Le soudage MIG MAG, semi-automatique GMAW

Vous pouvez aussi voir le cours précédent sur la sécurité des soudeurs en TIG ou aussi le sommaire
Voici le sommaire et les principaux thèmes abordés dans ce cours sur le soudage semi-automatique MIG/MAG

5.2.1 Historique
5.2.2 Principe du procédé MIG/MAG
–Polarités utilisées
5.2.3 Avantages et inconvénients
5.2.4 Description de l’équipement de soudage
–1. Le poste de soudage et son générateur de courant
–2. Le dévidage du fil-électrode
–Taux de fusion des fils-électrodes

A voir aussi:le sommaire de l’ouvrage sur le soudage

5.2 PROCEDE GMAW ( Gas Metal Welding ) ou MIG/MAG

5.2.1 Historique

Le procédé GMAW comprend le procédé MIG ( N° 131 ) qui est apparu aux Etats-Unis d’Amérique au cours des années 1940, pour le soudage des navires de guerre conçus en aluminium. L’argon ( Ar ) ou l’hélium ( He ) servant de gaz de protection sont des gaz inertes. Dès que le dioxyde de carbone ( CO2 ) a pu être utilisé comme gaz de protection actif, cela a donné naissance au procédé MAG ( N° 135 ), qui a permis le soudage de l’acier.
Au début, le soudage était effectué afin de produire des soudures d’angle à plat, mais il impliquait de nombreuses projections de soudures. L’arrivée des sources d’alimentation, de fils d’apport plus fins et l’utilisation de mélange gazeux comme, par exemple, l’argon et le CO2, ont permis de réduire ces projections et de souder dans quasiment toutes les positions. Cette percée sur le plan industriel s’est produite vers les années 1960 et s’est, depuis lors, fortement développée grâce à de nouveaux fils d’apport, à de meilleures sources d’alimentation et à des gaz de protection de grandes puretés.
Il y a lieu de consulter la norme EN ISO 4063-2011.

5.2.2 Principe du procédé MIG/MAG

Le soudage à l’arc sous protection gazeuse avec fil plein, utilise un fil-électrode, continu et fusible servant à créer l’arc de soudage avec le métal de base, ou est utilisé comme métal d’apport ( Fig 5-31 ).
La chaleur dégagée par l’arc de soudage provoque la fusion de l’extrémité du fil-électrode et du métal de base. Le fil-électrode est continuellement amené à l’arc de soudage, au travers d’une torche, par un mécanisme de dévidage. Comme pour le procédé TIG, le bain de fusion est protégé par un gaz de protection. Le fil-électrode peut être soit poussé, soit tiré, les dévidoirs sont à vitesse fixe ou variable.
Les paramètres influant sur la réalisation du cordon sont :

La vitesse du fil ( l’intensité )
Le débit en gaz
Le diamètre du fil-électrode
La position de soudage
La préparation du joint
La dimension et les matériaux à souder.

Polarités utilisées:

Polarité inversée : Le système de dévidage / torche est connecté au pôle positif du poste et la pièce à souder connectée au pôle négatif. L’amorçage de l’arc permet de boucler la boucle en refermant le circuit électrique.
Polarité directe : Utilisée pour certains fils fourrés, le système de dévidage / torche est donc connecté au pôle négatif du poste et la pièce à souder au pôle positif. L’amorçage de l’arc permet de refermer le circuit électrique.

* Certaines machines sont équipées d’un système électronique de commutation de polarité.

5.2.3 Avantages et inconvénients

Le procédé de soudage GMAW soude aisément la plupart des types de métaux, incluant l’aluminium ( il remplace d plus en plus le procédé TIG ) et les aciers inoxydables. Il est aussi employé de plus en lus pour le soudage des aciers au carbone ou faiblement alliés. Comme il s’utilise avec des fortes intensités de courant, il procure un taux de dépôt élevé. Par ailleurs, il offre une grande rapidité d’exécution et par conséquent, des déformations limitées. On peut atteindre des vitesses de soudage de quelque 100 cm/min en soudage semi-automatique. Il n’exige pas de remplacement d’électrodes permettant ainsi le soudage sur de longues distances d’un seul coup.
Le pointage se fait par points distants de 30 à 40 fois l’épaisseur des tôles à assembler.
Le nettoyage post-soudage des pièces est simple puisque le procédé n’utilise pas de laitier. La pénétration obtenue peut être profonde, ce qui se traduit par une préparation rapprochée des joints ( angles plus étroits, soit moins d’ouverture ), donc une économie en terme de quantité de métal déposé. La qualité des soudures est bonne et la teneur en H2 est faible. Il faut toutefois s’assurer que le dévidage soit approprié à la procédure de soudage, sinon le fil-électrode risque de fondre dans le tube-contact ou de se figer dans le bain de fusion, ce qui occasionnerait des pertes de temps et d’énergie considérables.

5.2.4 Description de l’équipement de soudage

1. Le poste de soudage : Générateur de courant continu ou alternatif avec redresseur ( par commutateur, à réglage continu thyristorisé, de type onduleur appelé inverter, ou onduleur transistorisé ). Le générateur a pour but de fournir le système en courant direct ( avec une tension appropriée ).

Les générateurs sont dotés soit de dévidoirs incorporés ( compacts ), soit de dévidoirs séparés. Ces générateurs contrôlent les paramètres suivants :
Tension de soudage qui détermine le transfert de métal :
court –circuit, pulvérisation axiale ou globulaire ( à éviter pour les projections ), pulvérisation axiale forcée – régime pulsé.

La norme EN ISO 4063-2011 permet de définir la tension minimum qu’une unité doit fournir lorsque le courant de soudage est spécifié ( Is ).
Us = 14 + 0,05 Is jusque Is = 600A
Us = 44 V pour Is > 600A
En pratique on considère qu’un soudeur sollicite son poste avec un DRF de 45% ( cela tient compte de l’ajustage des pièces, brossage des soudures etc… et durant ce temps la machine se refroidit ).

2. Le dévidage du fil-électrode : ( ex. Fig 5-33 )
Un système de dévidage comporte deux éléments principaux :

Un support pour la bobine ou le fût.
Un dévidoir.

Le support de bobine comporte un frein ajustable contrôlé par des systèmes de type tachymètre ou bien codeur. On peut s’assurer que la bobine se bloque dès que le dévidage s’arrête. Le dévidoir alimente la torche en fil à travers la gaine guide-fil, dans les faisceaux de liaison. On utilise des systèmes de dévidage à 2 ou 4 galets. Le diamètre standard est de 30 mm, mais on utilise également des galets de Ø 48 mm sur des fils de gros diamètre ( ex. 2,4 mm ).
En fonction des postes de soudage utilisés, les systèmes de dévidage peut être :

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

Le dévidage doit s’opérer en douceur afin qu’il y ait un bon contact électrique entre le fil et le contact. Le contact électrique est affecté par la surface du fil et de l’embout-contact.
La vitesse de dévidage du fil-électrode ( m/mm ) conditionne l’intensité de soudage Is. Quand on choisit une vitesse plus élevée ( Is plus grand ), cela donne un arc plus court avec un courant plus élevé donc une vitesse de fusion plus élevée pour une pénétration plus profonde. Une vitesse plus basse donne un arc plus long avec un courant plus bas donc une vitesse de fusion plus lente.
– Taux de fusion des fils-électrodes : Le volume de métal déposé par minute dépend de la vitesse du fil. On peut donc définir le temps de fusion du métal nécessaire à la réalisation d’une soudure, mais toujours avec une certaine approximation. Nous donnons en exemple 4 tableaux ( Fig 5-34 b ).