Le procédé de soudage MIG FIL MASSIF / GMAW / 131

Publié: le 10/02/2019 à 16:04 Dernière mise à jour: le 10/02/2019 à 16:04 Par: Dominique ADMIN Nombre de vues: 1717
Cet article technique décrit le procédé de soudage semi-automatique MIG (Metal Inerte Gas) ou GMAW.
Le soudage à l'arc sous protection de gaz inerte avec fil électrode fusible (GMAW) est réalisé à partir d'un arc électrique créé et entretenu entre le fil d'apport (de Ø 0,6 mm à Ø 2,4 mm) à dévidage continu et à vitesse constante (de 2 à 20 mètres/minutes environ) et la pièce à souder.


1 - Définition du procédé de soudage à l'arc sous protection gazeuse avec fil électrode






Le MIG (Metal Inert Gas) est un soudage à l'arc sous protection de gaz inerte avec fil électrode fusible (GMAW) est réalisé à partir d'un arc électrique créé et entretenu entre le fil d'apport (de Ø 0,6 mm à Ø 2,4 mm) à dévidage continu et à vitesse constante (de 2 à 20 mètres/minutes environ) et la pièce à souder. La vitesse de dévidage du fil détermine l'intensité de soudage. L'énergie calorifique de l'arc fait fondre localement la pièce à assembler et le fil métallique pour constituer le bain de fusion et après refroidissement le cordon de soudure. Le bain de fusion est protégé de l'atmosphère externe par un cône invisible de gaz (de 10 à 30 litres/minute de gaz) de protection inerte (Argon pur, Argon + Hélium, Argon + CO2 (< 3%), Argon + CO2 + H2). Un générateur électrique fournit le courant exclusivement continu avec une intensité variant de 40 à 700 ampères en fonction de différents paramètres comme le diamètre du fil électrode, la position de soudage, le type d'assemblage, la dimension et la nuance des pièces à assembler. La polarité du fil électrode est toujours positive. Ce procédé est dénommé semi-automatique et parfois "pétard" par les soudeurs.


2 - Principe du procédé de soudage à l'arc sous protection gazeuse avec fil électrode


La bobine de fil électrode est placée dans un dévidoir motorisé automatique et le fil est déroulé du dévidoir à la sortie de la buse de la torche, dans la gaine guide-fil de la torche de soudage jusqu'au tube contact. La torche de soudage est reliée sur la borne électrique de sortie positive du générateur de soudage à courant continu. La masse est reliée au générateur et est placée sur la pièce à souder.
Une alimentation en gaz de soudage est branchée sur le poste par l'intermédiaire d'une bouteille et d'un détendeur / débitmètre. L'arc jaillit lorsque le soudeur actionne la gâchette électrique de la torche et que la pointe du fil électrode touche la pièce à souder.

3 - Avantages du procédé de soudage





[*]Forte productivité par rapport à l'ARC E.E. et le TIG
[*]Grande vitesse de soudage
[*]Taux de dépôt de métal important
[*]Limitation des déformations
[*]Nombre de reprises de soudure limité
[*]Pas de laitier de soudage à décrasser
[*]Large gamme d'épaisseur
[*]Bonnes qualités de joint et bonnes caractéristiques mécaniques
[*]Soudage dans toutes les positions
[*]Contrôle relativement aisé de la pénétration en régime de court-circuit
[*]Aspect de cordon correct
[*]Procédé automatisable et utilisable en robotique


4 - Définition des régimes de transfert d'arc rencontrés




[*]Le court-circuit ou short-arc :
L'intensité (< 200 A) et la tension d'arc (14 à 20 V) sont faibles. L'arc est court et instable. Le métal est déposé par grosses gouttes dans le bain de fusion par une succession de court-circuits (de 50 à 200 par seconde) entre le fil et le bain de fusion. Cette méthode de transfert permet une bonne maîtrise des passes de pénétration. Il y a des projections de métal sur les abords des pièces soudées. Il est indispensable de disposer d'une self ou inductance (amortisseur électrique) pour favoriser la stabilité de l'arc et réduire les projections de gouttes de métal sur les abords des tôles à souder. L'inductance ou self est un dispositif réglable (applicable au régime d'arc par court-circuit) permettant de réguler le transfert du métal et de limiter les projections dues à la brusque montée de l'intensité de court-circuit. La self (ou inductance) est un dispositif du circuit électrique qui s'oppose à toutes variations du courant qui le parcourt. L'inductance ralentit le temps de montée de l'intensité à sa valeur de court-circuit. Une inductance faible donne un cordon étroit et bombé et une inductance forte un cordon large et plat.
Le bout du tube contact doit être sorti d'environ 5 à 10 mm à l'extérieur de la buse en passe de pénétration. Le tube contact est placé au niveau de la buse pour les autres passes (remplissage et finition).
[*]Le transfert globulaire :
L'intensité et la tension d'arc sont de valeurs moyennes. C'est le régime d'arc intermédiaire entre le court-circuit et la pulvérisation.
[*]La pulvérisation axiale ou spray-arc :
L'intensité (> 200 A) et la tension d'arc (20 à 40 V) sont élevées. L'extrémité du fil fond en très fines gouttelettes projetées dans le bain de fusion. L'arc est long et très stable. Le taux de dépôt est important. Il n'y a pratiquement pas de projections sur les abords des pièces soudées. Le tube contact est placé en retrait à l'intérieur de la buse.



