Procédés TIG et plasma

Documents pareils
La soudure à l arc. électrique. Jean-Claude Guichard. Groupe Eyrolles, 2006, ISBN :

PROCÉDÉS DE SOUDAGE (MANUELS ET SEMI- AUTOMATIQUES)

warrior PRET a TouT!

LE CETIME votre partenaire pour le progrès et l innovation:

PIPELINER II Modèle 609

Procédés ciblés par le programme

PMI-MASTER Smart. PMI portatif. Le premier spectromètre par émission optique ARC / SPARK réellement portable

Le polissage par laser

LES RÉPLIQUES MÉTALLOGRAPHIQUES

FICHE DE DONNEES DE SECURITE

INFO SOUDAGE LE SOUDAGE PAR FRICTION, UN PROCEDE DE SOUDAGE MULTIPLE ET INNOVATEUR

JOURNEE TECHNIQUE AFIAP du 15 Mai 2014

Groupe professionnel énergie de Centrale Nantes Intergroupe des centraliens de l énergie

biocer - système d implant dentaire

Université de Provence (Aix-Marseille I) UMR CNRS 6595 école polytechnique universitaire de Marseille. pour obtenir le grade de :

Chapitre 02. La lumière des étoiles. Exercices :

VARIO 200 / 200ZR LE FOUR À CÉRAMIQUE DOTÉ D UNE TECHNOLOGIE DE CUISSON RÉVOLUTIONNAIRE.

Procédés ciblés par le programme

Gaz en bouteilles, solutions de soudage et de coupage

Alfa Laval échangeurs de chaleur spiralés. La solution à tous les besoins de transfert de chaleur

L École nationale des pompiers du Québec. Dans le cadre de son programme de formation Pompier I

Collecteur de distribution de fluide

SOUDAGE HAUTES PERFORMANCES

Qu est-ce que l acier inoxydable? Fe Cr > 10,5% C < 1,2%

Programmes Prioritaires Nationaux : Fumées de soudage. Y. CAROMEL - Contrôleur de sécurité

SOLUTIONS TECHNOLOGIQUES D AVENIR

DELTA. Technologie XRF portable pour les applications PMI

CALIBRES OMEGA CO-AXIAL DESCRIPTION ECHAPPEMENT CO-AXIAL REGLAGE OMEGA

TOPTIG. Un nouveau procédé de soudage robotisé pour l industrie. Qualité TIG Absence de. projections garantie.

CASQUE AUTO-OBSCURCISSANT

Notes. Schéma général PRODUCTION ÉLECTROLYTIQUE Composés inorganiques, nonmétaux

SOUDAGE SANS PLOMB TEST DE CERTIFICATION DE FORMATION (DVD-FR45C)

Chapitre 11 Bilans thermiques

OCEANE Machine de brasage double vague

Prévention. pour le soudage et le coupage. Guide. Deuxième édition. Caroline Godin. Pantone 541 trame: 40% CMYK , trame:

Mobilier industriel en acier inoxydable

Système multicouche raccords à sertir et tubes

Mario Geiger octobre 08 ÉVAPORATION SOUS VIDE

NOTICE D UTILISATION. Masque de soudage protecteur de vision

STEAMY MINI. Nous vous félicitons pour l acquisition de l appareil «STEAMY - MINI», un appareil de grande qualité.

Microstructure des soudures de titane. Paul Danielson, Rick Wilson, et David Alman U. S. Department of Energy, Albany Research Center Albany, Orégon

LES MENUISERIES INTÉRIEURES

MESURE DE LA TEMPERATURE

Equipements de positionnement

Notice complémentaire. Centrage. pour VEGAFLEX série 80. Document ID: 44967

DATA CENTER. Règles d'ingénierie du Data Center DATA CENTER

Le confort de l eau chaude sanitaire. Gamme complète certifiée ACS pour le traitement de l eau chaude sanitaire

Glendinning propose depuis plus de trente ans des solutions innovantes d une qualité exceptionnelle pour l industrie nautique.

Colle époxydique multi usages, à 2 composants

Thermostate, Type KP. Fiche technique MAKING MODERN LIVING POSSIBLE

HISTAR. ArcelorMittal Europe - Long products Sections and Merchant Bars

FUSION PAR CONFINEMENT MAGNÉTIQUE

I. Introduction: L énergie consommée par les appareils de nos foyers est sous forme d énergie électrique, facilement transportable.

