Soudage sous gaz de protection : modes, technologie, application, GOST

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Les technologies de mise en œuvre des opérations de soudage sur les pièces métalliques permettent aujourd'hui d'atteindre un haut niveau d'organisation du processus en termes de sécurité, d'ergonomie et de fonctionnalité. En témoigne la généralisation des équipements semi-automatiques et robotisés pour réaliser les principales étapes technologiques de l'assemblage thermique des pièces. Parallèlement à cela, les exigences en matière de qualité des coutures augmentent également. Dans cette direction, le plus grand succès peut être obtenu par le soudage sous gaz de protection, qui offre la possibilité d'isoler la zone de travail des effets négatifs de l'air atmosphérique.

L'essence de la technologie

Le processus de soudage dans un environnement de gaz protecteur est un dérivé de la combinaison de plusieurs méthodes d'action thermique sur les métaux avec la possibilité de connexion structurelle des pièces. Tout d'abord, cette méthode est basée sur la méthode de soudage à l'arc, qui en elle-même offre un contrôle optimal des électrodes et des surfaces des pièces cibles avec des structures. Dans ce format, l'utilisateur peut occuper n'importe quel espacepositions à l'aide d'équipements mobiles et compacts. Tout cela concerne l'ergonomie organisationnelle de l'événement de travail, et l'essence des procédés électrochimiques de soudage sous gaz de protection est révélée par les spécificités de l'environnement dans lequel l'opération est effectuée. Pour commencer, il faut souligner l'importance de protéger le bain de soudure des effets négatifs de l'air atmosphérique. Le contact direct de la fonte de la billette avec l'oxygène entraîne la formation de scories à la surface, l'oxydation du revêtement et l'alliage incontrôlé de la structure métallique. En conséquence, pour exclure de tels effets, des isolants spéciaux sont utilisés - revêtements, matériaux en vrac tels que flux et gaz, qui sont introduits dans la zone de travail avec un équipement spécial. La dernière méthode de protection détermine les caractéristiques de la méthode de production de soudage considérée.

Règles générales de soudage selon GOST 14771-76

Selon le GOST spécifié, cette méthode de soudage peut être utilisée pour réaliser des coutures unilatérales et bilatérales à l'aide de joints bout à bout, d'angle, de té et de chevauchement. Quant aux principaux paramètres du processus, ils incluent les suivants:

• Épaisseur des pièces - allant de 0,5 à 120 mm.
• Erreur tolérée lors du soudage de pièces d'une épaisseur de 12 mm - de 2 à 5 mm.
• La pente de la surface du joint n'est autorisée que si une transition en douceur d'une pièce à l'autre est assurée.
• Lors du soudage de pièces présentant une différence d'épaisseur significative, un biseau est préalablement effectué dans le sens allant d'une pièce plus grande à une plus petite.
• Concavité et convexité des soudures d'angle selonles tolérances de GOST 14771-76 ne doivent pas dépasser 30% de la jambe de l'angle en cours de formation, mais en même temps s'adapter à moins de 3 mm.
• La quantité de décalage admissible des bords avant le soudage les uns par rapport aux autres dépend de l'épaisseur des pièces. Par exemple, dans le cas d'éléments jusqu'à 4 mm d'épaisseur, ce chiffre est d'environ 0,8-1 mm, et si nous parlons d'ébauches de 100 mm, la distance de décalage devra alors tenir dans 6 mm.

Gaz de soudage usagés

Du point de vue du soudage, tous les milieux gazeux sont divisés en inertes et actifs. Étant donné que la tâche principale du mélange gazeux est la fonction isolante, les plus précieux sont les milieux qui n'affectent pas le métal en cours de traitement. Ces mélanges comprennent des substances monoatomiques inertes telles que l'hélium et l'argon. Bien que, conformément à GOST, le soudage dans des gaz de protection doit être effectué dans un environnement de dioxyde de carbone, et les combinaisons avec des mélanges d'oxygène sont également autorisées. Quant aux gaz actifs, ils peuvent affecter le métal aussi bien à l'état fondu qu'à l'état solide. La présence de gaz dans la structure moléculaire d'un métal est généralement considérée comme indésirable, mais il existe des exceptions en raison des spécificités de ces combinaisons dans différentes conditions.

