Soudage à l’arc avec fil fourré (FCAW)

Qu’est-ce que le soudage à l’arc sous flux ou FCAW ?

Le soudage à l’arc FCAW ou flux fourré est une variante du soudage à l’arc sous gaz (GMAW) ayant un fil fourré au lieu d’un fil solide utilisé dans le soudage MIG-MAG.

La configuration de la station de soudage FCA est la clé pour réaliser des soudures de qualité. Il peut être possible, à l’aide d’une soudeuse FCA mal réglée, de réaliser une soudure acceptable en position à plat. Le procédé de soudage FCA est souvent indulgent ; ainsi, les soudures peuvent souvent être effectuées même lorsque la soudeuse n’est pas réglée correctement. Cependant, de telles soudures présenteront des défauts majeurs tels que des projections excessives, des contre-dépouilles, des chevauchements, de la porosité, des inclusions de scories et des contours de cordon de soudure médiocres. La configuration devient encore plus importante pour les soudures hors position. Faire des soudures verticales et aériennes peut être difficile pour un étudiant soudeur avec un système correctement configuré, mais cela devient impossible avec un système qui n’est pas ajusté.
Apprendre à configurer et à régler correctement le système de soudage FCA vous permettra de produire des soudures de haute qualité à un niveau de productivité élevé.
FCAW est configuré et manipulé d’une manière similaire à celle de GMAW. Les résultats des changements d’extension d’électrode, de tension, d’ampérage et d’angle de torche sont essentiellement les mêmes.

soudage FCAW

Types de fils de soudage à l’arc fourrés

Les fils de soudage fourrés sont classés en trois types :

  1. Types à protection gazeuse : Le premier groupe de fils est appelé fils fourrés à protection gazeuse et ceux-ci sont destinés à être utilisés avec une protection gazeuse externe. Généralement, le dioxyde de carbone pur est utilisé comme blindage en raison de son faible coût.
    2. La première variante majeure du fil fourré sous protection gazeuse était le fil fourré auto-blindé . Avec ces fils, comme son nom l’indique, aucun écran de gaz externe n’est utilisé, et à la place, tout le blindage requis de l’arc et du bain de soudure est fourni par les gaz formés par la décomposition des ingrédients du flux dans le noyau et le couvercle de laitier sur le métal de soudure. Une certaine quantité d’azote de l’atmosphère est inévitable et donc des dénitrateurs ou des fixateurs d’azote tels que l’aluminium sont ajoutés aux ingrédients de base.
    3. Un autre groupe de fils tubulaires est appelé électrodes à âme métallique. Ces fils combinent les caractéristiques des fils fourrés et des fils de soudage à l’arc sous gaz. Le fil alimenté en continu est fourré mais ne contient pas d’ingrédients fondants. Au lieu de cela, le noyau ne contient que des composés stabilisateurs d’arc, des désoxydants et des poudres métalliques. Le blindage est donc fourni uniquement par le gaz de protection fourni de l’extérieur comme dans GMAW. Les électrodes de soudage à l’arc fourrées en métal sont regroupées avec les fils de soudage à l’arc fourrés dans la norme canadienne CSA W 48-01, mais aux États-Unis, ces fils sont considérés comme une variante du procédé de soudage à l’arc sous gaz.

Avantages et applications des procédés de fil fourré

Les procédés de fil fourré offrent un :

1. dépôt de soudure de haute qualité avec un taux de dépôt et une productivité plus élevés que le procédé SMAW. 

2. Une productivité plus élevée est le résultat d’un cycle de service élevé, d’une efficacité de dépôt élevée et de vitesses de déplacement élevées. 

3. Par rapport à GMAW, les procédés de fil fourré sont plus tolérants aux petits écarts de courant de soudage, de tension, de distance entre la pointe et le travail, etc., et sont donc plus susceptibles de fournir des dépôts de soudure exempts de défauts de fusion incomplets.

Parmi les trois variantes de fils fourrés couvertes ici, les fils fourrés auto-blindés sont mieux à même de tolérer les courants d’air que les autres et sont donc un candidat plus approprié pour le travail sur le terrain. Dans les applications automatiques, des vitesses de déplacement très élevées sont possibles avec des fils auto-blindés, conduisant à une productivité élevée. Cependant, ces fils doivent être correctement sélectionnés car certaines formulations ne sont pas conçues pour les soudures multipasses. Les électrodes à noyau métallique produisent peu ou pas de laitier ou d’oxyde, similaire au procédé GMAW. Cependant, les fils à âme métallique offrent un taux de dépôt plus élevé que le GMAW, ainsi qu’une forme de cordon plus large et plus arrondie lorsqu’un blindage gazeux riche en argon est utilisé.