Améliorer Processus de Production et Qualité. Solution MES - LIMS chez Salzgitter Mannesmann Stainless Tubes

pouchard tubes pouchard tubes C A T A L O G U E G E N E R A L Pouchard Tubes Pantin Pouchard Tubes Lyon Pouchard Tubes Nantes PANTIN

Défauts dan les sachets souples état date stérilisables en autoclave nouveau 31/05/2002 Caractérisation et classification

Leading in Welded Bellows Technology. Soufflets à membranes soudées pour de nombreuses applications.

Chapitre n 6 MASSE ET ÉNERGIE DES NOYAUX

Haute Ecole de la Ville de Liège. Institut Supérieur d Enseignement Technologique.

Enregistrement automatique. des données

Eau chaude Eau glacée

Chapitre 5 : Noyaux, masse et énergie

O v e r a l l e x p e r t i s e i n t h e m a i n t e n a n c e o f p l a t e s h e a t e x c h a n g e r s

Machine engineering. MACHINES HORIZONTALES A DECOUPER LES CONTOURS OFS 222 OFS-HE 3 OFS-H TWINCUT FSM I

CIRCUITS DE PUISSANCE PNEUMATIQUES

Protégez-vous des risques liés aux fumées de soudage. Information prévention. Vous êtes soudeurs en atelier de Métallerie Serrurerie?

Série M Echangeurs thermiques à plaques

KASTOspeed: Scies automatiques de production à lame circulaire pour le débit économique de très grandes séries dans l acier et les non-ferreux.

Matériau S235JR - DIN EN Finition de surface. Epaisseur du matériau 1,5 mm. Désignation Filetage M Cote X Longueur L Charge de traction

RAPPORT DE CLASSEMENT. RAPPORT DE CLASSEMENT n EFR

Vannes à 2 ou 3 voies, PN16

PS Générateur mobile pour le soudage orbital THE ART OF WELDING. TIG - Avec ou sans métal d apport, AVC, OSC

Cisco Certified Network Associate

Potentiel de valorisation d un déchet en filière métallurgique

Projet de parc éolien en mer au large de Courseulles-sur-Mer

Principe et élaboration de poudre par atomisation gazeuse, granulométrie et traçabilité pour la fabrication additive.

Energie solaire

>> Une solution pour chaque projet

SIMULATION DU PROCÉDÉ DE FABRICATION DIRECTE DE PIÈCES THERMOPLASTIQUES PAR FUSION LASER DE POUDRE

Plaques CDP CastoDur Diamond Plates

3 Charges électriques

D'un simple coup d'oeil: Caractéristiques techniques de la MC cm. 40 cm. Idéale pour des fontes uniques et des petites séries

OPTITOME, OXYTOME, PLASMATOME, ALPHATOME ET CYBERTOME

Mesurer la consommation d air comprimé ; économiser sur les coûts d énergie

RELAIS STATIQUE. Tension commutée

Vanne " Tout ou Rien" à siège incliné Type 3353

Chapitre 3 : Consommables arc

Appareils de signalisation optiques Colonnes lumineuses préconfigurée Kompakt 71

Guide du bon contrôle de fuite

Production mondiale d énergie

DIFFRACTion des ondes

G 7.10 G 7.10, ,

INSTRUCTIONS DE MONTAGE CIVIK ZINK

Armoires de réfrigération et de congélation Inventus / GN 2/1 profonde

VRD. Afin de faciliter vos recherches, ce catalogue comprend quatre parties :

MACHINE A SOUDER MANUEL D UTILISATION

2 e partie de la composante majeure (8 points) Les questions prennent appui sur six documents A, B, C, D, E, F (voir pages suivantes).

la climatisation automobile

Transcription:

Procédés TIG et plasma Dossier : soudage TIG et soudage plasma AMÉLIORATION EN SOUDAGE P R O D U C T I V I T É DE LA www.airliquide.ca

