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Choisir les bons matériaux de soudage TIG

Dernière mise à jour :
3 mai 2024
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Table des matières

1. Gaz de protection

Le soudage au tungstène sous gaz inerte utilise généralement de l'argon, de l'hélium, un gaz mixte argon-hélium ou un gaz mixte argon-hydrogène comme gaz de protection.

(1) Sélection du gaz de protection

Le tableau 5-70 indique le gaz de protection adapté aux différents matériaux.

Tableau 5-70 Gaz de protection adaptés à différents matériaux

MatériauGaz de protection et caractéristiques applicables
Aluminium et alliages d'aluminiumArgon : Le soudage à courant alternatif permet d'obtenir un arc stable et une bonne action de nettoyage de la surface.

Hélium : Connexion positive en courant continu, produit un arc stable sur les matériaux nettoyés chimiquement et a une vitesse de soudage plus élevée.

Gaz mixte argon-hélium : Bonne action de nettoyage, vitesse de soudage et pénétration plus élevées, mais la stabilité de l'arc n'est pas aussi bonne que celle de l'argon pur.
LaitonArgon : Arc stable avec évaporation minimale.
Alliages de cobaltArgon : Arc stable et facile à contrôler.
Alliages cuivre-nickelArgon : L'arc est stable et facile à contrôler. Il convient également au soudage des alliages cuivre-nickel avec l'acier.
Cuivre sans oxygèneArgon : Utilise une connexion positive en courant continu, l'arc est stable et facile à contrôler.

Hélium : A un apport de chaleur plus important, une vitesse de soudage rapide et une pénétration profonde.

Gaz mixte argon-hélium : 75% hélium, 25% argon. L'arc est stable et convient au soudage de pièces minces.
InconelArgon : L'arc est stable et facile à contrôler

Hélium : Convient au soudage automatique à grande vitesse
Acier à faible teneur en carboneArgon : Convient pour le soudage manuel

Ammoniac : Convient au soudage automatique à grande vitesse, fusion plus profonde que la protection à l'argon.
Alliages de magnésiumArgon : Utilisé pour le soudage en courant alternatif, il présente une bonne stabilité de l'arc et une bonne action de nettoyage.
Acier maragingArgon : L'arc est stable et facile à contrôler
Molybdène-0.5% Alliage de titaneL'argon et l'hélium conviennent tous deux : Pour obtenir un métal soudé présentant une bonne plasticité, en plus d'une protection renforcée, la teneur en azote de l'atmosphère de soudage doit être inférieure à 0,1% (fraction volumique), et la teneur en oxygène inférieure à 0,05% (fraction volumique).
Alliage de MonelArgon : L'arc est stable et facile à contrôler
Alliages de nickelArgon : L'arc est stable et facile à contrôler

Hélium : Convient au soudage automatique à grande vitesse
Bronze au siliciumArgon : Peut réduire la fragilité thermique du matériau de base et du métal soudé.
Acier au siliciumArgon : L'arc est stable et facile à contrôler
Acier inoxydableL'hélium : L'arc est stable et peut atteindre une plus grande profondeur de fusion que l'argon.

Argon : L'arc est stable et facile à contrôler
FerroalliageArgon : L'arc est stable et facile à contrôler

Hélium : Convient au soudage automatique à grande vitesse

(2) Exigences relatives aux gaz protecteurs

1) Argon.

Les exigences relatives à la pureté de l'argon dans les pièces soudées sont indiquées dans le tableau 5-71. La composition de l'argon de soudage produit localement est indiquée dans le tableau 5-72.

Tableau 5-71 Exigences relatives à la pureté de l'argon dans les pièces soudées

Matériel de soudageType de source d'alimentation et polaritéPureté de l'argon (pourcentage en volume, %)
Molybdène, Niobium, Zirconium, Tantale et leurs alliagesÉlectrode DC positive99. 98
Alliages résistants aux hautes températuresÉlectrode DC positive99. 95

Tableau 5-72 Composition de l'argon de soudage produit dans le pays (fraction volumique, %)

Pureté de l'argonN2O2H2CnHmHO
≥99.99<0.01<0.0015<0.0005<0.00130mg/m3
≥99.999≤7 x10-5≤10-5≤5 x10-510 -5≤2 x10-5

2) L'hélium.

La pureté de l'hélium de soudage requiert généralement plus de 99,8% (fraction volumique). La composition de l'hélium de soudage produit localement (fraction volumique de 99,999%) est indiquée dans le tableau 5-73.

Tableau 5-73 Composition de l'hélium de soudage domestique (99,999%) (fraction volumique, %)

ComposantsNeH2O2 + ArN2LE COLE CO2HO
Concentration(×10-5≤4.0≤1.0≤1.020.50.53

3) Gaz mixte argon-hélium.

L'utilisation d'un gaz mixte argon-hélium est particulièrement adaptée aux cas où les exigences de qualité de la soudure sont très élevées. Le rapport de mélange typique est de (75%~80%) He + (15%~20%) Ar (fraction de volume).