5- Choix du transfert d'arc




[*]Transfert par court-circuit (short arc)
[*]Utilisé pour les passes de pénétration
[*]Utilisé pour le soudage de tôles minces
[*]Utilisé pour le soudage en position (montante, corniche, plafond)






[*]Transfert en grosse gouttes (globulaire)
[*]Utilisé pour les passes de remplissage
[*]Utilisé pour le soudage de tôles épaisses
[*]Utilisé pour le soudage à plat







[*]Transfert par pulvérisation axiale (spray arc)
[*]Utilisé pour les passes de remplissage et finition
[*]Utilisé pour le soudage de tôles épaisses
[*]Utilisé pour le soudage à plat







6 - Étude du régime par court-circuit







7- Le croquis didactique du procédé de soudage MIG Fil massif




8- Installation de soudage pour le soudage MIG Fil massif avec gaz actif


L'installation est très comparable au procédé 136 MAG FIL FOURRE.
La différence réside dans le type de galets d'entraînement (lisse ou cranté) et le type de guide fil.


[LIST=1]
[*]Un générateur de courant continu à caractéristique externe statique horizontal.
[*]Un groupe de refroidissement par circuit fermé.
[*]Un dévidoir motorisé séparé ou intégré au générateur
[*]Une bouteille de gaz avec détendeur/débitmètre et boyaux d'alimentation
[*]Une torche ou pistolet (avec ou sans refroidissement) avec câble conducteur
[*]Une pince de masse avec câble conducteur
[*]Un masque avec verres teintés spéciaux numéro 12 à 15
[*]Une combinaison de soudeur et gants en cuir souple
[*]Une brosse métallique
[*]Une meuleuse d'angle électrique ou pneumatique pour les reprises.
[*]Des écrans ou rideaux de protection
[*]Une ventilation très efficace avec décollematage automatique des filtres


9 - Type de dévidage du fil électrode


La vitesse de dévidage du fil est constante. Elle est comprise entre 2 et 20 mètres / minute suivant le diamètre du fil et l'intensité du courant de soudage. Il existe quatre types d'entraînement du fil d'apport entre le dévidoir motorisé et la torche :




[*]Fil poussé (le plus utilisé à ce jour)
[*]Fil tiré
[*]Fil poussé et tiré
[*]Fil poussé, tiré et poussé.


10 - Les gaz industriels de protection du procédé de soudage



GAZ DE PROTECTION
GAZ PUR
Composition Ancienne couleur d'ogive Nouvelle couleur d'ogive Descr_iption
ARGON

Utilisé pour le soudage des aluminiums.
Faibles projections.
Codifié I1 selon EN 439


GAZ DE PROTECTION
MÉLANGE BINAIRE DE GAZ
Composition Ancienne couleur d'ogive Nouvelle couleur d'ogive Descr_iption
ARGON + HELIUM

Utilisé pour le soudage des aluminiums. Le pourcentage de He est de 20% à 50%.. Codifié I3 selon EN 439
HELIUM + ARGON

Utilisé pour le soudage des aluminiums. La pénétration est importante. Les vitesses de soudage sont élevées. Codifié I3 selon EN 439

Nota important :
L'utilisation d'un gaz de protection inerte à l'envers du bain de fusion est
obligatoire et techniquement impérative sur les matériaux comme les aciers
inoxydables, les bases nickel. (rochage sur les inoxydables)
Les gaz utilisés en soudage ne sont pas toxiques. Toutefois à concentration
élevée, ils n'entretiennent pas la vie.
Ne travaillez jamais dans un local fermé ou une enceinte non ventilée

11 - La densité de courant dans un fil



La densité de courant dans un fil est le nombre d'ampères par millimètre carré de section du fil.

