Cours sur la soudure MIG (semi-automatique ou automatique)

Voici une leçon sur le soudage MIG MAG, procédé 135, appelé aussi GMAW.

1) Définition du procédé de soudure MIG (131)

La soudure MIG sous protection de gaz inerte est un procédé de soudage très utilisé de de nos jours. Pour ce procédé, on crée un arc électrique  entre la pièce à souder et le fil d’apport (de Ø 0,6 à Ø 2,4 mm). Lorsque l’arc est obtenu, on dévide ce fil d’apport à vitesse constante et continu dans le bain de fusion généré par la puissante énergie de cet arc. On obtient un cordon de soudure par mélange du métal d’apport et du métal de base, en fusion pendant l’arc. Il est réalisé sous protection gazeuse (active pour le procédé de soudure MAG et inerte pour le procédé de soudure MIG). Les paramètres influant sur la réalisation du cordon sont :

  • la vitesse de fil (l’intensité)
  • le débit en gaz
  • le diamètre du fil électrode
  • la position de soudage
  • la préparation
  • la dimension et les matériaux à souder
Soudeur MIG
Soudeur MIG

.

2) Principe du procédé de soudure MIG (131)

Lorsque le soudeur actionne la gâchette, celui-ci actionne le dévidage du fil , la sortie du gaz et en même temps, il ferme le circuit électrique qui permet le passage du courant. Si le fil est suffisamment proche d’une pièce en contact avec la masse, il se crée un arc électrique d’une énergie suffisante pour fondre la matière. Le métal d’apport peut ainsi se mélanger à la matière et ainsi grossir la partie fondue. Le tout s’exécute sous protection gazeuse.

Torche soudure mig
Torche de soudage MIG

3) Avantages et inconvénients du procédé de soudage MAG

  • Rentabilité du procédé
  • Vitesse très élevée en soudage
  • Taux de dépôt de métal  élevé
  • Longueur possible d’un cordon sans point d’arrêt très important
  • Pas de décrassage du laitier
  • Plage d’épaisseurs de soudage très importante
  • Possibilité de soudage dans toutes les positions
  • Contrôle relativement aisé de la pénétration en régime de court-circuit
  • Aspect de cordon correct
  • Procédé automatisable et utilisé en robotique

4) Les transferts d’arc

4-1) Le transfert par court-circuit (short-arc) :

L’intensité et la tension sont basses (I<200 A et U entre 14 et 20 V), la pénétration est bonne.

Le métal se dépose par gouttes dans le bain de fusion par une série de courts-circuits (50 à 200 environ par seconde) entre le fil d’apport et le métal à souder. Cette méthode de transfert permet une bonne précision dans les passes de pénétration. L’arc est cependant instable (peu régulier) et les projections de gouttes autour du cordon sont nombreuses. En passe de pénétration, le tube contact doit être sorti de 5 à 10 mm à l’extérieur de la buse. Il est placé au niveau de la buse pour les autres passes.

 

Transfert par court-circuit
Transfert par court-circuit
Soudure en transfert par court-circuit
Cordon en court-circuit

4-2) Le transfert globulaire (grosse-goutte)

Il s’agit d’un régime intermédiaire entre le régime par court-circuit et le régime par pulvérisation axiale. Les projections sont difficiles à éviter. Les intensités et les tensions sont de valeurs moyennes. La pénétration est moins prononcée qu’en court-circuit.

 

Transfert Grosse Goutte
Transfert Grosse Goutte
Transfert Globulaire
Cordon en transfert globulaire

 

4-3) Le transfert par pulvérisation axiale (spray-arc)

L’intensité et la tension sont élevées (I>200 A et U entre 20 et 40 V). L’extrémité du fil fond en très fines gouttelettes projetées dans le bain de fusion. L’arc est long et stable et le taux de dépôt est important. On constate peu de projections sur les bords du cordon. Le tube contact est en retrait à l’intérieur de la buse.

 

Transfert par pulvérisation axiale
Transfert par pulvérisation axiale
Cordon en transfert par pulvérisation axiale
Soudure en pulvérisation axiale

5) Installation d’une unité de soudage MIG:

a) Bobine et système de dévidage
b) Système de dévidage et les galets lisses ou crantés
c) La torche
d) L’unité de réglages

Poste à souder MIG
Poste de soudage MIG/MAG

6) Dévidage du fil d’apport:

En fonction des postes de soudage utilisés, nous pouvons avoir des systèmes de dévidage qui peuvent être :

  • fil poussé (le plus courant)
  • fil tiré
  • fil poussé et tiré

L’entraînement du fil d’apport se fait par rotation de galets en général situés dans le poste à souder, à la sortie de la bobine. Les galets motorisés exercent une pression sur le fil et la rotation permet la circulation du fil dans le conduit de la torche. Une pression trop importante des galets peut écraser le fil.