4) Gaz mixte argon-hydrogène.

Le gaz mixte argon-hydrogène est principalement utilisé pour le soudage des alliages à base de nickel, des alliages nickel-cuivre et de l'acier inoxydable. En règle générale, la teneur en hydrogène du gaz mixte doit être inférieure à 15% (fraction volumique).

2. Métal d'apport

Dans le soudage au tungstène sous gaz inerte, le gaz inerte ne joue qu'un rôle protecteur, et la composition de la soudure est principalement ajustée par le métal d'apport pour garantir la qualité de la soudure. Le métal d'apport est fourni par le fil de soudure, c'est pourquoi la teneur en soufre, en phosphore, en gaz nocifs et en impuretés du fil de soudure doit être strictement contrôlée.

Actuellement, il n'existe pas de norme spécifique pour les fils de soudage TIG en Chine. En général, on utilise des fils de soudage pour le soudage à l'arc ou des fils d'acier de soudage. Lors du soudage d'acier à faible teneur en carbone et d'acier à haute résistance faiblement allié, les fils d'acier de soudage sont généralement sélectionnés selon le principe de l'égalité de résistance, et lors du soudage du cuivre, de l'aluminium et de l'acier inoxydable, les fils de soudage pour le soudage à l'arc sous gaz, les fils de soudage sous gaz ou les fils de soudage à l'arc submergé sont généralement sélectionnés selon le principe de l'égalité de composition.

Lors du soudage d'aciers dissemblables, si les structures des deux aciers sont différentes, le choix du fil de soudage doit tenir compte des questions de résistance à la fissuration et de diffusion du carbone ; si les structures des deux aciers sont identiques mais que leurs propriétés mécaniques diffèrent, il est préférable de choisir un fil de soudage dont la composition se situe entre les deux. Les qualités de fil de soudage recommandées pour les types d'acier courants sont indiquées dans le tableau 5-74.

Tableau 5-74 Grades de fil de soudage recommandés pour les types d'acier courants

Matériau en acierQualité du fil de soudure sélectionné
CatégorieGrade
Acier au carboneQ235, Q235F, Q235gH08Mn2Si
10g, 15g, 20g, 22g, 25gH05MnSiAlTiZr
Acier faiblement alliéQ345H10Mn2
Q345RH08Mn2Si
15MnV, 16MnVCuH08MnMoA
15MnVN, 19Mn5H08Mn2SiA
20MnMo
Acier faiblement allié résistant à la chaleur18MnMoNb, 14MnMoVH08Mn2SiMo
12CrMo, 15CrMoH08CrMoA, H08CrMo, Mn2Si
20CrMo, 30CrMoAH05CrMoVTiRe
12Cr1MoV, 15Cr1MoV
20CrMoV
H08CrMoV 
H05CrMoVTiRe
15Cr1MoV, 20Cr1MoVH08 CrMnSiMoV
12Cr2MoWVTiBH10Cr2MnMoWVTiB
(G102)H08Cr2MoWVNbB
Acier G106H10Cr5MoVNbB
Acier inoxydable06Cr19Ni10, 12Cr18Ni9HOCr18Ni9
12Cr18Ni9TiH0Cr18N9Ti
022Cr17Ni12Mo2HOCr18Ni12Mo2Ti
Acier basse température09Mn2VH05Mn2Cu, H05Ni2.5
06AlCuNbNH08Mn2WCu
Acier basse température3,5Ni, 06MnNb
06AlCuNbN
H00Ni4.5Mo 
H05Ni4Ti
9NiHOONi11Co 
H06Cr20Ni60Mn3Nb
Différents types d'acierG102 +12CrMoV 
G102 + 15CrMo
H08CrMoV
G102+acier au carboneH08Mn2Si
H08CrMoV
H13CrMo
G102 + 1Cr18NiTi 
G102 + G106
Fil de soudure à base de nickel
12Cr1MoV+Acier au carboneH08Mn2Si, H05MnSiAlTiZr
12CrMoV +15CrMoH13CrMo, H08CrMoV

3. Matériaux des électrodes

Le rôle de l'électrode non consommable dans le soudage TIG est de conduire l'électricité, d'allumer l'arc et de maintenir une combustion normale de l'arc. Sa qualité influe grandement sur la stabilité de l'arc et du processus de soudage, ainsi que sur la qualité de la soudure. En général, les électrodes non consommables doivent répondre aux exigences d'un courant admissible élevé et d'une faible consommation.


1) Actuellement, les matériaux d'électrode les plus courants sont le tungstène pur, le tungstène thorié, le tungstène cérié, le tungstène zirconé et le tungstène lanthané. Les diamètres courants des électrodes en tungstène sont les suivants : 0,5 mm, 1,0 mm, 1,6 mm, 2,0 mm, 2,5 mm, 3,2 mm, 4,0 mm, 5,0 mm, 6,3 mm, 8,0 mm, 10,0 mm, soit un total de 11 types, avec des longueurs allant de 76 à 610 mm. La surface de l'électrode de tungstène ne doit pas présenter de défauts tels que des cicatrices, des fissures, des cavités de retrait, des bavures ou des inclusions non métalliques.