Sommaire 1 Introduction... 3 2 Le soudage à l'arc électrique sous protection gazeuse avec électrode réfractaire... 4 2.1 Le procédé TIG (GTAW) Principe et mise en œuvre du procédé... 4 2.2 Le procédé plasma (PAW) Principe et mise en œuvre du procédé... 5 3 Performances... 7 3.1 Amélioration de la productivité par la vitesse de soudage ou la pénétration... 7 3.1.1 Le soudage TIG avec déviation d arc en automatique... 7 3.1.2 Le soudage TIG double flux... 7 3.1.3 Le soudage multi-électrode en automatique... 8 3.1.4 Le soudage plasma + TIG... 9 3.2 Amélioration de la productivité par la qualité du joint, compacité et pénétration... 10 3.3 Amélioration de la productivité par la tolérance sur les préparations en soudage manuel... 10 3.4 Amélioration de la productivité par l utilisation du soudage en position... 10 3.4.1 Le soudage longitudinal en position verticale (montante ou descendante)... 10 3.4.2 Le soudage circulaire en position corniche... 11 3.5 Amélioration de la productivité par la réduction ou suppression du parachèvement (qualité de finition)... 11 3.6 Amélioration de la productivité par le taux de dépôt TIG fil chaud et plasma fil chaud... 11 3.7 Amélioration de la productivité par la fiabilité des amorçages... 11 4 Exemple d application... 12 4.1 Soudage plasma en préfabrication de tuyauterie... 12 4.2 Soudage plasma et plasma + TIG en chaudronnerie... 13 5 Les équipements... 14 6 Les produits d apport et les gaz... 15 6.1 Les produits d apport... 15 6.2 Les gaz... 15 7 Conclusion... 15 2

1 Introduction Un principe bien maîtrisé Le procédé TIG, Tungsten Inert Gas, consiste à créer une source de chaleur à partir d'un arc électrique jaillissant dans une atmosphère gazeuse inerte entre une électrode réfractaire en tungstène et une pièce à souder servant d'anode. Le plasma représente une évolution du procédé TIG vers les hautes densités d énergie, l arc subissant dans une torche plasma un effet de constriction à travers une tuyère fortement refroidie. L excellence de la qualité sur tous les matériaux : gisement de gain de productivité Premier atout d importance dans un contexte industriel qui réclame un degré de qualité de plus en plus élevé, le TIG et le plasma produisent des assemblages d un aspect irréprochable, qui, dans bien des cas, ne nécessitent aucune reprise ultérieure. De plus, autre aspect non négligeable, ces procédés s appliquent à des matériaux aussi divers que les aciers au carbone, inoxydables, alliages de nickel, titane, zirconium, tantale et pour le TIG les alliages d aluminium et les cuivreux. La densité d énergie : tableau comparatif TIG FAISCEAUX HAUTES ÉNERGIES TIG PLASMA FAISCEAU DOUBLE FLUX À JET DÉBOUCHANT D ÉLECTRONS LASER Densité d énergie 50W/mm 2 150W/mm 2 10 3 W/mm 2 10 5 W/mm 2 10 5 W/mm 2 Constriction Pneumatique Électromagnétique Optique (focalisation) (tuyère) (bobine de focalisation) (lentille de focalisation) Bobine de focalisation 1 er foyer Champ magnétique Champ magnétique 2 ème foyer Point focal MODE FUSION Effondrement Effondrement à jet débouchant Effondrement À jet débouchant À jet débouchant 3

2 Soudage à l arc électrique sous protection gazeuse avec électrode réfractaire 2.1 Le procédé TIG Principe et mise en œuvre du procédé TIG = Tungsten Inert Gas Soudage électrique à l arc avec électrode réfractaire Sous gaz inerte (ex : argon) Également GTAW = Gas Tungsten Arc Welding À l aide d un courant électrique approprié dont la nature varie avec celle du métal de base (par exemple : courant continu pour les aciers inoxydables), on fait jaillir dans une veine de gaz inerte (argon ou mélange gazeux) un arc électrique entre une électrode de tungstène (infusible) et la pièce à souder. La chaleur dégagée par cet arc fait fondre localement la pièce ainsi que le métal d apport (éventuel) formant ainsi le joint soudé après refroidissement. Ce gaz inerte généralement à base d argon ou d hélium isole de l air le métal en fusion, les zones chaudes environnantes et évite toute oxydation de l électrode au tungstène. Alimentation électrique courant continu : polarité directe ( - à l électrode) pour le soudage de tous les matériaux métalliques Figure 1 Température C ( F) 4 000-10 000 (7 000-18 000) 10 000-16 000 (18 000-29 000) ARC LIBRE (TIG) 150 A - 14 V Il présente une forme conique et dissipe à sa périphérie une part importante de son énergie. (aciers au carbone, aciers inoxydables, titane, bases nickel, ) y compris les alliages d aluminium (sous protection d hélium). courant pulsé : à partir de la même polarité que précédemment l énergie de soudage est maîtrisée en période haute et basse intensité, permettant de réduire le volume de métal fondu. Le courant pulsé facilite donc le soudage en position et le soudage des fines épaisseurs. courant alternatif et polarité variable : principalement dédié au soudage des alliages légers. Sa particularité principale est de pouvoir, en polarité inverse, craquer la couche d alumine, les électrons de la couche superficielle de l alliage étant arrachés et projetés vers l électrode (anode). L évolution du courant alternatif vers la polarité variable permet de mieux maîtriser les alternances soudage et décapage par un réglage indépendant des amplitudes et temps de chaque phase et de limiter le bombardement électronique de l électrode, son échauffement et sa destruction progressive. Il faut respecter les règles suivantes : grande propreté des bords à assembler et du métal d apport. éliminer les oxydes éventuels et les traces de graisse. préchauffer de 200 à 400 C (392 à 752 F) les pièces de fortes dimensions en alliages légers et surtout cuivreux. préparer les pièces en fonction des épaisseurs, du type de joint, de la nature des pièces, etc. faire varier l intensité selon que le soudage est manuel, automatique ou en position, mais aussi suivant l épaisseur, la préparation, la nature des pièces. pour les matériaux très oxydables à chaud (titane, tantale, zirconium), une protection supplémentaire est indispensable à l arrière du cordon avec un gaz de même nature. Cette protection se fait par un traînard. 4