Exemple :
L'intensité de 150 Ampères passe dans un fil de Ø 0,8 mm puis dans un fil de Ø 1,6 mm


Fil Ø 0,8 mm Fil Ø 1,6 mm
Section : 0,4 x 0,4 x 3,14 = 0,5 mm2 Section : 0,8 x 0,8 x 3,14 = 2,0 mm2
Densité : 150 A : 0,5 mm2 = 300 A/mm2 Densité : 150 A : 2,0 mm2 = 75 A/mm2


L'apport calorifique sur la pièce sera plus important avec le fil de Ø 0,8 mm.
Pour une intensité de soudage égale, il est préférable de choisir le fil de diamètre supérieur.

12 - Choix du diamètre de fil de soudage


Diamètre du fil en mm Gamme d'intensité applicable Type de soudage
Ø 0,6 mm 40 à 100 A Carrosserie automobile
Ø 0,8 mm 60 à 180 A Tuyauterie faible épaisseur
Ø 1,0 mm 100 à 300 A Toutes positions passe de pénétration
Ø 1,2 mm 150 à 350 A A partir de 8 mm d'épaisseur
Ø 1,6 mm 200 à 700 A A partir de 12 mm d'épaisseur


13 - Choix de la tension d'arc suivant le diamètre de fil de soudage


Diamètre du fil en mm Type de transfert Valeur de tension en Volts
Ø 0,6 mm Court circuit 16 à 17 Volts
Ø 0,6 mm Grosses gouttes 17 à 21 Volts
Ø 0,6 mm Pulvérisation axiale 21 à 24 Volts
Ø 0,8 mm Court circuit 17 à 19 Volts
Ø 0,8 mm Grosses gouttes 19 à 23 Volts
Ø 0,8 mm Pulvérisation axiale 23 à 26 Volts
Ø 1,0 mm Court circuit 18 à 21 Volts
Ø 1,0 mm Grosses gouttes 21 à 26 Volts
Ø 1,0 mm Pulvérisation axiale 26 à 30 Volts
Ø 1,2 mm Court circuit 21 à 24 Volts
Ø 1,2 mm Grosses gouttes 24 à 29 Volts
Ø 1,2 mm Pulvérisation axiale 29 à 35 Volts
Ø 1,6 mm Court circuit 26 à 29 Volts
Ø 1,6 mm Grosses gouttes 29 à 34 Volts
Ø 1,6 mm Pulvérisation axiale 34 à 38 Volts


14 - Choix de l'intensité et de la tension de soudage

Intensité = (Tension - 14) x 20
Tension = 14 + (0,05 x Intensité)





15 - Les deux sens de déplacement de la torche de soudage

SOUDAGE EN POUSSANT / TORCHE POUSSÉE / A GAUCHE
Avantages / Inconvénients Représentation graphique
La tôle est bien préchauffée par l'arc
(amélioration du mouillage).
La vision du bain de fusion est totale.
La surépaisseur du cordon est moins importante
que par la méthode torche tirée.
La pénétration est moins prononcée que par
la méthode en tirant.
Le mouillage est très satisfaisant.



SOUDAGE EN TIRANT / TORCHE TIRÉE / A DROITE
Avantages / Inconvénients Représentation graphique
Le bain de fusion est très chaud, très fluide
et difficile à maintenir.
Le mouillage est moins
bon que par la méthode en poussant.
Le cordon de soudure est bombé.
La pénétration du bain est importante.
La vision du bain de fusion est masqué
par la buse de soudage.


16 - La partie terminale ou stick-out ou longueur de fil libre

La partie terminale ou stick-out est la distance déterminée
entre l'extrémité de l'arc et le tube contact. La longueur
de fil libre doit être suffisante pour éviter un échauffement
excessif du tube contact.
Le fil libre ne doit pas être trop
long afin d'éviter l'échauffement du fil par effet joule.
Lorsque la partie terminale augmente, le taux de dépôt
s'accroît.
La partie de fil libre est de l'ordre de 20 à 25 mm
pour les fils fourrés avec gaz

Les longueurs de partie de fil libre ou stick-out préconisées selon ITW / MILLER :
• 50 A - 115 A = 1/4” soit .6,35 mm
• 115 A - 155 A = 3/8” soit 9,5 mm
• 155 A - 185 A = 5/8” soit 15,8 mm
• 185 A - 325 A = 3/4’’ soit 19 mm
• 325 A – et plus = 1’’ soit 25,4 mm



17 - Position du tube contact suivant le transfert d'arc


En transfert par court-circuit ou short arc, le bout du tube contact doit être sorti d'environ 5 à 10 mm à l'extérieur de la buse pour la passe de pénétration (si le tube contact est réglable).
La partie de fil libre ou stick-out doit être d'environ 5 mm. L'inclinaison de la torche par rapport à la pièce est comprise entre 65° et 70°.



En transfert par pulvérisation axiale ou spray-arc, le bout du tube contact doit être arasant ou légèrement rentrant à l'intérieur de la buse.
La partie de fil libre ou stick-out doit être d'environ 20 mm. L'inclinaison de la torche est comprise entre 75° et 85°.



