Case de différence

Le soudage est une technique d’assemblage rapide et fiable qui a presque remplacé les autres procédés d’assemblage permanent. Il peut être défini comme un processus d’assemblage par lequel deux ou plusieurs matériaux peuvent être assemblés de façon permanente avec ou sans les applications de la chaleur, de la pression et de la charge. Il peut être largement utilisé pour assembler non seulement des métaux mais aussi d’autres types de matériaux, notamment des plastiques et des céramiques. Pour répondre à la nécessité d’assembler une grande variété de matériaux de différentes manières, il existe un grand nombre de procédés de soudage qui peuvent être classés en deux grandes catégories : le soudage par fusion et le soudage à l’état solide. Le soudage par fusion est un procédé dans lequel la chaleur est appliquée de l’extérieur pour faire fondre les surfaces du métal de base et former une coalescence. La chaleur peut être appliquée de diverses manières, notamment par un arc électrique, une flamme de gaz, un chauffage par résistance, un faisceau à haute énergie, etc.

Ainsi, tous les procédés de soudage à l’arc, de soudage au gaz, de soudage par résistance et de soudage par faisceau à haute énergie entrent dans l’enveloppe du soudage par fusion. Dans le soudage à l’arc, un arc électrique est constitué entre une électrode pointue et les métaux de base conducteurs. Cet arc est la principale source de chaleur pour la fusion des surfaces de contact et des métaux d’apport. Il existe un grand nombre de procédés de ce type, qui suivent tous le même principe de base, mais dont la procédure, les avantages, les limites et les domaines d’application possibles varient considérablement. Le soudage à l’arc avec électrode enrobée (SMAW), le soudage à l’arc avec électrode enrobée (GMAW) et le soudage à l’arc avec électrode en tungstène (GTAW) sont trois de ces procédés de soudage à l’arc, chacun d’entre eux offrant certains avantages par rapport aux autres. Les différences entre les procédés de soudage SMAW, GMAW et GTAW sont abordées ci-dessous.

Electrode consommable et non consommable : L’électrode fait partie intégrante de chaque procédé de soudage à l’arc pour établir et maintenir l’arc électrique. Ces électrodes peuvent être de deux types – consommables et non consommables. Une électrode consommable fond pendant le soudage en raison du chauffage de l’arc et se dépose ensuite sur le cordon de soudure qui devient finalement une partie intégrante du joint. À l’inverse, une électrode non consommable ne fond pas pendant le soudage et reste intacte. Un procédé de soudage à l’arc particulier n’utilise qu’un seul type d’électrode. En ce qui concerne la nature consommable et non consommable de l’électrode, la comparaison entre les procédés de soudage SMAW, GMAW et GTAW est énumérée ci-dessous.

• SMAW-électrode consommable.
• GMAW-électrode consommable.
• GTAW-électrode non consommable.

Application du métal d’apport : Le métal d’apport est nécessaire pour fournir le remplissage de l’espace de racine. Lorsque l’espace de racine est sensiblement plus grand (>2mm) et/ou que le bord est préparé, alors le métal d’apport doit être appliqué. Avec une électrode consommable, l’électrode elle-même fond et se dépose sur le cordon de soudure. Il n’est donc pas nécessaire d’ajouter de l’enduit supplémentaire. Une telle électrode se comporte comme un produit d’apport et la vitesse d’alimentation de l’électrode peut être contrôlée pour manipuler la vitesse de dépôt du produit d’apport. Au contraire, l’électrode non consommable ne fournit pas de produit d’apport sur le cordon de soudure. Ainsi, si la charge est nécessaire, elle doit être fournie séparément.

• SMAW-Aucune charge supplémentaire n’est nécessaire. L’électrode agit comme un produit d’apport.
• GMAW-Aucun produit d’apport supplémentaire n’est requis. L’électrode sert de charge.
• GTAW-L’électrode n’est pas consommable. Ainsi, un matériau d’apport supplémentaire sous forme de tige de petit diamètre est fourni, uniquement lorsqu’il est nécessaire, en l’alimentant constamment sous la colonne d’arc.

Nature continue de l’électrode/du matériau d’apport : Le matériau d’apport, sous forme d’électrode ou séparé, fond continuellement et se dépose sur le cordon de soudure. Ainsi, sa longueur se réduit progressivement avec le temps de soudage. Si la longueur du matériau d’apport est courte, il doit être remplacé fréquemment par un nouveau matériau. Cela réduit le taux de production et interrompt le processus. D’autre part, un produit d’apport long peut être alimenté en continu dans la zone de soudage pendant une durée plus longue sans aucune interruption. Une telle méthode est productive mais nécessite le stockage en vrac d’une charge coûteuse.

