Soudage MIG-MAG
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Soudage à l'arc avec électrode fusible sous flux gazeux.
Le
soudage MIG-MAG (respectivement 131 ou 137, et 135 ou 136 suivant la norme EN
ISO 4063), ou encore
GMAW selon les normes américaines, est un procédé de
soudage semi-automatique. La fusion des métaux est obtenue par l’énergie calorifique dégagée par un
arc électrique qui éclate dans une atmosphère de protection entre un fil électrode fusible et les pièces à assembler.
Les acronymes MIG et MAG signifient respectivement
Metal inert gas et
Metal active gas. La différence entre les deux procédés tient à la composition du gaz. Le procédé MIG utilise un
gaz neutre qui ne réagit pas avec le métal fondu (
argon ou argon +
hélium), contrairement au procédé MAG (mélange d'argon avec du
dioxyde de carbone et de l'
hydrogène en proportions variables selon les métaux à souder). Le gaz est injecté en continu sur l'arc afin d'isoler complètement le métal en fusion de l'air ambiant.
Histoire
Ce procédé est entré en concurrence avec l'
électrode enrobée afin d'augmenter la productivité en réduisant les temps d'arrêts pour changer d'électrode. À son apparition, il a été affecté d'une mauvaise image, notamment celle d'augmenter le risque de collages (défaut rédhibitoire en tenue en fatigue). Cependant, un soudeur qualifié avec un mode opératoire de soudage qualifié permettra de réaliser des soudures d'excellentes qualité et cette mauvaise image résulte d'une mauvaise exploitation du procédé.
C'est le procédé de soudage le plus utilisé industriellement au
XXIe siècle.
Description
Eclaté d'une torche de soudage MAG / GMAW.
(1) Tête de torche de soudage,
(2) Isolant électrique (pièce en blanc) et embout de vissage du tube contact (pièce en jaune),
(3) Diffuseur de gaz,
(4) Embout du tube contact-type,
(5) Buse métallique
Il se prête bien à l'automatisation totale au travers d'installation robotique. Le soudage MIG-MAG permet une grande flexibilité de mise en oeuvre :
- soudage de différents matériaux : aciers C-Mn, aciers inoxydables, alliages d'aluminium, alliages de titane...
- soudage en position : Toutes positions ,en angle:FW PA et PB (à plat),FW PC (corniche),FW PD (plafond)et en bout a bout: BW PA,BW PC,BW PE
- utilisations de fils fourrés de 0,9 à 2,4 mm de diamètre
- soudage manuel semi-automatique
- automatisation sur poutre, robotisation plus ou moins poussée : du robot standard, à la robotique « intelligente » : suivi de joint auto adaptatif
Des variantes du procédé permettent :
- l'amélioration de la productivité : MAG bi-fil, MAG fort diamètre, utilisation de fils fourrés augmentant le taux de dépôt
- l'augmentation de l'étendue d'application du procédé vis-à-vis du soudage des tôles fines par réduction de l'énergie de soudage : procédés « froids » dérivés du MIG-MAG : Cold metal transfer (CMT de Fronius), Cold Process (Quinto CP de Cloos), Citowave (Air liquide Welding), Cold Arc (EWM)...
Il est possible en 2009 de souder des tôles d'épaisseur 0,5 mm, avec des vitesses d'avance de soudage élevées jusqu'à 5 m/min tout en assurant un cordon régulier et de qualité.
Fil
À base de fer
Utilisation de fils massifs de 0,6 à 2,4 mm et même jusqu'à 3,2 mm de diamètre
- Enrobage au cuivre : le cuivre diminue la résistance électrique du fer
- Fil au silicium (0,3 à 1,2%) ou au manganèse (0,9 à 1,3%) : désoxydant pour le CO2 ou l'O2. Plus les proportions de silicium ou manganèse sont importantes, plus le fil aura des facilités à adhérer à des surfaces rouillées ou sales.
- Fil au manganèse, aluminium, titane, zirconium, nickel, chrome, molybdène : améliorent la résistance à la corrosion ou les propriétés mécaniques.
À base d'aluminium
Certains alliages comme le 7075-T6 ne se soudent pas.