2) Les électrodes de tungstène domestiques sont généralement traitées en surface par nettoyage chimique ou meulage mécanique. Pour améliorer la stabilité de l'arc, l'extrémité de l'électrode de tungstène doit être meulée en forme conique ou hémisphérique, en fonction de la taille du courant.

3) Lorsque le matériau de l'électrode de tungstène est le même, différentes formes d'électrodes auront un certain impact sur la stabilité de l'arc et la formation de la soudure. La relation entre les formes courantes de l'extrémité de l'électrode de tungstène et la stabilité de l'arc est indiquée dans le tableau 5-75.

Tableau 5-75 Formes courantes de l'extrémité des électrodes de tungstène et leur relation avec la stabilité de l'arc

Forme de la pointe de l'électrode en tungstèneType d'électrode en tungstènePolarité du courantDomaine d'applicationStabilité de l'arc
Tungstène cérié ou thoriéCourant continu Électrode positiveCourant élevéStable
Tungstène cérié ou thoriéCourant continu Électrode positiveCourant faible
Convient pour le soudage d'espaces étroits et de tôles minces
Stable
Electrode en tungstène purCourant alternatifSoudage de l'aluminium, du magnésium et de leurs alliagesStable
Tungstène cérié ou thoriéCourant continu Électrode positiveSoudage en continu avec des électrodes de tungstène d'un diamètre inférieur à 1 mmBon

4) La capacité de transport de courant des électrodes en tungstène est indiquée dans le tableau 5-76.

Tableau 5-76 Capacité de transport de courant des électrodes en tungstène

Diamètre de l'électrode/mmCourant continu/ACourant alternatif/A
Connexion directe (électrode -)Connexion inversée (électrode +)
Tungstène purTungstène thorié, Tungstène cériéTungstène purTungstène thorié, Tungstène cériéTungstène purTungstène thorié, Tungstène cérié
0.52 ~202 ~20--2 ~152~15
110 ~ 7510 ~75--15 ~5515 ~ 70
1.640 ~13060 ~15010 ~2010 ~3045 ~ 9060 ~125
275 ~ 180100 ~20015 ~2515 ~2565 ~12585 ~160
2.5130 ~ 230160 ~25017 ~3017 ~3080 ~140120 ~ 210
3140 ~ 280200~30020 ~4020 ~ 40100~160140 ~ 230
3.2160 ~310225~33020 ~3520 ~35130 ~190150 ~250
4275 ~ 450350~48035 ~5035 ~50180 ~260240 ~350
5400 ~625500 ~ 64550 ~7050 ~70240 ~ 350330 ~ 460
6500 ~625620 ~ 65060 ~8060 ~80260 ~390430 ~560
6.3550~675650 ~85065~10065~100300~420430 ~ 575
8-----650 ~830

5) La tension en circuit ouvert requise pour les matériaux d'électrodes couramment utilisés est indiquée dans le tableau 5-77.

Tableau 5-77 Tension en circuit ouvert requise pour les matériaux d'électrodes couramment utilisés

Types d'électrodesDésignation des électrodesTension à vide requise /V
CuivreAcier inoxydableAcier au silicium
Electrode en tungstène purW959595
Electrode en tungstène thoriéJeudi 10
Jeudi 15
40 ~65 
35
50 ~70 
40
70~75
40
Electrode en tungstène cériéeWCe-20-30~35-

6) La sélection des électrodes de tungstène est indiquée dans le tableau 5-78. Notez que certaines tiges de tungstène sont radioactives (comme les électrodes de tungstène thorié), et qu'il convient donc de se protéger lors du broyage des tiges de tungstène. Lorsqu'une grande quantité de tiges de tungstène est stockée, il est préférable de les conserver dans une boîte en plomb afin d'éviter que les radiations n'endommagent le corps humain.

Tableau 5-78 Sélection des électrodes en tungstène

Types d'électrodes en tungstèneGradeCaractéristiques
Tungstène purW1、W2Le point de fusion et le point d'ébullition sont tous deux très élevés. L'inconvénient est que la machine à souder doit avoir une tension de circuit ouvert plus élevée. Une utilisation prolongée peut entraîner la fonte de l'électrode de tungstène.
Tungstène thoriéWTh7, WTh10,
WTh15, WTh30
L'ajout d'une certaine quantité d'aiguilles d'oxyde permet de surmonter les inconvénients des électrodes en tungstène pur susmentionnées, mais il y a une trace de radioactivité.
Tungstène cériéWCe-20Une certaine quantité d'oxyde de cérium est ajoutée au tungstène pur. Les avantages sont les suivants : faible courant d'amorçage de l'arc, meilleure compression de la colonne d'arc, durée de vie plus longue et radioactivité extrêmement faible.
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