Soudage à l’arc gaz-métal (soudage MIG/MAG)

Qu’est-ce que le soudage à l’arc gaz-métal (soudage MIG/MAG)

Le soudage à l’arc gaz-métal (GMAW) est également connu sous le nom de soudage au gaz inerte métallique ou soudage au gaz actif métallique (soudage MIG/MAG). C’est un procédé de soudage semi-automatique. Dans ce procédé, un fil-électrode solide continu est utilisé sous forme de fil comme consommable de soudage. Des gaz de protection fournis de l’extérieur tels que l’argon, l’hélium, le dioxyde de carbone ou un mélange de ces gaz sont utilisés pour la protection contre les gaz. Ces gaz protègent le bain de fusion en cours de solidification de la contamination atmosphérique pour éviter l’oxydation et la porosité de la soudure.

Principe du procédé GMAW (MIG/MAG)

Le soudage MIG/MAG est l’un des procédés de soudage les plus importants dans les procédés de soudage par fusion. Ce procédé est très polyvalent et permet de souder aussi bien des tôles minces que des sections épaisses. Le soudage peut être effectué dans toutes les positions avec une productivité élevée. Comme le montre la figure 1, un arc est généré entre l’extrémité du fil solide dépassant de la buse et la pièce à usiner. La chaleur générée fait fondre à la fois la pièce à usiner et le fil d’apport pour former un bain de soudure.

Principe du procédé GMAW (MIG/MAG)

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Configuration de l’équipement GMAW (MIG/MAG)

Le processus de soudage fonctionne sur le principe de la tension constante. La pièce à usiner est connectée à la borne négative et la torche de soudage à la borne positive. L’interrupteur marche/arrêt est situé sur la torche de soudage. En mode marche, le fil est alimenté en continu via le dévidoir. Le soudeur déplace la torche de soudage le long de la ligne ou de l’axe du joint de soudage. Deux types de fil d’apport sont disponibles sur le marché pour le procédé GMAW :

  • Fil plein (AWS A 5.18 pour les électrodes en acier au carbone)
  • Fil fourré en métal (AWS A 5.36 pour électrodes en acier au carbone et acier faiblement allié)

Différentes tailles de fils d’apport sont utilisées allant de 0,8 mm à 1,6 mm dans les industries selon les exigences. Un diamètre plus élevé offre plus de dépôt bien que moins adapté pour souder des tôles minces.

Les équipements nécessaires à la configuration de GMAW sont illustrés dans la figure 2 :

  • Source d’énergie
  • Mécanisme d’alimentation en métal d’apport
  • Pistolet de soudage
  • Gaz de protection
  • Câbles de soudage / câbles et tuyaux de gaz
Configuration de l'équipement

La figure 3 montre la construction de la torche de soudage ainsi que les principaux composants. Des pièces telles que la pointe de contact, la buse, le diffuseur de gaz, la doublure sont remplaçables, offrant ainsi une économie de coûts en cas de dommage à l’un de ces composants au lieu de remplacements complets de la torche.

La torche de soudage à l’arc à gaz a deux variantes :

  • Torche de soudage refroidie par air
  • Torche de soudage refroidie à l’eau.

Une torche de soudage refroidie par air est utilisée pour les activités de soudage normales. Le soudage nécessitant un cycle de service élevé et un courant de soudage élevé sont normalement utilisés au chalumeau refroidi à l’eau. Par exemple dans le soudage robotisé, le soudage MIG et le soudage de joints de plaques épaisses. Les torches refroidies par air en raison de leur construction simple sont moins chères que les torches refroidies par eau. Ils sont également faciles à réparer par rapport à ces derniers.

Configuration de l'équipement

Mode de transfert de métal en soudage MIG/MAG

Le mode de transfert de métal signifie que la forme des transferts de métal du fil d’apport au bain de fusion est définie par les paramètres de soudage, le type de gaz de protection et les caractéristiques de fonctionnement de la source d’alimentation de soudage. Le mode à quatre principes de transfert de métal dans l’arc de soudage à l’arc sous gaz :