Normes
- Acier :
- NF EN 440 : fils électrodes pour soudage des aciers non alliés (= AWS A5.28-96)
- NF EN 12070 : fils nus massifs et baguettes déposant un acier résistant au fluage. Classification (=AWS A5.28-96)
- NF EN 12534 : fils nus massifs et baguettes, acier à haute résistance. Classification
- Inox :
- NF EN 12072 : fils nus massifs et baguettes déposant un acier inox et/ou réfractaire (AWS A5.9-93)
- Fourrés :
- NF EN 758 : fils fourrés pour soudage avec ou sans gaz pour aciers non alliés et à grains fins. Classification
- NF EN 12071 : pour aciers résistant au fluage (avec gaz)
- NF EN 12073 : pour aciers inox et aciers résistant aux températures élevées
- NF EN 12535 : pour aciers à haute résistance. Classification
Codages
Type de fil
| Code | type |
| G | MIG-MAG à fil plein |
| T | MIG-MAG à fil fourré |
Limite d'élasticité, résistance mécanique et allongement
| Code | Limite élastique
(N/mm² ou MPa) | Résistance à la rupture
(N/mm² ou MPa) | Allongement
% |
| 35 | 355 | 440 à 570 | 22 |
| 38 | 380 | 470 à 600 | 20 |
| 42 | 420 | 500 à 640 | 20 |
| 46 | 460 | 530 à 650 | 20 |
| 50 | 500 | 560 à 720 | 18 |
| 55 | 550 | 610-780 | 18 |
| 62 | 620 | 690-890 | 18 |
| 69 | 690 | 760-960 | 17 |
| 79 | 790 | 880-1080 | 16 |
| 89 | 890 | 980-1180 | 15 |
Seulement pour les fils fourrés
| Code | limite d'élasticité
N/mm² | résistance à la traction
N/mm² |
| 3T | 355 | 470 |
| 4T | 420 | 520 |
| 5T | 500 | 600 |
Température d'énergie moyenne de rupture à 47 joules
| Code | Température |
| 8 | -80 ° C |
| 7 | -70 °C |
| 6 | -60 °C |
| 5 | -50 °C |
| 4 | -40 °C |
| 3 | -30 °C |
| 2 | -20 °C |
| 0 | 0 °C |
| A | 20 °C |
| Z | Aucune exigence |
Type de flux (seulement pour les fils fourrés)
| Code | type |
| R | rutile, durcissage lent du laitier, gaz protecteur nécessaire |
| P | rutile, durcissage rapide du laitier, gaz protecteur nécessaire |
| B | basique, gaz protecteur nécessaire |
| M | poudre de métal, gaz protecteur nécessaire |
| V | rutile ou basique/fluorure, gaz protecteur non nécessaire |
| W | basique/fluorure, durcissage lent du laitier, gaz protecteur non nécessaire |
| Y | basique/fluorure, durcissage rapide du laitier, gaz protecteur non nécessaire |
| S | autres types |
| Z | autres types |
| U | sans gaz protecteur |
Gaz protecteur
| Code | Gaz |
| M | gaz EN439-M2, sans hélium |
| C | gaz EN439-C1, dioxyde de carbone |
| N | sans gaz |
Traitement thermique
(seulement pour les acier à haute résistance)
Position de soudage
| Code | Position |
| 1 | Toutes positions |
| 2 | Toutes positions, sauf verticale descendante |
| 3 | Bout à bout à plat, en gouttière, en angle à plat |
| 4 | Bout à bout à plat, en gouttière |
| 5 | Verticale descendante, cf. code 3 |
Traitement thermique
(seulement pour les acier à haute résistance)
Hydrogène diffusible
(seulement pour les fils fourrés)
| Code | ml/100g max |
| H4 | 4 |
| H08 | 08 |
| H16 | 16 |
Gaz
L'atmosphère de protection diffère selon le type utilisé MIG ou MAG:
Pour le MIG, les soudeurs utilisent de l'
hélium, de l'
argon ou un mélange des deux :
- Hélium : arc plus chaud, adapté au soudage des pièces épaisse
- Argon : bonne pénétration et arc concentré.
Pour le MAG, les soudeurs utilisent un mélange d'
argon et de
dioxyde de carbone (en général du C-25 : 75% d'argon et 25% de CO
2). On ne peut souder que des aciers avec ce type de protection active :
- Le CO2 se décompose en monoxyde de carbone et en ozone sous l'effet de l'arc. L'ozone peut oxyder le métal. Le soudage est rapide, avec une bonne pénétration, mais il convient d'utiliser un fil désoxydant Le transfert du métal se fait par gouttes. Lorsqu'une goutte tombe, elle crée un court-circuit : la tension chute et l'intensité augmente. Une fois la goutte tombée, on a un pic de tension et une chute d'intensité. Les générateurs à impulsions s'inspirent de ce phénomène pour contrôler le transfert du métal.
- Dioxygène : agit comme le CO2.
Les différents modes de transfert
Le soudage MIG-MAG se caractèrise par différent modes de transfert du métal dans l'arc électrique :
- transfert par court-circuit ;
- transfert globulaire ;
- transfert par pulvérisation axiale ;
- transfert par veine rotative.
