avec la technique du trou de serrure, il est recommandé d utiliser une protection envers pour : Éviter d exposer certaines surfaces du bain qui se retrouvent dans la soudure après solidification ; Réduire le risque d effondrement car elle influe sur la tension superficielle du bain de fusion. Généralement, on utilise Arcal 1 en gaz plasmagène car ce gaz inerte permet d entretenir un arc pilote et d obtenir un démarrage de l arc avec efficacité. La faible conductibilité thermique de Arcal 1 donne une colonne d arc étroite, chaude et concentrée. Pour certaines applications, il est possible d ajouter de l hélium ou de l hydrogène. Il est préconisé de prendre un gaz de protection annulaire identique pour éviter une baisse de performances. Ainsi dans le cas d un couple gaz plasmagène/gaz de protection, un Arcal 15 de par une présence d hydrogène dans l arc, permet d obtenir une température élevée dans le plasma d arc. Arcal 1 en périphérie de l arc se ionise facilement et provoque une dilatation de l arc qui réduit la vitesse de soudage. Outre le fait de favoriser un arc instable, une addition d hélium ou d hydrogène engendre une usure prématurée de la torche de part la forte concentration d énergie.

32 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 34 Pour améliorer les performances, il est préférable de prendre Arcal 1 en gaz central et Arcal 10 ou 15 ou des mélanges Types Arcal 31 ; 32 ; 37 comme gaz annulaire. On obtient ainsi un arc stable et le profit d un gaz chaud en protection. Le gaz annulaire protège le bain de fusion de l air ambiant, aussi les gaz de protection sont similaires à ceux utilisés en soudage TIG : Arcal 1 et des mélanges types Arcal 10 ou Arcal 15 lorsque l on souhaite obtenir un plus bel aspect du cordon et favoriser des profils de cordons ou accroître les vitesses de soudage. Un apport d hydrogène donne plusieurs avantages. Les molécules qui sont au contact de l arc se dissocient et se recombinent au contact de la pièce en libérant de l énergie. Cette réaction moléculaire créée un dégagement de chaleur dans la colonne d arc. On obtient un cordon de soudure plus large et une augmentation de la vitesse de soudage. Des mélanges types Arcal 31 et 32 permettent également d augmenter les vitesses de soudage et de favoriser le mouillage. Du fait de la forte conductibilité thermique de l hélium, le transfert de chaleur dans ce milieu est favorable. La zone fondue est large et profonde. Ces gaz seront préférés pour des applications de remplissage de chanfrein ou soudage de fortes épaisseurs. À noter également que ces mélanges gazeux sont utilisés lorsque qu il y a incompatibilité métallurgique entre certains matériaux et les gaz type Arcal 10 ou 15.

33 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 35 SavoirPlus Outre son rôle de protection, le gaz annulaire influe sur le mouillage, la vitesse et l aspect du cordon. Arcal 11 présente la caractéristique de combiner les avantages des mélanges précédents. Ce gaz est très performant pour le soudage des aciers au carbone non trempants. On obtient les performances de mouillage ; forme du cordon de soudure ; vitesse de soudage avec toutefois l inconvénient d un arc moins stable. Choix du gaz pour applications Plasma tous matériaux Critères Arcal1 Arcal11 Arcal15 Arcal 37 Aspect Mouillage Vitesse Polyvalence Matériaux Préconisé Recommandé Conseillé à éviter sur les matériaux présentant des risques de trempe

34 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 36 Ces gaz sont utilisés pour le soudage des aciers non et faiblement alliés, les aciers inoxydables, les alliages de nickel, le titane, zirconium À noter également que lors du soudage plasma avec un bain de fusion assez large, il est préférable d utiliser un traînard pour la protection gazeuse secondaire. Pour le soudage d épaisseurs inférieures à 1 mm le procédé utilisé est le microplasma. Par rapport au TIG, l arc transféré en microplasma apporte les avantages suivants : Densité d énergie plus élevée se traduisant par des cordons de soudures plus étroits avec moins de déformations. Faible influence de la variation de la longueur d arc sur le bain de fusion. Les applications sont le plus souvent faites sur des métaux nobles : nickel, cupro-nickel, cuivre, or, laiton, titane, tantale, zirconium Les gaz plasmagènes et de protection sont identiques au soudage plasma. Pour les matériaux présentant une incompatibilité métallurgique avec une présence d hydrogène (Arcal 10 ou 15) on utilisera les particularités d un mélange contenant de l hélium type Arcal 31 par exemple.