• SMAW-Filler-cum-électrode est sous la forme d’une tige droite de petit diamètre d’une longueur de 2 – 3ft. Ainsi, elle nécessite un changement fréquent et une interruption du processus.
• GMAW-Filler-cum-électrode est sous la forme d’un fil de petit diamètre qui est enroulé sur un pool de fil. Un fil-électrode assez long est stocké dans cette piscine et ainsi le soudage peut être effectué en continu pendant une plus longue durée sans arrêt intermédiaire pour le changement d’électrode. Cette électrode est alimentée en continu au moyen de dispositifs mécanisés.
• L’électrode GTAW est non consommable. L’apport supplémentaire se présente généralement sous la forme d’une tige courte et de petit diamètre et nécessite donc des arrêts fréquents pour changer l’apport. Toutefois, le soudage peut être effectué en continu si aucun produit d’apport n’est utilisé.

Mode de soudage préférable : Le soudage à l’arc peut être effectué selon trois modes différents. Comme mentionné précédemment, il n’est pas nécessaire d’apporter du matériau d’apport lorsque l’espace de racine est très petit ou que les matériaux de base sont minces. Lorsque le soudage est effectué sans appliquer de produit d’apport, on parle de mode autogène. Cependant, si un produit d’apport est appliqué et que sa composition métallurgique est similaire à celle du composant parent, on parle alors de mode homogène. Si la composition métallurgique du matériau d’apport diffère sensiblement de celle du composant parent, on parle de mode hétérogène. Différents procédés de soudage sont adaptés à différents modes.

• SMAW-L’apport est inhérent à ce procédé en raison de l’électrode consommable. Le mode autogène n’est donc pas possible. Il convient pour le soudage principalement homogène.
• GMAW-Similaire au SMAW, la charge est inhérente à ce procédé en raison de l’électrode consommable. Le mode autogène n’est donc pas possible. Il convient au soudage homogène et hétérogène.
• GTAW-L’électrode est non consommable. Le mode autogène est donc réalisable ; en fait, le soudage TIG ne convient qu’à ce mode. Cependant, il peut également être appliqué pour le soudage homogène et hétérogène en utilisant un ensemble optimal de paramètres de processus.

Matériau d’électrode : Le matériau de l’électrode de chaque procédé de soudage à l’arc doit posséder quelques caractéristiques de base comme une bonne conductivité électrique, une bonne émissivité des électrons, un point de fusion souhaité, etc. Il convient de mentionner que le métal d’apport doit être compatible avec le métal de base, sinon ils ne se mélangeront pas correctement, ce qui entraînera une soudure défectueuse. Ainsi, avec une électrode consommable, le matériau de l’électrode doit être choisi en fonction de sa compatibilité avec le métal de base. Avec l’électrode non consommable, le matériau d’apport doit être choisi en fonction de la compatibilité avec le métal de base, alors que l’électrode doit être faite d’un tel matériau à haute fusion.

• L’électrode SMAW est principalement composée de matériaux ferreux. Elle n’a que peu de variété en termes de matériau d’électrode. Ainsi, il est adapté à l’assemblage homogène de composants ferreux uniquement.
• GMAW-Une grande variété de matériaux d’électrode est disponible sur le marché. Bien que la plupart des électrodes soient ferreuses, leur composition métallurgique peut varier pour exploiter le résultat souhaité.
• GTAW-Cette électrode est composée uniquement de tungstène. Ceci indépendamment du métal de base ou du métal d’apport car l’électrode n’est pas consommable. Le tungstène a le point de fusion le plus élevé (3422°C). D’autres propriétés souhaitées peuvent également être manipulées en ajoutant des éléments d’alliage en petites proportions. Par exemple, le thorium, l’oxyde de lanthane, l’oxyde de cérium, la zircone, etc. sont ajoutés au tungstène pour améliorer diverses caractéristiques de soudage comme l’émissivité des électrons, l’érosion de l’électrode, etc.