7) Le Gaz de protection en soudage :

Choisir son gaz de soudage

Le CO² (Gaz pur) :

 

Couleur ogive bouteille gaz CO2
Couleur ogive bouteille gaz CO2

Avantages et inconvénients:

  • Bon marché.
  • Faible sensibilité à l’oxydation, sauf en surface
  • Bonne soudabilité sur les tôles oxydées
  • Peu de projections en régime court-circuit.
  • Pénétration importante.
  • Aspect de cordon médiocre.
  • Réglages plus délicats qu’avec d’autres gaz

L’Argon + CO²(Mélange binaire) :

 

Couleur ogive bouteille gaz Argon
Couleur ogive bouteille gaz Argon

Avantages et inconvénients:

  • Réglages assez simples.
  • Bon mouillage du cordon.
  • Bain plus chaud.
  • Mélange couramment employé.
  • Prix de revient plus élevé que d’autres gaz.
  • Sensibilité à l’humidité et à l’oxydation

L’Argon + O² Mélange binaire) :

 

Couleur ogive bouteille gaz Argon et O2
Couleur ogive bouteille gaz Argon et O²


Avantages et inconvénients:

  • Amélioration du mouillage (O²)
  • Peu de projections.
  • Soudage en gouttière et à plat uniquement.

Argon + CO²+O² (Mélange ternaire) :

 

Couleur ogive bouteille gaz Argon et O2 et CO²
Couleur ogive bouteille gaz Argon et O2 et CO²

Avantages et inconvénients:

  • Gaz polyvalent.
  • Prix de revient plus élevé.

9) Choix du gaz et influence du gaz sur le cordon :

Forme du cordon en fonction du gaz
Premier cordon :ARGON + O² Deuxième cordon :ARGON + CO²Troisième cordon :CO²

Le choix du gaz de soudage se fera en fonction du régime de soudage choisi. Par exemple :
pour un régime en court-circuit, on choisira de préférence une protection gazeuse de CO² ou Argon + CO². mais on évitera l’Argon pur.
pour un régime par transfert globulaire, qui est un régime intermédiaire on pourra utiliser les 3 gaz.
pour un régime à pulvérisation axiale, on évitera le CO², en préférant l’Argon pur et le mélange Argon + CO²

10) Choix des diamètres du fil d’apport 

Le diamètre du fil s’effectue suivant les travaux de soudage à réaliser :
Exemples :

  • Carrosserie : Ø 0,6 mm (40 à 100 A environ)
  • Tuyauterie de faible épaisseur et tôlerie fine : Ø 0,8 mm (60 à 180 A environ)
  • Soudage courant et passes de pénétrations : Ø 1,0 mm (100 à 300 A environ)
  • Soudage d’épaisseurs 6 – 8 mm : Ø 1,2 mm (150 à 350 A environ)
  • Soudage d’épaisseurs de 10 mm environ: Pour Ø 1,6 mm (200 à 700 A environ)

11)Souder en poussant ou en tirant

En soudage MIG(ou MAG), on peut souder en poussant ou en tirant la torche de soudage. Bien que chacune des solutions présentent des avantages et des inconvénients, souder en poussant semble la méthode la mieux adaptée à un soudage correct si on en à la possibilité.

11-1) Souder en poussant (torche poussée) :

La pièce est bien préchauffée par l’arc, ce qui améliore le mouillage. Le bain de fusion est plus visible car il n’est pas caché par la torche. Le cordon est plus large et moins aplati (la pénétration est moins prononcée). En poussant, (angle de 70 à 80° environ), cordon plutôt aplati.

Souder en poussant
Souder en poussant

11-2) Souder en tirant (torche tirée) :

Dans cette configuration de soudage, le bain de fusion est très chaud, très liquide et difficile à maintenir. Le cordon sera bombé et la pénétration plus importante. On ne voit pas le bain de fusion facilement, car il est caché par la torche .En tirant, (angle de 70 à 80° environ), cordon plutôt bombé et pénétrant.

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