Les électrodes noyées peuvent fournir une large gamme de caractéristiques métallurgiques et physiques qui peuvent être difficiles ou impossibles à obtenir avec le soudage à la baguette traditionnel. Les exigences variées du soudage de maintenance font des électrodes fourrées le choix idéal pour de nombreuses applications. Voici un aperçu de certains des choix potentiels disponibles pour l'industrie.

Alors que le soudage à l'arc traditionnel ou à l'arc métallique blindé (SMAW) aura toujours sa place, les progrès continus des électrodes fourrées en font une solution attrayante pour une gamme toujours plus large d'exigences de soudage. Les électrodes noyées ont tendance à fournir des taux de dépôt plus élevés que ceux d'autres procédés sans développer un chauffage par résistance électrique excessif, même avec des électrodes de diamètre relativement petit.

Une électrode fourrée est une gaine métallique tubulaire alimentée en continu avec un noyau de flux en poudre et / ou d'ingrédients d'alliage. Ceux-ci peuvent inclure des éléments fondants, des agents de désoxydation et de dénitruration et des matériaux d'alliage, ainsi que des éléments qui augmentent la ténacité et la résistance, améliorent la résistance à la corrosion et stabilisent l'arc. Les matériaux de noyau typiques peuvent inclure l'aluminium, le calcium, le carbone, le chrome, le fer, le manganèse et d'autres éléments et matériaux. Alors que les électrodes à noyau de flux sont plus largement utilisées, les produits à noyau métallique sont utiles pour ajuster la composition du métal d'apport lors du soudage d'aciers alliés. Les poudres dans les électrodes à noyau métallique sont généralement des poudres de métal et d'alliage, plutôt que des composés, ne produisant que de petits îlots de scories sur la face de la soudure. En revanche, les électrodes fourrées produisent une couverture de laitier étendue pendant le soudage, qui soutient et façonne le cordon.

Soudage à l'arc fourré
Un flux contenu dans l'électrode tubulaire produit le blindage et forme un laitier pour le soudage à l'arc fourré (FCAW). Une protection supplémentaire peut être fournie par un gaz ou un mélange de gaz alimenté de l'extérieur, auquel cas le procédé est appelé blindé contre les gaz (FCAW-GS). Sinon, il est appelé auto-blindé (FCAW-SS). La composition de l'électrode et du flux est adaptée à des applications spécifiques. Les électrodes utilisées avec une protection contre les gaz externes diffèrent généralement de celles qui sont auto-protégées. Dans chaque catégorie se trouvent plusieurs classes qui, ensemble, couvrent un large éventail d'applications de soudage.

Électrodes à noyau de flux auto-blindées
Soudage à la baguette Avec le FCAW auto-blindé, la chaleur de l'arc provoque une décomposition et une certaine vaporisation du noyau de flux de l'électrode, qui protège partiellement le métal fondu (Figure 1). Parce que les ingrédients du flux introduisent des agents de désoxydation et de dénitruration, le FCAW auto-blindé est idéal pour de nombreux types de soudage sur le terrain, en particulier dans des conditions venteuses. En revanche, le procédé à protection contre les gaz peut nécessiter l'utilisation de tentes ou d'autres écrans physiques pour protéger la protection contre les gaz des vents supérieurs à environ cinq mi / h. Le processus auto-blindé est également plus portable, car il ne nécessite qu'un chargeur de fil et une source d'alimentation à tension constante. Les réservoirs de gaz, les régulateurs et les tuyaux sont inutiles. Cette simplicité s'étend à la tête de torche, ce qui permet à l'opérateur une plus grande visibilité du travail.

Pour les applications de soudage à dépôt élevé, de longues extensions d'électrode (jusqu'à 3-3 / 4 po) sont fréquemment utilisées. Cela préchauffe l'électrode et diminue le courant de soudage pour produire un cordon de soudage peu profond, qui convient pour combler les interstices causés par un mauvais ajustement sur des pièces lourdes, complexes ou tubulaires.

Différents types d'électrodes sont conçus pour le soudage à grande vitesse, en un seul passage, le soudage à usage général, la fabrication structurelle et le soudage de tuyaux à haute résistance. Les diamètres d'électrodes disponibles vont d'aussi petits que 0,030 po à 5/32 po, selon la classification et l'application. Certains sont plus adaptés à une utilisation dans des positions plates et horizontales, tandis que d'autres peuvent s'adapter à la plupart ou à toutes les positions. Les applications typiques varient des soudures automatiques sur tôle aux structures en acier lourdes dans la construction de ponts, avec presque tout entre les deux.

Les fabricants ont développé une large gamme d'électrodes pour répondre à des conditions particulières. Certains peuvent souder de l'acier aussi mince que 20, tandis que d'autres peuvent déposer 40 livres de métal de soudure par heure. Dans chaque classification, il peut y avoir plusieurs électrodes qui répondent aux exigences générales de la catégorie, mais chacune fournit un ensemble différent de caractéristiques. La plupart des fabricants de consommables disposent de nombreuses données de test et d'informations sur les applications et doivent être consultés lors du choix des électrodes pour répondre à des conditions spécifiques. Certains fabricants concevront en fait des électrodes FCAW remplies sur mesure pour des applications spéciales.