35 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 37 Gaz en soudage MIG-MAG Comme en soudage TIG, le procédé MIG MAG est un procédé de soudage arc sous protection gazeuse qui consiste à établir un arc entre la pièce à souder cathode (pôle négatif) et un fil continu anode (pôle positif) dévidée par un dispositif approprié. MIG signifie Métal Inerte Gaz et MAG Métal Active Gaz. En fait il s agit du même Principe du soudage MIG/MAG procédé qui se différencie par le caractère chimique de l atmosphère contrôlée. Si durant de nombreuses années, il y avait confusion dans l interprétation de ces procédés, la norme européenne EN 439 concernant la codification des gaz de protection utilisés en soudage permet de préciser la différence d interprétation. Cette norme a pour objet de classifier les gaz de protection en fonction de leurs caractéristiques chimiques. Les puretés de gaz et la précision des mélanges sont également spécifiées. La dénomination MIG est attribuée aux gaz ou mélanges gazeux dont le caractère chimique contrôlé est inerte c est à dire qu il n y a pas de réaction avec le métal fondu. Les matériaux concernés sont les alliages légers ou les bases Nickel par exemple qui utilisent des gaz pratiquement inertes (Arcal Ni 15 et Arcal Ni 32). Pour l assemblage des aciers non faiblement ou fortement alliés, on utilisera une protection gazeuse active d'où l appellation MAG. Parmi les gaz actifs, on discernera les gaz oxydants : apport de dioxyde de carbone et/ou d oxygène et les gaz réducteurs : hydrogène.

36 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 38 Modes de détachement des gouttes Principales forces Poids des gouttes Forces éléctromagnétiques En soudage MAG les mélanges gazeux types ternaires argon/dioxyde de carbone/hydrogène ou quaternaires argon/dioxyde de carbone/hydrogène/hélium sont définis comme gaz oxydant du fait que le gaz réducteur est toujours en plus faible proportion. Dans ces procédés, l électrode est fusible et sert de métal d apport. Le gaz de protection doit protéger le bain de fusion de l air ambiant, favoriser le transfert des gouttes de métal en fusion et stabiliser la racine de l arc. La fusion du fil et le transfert du métal dans l arc s effectuent de différentes façons et sont directement influencés par le type de gaz ou mélanges gazeux utilisés ainsi que par les paramètres tension intensité. Force Antagoniste Résultante de la tension de surface LES MODES DE TRANSFERT DU MÉTAL DANS L ARC On appelle mode de transfert, le phénomène qui permet à la goutte de métal de se détacher de l extrémité du fil pour se projeter dans le bain de fusion. La force électromagnétique est l élément important pour le détachement de la goutte. Cette force électromagnétique est égale au carré de l intensité de soudage. Cela signifie que plus l intensité est élevée, plus vite la goutte se détache de l extrémité du fil et est de plus petite taille. LES RÉGIMES DE TRANSFERT DU MÉTAL DANS L ARC Les régimes de transfert sont les régimes d arc selon une plage de travail pour un même diamètre de fil. Les différents régimes de transfert sont :

37 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 39 PRINCIPE DU COURT-CIRCUIT Régime court-circuit : (50 à 200 A - 15 à 20V pour fil de 1,2) Ce régime d arc est utilisé pour de faibles énergies notamment pour le soudage de fines épaisseurs et pour les passes de pénétration. On obtient également une meilleure maîtrise du bain de fusion notamment lors du soudage en position. Une goutte se forme à l extrémité du fil, grossit jusqu'à venir au contact de la pièce. Il y a donc court-circuit, le courant augmente rapidement, il se produit un pincement qui permet à la goutte de se détacher, l arc se réamorce. Ce phénomène se répète de 60 à 200Hz. De nombreux mélanges types Arcal 22, Atal 5A, Arcal 21, Eloxal 35 sont utilisés pour ce régime d arc. Il faut toutefois préciser que le résultat est différent d un gaz à l autre en fonction d une stabilité d arc différente. Le nombre de gouttes par fréquence est plus ou moins important. Régime pulvérisation axiale : (densité de courant 200A/mm 2 et de tension élevée - 25 à 35V sur acier fil 1,2) Il n y a pas de court-circuit excepté à l amorçage de l arc. Le transfert se produit sous forme de fines gouttelettes (dont le diamètre est inférieur à celui du fil), qui sont projetées à grande vitesse dans l axe du fil. La colonne d arc est d une longueur de 4 à 6 mm. Du fait que la force électromagnétique est l élément déterminant pour le détachement de la goutte à l extrémité du fil, la fréquence de transfert des gouttes croit avec l intensité de soudage. Ce transfert se fait sous forme de fines gouttelettes en pluie à l extrémité du fil qui prend la forme d une pointe de crayon. L arc est chaud et permet une bonne maniabilité en raison de sa stabilité.

