Le soudage TIG


Le soudage TIG est un procédé de soudage à l'arc permettant d’obtenir une soudure de qualité, la soudure TIG permet de souffler de faibles épaisseurs. Le soudage TIG fonctionne avec une électrode non fusible avec un métal d’apport si besoin est. Le terme TIG signifie Tungsten Inert Gas, dans lequel Tungsten (Tungstène) désigne l'électrode tandis que Inert Gas (Gaz inerte) désigne le type de gaz plasmagène utilisé. Les domaines d’application de la soudure TIG sont nombreux, ainsi le soudage TIG est utilisé aussi bien dans l’automobile, que l’aéronautique, la tuyauterie industrielle, et même l’agroalimentaire.

Le soudage TIG s’effectue en règle générale en polarité directe, c’est-à-dire que le pôle du générateur est relié à l’électrode pour les métaux et les alliages tels que l’acier, l’inox, les cuivreux, le nickel ou le titane. Contrairement à la soudure des alliages légers tels que l’aluminium ou le magnésium, où la soudure est effectuée en polarité alternée. En effet, avec la soudure TIG il est impossible de souder en polarité inverse, puisque celle-ci risque de faire fondre et détruire l’électrode.

Le soudage TIG permet de très hautes températures


Le procédé de soudage TIG repose sur la création d’un arc électrique entre l’électrode et la pièce à souder. Tandis que celle-ci est protégée par un gaz rare tel que l’hélium ou l’argon. De fait, lors d’une soudure TIG la flamme d’un chalumeau traditionnel est remplacée par un arc électrique. La soudure à l’arc s’appuie sur l’élévation de la température des pièces à assembler jusqu'au point de fusion grâce au passage d’un courant électrique alternatif ou continu.

Les températures atteintes par l’arc électrique dépassent les 3600°, alors que la température de fusion du métal à souder et de l’ordre de 1740° pour l’acier. Pour atteindre de telles températures, les générateurs utilisés ont une courbe plongeante de tension intensité. C'est-à-dire que pour une variation de tension dans une plage donnée, l’intensité varie que très légèrement.

Les méthodes d’amorçage de l’arc électrique dans la soudure TIG

soudure TIG, la soudure industrielle
Trois méthodes sont utilisées pour amorcer l’arc électrique, à savoir le contact, la haute fréquence ou le court-circuit aussi appelé grattage manuel. Les électrodes utilisées pour la soudure TIG sont en majorité constituée de tungstène pur à 99 %, auxquels on ajoute des oxydes métalliques afin d’améliorer le rendement électronique de l’électrode. Les oxydes les plus utilisés sont le thorium, cérium, le lanthane et le zirconium ou encore l’yttrium. Dans le cas de soudage de pièces en aluminium, les électrodes utilisées sont en tungstène pur.

À noter que la législation européenne vise à réduire l’utilisation des oxydes de thorium, puisque ceux-ci sont faiblement radioactifs. C’est notamment le cas aux Pays-Bas et en Belgique qui impose la collecte et le recyclage des poussières d’affûtage puisque ceux-ci sont légèrement radioactifs. Afin de renseigner les soudeurs sur la quantité et la nature d’éléments d’addition, les fabricants utilisent la norme ISO 6848. Celle-ci se présente sous la forme d’un code alphanumérique indiquant la teneur en oxyde, mais aussi le diamètre de l’électrode et sa longueur.

Les gaz de soudage TIG, l’Argon, l’Hélium


Le soudage TIG repose essentiellement sur deux types de gaz, à savoir l’argon et l’hélium, c’est gaz neutre permette de neutraliser l’oxydation lors de la fusion du métal à souder. En Europe l’argon est plus souvent utilisé, tandis qu’aux États-Unis la soudure TIG utilise de préférence l’hélium. Le choix du gaz de soudage a une influence sur la création de l’arc d’amorçage, ainsi que la tension de l’arc électrique. Ainsi, l’argon facilite la création de l’arc d’amorçage grâce à une tension d’ionisation plus faible que celle de l’hélium. À contrario, l’hélium plus difficile à amorcer offre une tension d’arc plus élevée, et donc facilite la pénétration et améliore la vitesse de soudage.

Certains aciers inoxydables nécessitent l’utilisation de mélanges argon + hydrogène (5 ou 10 %) afin d’améliorer la productivité. En mélangeant le gaz de purge avec de l’hydrogène, l’on réduit non seulement la HAZ (heat affected zone), mais aussi la quantité d’énergie nécessaire de 25%. En effet, l'hydrogène à la propriété de concentrer le faisceau d'électrons émanant du tungstène et ainsi de réduire la largeur du cordon de soudure. Ce qui a pour conséquence de réduire la surface fusionnée.

Métal d'apport et qualité du soudage TIG et automatisation


Le métal d'apport est constitué d'une tige de diamètre variable dont la composition se rapproche du métal que l'on soude. Comme son nom l'indique, ce métal fusionne avec l'arc et constitue un ajout de matière lors de la formation du cordon de soudure. La qualité visuelle d'une soudure TIG est excellente, le procédé convient à tous les métaux. La compacité de la torche permet de souder dans des endroits difficilement accessibles pour d'autres procédés. Le procédé nécessite une bonne dextérité du soudeur (pour certains assemblages l'électrode est à 0,25 mm de la pièce).

Le soudage TIG peut-être partiellement ou totalement automatisé aujourd’hui, grâce notamment via l’apparition d’installations robotisées. Il s’agit dans le cas d’installations semi-automatiques d’effectuer l’apport de métal grâce à une bobine similaire à celle utilisée en soudage MiG.

Le dispositif automatique amène le métal d’apport à travers une gaine, puis une canne présente le métal devant l’électrode. Il existe aujourd’hui de nombreux systèmes reproduisant l'amené du fil manuel grâce à un mouvement cadencé. C’est notamment le cas pour le soudage TIG orbital, un procédé largement utilisé pour la soudure des tubes, ou le soudage en position, où la torche est mobile à 360° tandis que la pièce à souder reste fixe.

Applications de la soudure orbitale robotisée


La soudure TIG orbitale automatisée est parfaitement adaptée pour la tuyauterie en acier inoxydable, plusieurs facteurs influents sur la répétitivité. On pourrait nommer : la forme que l'on donne au tungstène, la pression du gaz de purge à l'intérieur de la tuyauterie, la pureté du gaz de purge, la préparation des surfaces lors de la coupe, etc.

Comme pour toute soudure ou brasure, la préparation des surfaces est primordiale pour obtenir une soudure de qualité. Les pièces (tuyaux ou tubes) destinées à être jointes doivent être coupées très droites et la propreté est essentielle. Habituellement les surfaces à souder sont préalablement nettoyées avec de l'acétone ce qui réduit sensiblement la contamination et la décoloration.

Ce type de soudure est utilisé pour les tubulures des gaz purs de l'industrie des semi-conducteurs, pour l'eau pure (eau pour injection, par exemple) de l'industrie pharmaceutique et aussi dans l'industrie nucléaire. De plus en plus, même l'industrie alimentaire se tourne vers ce type de soudage relativement peu coûteux et qui donne d'excellents résultats.