La nature de l'influence de l'environnement gazeux sur le métal

Immédiatement, il convient de souligner les effets négatifs du gaz lors du soudage à l'arc sur les pièces. Lors d'un refroidissement et d'un fort échauffement, les substances gazeuses dissoutes dans la structure moléculaire peuvent provoquer la formation de pores, ce qui logiquement réduitpropriétés de résistance du produit. D'autre part, les atomes d'hydrogène et d'oxygène peuvent être utiles dans de futures opérations de dopage. Et c'est sans parler de l'utilité du gaz de protection actif dans le soudage des alliages et des aciers austénitiques, qui sont difficiles à fondre si des mélanges isolants inertes sont utilisés. Par conséquent, le problème pour les technologues n'est pas de choisir le bon mélange de gaz, mais de créer des conditions qui pourraient minimiser les effets nocifs du gaz actif sur le bain de soudure et en même temps préserver les effets positifs de la solubilité.

Technique de procédé de soudage

Une source de courant électrique est fournie à la pièce et à l'électrode, qui sera ensuite utilisée pour créer et maintenir l'arc de soudage. Dès le moment de l'amorçage de l'arc, l'opérateur doit maintenir la distance optimale entre l'électrode et le bain de soudure formé, en tenant compte des indicateurs de température et de la zone couverte par les effets thermiques. En parallèle, le gaz est fourni à la zone de travail à l'aide d'un brûleur à partir d'une bouteille connectée. Une isolation gazeuse est formée autour de l'arc. L'intensité de la formation de la couture dépendra de la configuration de l'emplacement des bords et de l'épaisseur des produits. En règle générale, la proportion de métal de base dans la structure de soudure, qui se forme lors du soudage dans un gaz de protection, est de 15 à 35%. La profondeur de la zone de travail dans ce cas peut atteindre 7 mm, et les indicateurs de sa longueur et de sa largeur - de 10 à 30 mm.

Équipements pour le soudage au gaz

Un ensemble d'appareils pour de telsle type d'opérations dépend des modes et du format de production de soudage. La base technique est directement formée par des dispositifs semi-automatiques, des têtes de soudage suspendues, des sources d'alimentation, des redresseurs et des modules automatiques complexes avec porte-électrodes, qui évitent au maximum à l'opérateur d'effectuer des manipulations typiques. Aujourd'hui, l'accent est mis sur le soudage mécanisé au gaz de protection, dont l'infrastructure est également constituée d'une conduite de gaz, de brûleurs, de dispositifs permettant de placer facilement l'équipement dans différentes positions, etc. Des postes spéciaux sont organisés dans les grandes industries avec l'ensemble nécessaire de techniques équipement pour le soudage. À l'inverse, un format optimisé pour effectuer de telles tâches à la maison nécessite l'utilisation d'un seul onduleur compact avec convertisseurs et d'une bouteille de gaz avec équipement de contrôle de débit.

Accessoires

Les moyens et dispositifs techniques supplémentaires assurent principalement la communication entre l'équipement principal et permettent également de résoudre des tâches secondaires qui ne sont pas directement liées au soudage. Ces appareils incluent:

• Infrastructure de bouteilles de gaz, qui comprend des serpentins, des réducteurs, des réchauffeurs, des boîtiers, etc.
• Outil de nettoyage et séparateurs conçus pour éliminer les produits de combustion dans la zone de travail. Ceci est particulièrement vrai pour les opérations de soudage sous gaz de protection avec une électrode non consommable, dont la matière fondue n'est pas directement incluse dans la structure du produit. Pendant et après l'opérationLe ponçage des joints peut être nécessaire.
• Sécheuse. Élimine et régule l'humidité contenue dans le dioxyde de carbone. Une sorte de déshydratant qui fonctionne à haute ou basse pression.
• Dispositifs de filtration. Nettoie les flux de gaz des solides indésirables, assurant également une soudure propre.
• Matériel de mesure. En règle générale, les manomètres sont utilisés pour suivre les indicateurs des mêmes débitmètres de pression et de gaz.