2.2 Le procédé plasma Principe et mise en œuvre du procédé PAW = Plasma Arc Welding L apport d énergie nécessaire au soudage est assuré par un arc électrique jaillissant sous une atmosphère de gaz inerte plasmagène entre une électrode infusible et les pièces à assembler. L éventuel apport de fil se fait à l extérieur de la torche. Cet arc est confiné mécaniquement et cinétiquement par l intermédiaire d une tuyère au travers de laquelle on l oblige à passer. CONSTRICTION MÉCANIQUE DE L ARC Le flux de l arc est contraint de traverser un orifice cylindrique étroit (tuyère) qui le constricte mécaniquement. La tension dans la colonne d arc s élève par rapport à celle d un arc libre de même intensité et l énergie augmente en proportion. CONSTRICTION PNEUMATIQUE DE L ARC Dans ce cas, l orifice cylindrique est remplacé par une tuyère à convergentdivergent dans laquelle la pointe conique de l électrode, suivant sa position dans l orifice de la tuyère, module, en jouant sur la relation débit/ vitesse de ce gaz, l effet Venturi auquel le gaz plasmagène est soumis. Le confinement de l arc, variable suivant les paramètres cités, est donc obtenu par le gaz plasmagène lui-même d où l appellation de constriction pneumatique. Un deuxième gaz, qui peut être de nature identique ou différente du premier suivant les applications, circule entre la tuyère et la buse et confine thermodynamiquement le plasma. Ce gaz a aussi pour fonction de protéger le cordon de soudure (fig. 2). Tuyère à striction mécanique Tuyère à striction pneumatique Figure 2 Gaz annulaire Gaz central Température C ( F) 4 000-10 000 (7 000-18 000) 10 000-16 000 (18 000-29 000) 16 000-24 000 (29 000-43 000) 24 000 ( 43 000) ARC PLASMA 150 A - 28 V Il diverge peu hors de la tuyère énergiquement refroidie. La zone de température 10 000-16 000 C (18 000-29 000 C) est transférée à la pièce dans un faisceau concentré. 5

TYPE D ARC Il faut en premier lieu distinguer deux types d arcs : L arc non transféré ou arc soufflé s établit entre l électrode reliée au pôle - du générateur et la tuyère reliée au pôle + du générateur. Dans ce cas, l arc peut, suivant les cas, s accrocher en différents points de la tuyère, et le fort débit de gaz central permet de le souffler à l extérieur. Ses principales applications sont : - soudage de pièces conductrices ou non de l électricité. - amorçage de l arc principal. L arc transféré est établi entre l électrode et les pièces à assembler. Le jet plasmagène est entièrement parcouru par le courant de soudage, la tache anodique est accrochée sur la pièce à souder et de ce fait transmet davantage de chaleur au joint. L étranglement de cet arc conduit à un effet de striction et de concentration de l énergie. ALIMENTATION ELECTRIQUE Courant continu lisse : polarité directe ( - à l électrode) pour le soudage des matériaux métalliques (aciers au carbone, aciers inoxydables, bases nickel et titane). Courant continu pulsé : à partir de la même polarité que précédemment, l énergie de soudage est maîtrisée en période haute et basse intensité. Le courant pulsé permet d ouvrir les domaines opératoires de soudage des faibles épaisseurs et du soudage en position avec contrôle de la pénétration. Courant alternatif en polarité variable : dédié au soudage de l aluminium et de ses alliages. C est aujourd hui le seul moyen pour souder en plasma en mode à jet débouchant ( Keyhole en anglais) sous protection d argon. La polarité variable permet d optimiser les phases de soudage et de décapage indispensables au soudage des alliages légers. MISE EN ŒUVRE Elle dépend essentiellement de l épaisseur à souder. Épaisseurs inférieures à 3 mm (0.12 ) : le cordon de pénétration est obtenu par progression du bain de fusion à travers l épaisseur à souder. Les intensités de soudage mises en jeu sont faibles et pour cette raison le jet de plasma n est pas débouchant (soudage par conduction). Épaisseurs supérieures à 3 mm (0.12 ) : dans ce domaine, la technique la plus intéressante est celle du jet débouchant (trou de serrure) dans laquelle le jet plasma traverse sur toute leur épaisseur les pièces à assembler. Le métal en fusion est rejeté vers l arrière où en se refroidissant, il forme le cordon de soudure. L assurance d obtenir une bonne pénétration et corrélativement de supprimer tout support à l envers en est le principal avantage. La technique à jet débouchant est utilisée industriellement en soudage automatique. 6