Electrode enrobée ou nue : L’électrode peut être enrobée pour la protéger de l’oxydation ou de la contamination atmosphérique. Outre la protection contre l’oxydation, l’enrobage présente d’autres avantages tels que l’apport de gaz de protection, la réduction des projections, la stabilisation de l’arc, l’induction d’éléments chimiques dans le cordon de soudure, etc. Cependant, une électrode enrobée est coûteuse et susceptible de s’endommager avec le temps. Différents procédés utilisent différents types d’enrobage, chacun ayant une fonction désirée.

• SMAW-Utilisation d’une électrode enrobée d’un flux épais. En plus de protéger l’électrode, ce flux fournit un gaz de protection.
• GMAW-Aucun revêtement de flux n’est disponible sur l’électrode. Cependant, un mince revêtement de matériau stable est appliqué pour protéger le matériau de l’électrode de l’oxydation.
• GTAW-Utilise une électrode de tungstène nue. Aucun revêtement n’est appliqué sur l’électrode.

Alimentation en gaz de protection : Le gaz de protection est fourni dans le soudage à l’arc pour dispenser l’oxygène de la zone de soudage et créer une enveloppe de gaz inertes entourant le cordon de soudure. Sa fonction première est de protéger le cordon de soudure chaud de l’oxydation. Ce gaz de protection peut être fourni directement à partir d’une bouteille de gaz ou indirectement en désintégrant d’autres éléments chimiques pendant le soudage.

• SMAW-L’enrobage par flux de l’électrode se désintègre pendant le soudage et produit du gaz de protection. Aucun gaz de protection n’est appliqué séparément.
• GMAW-Le gaz de protection (inerte ou actif) est fourni à partir d’une bouteille de gaz.
• GTAW-Le gaz de protection inerte est fourni à partir d’une bouteille de gaz.

Problème de projections : Les projections sont de petites gouttelettes de métal d’apport fondu qui sont produites en raison de la dispersion de l’arc et sortent de la zone de soudage. Ces éclaboussures entraînent une perte de métal d’apport et donc un taux de dépôt d’apport non uniforme qui conduit parfois à divers défauts de soudage, notamment un renforcement négatif et une imprécision dimensionnelle. Elles nuisent également à l’apparence et nécessitent un meulage après le soudage pour les éliminer.

• SMAW-Produit des projections excessives même avec un ensemble optimal de paramètres de processus.
• GMAW-Il produit également des projections ; cependant, elles peuvent être réduites en utilisant un ensemble optimal de paramètres de processus.
• GTAW-Il est généralement exempt de projections.

Manuel et automatisation : Le soudage à l’arc métallique blindé est effectué manuellement et c’est pourquoi il est également appelé soudage à l’arc métallique manuel (MMAW). Le soudage à l’arc sous gaz peut être automatisé facilement lorsque le fil d’électrode est alimenté en continu par la bobine à l’aide d’un dispositif mécanisé et que, dans le même temps, la torche est déplacée par un autre véhicule automatique. Le soudage à l’arc avec électrode en tungstène est généralement effectué manuellement, mais il peut également être automatisé, notamment en ce qui concerne le déplacement de la torche. Un processus automatisé est rapide et plus productif ; mais le processus manuel est plus flexible et ne possède pratiquement aucune restriction d’emplacement pour son application.

Productivité et problèmes de qualité : Le SMAW n’offre pas un joint de bonne qualité. Il est donc utilisé principalement pour les besoins domestiques et industriels généraux. Le changement fréquent des électrodes entraîne une interruption du processus et ne convient donc pas aux besoins de soudage à long terme. Le procédé GMAW est très productif et peut être utilisé en continu pendant une longue période. Il peut être automatisé facilement. Son taux de dépôt volumique est également très élevé. Il convient donc lorsqu’il existe un large espace entre les racines, lorsque les bords sont préparés en forme de U ou de V, lorsque les exigences d’assemblage sont plus longues ou même pour le placage. Bien qu’elle soit moins sujette aux défauts, la qualité de ses joints n’est pas très bonne. Les projections nuisent également à l’aspect du cordon de soudure. En termes de qualité, le GTAW est le meilleur des trois. Il permet d’obtenir un joint de qualité supérieure avec un aspect splendide. Il est moins sujet aux défauts, mais le taux de dépôt ou le taux de soudage est comparativement faible.

La comparaison scientifique entre le soudage à l’arc avec électrode enrobée (SMAW), le soudage à l’arc avec électrode enrobée (GMAW) et le soudage à l’arc avec électrode enrobée (GTAW) est présentée dans cet article. L’auteur vous suggère également de parcourir les références suivantes pour mieux comprendre le sujet.