Variables de soudage et comment elles affectent le processus de fabrication

Le maintien correct des variables de soudage est essentiel pour établir une qualité de soudure élevée dans toute opération.

Le maintien correct des variables de soudage est essentiel pour établir une qualité de soudure élevée dans toute opération. De nombreuses entreprises mettent en place des procédures de soudage qui définissent les paramètres recommandés pour contribuer à créer une cohérence entre les soudeurs et les pièces. Comprendre ce qu'est chaque variable de soudage dans une procédure et ce qu'elle fait peut grandement aider les soudeurs à atteindre leurs objectifs de productivité et à réduire les temps d'arrêt et les coûts de reprise.

Pour le soudage à tension constante (CV) ou CV avec des fils massifs ou tubulaires, les soudeurs doivent prendre en compte les variables clés du soudage et leurs fonctions et comprendre comment elles affectent le processus.

L'ampérage de soudage fait référence à la quantité et à la vitesse de l'électricité circulant dans un circuit, ce qui affecte la chaleur disponible pour faire fondre le fil de soudage et le matériau de base. Elle est directement corrélée à la vitesse d'alimentation du fil (WFS) : la vitesse et le volume de métal d'apport entrant dans la soudure. Lorsque le WFS augmente, l'ampérage de soudage augmente également ; quand il diminue, l'ampérage diminue également. Cette corrélation affecte à son tour la pénétration de la soudure. Des réglages d’ampérage plus élevés donnent une plus grande pénétration dans les joints, tandis que des réglages d’ampérage plus faibles en fournissent moins.

L'ampérage de soudage a une relation inverse avec la distance entre la pointe de contact et la pièce de travail (CTWD), qui est la distance entre l'extrémité de la pointe de contact et le matériau de base. Certains utilisent également ce terme pour indiquer la longueur de l'arc en combinaison avec la saillie ou la distance à laquelle le fil s'étend depuis le tube de contact lorsqu'il affleure la buse. Si un opérateur augmente le dépassement, l'ampérage de soudage diminuera et vice versa. Les modifications apportées au CTWD affectent également la pénétration de la soudure : plus le tube contact est proche du matériau de base, plus la pénétration est importante.

De plus, l'ampérage de soudage affecte le taux de fusion (ou la quantité de fil utilisée) ainsi que l'apparence du cordon de soudure et l'apport de chaleur. Un ampérage trop élevé, en particulier lors du soudage avec du fil à âme métallique, peut entraîner une soudure terne et écaillée. L'ampérage augmente ou diminue également directement l'apport de chaleur et, combiné à la vitesse de déplacement, a le plus grand effet sur l'apport de chaleur. L’apport de chaleur est calculé comme suit :

(60 x ampères x volts)/(1 000 x vitesse de déplacement en IPM) = KJ/in.

En plus d'être directement corrélé à l'ampérage, le WFS affecte également les modes de transfert de soudage. Des WFS et des tensions plus élevées font passer le processus dans un mode globulaire dans lequel de grosses gouttelettes de fil sont transférées à travers l'arc jusqu'au bain de soudure. L'augmentation du WFS (et donc de l'ampérage) et de la tension permet d'utiliser un mode de transfert par pulvérisation. Ce mode pulvérise de petites gouttelettes de fil sur le bain de soudure et est connu pour être un processus fluide et facile à utiliser qui améliore la productivité. Cela est particulièrement vrai lorsqu’il est associé à un fil à âme métallique. Le « Welding Handbook, Volume 1 » de l'American Welding Society (AWS) fournit le courant approximatif nécessaire pour passer d'un mode de transfert globulaire à un mode de transfert par pulvérisation.

L'augmentation du WFS permet également d'obtenir des taux de dépôt plus élevés : la quantité de métal d'apport ajoutée à un joint soudé au cours d'une période de temps donnée.

Une WFS et une tension inférieures maintiennent le processus dans la plage du soudage par court-circuit, dans lequel le fil touche le matériau de base et court-circuite le contact qui transfère le métal. Ce court-circuit peut se produire jusqu'à 200 fois par seconde. Dans l’ensemble, il s’agit d’un processus plus lent avec des taux de dépôt plus faibles.

La tension fait référence à la pression électrique qui fait circuler l’ampérage dans le circuit de soudage. Il est directement responsable de l’ajustement de la longueur de l’arc. Une tension de soudage plus élevée équivaut à un arc plus long ; cependant, cela réduit également efficacement le stick-out, ce qui entraîne des ampérages plus élevés. C'est pourquoi il est important pour les soudeurs de maintenir un dépassement constant lorsqu'ils soudent avec une source d'alimentation CV. La tension de soudage est également directement corrélée à l’apport de chaleur, donc des réglages plus élevés signifient plus de chaleur. L’augmentation de la tension produit également un arc conique plus large.

Les variables de soudage sont liées les unes aux autres différemment mais fonctionnent finalement ensemble pour fournir les performances de soudage souhaitées.