3 Performances 3.1 Amélioration de la productivité par la vitesse de soudage ou la pénétration 3.1.1 Le soudage TIG avec déviation d arc en automatique Les installations de soudage automatique peuvent être équipées d une torche spéciale prévue pour créer une déflection électrique axiale de l arc TIG grâce à un champ magnétique généré par une bobine d induction. Grâce à ce système, la zone de chaleur est très sensiblement allongée suivant l axe de la soudure et peut donc engendrer un accroissement de la vitesse de l ordre de 30 % sur des épaisseurs inférieures à 2 mm (5/64 ). Cette particularité est surtout appréciable pour le soudage en continu des tubes minces formés à partir d une bande, des gaines de câble, des blindages de résistance électrique 3.1.2 Le soudage TIG double flux Le procédé TIG double flux permet : la constriction de l arc par le flux de gaz concentrant l énergie sur une faible largeur, et assurant une pénétration constante, régulière, plus importante qu en TIG conventionnel. la diminution des contraintes et des déformations, en réduisant fortement la section de métal fondu, plus d économie : - la suppression des préparations de joints jusqu à 6 mm (0.24 ); au-delà les préparations sont moindres par rapport au TIG. - la diminution de la consommation de métal d apport. - le travail en une seule passe jusqu à 6 mm (0.24 ) pour les alliages légers. une mise en œuvre et une utilisation qui restent simples grâce à : - l utilisation d un seul gaz axial et annulaire. - l emploi d un seul type d électrode de tungstène thorié (Ø 1.6 mm (1/16 ) pour les aciers au carbone et les aciers inoxydables, Ø 3.2 mm (1/8 ) pour les alliages légers). SUR ACIER AU CARBONE ET ACIER INOXYDABLE Le TIG conventionnel Le TIG double flux Type I soudage Type I soudage Épaisseur de préparation en A* de préparation en A* 60 Talon 1.5 à 2 mm 1.3 mm (0.05 ) (0.05 à 5/64 ) en 2 passes 60 Talon 1.5 à 2 mm 2 mm (5/64 ) (0.05 à 5/64 ) en 2 ou 3 passes 1 ère passe : 80 4 mm 2 ème passe : 100 (5/32 ) 1 ère passe : 90 2 ème passe : 100-110 * intensité moyenne en soudage à plat 65-70 6 mm 1 ère passe : 130 (0.24 ) 2 ème passe : 100 SUR ALLIAGES LÉGERS Le TIG conventionnel Le TIG double flux Type I soudage Type I soudage Épaisseur de préparation en A* de préparation en A* 90 Talon 2 mm 2 mm (5/64 ) (5/64 ) en 2 passes 140 4 mm (5/32 ) 1 ère passe : 100 6 mm 2 ème passe : 150 (0.24 ) en 2 passes 90 135 En résumé : à pénétration égale, on a besoin de moins d énergie en TIG double flux, ou bien il est possible d augmenter la vitesse de soudage de 20 % par rapport au TIG simple. 7

3.1.3 Le soudage multi-électrode en automatique Ce procédé utilisé surtout sur des lignes de fabrication de tubes permet (en associant plusieurs électrodes dont les fonctions sont différenciées : préchauffe, pénétration et lissage) d envisager des vitesses de soudage jusqu à 3 fois supérieures à celles obtenues en mono-torche. Ces performances de soudage sont liées à la qualité de la ligne de profilage. vitesse de soudage m/min (po/min) 10 (393) PERFORMANCES COMPARÉES DU SOUDAGE TIG ET TRICATHODE E 16 TRICATHODE 5 (196) 0 1 (0.04) 2 (5/64) 3 (0.12) 4 (5/32) 5 (0.2) 6 (0.24) 7 (0.28) 8 (5/16) Épaisseur du tube mm (po) TRICATHODE Possible Recommandé TIG Possible Recommandé E 16 E 25 E 25 / TIG + PLASMA + TIG E 25 TRICATHODE TIG+PLASMA+TIG ASSEMBLAGE DE TORCHES 8

