Réglage des paramètres de soudage
Pour effectuer le réglage des paramètres de soudage, il faut considérer deux facteurs:
- la nature des métaux à souder;
- l'épaisseur des pièces.
La nature des métaux à souder détermine le type de courant à utiliser: courant continu avec électrode positive (CCEP), courant continu avec électrode négative (CCEN) ou courant alternatif (CA). Une fois ce choix arrêté, on peut choisir le type d'électrode à employer.
L'épaisseur des pièces détermine pour sa part l'intensité du courant à utiliser, le diamètre de l'électrode et, si nécessaire, le diamètre de la baguette d'apport à employer.
Choix du type de courant de sondage
Avec le procédé GTAW, comme avec tous les procédés de soudage à l'arc, l'utilisation de courant continu est préférable pour la stabilité de l'arc. La majorité des métaux soudés à l'aide du procédé GTAW sont soudables avec du courant continu et une polarité normale (électrode négative), ce qui produit la meilleure stabilité d'arc et une plus grande profondeur de pénétration.
Les métaux qui font exception à cette règle sont les alliages d'aluminium et de magnésium, de même que certains alliages contenant une quantité appréciable de ces éléments. C'est particulièrement le cas des bronzes à l'aluminium.
Comme vous le savez, l'aluminium et le magnésium sont très facilement oxydés, et leurs oxydes sont réfractaires, c'est-à-dire qu'ils fondent seulement à de très hautes températures. Lorsqu'on tente de souder ces métaux à l'aide de courant continu avec une polarité normale (CCPN), il est difficile de percer la couche d'oxydes de surface, car elle n'a pas tendance à fondre et forme une croûte.
Il faut donc inverser la polarité pour réussir à " nettoyer " la surface de cette couche d'oxydes et obtenir un bain clair. Vous vous souviendrez en effet que le bombardement des électrons se fait du pôle négatif au pôle positif, ce qui produit un effet de déchiquetage de la couche d'oxydes sur la surface fondue.
Toutefois, l'échauffement de l'électrode ainsi provoqué diminue beaucoup le courant maximal que l'on peut utiliser avec une électrode d'un diamètre donné. Par conséquent, la capacité d'une électrode branchée au pôle positif ne vaut que 10 % de sa capacité lorsqu'elle est reliée au pôle négatif. De plus, la profondeur de pénétration est alors faible. Ce mode de fonctionnement est donc peu utilisé.
Pour résoudre le problème, on fait appel au courant alternatif. Ainsi, pendant le demi-cycle où l'électrode est positive, il se produit un effet de nettoyage électronique de la couche d'oxydes à la surface du bain de fusion et dans son environnement immédiat. Pendant l'autre demi-cycle, alors que l'électrode est négative, le courant peut réaliser son travail de pénétration et de fusion sur un bain clair et une pièce propre. Il se produit toutefois un problème de rectification du courant, semblable à ce que produit une diode, mais seulement partiellement, soit durant l'alternance positive du courant.
Les sources de courant conçues pour le soudage des alliages d'aluminium à l'aide du procédé GTAW possèdent un circuit de compensation qui permet de rétablir l'équilibre. L'utilisation de courant alternatif augmente la capacité de l'électrode au regard de l'intensité qu'elle peut supporter comparativement au branchement en courant continu avec électrode positive et la ramène à environ 50 % de sa capacité en CCEN.
Un autre problème qui se pose avec l'usage de courant alternatif est la nécessité de réamorcer l'arc à chaque demi-cycle. L'emploi du courant de haute fréquence en mode continu permet de remédier à ce problème.
Certaines sources de courant produisent un courant alternatif à onde carrée. La vitesse de montée du courant lorsqu'il change de direction est très élevée. La vitesse de passage par la valeur zéro est assez élevée pour que l'arc se réamorce sans l'aide de la haute fréquence dans la plupart des cas, sauf si les pièces sont recouvertes d'une couche d'oxydes épaisse. On utilise alors la haute fréquence seulement pour l'amorçage, comme avec du courant continu.
Réglage du courant de sondage
Comme guide général, on peut considérer que le courant de soudage nécessaire varie entre 35 et 50 A par millimètre d'épaisseur. Évidemment, lorsque la pièce est très épaisse, cette règle est plus difficilement applicable. Il faut à ce moment tenir compte de la préparation du joint, qui produit une épaisseur apparente moindre, exigeant un courant moins élevé. La source de courant se règle donc à la valeur approximative estimée.
