Si ce bandeau n'est plus pertinent, retirez-le. Cliquez ici pour en savoir plus.
Les informations figurant dans cet article ou cette section doivent être reliées aux sources mentionnées dans les sections «Bibliographie», «Sources» ou «Liens externes» ().
Soudage à l'arc avec fil - électrode fusible sous flux gazeux.Un poste à souder MIG/MAG.
Le soudage MIG-MAG est un procédé de soudage semi-automatique (le métal d'apport (fil) se déroule automatiquement pour alimenter le bain de fusion, mais qu'un soudeur déplace manuellement la torche). 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 en anglais: 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 qui utilise un mélange d'argon et de dioxyde de carbone ou dioxygène 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.
Le soudage MIG-MAG est identifié respectivement par 131 ou 132/133, et 135 ou 136/138 suivant la norme NF EN ISO 4063-2011, ou encore GMAW (en anglais: Gas Metal Arc Welding) selon le code américain ASME (American Society of Mechanical Engineers) section IX
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, cette image résulte d'une mauvaise exploitation du procédé, car un soudeur qualifié avec un mode opératoire adaptée réalisera des soudures d'excellente qualité.
C'est le procédé de soudage le plus utilisé industriellement au XXIesiècle[réf.souhaitée].
Description
Vue en coupe d'une torche de soudage MIG-MAG: (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.
Le poste à souder MIG-MAG est composé d'un dévidoir de fil à souder et d'un générateur de tension (15 V= à 45 V=).
Lors de l'appui sur la gâchette de la torche à souder, trois actions se produisent en parallèle: le fil de soudure se déroule et avance à une vitesse préalablement programmée sur le poste, le gaz s’échappe de la buse, le fil électrifié par le tube contacte et crée l'arc électrique.
Au contact de la pièce à souder reliée à la masse du poste, le fil commence à fondre, puis un arc se forme, entraînant la fonte du fil d'une part et de la pièce d'autre part. Ce procédé est ensuite répété n fois par seconde, en fonction des réglages du poste. Dans le cas du MAG, les réglages de l'augmentation de la tension, de la vitesse du fil, du recul de l'embout contact, et du changement du mélange gazeux pour plus d'argon, permettent d'avoir une soudure sans contact entre la pièce et l'électrode[réf.nécessaire]. Deux procédés fonctionnent sur ce mode: globulaire et pulvérisé. Ils permettent un dépôt de soudure plus important.
La vitesse du fil et la tension du poste doivent être proportionnelles afin que l'arc ne remonte pas le long du fil en cas de puissance excessive et évite un court-circuit si la progression du fil est trop rapide. Cette proportionnalité est liée à la métallurgie des nuances ou des alliages en présence. Certains postes à souder sont dits synergiques: le réglage d'un paramètre entraine automatiquement l'adaptation de l'intensité à la vitesse afin de garder une énergie de soudage constante. L'usage de la SELF permet de régler l'intensité et assure une meilleure stabilité de l’arc et une qualité de soudage plus régulière.
Le soudage MIG-MAG se prête bien à l'automatisation totale au travers d'installation robotique. Il permet une grande flexibilité de mise en œuvre:
soudage en toutes positions: en angle, FW PA et PB (à plat), FW PC (corniche), FW PD (plafond) et en bout à bout: BW PA, BW PC, BW PE
utilisations de fils fourrés de 0,6 à 2,4mm de diamètre
soudage manuel semi-automatique
automatisation sur poutre, robotisation plus ou moins poussée: du robot standard, à la robotique «intelligente» avec 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 de 0,5 mm d'épaisseur 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 2,4mm et même jusqu'à 3,2 mm de diamètre
Enrobage au cuivre: le cuivre, quelques microns d'épaisseur, protège le fil contre l'oxydation et diminue un peu 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.
Certains alliages comme le 7075-T6 ne se soudent pas.
Normes
Acier:
EN 440: fils électrodes pour soudage des aciers non alliés (= AWS A5.28-96)
EN 12070: fils nus massifs et baguettes déposant un acier résistant au fluage. Classification (=AWS A5.28-96)
EN 12534: fils nus massifs et baguettes, acier à haute résistance. Classification
Inox:
EN 12072: fils nus massifs et baguettes déposant un acier inox et/ou réfractaire (AWS A5.9-93)
Fourrés:
EN 758: fils fourrés pour soudage avec ou sans gaz pour aciers non alliés et à grains fins. Classification
EN 12071: pour aciers résistant au fluage (avec gaz)
EN 12073: pour aciers inox et aciers résistant aux températures élevées
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
ATTENTION: IL EXISTE DE NOUVELLES NORMES ISO qui REMPLACENT les NF-EN
Par exemple
Procédé
FM selon ISO 9606-1
ISO 17632
136
FM1
ISO 17634
136
FM3 et FM4
ISO 17633
136
FM5
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/100 g max
H4
4
H08
08
H16
16
Gaz
Régulateur de pression utilisé pour contrôler le débit de gaz: le manomètre de gauche indique la pression dans la bouteille de gaz, celui de droite le débit en litres par minute.
L'atmosphère de protection diffère selon le type utilisé MIG ou MAG:
Gaz pour le MIG
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 épaisses;
Argon: bonne pénétration et arc concentré.
Gaz pour le MAG
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 CO2). 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. Note: le dioxygène agit comme le CO2.
Le soudage MIG-MAG se caractérise par différents modes de transfert du métal dans l'arc électrique:
transfert par court-circuit;
transfert globulaire;
transfert par pulvérisation axiale;
transfert par veine rotative.
Avantages et inconvénients
Le MIG/MAG est utilisé systématiquement lorsqu'on recherche du rendement (soudage en continu) et/ou de fortes épaisseurs de cordons (charpentes métalliques)
Cependant comme l'arc est produit entre la pièce et le fil de soudage, la pénétration dépend du diamètre du fil de soudage. Si le diamètre est trop faible, il est aisé de réaliser une soudure très esthétique mais avec peu de pénétration.
C'est pour cette raison que le secteur de la chimie utilise plutôt l'électrode enrobée (MMA) et le TIG (GTAW) pour réaliser la jonction de tuyauteries.
Avantages
Inconvénients
Bobine de fil (soudage en continu)
Productivité importante (comparé au TIG)
Peu de fumée (par opposition au soudage à l'électrode enrobée)