3.1.4 Le plasma + TIG L association en soudage automatique et en position tandem des procédés plasma et TIG permet d envisager, tout en gardant les caractéristiques de qualité propre au plasma (compacité et pénétration) un gain de vitesse de 30 à 40 %, le procédé TIG assurant le lissage et une qualité d aspect irréprochable. Épaisseur 8 mm Ce procédé est utilisé principalement en chaudronnerie pour des soudures de grande longueur. Pour le procédé plasma + TIG, une torche TIG ainsi qu un dispositif d apport de fil froid sont positionnés à environ 160 mm derrière la torche plasma. L arc plasma assure la fusion de toute l épaisseur du joint pendant que la torche TIG complétée d une oscillation magnétique et d un apport de fil froid produit une passe de finition simultanée. Cette configuration permet d augmenter la vitesse de 30% par rapport au plasma monotorche. Le procédé plasma + TIG est en général applicable aux soudures d une longueur > 3 000 mm (10 ) ou aux pièces d un diamètre excédant 2 200 mm (7 ). Le procédé plasma + TIG (bicathode) offre des avantages notables : opération d une seule passe, réduction de la quantité de métal d apport utilisé, soudage à grande vitesse, faible déformation, étroitesse de la zone affectée thermiquement, haute qualité radio, faible surépaisseur, très bel aspect du cordon permettant de réduire les temps de meulage et de polissage. vitesse de soudage cm/min (po/min) 100 (34.37) Performances comparées TIG, plasma et plasma + TIG Comparaison des vitesses de soudage TIG ÉPAISSEUR PLASMA PLASMA + TIG mm (po) Vitesse de soudage cm/min (po/min) 50 (19.69) 3 (0.12) 50 (19) 65 (26) TIG + PLASMA 4 (5/32) 35-40 (14-16) 50-60 (20-24) 5 (0.2) 25-30 (10-12) 40 (16) PLASMA 8 (5/16) 15-20 (6-8) 25 (10) 10 (3.94) 1 (0.04) 5 (0.2) 8 (5/16) épaisseur en mm (po) 9

3.2 Amélioration de la productivité par la qualité du joint PLASMA À JET DÉBOUCHANT Compacité Les procédés TIG et plasma, grâce à la stabilité de l arc, se caractérisent par la possibilité de travailler en vision directe permettant un parfait contrôle du bain et de l apport de métal lorsqu il y en a. Cette stabilité d arc en atmosphère inerte conduit également à une excellente compacité. Pénétration En plasma automatique on obtient l assurance d une pénétration complète et régulière grâce à la technique du jet débouchant sur joint présenté bord à bord jusqu à une épaisseur de 8 mm (5/16 ) en acier au carbone ou inoxydable à plat. Dans ce cas précis le gain de productivité est obtenu également par la simplification de la préparation. 3.3 Amélioration de la productivité par la tolérance sur les préparations Le TIG manuel, du fait de la dissociation de l apport énergétique et de l apport de métal admet une plus grande tolérance sur les préparations, il permet également la reprise nette de défauts accidentels. 3.4 Amélioration de la productivité par l utilisation du soudage en position Virole issue d un coil Soudage Plasma vertical Soudage de la cuve en Plasma corniche Le schéma ci-contre montre bien qu avec le process de fabrication de grands réservoirs utilisés dans les industries agroalimentaires, chimiques et pétrochimiques, il est possible de réduire les espaces nécessaires au sol, les temps de manipulations des viroles et de supprimer les outillages de conformations des viroles. 3.4.1 Le soudage longitudinal en position verticale (montante ou descendante) Il est recommandé de souder en plasma à l aide du banc spécifique de cette application qui évitera le pointage des tôles et permet une protection gazeuse envers. Les épaisseurs les plus courantes de 2.5 à 6 mm (0.1 à 0.24 ) se soudent bord à bord et sans préparation. 10