38 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 40 Courant (A) TRANSFERT SPRAY ARC OU PULVÉRISATION AXIALE INTENSITÉ ÉLEVÉE (b) Temps (ms) Tension (V) Ce régime d arc permet de fort taux de dépôt et une bonne pénétration. Le volume et la fluidité du bain le font principalement utiliser en soudage à plat sur des épaisseurs > 5 mm. Dans ce régime d arc, la goutte de métal fondue est en transit dans le plasma d arc et durant le temps de transfert, il y a réaction avec le gaz de protection. Par conséquent, le choix du gaz de protection est important pour ce régime d arc qui demande un gaz riche en argon ou argon hélium. Il faut cependant retenir que pour un diamètre de fil donné, plus le gaz est riche en argon plus bas sera le seuil d intensité à partir duquel il sera possible d être en pulvérisation axiale. Régime globulaire Ce régime d arc est l intermédiaire des précédents. L intensité de courant n est pas suffisante pour réaliser un effet de pincement provoquant le détachement de la goutte, qui devient grosse et de taille supérieure au diamètre du fil. La goutte de forme irrégulière vacille à l extrémité du fil, et sous l effet de la pesanteur, finit par tomber dans le bain de fusion ou à la surface de la tôle pour créer des projections. Le transfert se fait par court-circuit quand la goutte touche le bain, et n est pas toujours dans l axe de l arc. Ce mode de transfert donne un arc instable, de faibles pénétrations et provoque de nombreuses projections et défauts de soudage tel que porosités et caniveaux. Si un faible taux d oxydation stabilise la racine de l arc, un gaz ou mélange gazeux trop oxydant donne un arc instable et ne permet pas ou difficilement de sortir du

39 GazExpert - Rôle et choix du gaz de protection page 41 I(A) pulvérisation axiale Globulaire court-circuit Principe du régime pulse suffissants pour détacher des fines gouttes T(sec) insuffissants pour provoquer des courts-circuits régime globulaire occasionnant ainsi un résultat opératoire passable lié à ce régime d arc. C est la raison pour laquelle le dioxyde de carbone n est pratiquement plus utilisé en soudage autre que comme composant additionnel car même à très forte intensité, il ne sera pas possible de passer en pulvérisation axiale. Le développement d une gamme de gaz type Arcal permet d éviter ce régime d arc souvent utilisé en raison d un régime court-circuit à trop faible énergie et la pulvérisation axiale trop puissante. Régime Pulsé En régime pulsé, on utilise une intensité de pic et une intensité de base qui maintient l arc établi. Lors de l impulsion, la forte densité de courant permet de transférer une gouttelette de métal. Le comportement de l arc est similaire au régime par pulvérisation axiale, et permet de bénéficier de tous ses qualités de mode opératoire et résultat de soudage. Il est ainsi possible de souder de fines épaisseurs notamment sur alliages légers ou aciers inoxydables avec un arc «type pulvérisation axiale». On contrôle la puissance par les fréquences de pulsation ce qui permet de maîtriser le bain de fusion, la pénétration et la quantité de métal déposé. Ce régime d arc permet aussi de travailler avec une intensité moyenne correspondant au régime globulaire tout en ayant un transfert de métal de type pulvérisation axiale. Le régime d arc pulsé nécessite un gaz le plus riche possible en argon. Lorsque le matériau le permet, une faible addition de composant oxydant favorise la stabilité en racine d arc.