Si l'on dispose d'une commande à distance, on peut régler le courant maximal à une valeur proche du courant de soudage voulu ou à une valeur plus élevée. Il s'agit là d'une question de préférence au regard de la manière de contrôler le courant pour être à l'aise en soudant. Dans le premier cas, on sait que l'on peut actionner la commande jusqu'à sa position maximale pour obtenir l'intensité désirée. Dans le second cas, on préfère ne pas avoir à amener et à maintenir la commande jusqu'au bout pour obtenir le courant requis.
Avant de commencer à souder, il faut s'assurer que le diamètre de l'électrode utilisée correspond à l'intensité nécessaire (Voir).
Choix du diamètre de la baguette d'apport
Les baguettes d'apport sont normalement offertes dans des diamètres de 1,6, 2,4 et 3,2 mm. On choisit le diamètre en fonction de la largeur du cordon à déposer, qui est généralement proportionnelle à l'épaisseur des pièces à souder.
Dans certains cas, il est possible que l'on préfère un diamètre plus petit ou plus gros. Des baguettes de 0,9, 1,2 et 5 mm de diamètre sont parfois disponibles.
Il faut toutefois se souvenir que l'alimentation du bain de fusion avec la baguette s'effectue manuellement. Le choix d'un diamètre trop petit pour la grosseur du cordon rend le travail presque impossible, car il faut alors descendre la baguette à un rythme trop rapide pour être à l'aise et l'on n'a pas le temps de replacer sa main pour continuer à alimenter le bain de fusion.
Au contraire, lorsqu'on utilise un dévidoir (soudage semi-automatique ou automatique), une bobine de fil de petit diamètre fait mieux l'affaire qu'une bobine de gros diamètre. En effet, dans le dernier cas, la vitesse de dévidage est trop faible pour que le moteur du dévidoir assure une vitesse de dévidage constante et permette d'obtenir un réglage aussi précis.
Vous trouverez des tableaux précisant les paramètres de soudage recommandés pour le soudage de métaux spécifiques à l'aide du procédé GTAW.
Autres facteurs à considérer
En plus des trois paramètres mentionnés précédemment, d'autres variables influencent le résultat du soudage avec le procédé GTAW, notamment:
- la longueurd'arc;
- la vitesse d'avance;
- le diamètre de la buse;
- l'angle d'inclinaison de la torche.
Vous verrez ici l'effet des trois premiers éléments. Le dernier sera traité en détail dans la section suivante.
Longueur d'arc
La longueur d'arc a une influence sur plusieurs éléments. Lorsque l'arc s'allonge, il s'élargit, ce qui provoque une augmentation de la largeur du bain de fusion et donc du cordon qui en résulte. Le bain de fusion augmente aussi de volume, ce qui accroît les risques d'effondrement. De plus, l'énergie de l'arc augmente, puisque le courant est constant et que la tension d'arc augmente avec sa longueur. La pièce est donc plus chaude, ce qui augmente les déformations. Enfin, l'allongement de l'arc a aussi une conséquence indirecte: il diminue la protection gazeuse, ce qui peut produire des défauts liés à un manque de protection.
Vitesse d'avance
Comme pour les autres procédés, une augmentation de la vitesse d'avance diminue la largeur du cordon et la profondeur de pénétration. La vitesse d'avance doit correspondre à l'intensité du courant de soudage pour produire la pénétration voulue.
Diamètre de la buse
Il existe différents diamètres de buses pour une même torche de soudage. En règle générale, on peut dire que le diamètre de la buse augmente avec le diamètre de l'électrode. En effet, on utilise des électrodes de plus grand diamètre avec des intensités plus élevées, ce qui produit un bain de fusion plus gros et donc plus difficile à protéger. Si l'on désire augmenter le débit de gaz, il faut aussi augmenter, jusqu'à un certain point, le diamètre de la buse; sinon, la vitesse du gaz serait trop grande et provoquerait une turbulence susceptible d'entraîner de l'air ambiant dans le bain de fusion.