3.4.2 Le soudage circulaire en position corniche Le réservoir à souder peut être placé sur un plateau tournant et la torche reste fixe. Si toutefois la cuve ne peut être mise en rotation, c est la torche qui, montée sur un chariot, se déplace. Les épaisseurs soudables en une passe ne dépassent pas 6 mm (0.24 ) et les vitesses de soudage s échelonnent de 25 à 40 cm/min (10 à 16 po/min). Pour des épaisseurs supérieures à 6 mm (0.24 ) on procédera en deux passes avec préparation (chanfrein). 3.5 Amélioration de la productivité par la réduction ou suppression du parachèvement L absence totale de projections et le contrôle parfait du dépôt de métal conduisent à un aspect de cordon maîtrisé (endroit comme envers), les opérations de parachèvements nécessaires avec les autres procédés sont donc superflues. Le procédé TIG est d ailleurs quelquefois utilisé comme un procédé complémentaire de parachèvement (amélioration de la tenue à la fatigue). 3.6 Amélioration de la productivité par le taux de dépôt TIG et plasma fil chaud Pour remplir des chanfreins de 40 mm (1.58 ) de profondeur, comme ce fut le cas pour l industrie nucléaire, l apport de fil chaud constitue une solution très intéressante et parfaitement adaptée aux applications recherchant des caractéristiques élevées de joints soudés. Dans cette technique particulière, la fusion du fil n est plus assurée uniquement par l arc TIG mais par un courant auxiliaire qui porte son extrémité à un état proche de la fusion. Rentable pour des opérations sur des tôles à partir de 10 mm (0.4 ) d épaisseur, l apport de fil chaud permet de déposer de 2.5 à 3 kg (5.5 à 6.1 lb) de métal par heure et donc d associer la qualité du soudage TIG à la productivité élevée du remplissage des chanfreins en multipasse ou en rechargement. 3.7 Amélioration de la productivité par la fiabilité des amorçages Grâce à l arc pilote en plasma, lorsque la séquence de soudage réclame de nombreux amorçages, ceux-ci peuvent être réalisés de façon répétitive, régulière et sans risque de pollution de l électrode. Arc pilote permanent. Le système est prêt à souder. Commande de transfert d'arc Arc transféré et soudage. 11

4 Applications 4.1 Soudage plasma en préfabrication de tuyauterie Les assemblages sont préparés en amont de l équipement plasma par un ou plusieurs monteurs qui prépositionnent les éléments par pointage TIG manuel et qui mettent en place les bouchons ou cloisons délimitant la protection gazeuse à l intérieur des tubes. (Les alimentations en gaz pendant le soudage sont gérées par l équipement plasma). TEMPS DE SOUDAGE Ø extérieur Épaisseur Durée de l opération de soudage Durée approximative Nuance Préparation tube paroi plasma automatique de la même opération acier du joint mm (po) mm (po) (hors mise en place des assemblages) en soudage manuel 60 (2.36) 2.9 (0.11) carbone 2 minutes (2 passes enchaînées) 15 minutes 133 (5.24) 3.8 (0.15) carbone 4 minutes (2 passes enchaînées) 24 minutes 406 (15.98) 9.52 (0.38) carbone 14 minutes (2 passes enchaînées) 24 minutes 114 (4.49) 8 (5/16) AISI 304 4 min., 10 sec. (2 passes enchaînées) 38 minutes 170 (6.69) 3.2 (1/8) AISI 304 2 minutes (1 passe) 55 minutes Exemples de réalisations : 12

4.2 Soudage plasma et plasma + TIG en chaudronnerie Aujourd hui les procédés plasma et plasma + TIG sont utilisés dans le monde entier pour la réalisation des principales soudures longitudinales et circulaires en chaudronnerie. Le procédé plasma à jet débouchant est un procédé de soudage à une passe, en pénétration totale, permettant de souder depuis un seul côté. Citernes en acier inox Le procédé plasma / plasma + TIG (bicathode) offre des avantages notables : une opération d une seule passe, réduction de la quantité de métal d apport utilisé, faible déformation, étroitesse de la zone affectée thermiquement, haute qualité radio, faible surépaisseur, très bel aspect du cordon permettant de réduire les temps de meulage et de polissage. Soudage circulaire avec vireurs et positionneurs L installation est équipée d un dispositif de suivi de joint qui peut-être assisté de dispositifs de visualisation qui libèrent l opérateur et assurent un suivi précis. Pour les passes de pénétration, les procédés plasma et plasma + TIG offrent un avantage significatif par rapport aux autres procédés. Ils permettent en effet d augmenter considérablement la vitesse de soudage, par rapport au TIG, surtout si l on tient compte du fait qu il s agit d une opération à passe unique. Du point de vue temps de soudage, des gains substantiels peuvent être obtenus. Comparaison des vitesses de soudage (acier inox austénitique) ÉPAISSEUR PLASMA PLASMA + TIG mm (po) Vitesse de soudage cm/min (po/min) 3 (0.12) 50 (19) 65 (26) 4 (5/32) 35-40 (14-16) 50-60 (20-24) 5 (0.2) 25-30 (10-12) 40 (16) 8 (5/16) 15-20 (6-8) 25 (10) 13