18 - Influence de la hauteur d'arc

La hauteur d'arc détermine la valeur de la
tension en Volts et la largeur du cordon de soudure.
Plus la hauteur d'arc est grande, plus la tension
est élevée et plus le cordon est large
Augmentation de la longueur terminale:
• diminution de l’intensité de courant
• Diminution de la longueur terminale:
• augmentation de l’intensité de courant
• Une longueur terminale trop courte:
• combiné avec une intensité de courant élevée
provoquera un surchauffement des consommables ce qui peut
causer un arc instable et / ou des porosités
• Peut empêcher le soudeur de bien voir son bain
• Peut causer la buse de faire contact à la plaque à souder
causant un déplacement inégal
• Une longueur terminale trop longue:
• Peut causer un arc instable
• Manque de pénétration
• Manque d’apport de gaz donc des porosités



19 - Influence des paramètres de soudage MIG fil massif sur la soudure



INFLUENCE DES PARAMÈTRES DE SOUDAGE EN MAG / GMAW
Paramètres de soudage Valeur Largeur Pénétration Surépaisseur
Intensité de soudage
Intensité de soudage
Vitesse de dévidage du fil
Vitesse de dévidage du fil
Tension de soudage
Tension de soudage
Vitesse d'avance de soudage
Vitesse d'avance de soudage
Longueur terminale du fil
Longueur terminale du fil
Soudage torche poussée
Soudage torche tirée


20 - Préparation des joints pour le soudage MAG fil massif

QUELQUES PRÉPARATIONS DE JOINTS POUR LE SOUDAGE MIG
Épaisseur en mm Fourchette d'intensité Ø métal d'apport Préparation
Moins de 1,0 mm 30 à 60 ampères Ø 0,6 mm
De 1,0 à 2,0 mm 40 à 80 ampères Ø 0,8 mm
De 3,0 à 5,0 mm 80 à 150 ampères Ø 1,0 mm
De 6,0 à 8,0 mm 150 à 200 ampères Ø 1,2 mm
De 6,0 à 8,0 mm 150 à 200 ampères Ø 1,2 mm
De 8,0 à 12,0 mm 120 à 200 ampères Ø 1,2 mm
De 8,0 à 12,0 mm 160 à 250 ampères Ø 1,2 mm
De 12 à 20 mm 200 à 300 ampères Ø 1,6 mm

21 - Quel débit de gaz dois je appliquer pour ma torche MAG ?

Dimension intérieure de la buse (mm)
Nozzle size (inch)
Débit minimum (litres/min)
Minimum Gas flow (CFH)
Débit normal (litres/min)
Typical Gas flow (CFH)
Débit maximum (litres/min)
Maximum Gas flow (CFH)
Ø12 mm
1/2 inch
8 litres/min
18 CFH
10 - 13 litres/min
22 - 27 CFH
19 litres/min
40 CFH
Ø16 mm
5/8 inch
10 litres/min
22 CFH
14 - 16 litres/min
30 - 35 CFH
26 litres/min
55 CFH
Ø19 mm
3/4 inch
14 litres/min
30 CFH
16 - 19 litres/min
35 - 40 CFH
31 litres/min
65 CFH


22 - Réglette de paramètres de soudage

Vous trouverez ci-dessous un exemple graphique de réglette (calculator) de prédétermination des paramètres de soudage (exemple MESSER FRANCE S.A.) :




23 - Vos questions en relation avec cet article sur le forum du site

Vous avez la possibilité de poser vos différentes questions sur le forum technique de ce site.
Le lien du forum est le suivant :
Procédé de soudage MIG / MAG / 131 / 135 / 136 Forum

24- Quelques liens Internet utiles

Comment choisir un poste de soudage MIG/MAG compact ?
Choisir un poste à souder MIG / MAG semi-automatique monophasé à moins de 1000 euros
Comment choisir un poste de soudage MIG/MAG semi-auto pour le bricolage ?
Comment monter l'embout de sa torche de soudage MIG / MAG / GMAW ?
Quel type de poste à souder faut il choisir pour la restauration de carrosserie ?
Comment changer le tube contact dans une torche MIG/MAG suite à un collage du fil électrode ?
Quel type de gaz de protection dois je utiliser pour souder en MAG/135/ GMAW ?
La torche de soudage MIG / MAG et son faisceau
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Comment choisir une préparation de soudure ou d'un assemblage permanent de soudage ?
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Par: Dominique ADMIN

Commentaires (2)

16/03/2018 18:56:09 - Quelsacrénuméro
Merci pour cet article

07/02/2019 12:48:09 - ElectroKick
Archi complet, comme d'habitude
Merci en tous cas.