  • Mode de transfert de court-circuit : Le mode de transfert de court-circuit se produit lorsque le courant et la tension de soudage sont faibles. Par conséquent, ce mode offre un faible apport de chaleur dans la soudure. Ce mode est avantageux pour le soudage de tôles, le soudage à la racine dans les joints bout à bout, le soudage hors position et pour les dépôts de soudure à faible apport de chaleur. Le courant normal pour le mode court-circuit est de 90 à 180 ampères et la tension dans la plage de 16 V à 22 volts.
  • Mode de transfert par pulvérisation : Ce mode nécessite un courant et une tension élevés pour faire fondre le fil d’apport plus rapidement afin d’éviter le contact avec le métal de base pendant le soudage. Ce mode offre les avantages d’un dépôt de soudure élevé, d’un profil de soudure amélioré, mais ce mode n’est pas bon pour effectuer un soudage hors position. Le transfert de métal se produit dans les fines gouttelettes de métal déposées dans le bain de fusion. Pour que le mode de transfert par pulvérisation se produise, deux conditions doivent être remplies :
  • Au moins 80 % d’argon dans le gaz de protection
  • Minimum 220 ampères et 20 tension
  • Mode de transfert pulsé : Ce mode utilise une forme d’onde modifiée du courant de sortie. Cela offre un dépôt de métal contrôlé permettant un apport de chaleur contrôlé, un profil de soudure amélioré avec de très faibles projections. Le mode pulsé est avantageux pour le soudage de tôles minces, de matériaux exotiques et le soudage hors position.
  • Mode de transfert globulaire : Le mode de transfert globulaire s’effectue avec un courant élevé et du gaz 100 % CO2 dans le blindage. Le transfert de métal a lieu sous la forme d’un transfert de métal irrégulier. Ce mode est avantageux pour les joints de plaques épaisses. Les inconvénients sont les projections élevées et l’apport de chaleur élevé. Pour cette raison, il n’est pas recommandé pour le soudage de tôles.

Gaz protégés pour le soudage MIG-MAG

Les gaz de protection protègent le bain de fusion des influences néfastes de la contamination atmosphérique. Le gaz de protection pour GMAW est classé en deux groupes :

  1. Gaz inertes tels que l’argon et l’hélium, GMAW utilisant un gaz inerte est appelé soudage au gaz inerte métallique (MIG)
  2. Les gaz actifs tels que le mélange CO2, Ar + CO2, le GMAW utilisant un gaz inerte est appelé soudage au gaz actif métallique (MAG)

Les mélanges CO2, argon + CO2 et CO2 + argon + oxygène sont utilisés pour le soudage des aciers au carbone et des aciers faiblement alliés. Habituellement, des gaz inertes tels que l’argon et les mélanges argon + hélium sont utilisés pour le soudage de matériaux non ferreux.

Avantages de GMAW (soudage MIG)

  1. Le procédé GMAW peut être réalisé en utilisant différents modes de transfert de métal pour diverses conditions de soudage.
  2. GMAW est un procédé polyvalent utilisé pour souder la plupart des matériaux d’ingénierie tels que l’acier au carbone, l’acier faiblement allié, l’acier inoxydable, l’aluminium, le cuivre et l’alliage de nickel, etc.
  3. Le processus offre une productivité élevée, généralement un dépôt de 8 à 10 kg est effectué par quart de travail. Une productivité très élevée est possible grâce à l’option MIG tandem.
  4. Le procédé peut être utilisé pour souder dans toutes les positions.
  5. Grâce au mécanisme d’alimentation continue des électrodes, nous pouvons atteindre des vitesses de soudage plus élevées et des taux de dépôt de métal d’apport plus élevés que le soudage à l’arc sur métal blindé (SMAW)
  6. Grâce à l’alimentation continue de l’électrode (dévidage du fil), des soudures plus longues peuvent être déposées sans arrêts et démarrages intermédiaires. Cela minimise également le nettoyage ou le meulage des points de démarrage et d’arrêt.
  7. Le processus sans flux offre un nettoyage post-soudage minimal.
  8. Le GMAW étant un procédé de soudage semi-automatique, il est facile à apprendre pour les soudeurs.
  9. Ce processus peut être facilement automatisé pour le soudage robotisé et pour les machines à usage spécial (SPM).

Limites de GMAW (soudage MIG)

  1. L’équipement GMAW est plus complexe, plus coûteux et moins portable que le soudage à l’arc métallique blindé (SMAW).
  2. Le métal fondu se solidifie plus rapidement que le SMAW et le SAW et peut entraîner une dégradation des propriétés du métal fondu.
  3. Le blindage du bain de fusion en fusion est assez difficile dans les environnements venteux et courants d’air. Fortes chances de porosité dans le métal fondu lors d’environnements venteux. Cela limite le processus pour le soudage à l’intérieur uniquement.
  4. La configuration de l’équipement n’est pas adaptée aux travaux en extérieur.

Applications du soudage MIG-MAG

Le soudage GMAW est largement utilisé dans les diverses industries et représente un important dépôt de soudure réalisé dans le monde entier. Il est utilisé dans les domaines de l’automobile, des chemins de fer, des structures, de l’ingénierie lourde et du pétrole et du gaz.