5 Les équipements D une manière générale en automatique, une installation de soudage TIG ou plasma est constituée : d un générateur de courant de soudage, d un pupitre de commande permettant de gérer les paramètres de soudage : intensité, tension, vitesse de fil, cycle et débit de gaz et gestion mouvement, d une ou plusieurs torches et systèmes complémentaires : apport de fil, déviation et régulation de tension d arc. Installation type Système de positionnement ou mise en mouvement de la torche Directeur de commande Torche de soudage Apport de fil Faisceau de liaison de la torche au générateur Régulation automatique de hauteur d'arc Alimentation gaz de la torche Source de courant Système d'entraînement de la pièce Pièces à souder 14

6 Les produits d apports et les gaz 6.1 Les produits d apport Le métal d apport utilisé, quand il s avère nécessaire, sera en général d une nuance identique au métal de base. 6.2 Les gaz La mise en œuvre des procédés TIG et plasma nécessite : Pour le plasma : 2 gaz minimum 1 gaz plasmagène, 1 gaz annulaire (protection) et éventuellement un gaz de protection envers Pour le TIG : 1 gaz minimum 1 gaz inerte et éventuellement un gaz de protection envers L interaction de ces gaz conditionne : la vitesse de soudage (déplacement relatif torche/pièce) la morphologie du cordon Le rôle de ces gaz est très important : PLASMA PLASMA TIG TIG OU PLASMA GAZ PLASMAGENE GAZ ANNULAIRE GAZ INERTE GAZ PROTECTION ENVERS - Potentiel d ionisation bas (amorçage et stabilité d arc) - Bonne conductivité thermique - Bonne enthalpie (énergie cinétique des particules en mouvement) - Masse atomique importante (énergie cinétique des particules en mouvement) - Protection du plasma - Protection du bain de fusion - Protection du bain de fusion - Protége le cordon de l oxydation Tableau de choix de gaz : PLASMA TIG PLASMA TIG GAZ PLASMAGENE GAZ ANNULAIRE GAZ PROTECTION ENVERS GAZ ACIERS AU CARBONE & FAIBLEMENT ALLIES + H 2 : Blueshield 11 + H 2 : Blueshield 11 + H 2 : Blueshield 12 + H 2 : Blueshield 11, 12 + CO 2 : Blueshield 6, 7, 8 + H 2 : Blueshield 11, 12 + He : Blueshield 1 ACIERS INOXYDABLES AUSTENITIQUES + H 2 : Blueshield 12 Azote Azote + H 2 : Blueshield 15 + H 2 : Blueshield 11 + H 2 : Blueshield 12 + H 2 : Blueshield 11, 12 + H 2 : Blueshield 11, 12 BASES NICKEL + H 2 : Blueshield 12 + H 2 : Blueshield 12 + H 2 : Blueshield 11 + H 2 : Blueshield 11, 12 METAUX NOBLES (titane, tantale, zirconium) + He : Blueshield 1 + He : Blueshield 1 + He : Blueshield 1, 2, 3 ALUMINIUM & ALLIAGES + He : Blueshield 1 + He : Blueshield 1, 2, 3 He 7 Conclusion simplification des préparations en plasma bord à bord, réduction très sensible voire élimination du parachèvement, diminution du taux de reprise, accroissement de la vitesse en multi-procédé. L excellent niveau de qualité obtenu en soudage TIG et plasma permet des gains de productivité très sensibles. 15

DISTRIBUÉ PAR : www.airliquide.ca 1-800-817-7697 Note : Ce document est fourni uniquement à titre informatif et ne doit pas être considéré comme une forme de représentation ou de garantie quelle qu elle soit, ou un énoncé de termes ou conditions de vente. Bien que l'information contenue dans le présent document est considérée exacte, aucune garantie n est fournie relativement à son exactitude ou son caractère exhaustif, ou son application chez un client ou dans une situation en particulier. Les termes et conditions liés à toute transaction de vente qui pourrait être conclue entre Air Liquide et un client doivent être énoncés dans le contrat signé par les parties. 1140-398F (06-06) REL.