Comportement du flux d'électrons en fonction du diamètre et de la géométrie de l'électrode

L'électrode de tungstène joue un rôle clé dans le processus de soudage TIG orbital car son utilisation permet d'obtenir l'arc électrique et sa géométrie influence directement la qualité de la soudure. Plusieurs critères doivent être pris en compte lors du choix de l'électrode : le matériau, le diamètre, la longueur, la taille, la géométrie et l'état de surface de l'électrode sont des paramètres à considérer.

Parmi ces critères, nous nous concentrons dans cet article particulièrement sur le diamètre et la géométrie de l'électrode.

Comment le choix du diamètre et de la géométrie de l'électrode influencera-t-il le comportement du flux d'électrons et donc la soudure finale dans le processus de soudage TIG ? Qu'est-ce qu'une pointe plate et comment choisir une pointe plate adaptée ?

Dans cet article, nous vous donnons toutes les réponses à ces questions.

Le rôle d'une électrode affûtée dans le procédé de soudage

L'affûtage de l'électrode constitue le paramètre le plus déterminant qui influence les caractéristiques de l'arc de soudage et la géométrie du cordon de soudure. Une électrode affûtée facilite l'amorçage de l'arc, mais elle peut se détériorer rapidement, entraînant de potentielles inclusions de tungstène dans la soudure.

L'affûtage doit donc faire partie intégrante de la procédure de soudage. Afin de garantir une stabilité optimale de l'arc, l'affûtage doit toujours être effectué dans le sens longitudinal de l'électrode. Le meulage perpendiculaire doit être évité à tout prix, car il entraînera une instabilité de l'arc et un résultat de soudage totalement aléatoire.

Si la pointe de l'électrode est affûtée, il y a un risque que celle-ci s'émousse et que du tungstène soit libéré et tombe dans le bain de fusion, ce qui constituerait une pollution de la soudure.

Cela pourrait alors être visible sous forme de tache blanche sur une radiographie de la soudure.

L'importance du méplat

Un méplat contribue à prolonger la durée de vie de l'électrode, mais doit être réalisé avec soin et ne pas être trop grand afin de ne pas rendre l'arc instable et non canalisé. L'utilisation d'un méplat adapté est donc recommandée pour obtenir une stabilité de l'arc, un bon transfert d'électrons ainsi qu'une durée de vie prolongée de l'électrode, sans risquer d'inclusions de tungstène.

Cette figure illustre le comportement du flux d'électrons en fonction de la géométrie de l'électrode.

Comme illustré ici, les électrons quittent toujours l'électrode perpendiculairement à sa surface.

Il est important d'opter pour un méplat à l'extrémité de l'électrode, déterminé en fonction du courant utilisé. L'utilisation d'un méplat adapté permettra de créer un flux de sortie linéaire d'électrons que nous appellerons le flux effectif.

Ce flux atteint l'électrode sur une très petite surface qui sera la zone d'échauffement maximal et constituera la zone de fusion.

Plus le flux est concentré et mieux la chaleur est focalisée sur une zone confinée, plus la fusion sera optimale. C'est cette action qui vous permettra – sans que le soudeur n'ait besoin d'exécuter un mouvement pendulaire – de fusionner jusqu'à 3 mm d'épaisseur en automatique.

Le comportement du flux d'électrons en fonction du diamètre de l'électrode

Les figures ci-dessus illustrent l'influence du diamètre sur le flux d'électrons.

On peut observer que le choix du diamètre de l'électrode est un facteur déterminant puisque le flux d'électrons au sein de l'électrode a un rayon proportionnel à l'intensité : plus il y a d'ampères, plus le flux sera important. Imaginons le cas où le diamètre du flux est équivalent au diamètre du méplat (illustré ici sur la figure 1), alors le flux effectif est optimal à la sortie de l'électrode.

En revanche, dans le cas où le flux est plus grand que le méplat (représenté ici sur le schéma 2), il y aura une dispersion des électrons qui se diffusent perpendiculairement. La zone d'échauffement sera alors plus large et perdra de son efficacité.

Dans le cas inverse, où le flux serait plus petit que le méplat (illustré ici sur la figure 3), il y a un risque de dérive et d'instabilité de l'arc car le flux effectif ne peut pas être canalisé et « balance » sur le méplat : la zone d'échauffement est donc étalée.

Les électrons n'étant pas canalisés à la sortie, ils auront tendance à se regrouper dans les coins et à partir latéralement sur le temps du courant faible (surtout dans le cas d'une soudure qui nécessiterait une préparation avec un chanfrein).

Nous recommandons donc de choisir un diamètre et une géométrie adaptés afin d'obtenir une stabilité de l'arc, un bon transfert d'électrons et ainsi assurer une longue durée de vie de l'électrode sans risquer d'inclusions de tungstène.

Souhaitez-vous en savoir plus sur les électrodes et comment choisir la bonne électrode pour le soudage TIG orbital ?

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