Modes de soudage et leurs paramètres

Les approches de l'organisation du processus de soudage dans ce cas diffèrent selon plusieurs critères, ce qui nous permet finalement de parler de l'attribution de différents modes de fonctionnement. Par exemple, les méthodes diffèrent selon le principe de l'exécution technique de la tâche - manuelle, semi-automatique et automatique. Dans un calcul plus détaillé des modes de soudage dans les gaz de protection, les paramètres suivants sont pris en compte:

• Courant - plage de 30 à 550 A. En règle générale, la plupart des opérations typiques nécessitent la connexion de sources de 80 à 120 A.
• Épaisseur de l'électrode - de 4 à 12 mm.
• Tension - 20 à 100 W en moyenne.
• Vitesse de soudage - de 30 à 60 m/h.
• Consommation de mélange gazeux - de 7 à 12 l/min.

Le choix des indicateurs spécifiques dépend en grande partie du type de métal, de l'épaisseur de la pièce, des conditions de fonctionnement et des exigences du joint formé.

Soudure manuelle

Le rôle clé dans le processus est joué par la compétence de l'opérateur et les caractéristiques de l'électrode. Presque tous soudeursmaintient le processus sous son contrôle, orientant l'arc par rapport à la surface de travail et surveillant les paramètres de l'alimentation en mélange gazeux de la bouteille. En termes de performances, la densité et l'intensité du courant, ainsi que la longueur du chemin de soudage, seront au premier plan. En soudage manuel sous gaz de protection, plusieurs passes sont le plus souvent effectuées, surtout si une pièce épaisse est usinée. Dans d'autres cas, une augmentation du nombre de passes est associée à la nécessité de corriger la soudure, de modifier sa longueur et les caractéristiques du revêtement.

Soudage semi-automatique

Aujourd'hui, c'est le mode de production de soudage le plus populaire dans un environnement protecteur. La principale différence entre cette méthode et la méthode manuelle est la présence d'éléments de mécanisation avec redresseurs et la possibilité d'alimentation automatique en fil à partir d'une bobine spéciale. Avec le soudage semi-automatique sous gaz de protection, l'opérateur n'a pas besoin d'être interrompu pour changer de consommable, mais la technique d'interaction de l'arc avec la surface de la pièce dépend toujours de l'utilisateur. L'opérateur surveille le processus de formation du joint de soudure, corrige les paramètres actuels, modifie l'angle d'inclinaison, etc.

Soudage automatique

Procédé de soudage entièrement mécanisé, dans lequel l'utilisateur ne peut influencer qu'indirectement les paramètres d'alimentation des consommables, du mélange gazeux et du flux de poudre. Techniquement, l'exploitation est assurée par des stations multifonctionnelles et des plates-formes dotées d'équipements robotisés. Sur des installations de production modernes hautement spécialisées pour le soudage automatique sous gaz de protectionon utilise le soi-disant tracteur, dont la conception prévoit toutes les unités fonctionnelles nécessaires. Il s'agit d'une machine mobile qui se déplace pendant le processus de soudage le long de la ligne de formation du cordon et guide en même temps le mélange protecteur dans la zone de soudage. Un composant obligatoire de ces modules est l'unité de contrôle, qui contient initialement un ensemble d'algorithmes avec des actions pour chaque organe exécutif.

Conclusion

L'utilisation de méthodes de protection du bain de soudure contre l'oxygène permet, sinon d'éliminer complètement, de minimiser les défauts caractéristiques dans la formation du cordon. Cela s'applique au manque de pénétration, aux fissures, aux brûlures, à l'affaissement et à d'autres défauts pouvant survenir en raison du contact de la surface fondue de la pièce avec l'air libre. Les avantages du soudage dans les gaz de protection par rapport à la technique d'utilisation du flux comprennent l'absence de la nécessité d'éliminer les boues dans la zone de travail. Dans le même temps, d'autres qualités positives du processus sont préservées, telles que la possibilité d'observation visuelle de la qualité du composé formé. Si nous parlons des lacunes de la méthode, ses facteurs négatifs sont le rayonnement thermique et lumineux de l'arc, ce qui nécessite la mise en place de mesures spéciales pour la protection individuelle du soudeur.