Par ailleurs, l'énergie dissipée par radiation d'un arc à forte intensité est plus grande; une buse trop petite pourrait fondre sous l'effet de sa proximité avec l'arc.
L'accessibilité du joint est un autre facteur qui détermine le choix de la buse. Ainsi, on préférera une buse plus petite pour les soudures d'angle intérieur que pour le soudage d'un joint bout à bout. Parfois, il peut au contraire être nécessaire d'utiliser une buse plus grosse pour bien couvrir le joint. Ce peut être le cas, par exemple, des soudures d'angle extérieur.
Fermeture du poste de soudage
Voici les étapes à suivre pour fermer un poste de soudage:
- Ranger la torche dans une position sûre afin d'éviter que l'arc ne s'amorce ou que la torche ne tombe.
- Fermer le robinet de la bonbonne de gaz de protection.
- Ouvrir, par l'interrupteur de la torche, la valve du gaz de protection pour le laisser sortir. Maintenir la valve ouverte et passer à l'étape suivante.
- Fermer lentement la vis de réglage du débitmètre. Cela entraîne la sortie du gaz entre la bonbonne et la soudeuse. Lorsque la bille du débitmètre descend au fond du tube, on peut fermer le contact de la valve du gaz de protection situé sur la poignée de la torche ou au pied lorsqu'il s'agit d'une commande au pied.
- Fermer le système de refroidissement. Pour ce faire, ouvrir le contact de commande pour la circulation du liquide de refroidissement sur la torche. Cela a pour effet de faire sortir le liquide des conduits de la torche.
- Fermer l'interrupteur du poste de soudage.
- Ranger le matériel à l'endroit approprié.
Entretien du poste de soudage
Afin d'effectuer des soudures de qualité, il est nécessaire d'utiliser un équipement en bon état. Pour ce faire, on recommande de nettoyer la soudeuse une fois l'an. En effet, l'accumulation de poussière à l'intérieur de la soudeuse peut occasionner des problèmes de fonctionnement. Il ne faut pas oublier de débrancher la soudeuse pour éviter les risques d'accidents dus aux chocs électriques.
Résumé
Avant d'utiliser le procédé GTAW, il faut bien connaître les risques et les dangers qu'il comporte brûlures par rayonnement, brûlures therrniques, risques d'incendié, coups d'arc, chocs électriques et intoxication.
Lorsqu'on soude dans un endroit exigu ou à l'intérieur d'un réservoir, on doit utiliser un appareil fournissant de l'air pur ou prévoir un système d'évacuation du gaz.
Il faut bien sécher les pièces nettoyées avec des solvants pour prévenir les risques d'intoxication au phosgène durant le soudage.
Le procédé GTAW est celui qui exige le plus de précautions lors du montage du poste et de la procédure à suivre pour un travail donné.
Il faut suivre les instructions du fabricant pour brancher correctement le coffret de haute fréquence.
On doit toujours vérifier minutieusement l'étanchéité du système de refroidissement avant sa mise en fonction.
Lorsqu'on utilise une torche refroidie au liquide, on doit utiliser un bloc de connexion pour faire les raccordements.
Il faut vérifier l'électrode pour s'assurer que son diamètre correspond à l'intensité de courant utilisée et au type de torche.
Pour bien fonctionner, l'extrémité de l'électrode doit être propre. On peut la nettoyer avec une toile d'émeri.
La nature des métaux à souder détermine le type de courant à employer (CCEP, CCEN ou CA). La majorité des métaux, à l'exception des alliages d'aluminium et de magnésium pour lesquels on emploie du courant alternatif, sont soudés à l'aide de courant continu et une polarité normale (CCEN).
L'épaisseur des pièces détermine l'intensité du courant à utiliser, le diamètre de l'électrode et le diamètre de la baguette d'apport, le cas échéant. De manière générale, on calcule de 35 à 50 A par millimètre d'épaisseur.
Le soudage à l'aide du procédé GTAW est influencé par les éléments suivants:
- la longueur d'arc, qui détermine la largeur et le volume du bain de fusion, la tension d'arc ainsi que le degré de protection gazeuse;
- la vitesse d'avance, qui influence la largeur du bain de fusion et la profondeur de pénétration.
Le poste de soudage doit être vérifié et entretenu régulièrement.