Classification des électrodes de soudage à l’arc fourré (FCAW)

Les exigences relatives aux fils de soudage à l’arc fourrés en acier au carbone (à la fois auto-protégés et protégés contre les gaz) dans la spécification AWS A5.20. Ceux pour les aciers faiblement alliés, les aciers inoxydables et les surfaçages sont inclus dans les spécifications AWS A5.22 et A5.22 respectivement.

Le schéma de classification des fils de soudage à l’arc fourrés faiblement alliés dans la spécification AWS 5.29 est similaire à celui des fils d’acier au carbone, la principale différence étant la résistance à la traction plus élevée du métal soudé et des lettres et chiffres supplémentaires à la fin utilisés pour indiquer les éléments d’alliage présents dans le métal de soudure.
De même, les fils à âme métallique pour les aciers faiblement alliés ont le même schéma de classification que les fils pleins en acier faiblement allié dans AWS A5.28, sauf que S (désignant un fil plein) est remplacé par C (indiquant un fil composite ou à âme métallique). En comparaison, les fils de soudage à l’arc fourrés en acier inoxydable sont classés principalement en fonction de la composition du métal fondu et du milieu de protection utilisé pendant le soudage.

Classification des fils FCAW
Section de fil FCAW

Le fil FCAW le plus couramment utilisé est le E71T-1. Voici ce que cela signifie pour chaque chiffre.

E – Cela implique une électrode

7 – Ce nombre donne la résistance à la traction minimale de la soudure en pouces carrés. Vous devez ajouter quatre zéros à ce nombre pour obtenir la résistance à la traction minimale. Dans ce cas, il s’avère être de 70 000 livres par pouce carré. Cela implique que la résistance à la traction minimale du métal d’apport est de 70 000 livres par pouce carré.

1 – Implique les positions de soudage que vous pouvez adopter avec ce fil. Il n’y a que deux nombres qui sont utilisés pour ce chiffre – zéro et un. Zéro signifie que vous ne pouvez assumer la position horizontale et plate qu’avec cette électrode. L’une implique que vous pouvez utiliser l’électrode dans n’importe quelle position.

T – Abréviation de tubulaire. C’est la forme que vous attendez d’un fil fourré. Le fil est un tube de métal d’apport rempli de fondant. Dans les électrodes MIG, le fil est solide. Il y aura une désignation S dans ce cas.

1 – Indique le type de flux à l’intérieur de l’électrode.

Gaz de protection pour le soudage à l’arc fourré (FCAW)

Au besoin, le dioxyde de carbone est utilisé comme gaz de protection à des fins de classification. Cependant, les
mélanges argon-dioxyde de carbone (Ar-CO2) deviennent de plus en plus populaires car leur utilisation avec des fils de rutile fournit moins de projections, des billes plus lisses et une meilleure action de mouillage et de contrôle des flaques pour le soudage hors position. De même, avec des fils basiques, on obtient moins de projections et des billes plus lisses. Moins de fumées sont générées par rapport au gaz de protection 100 % CO2. Cependant, la pénétration de la soudure est réduite dans une certaine mesure.
L’argon (Ar) étant un gaz inerte, il ne réagit pas avec les éléments de l’arc. L’utilisation de mélanges Ar-CO2 comme gaz de protection provoque moins d’oxydation du manganèse (Mn) et du silicium (Si) présents dans le fil, conduisant à une teneur plus élevée en Mn et Si dans le métal fondu. Cela augmente la résistance à la traction du métal fondu et peut également réduire les valeurs d’allongement. 

De même, la quantité d’hydrogène retenue dans le métal fondu peut être plus importante par rapport à l’utilisation de gaz CO2. Les fils peuvent être conçus pour éviter une augmentation excessive de la résistance du métal fondu et une diminution de l’allongement, et par conséquent le fabricant doit être consulté et/ou la qualification de la procédure doit être effectuée avant de se lancer dans l’utilisation d’un mélange Ar-CO2 avec des fils fourrés dans la fabrication. Le gaz de protection choisi n’affecte pas de manière significative la vitesse de dépôt.