Les différents gaz utilisés dans le soudage TIG orbital

Le gaz de protection protège le bain de fusion et le métal transféré vers l'arc de soudage de l'air ambiant. Après avoir expliqué en détail le rôle des gaz dans le domaine du soudage TIG orbital, voyons quels sont les gaz couramment utilisés.

Six gaz sont utilisés pour le soudage, sous forme pure ou en mélange

L'argon, le dioxyde de carbone, l'hélium, l'oxygène, l'hydrogène et l'azote.

N° 1 : ARGON

Gaz inerte monoatomique, lourd, neutre, incolore et inodore, présent dans l'air ambiant. Sa densité est légèrement supérieure à celle de l'air (d = 1,6 g/L). C'est le gaz le plus couramment utilisé en Europe.

Grâce à son inertie chimique et à sa densité, l'argon est le gaz le plus efficace pour protéger le bain de fusion et l'électrode. Il s'ionise assez facilement (16 eV) et n'entraîne pas de variation excessive des tensions d'arc lorsdu soudage TIG orbital.

#2 HÉLIUM

Gaz inerte monoatomique, neutre, incolore et inodore, plus léger que l'air (d = 0,166 g/L). Ce gaz est principalement utilisé aux États-Unis, mais il reste assez cher en Europe.

L'arc électrique sous hélium est plus chaud que sous argon, ce qui permet d'atteindre une vitesse de soudage plus élevée, une meilleure pénétration et une réduction du degré de porosité (idéal pour le soudage des alliages d'aluminium ou du cuivre).

En revanche, ce gaz présente certains inconvénients : il ne s'ionise pas facilement (25 eV) et sa faible densité le rend sensible aux courants d'air et à la convection thermique.

N° 3 : L'HYDROGÈNE

Ce gaz réducteur n’est jamais utilisé à l’état pur. Il est généralement ajouté à de l’hélium ou à de l’argon afin de constituer un gaz de pré-soudage binaire ou ternaire, et à de l’azote pour le gaz de protection (Duplex, BN2). L’hydrogène augmente la tension d’arc et l’apport thermique, ce qui permet d’augmenter la vitesse de soudage et d’obtenir une meilleure pénétration. C’est le gaz idéal pour le soudage monocouche, mais certaines précautions doivent être prises pour les aciers sujets à la fissuration à froid. Il convient d’éviter d’utiliser l’hydrogène pour le soudage des aciers martensitiques ou ferritiques, ainsi que de l’aluminium et du cuivre, car il provoque des soufflures dans le cordon de soudure.

#4 AZOTE

Il s'agit d'un gaz diatomique, inerte, incolore et inodore, présent dans l'air ambiant à hauteur d'environ 80 %. Ce gaz est généralement utilisé comme gaz de protection, car il est peu coûteux. Il a également une influence positive sur la structure de certains aciers (duplex, super duplex, BN2). Lors du soudage de certains alliages de cuivre particuliers, il peut être utilisé comme gaz de pré-remplissage, car il est capable de transférer une plus grande quantité d'énergie que l'argon ou l'hélium.

Mais son utilisation principale réside dans la protection par gaz préalable, notamment pour des raisons économiques. Ce gaz instable peut entraîner une instabilité de l'arc et accélérerl'usure de l'électrode en tungstène.

Tension d'arc avec différents gaz

AVERTISSEMENT: Le pourcentage d'azote ajouté au gaz de pré-remplissage (argon) est limité à 5 à 8 % maximum pour le soudage TIG orbital. L'utilisation d'un pourcentage plus élevé pourrait entraîner un risque d'explosion.

Les mélanges de gaz

Les fournisseurs de gaz proposent de plus en plus de mélanges gazeux, variant entre argon/hydrogène, argon/hélium/hydrogène, argon/hélium/azote, etc.

Ne négligez pas les conseils et la documentation fournis par les fournisseurs ou les producteurs de gaz.

Essais comparatifs de gaz

Le type de gaz a une influence directe sur les valeurs de pénétration, la vitesse de soudage et l'énergie thermique transférée à la pièce à souder. Les valeurs indiquées sur les figures ci-dessous sont données à titre indicatif uniquement. Cet essai a été réalisé avec un acier inoxydable de type 304L à vitesse et courant constants. Le type de gaz est directement lié au matériau à souder. Les mélanges argon/hydrogène/hélium semblent plus avantageux en termes de productivité, mais ces mélanges ne sont pas aussi universels que d’autres, tels que l’argon et l’hélium, et ne peuvent donc pas être utilisés pour tous les matériaux.

L'importance de la densité relative du gaz par rapport à celle de l'air ambiant

Parmi les gaz utilisés comme gaz de protection, les gaz lourds tels que l'argon et le dioxyde de carbone forment un voile au-dessus du bain de fusion. En revanche, l'hélium, l'azote et l'hydrogène peuvent s'élever en formant un tourbillon autour de la buse. C'est pourquoi le débit d'hélium doit être supérieur à celui de l'argon.

Compatibilité des gaz de pré-traitement

Les tableaux suivants présentent la compatibilité des gaz utilisés dans le soudage TIG orbital en fonction des métaux à souder, ainsi que les différents mélanges de gaz pouvant être utilisés pour la protection.

Compatibilité des gaz de pré-traitement

 *** recommandé

** possible

* non recommandé

X interdit

Différents mélanges utilisés comme gaz de protection :

La norme EN 439 définit une gamme de compositions pour les mélanges gazeux, étant donné que chaque fournisseur propose ses propres mélanges.

Conclusion:

Même pour le soudage TIG orbital, le choix d'un gaz de protection adapté permet souvent d'augmenter considérablement la productivité. Pour en savoir plus surles gaz de protection, consultez notre guide gratuit.