Des éléments spécifiques peuvent être utilisés pour nettoyer et désulfurer les dépôts de soudure en les incorporant dans les électrodes tubulaires, bien qu'ils ne puissent pas être incorporés comme éléments d'alliage pendant le traitement d'électrodes en acier massif. Cette polyvalence avec la composition et la conception des électrodes fourrées permet d'obtenir des consommables de soudage présentant une excellente résistance à la fissuration des soudures sur les aciers difficiles à souder tels que les nuances à haute teneur en soufre et à haute teneur en carbone.

Électrodes à noyau de flux blindées au gaz
Le FCAW à blindage gazeux (Figure 2) est similaire à l'auto-blindé mais utilise un blindage gazeux protecteur en plus du noyau de flux. Les gaz de protection comprennent généralement du CO2 ou un mélange d'argon et de CO2, tel que 75% d'argon / 25% de CO2, 90% d'argon / 10% de CO2, ou autres. Le choix exact et le mélange de gaz de protection varieront en fonction de la composition de l'électrode et des caractéristiques d'arc souhaitées.

Avec la protection contre les gaz, des extensions d'électrode courtes (1/2 "à 1-1 / 4") sont généralement utilisées pour la plupart des diamètres de fil. L'utilisation de diamètres d'électrodes plus grands (supérieurs à 3/32 ") et l'utilisation de gaz de protection à 100% de CO2 peuvent entraîner des soudures ayant une pénétration profonde. Ceci est souhaitable pour certaines applications de soudage afin de réduire la taille de soudure requise ou le volume de joint de soudure. Gaz- Les électrodes FCAW blindées sont les plus populaires pour le soudage automatique, semi-automatique et robotique des aciers doux et faiblement alliés.Les applications représentatives comprennent les ponts, les machines minières, les plates-formes de forage offshore, les navires, la fabrication structurelle et générale.

Les électrodes pour FCAW à blindage gazeux sont généralement disponibles en acier doux et en nuances faiblement alliées, dans des diamètres allant de 0,035 po à 1/8 po, selon le type d'électrode. Certains sont plus appropriés pour le soudage vers le bas, tandis que d'autres peuvent être utilisés pour le soudage hors position, et chacun produit un ensemble différent de caractéristiques physiques, métallurgiques et de soudage. Un développement récent est l'émergence d'électrodes fourrées à faible dégagement de fumée ou à faible dégagement de fumée, en particulier pour une utilisation avec une protection contre les gaz, pour réduire les fumées de soudage.

Développement d'électrodes
Électrodes à noyau de flux auto-blindées
Conçues pour fournir leur propre blindage ainsi que diverses autres fonctions, ces électrodes ont bénéficié de plusieurs manières d'améliorations métallurgiques. Vers le milieu des années 60, des quantités contrôlées d'aluminium ont été utilisées pour la première fois dans ces électrodes comme élément à combiner avec l'azote. On a constaté que l'ajout d'autres éléments d'alliage, tels que le carbone et le nickel, pouvait améliorer la ductilité et augmenter la ténacité de l'entaille.

Ces progrès ont conduit au développement de toute une série d'électrodes à noyau de flux auto-blindées. Lincoln Electric®, par exemple, propose plus de 25 électrodes de ce type dans sa gamme de produits. Certains ont été utilisés dans des applications extrêmement exigeantes, telles que les plates-formes pétrolières offshore, où les exigences de test Charpy V-notch et CTOD (déplacement d'ouverture de la pointe fissurée) sont strictes. Parmi les autres développements, citons des électrodes utilisant de nouveaux types d'alliages qui favoriseront le soudage de l'acier à plus haute résistance, des électrodes avec une facilité d'utilisation améliorée sur l'acier galvanisé et des électrodes spéciales pour le soudage de tuyaux transversaux.

Électrodes à noyau de flux blindées au gaz
Bien qu'elles ne conviennent pas à une utilisation en extérieur car le vent peut entraîner une perte de blindage, ces électrodes offrent de nombreux avantages pour d'autres applications. Les électrodes T-1 ou contenant du rutile (contenant du dioxyde de titane, un ingrédient souhaitable du laitier) de cette classe sont faciles à utiliser, ont un excellent transfert par pulvérisation et peuvent avoir une génération de fumée inférieure. La facilité d'utilisation hors position est élevée, avec des taux de dépôt de 6-1 / 2 à 7 livres par heure facilement réalisables.

Comme pour les autres électrodes à noyau, un large éventail de choix offre une grande polyvalence. Par exemple, des électrodes portant du rutile pour le soudage à la fois vers le bas et hors de position sont disponibles en acier doux ainsi que dans une variété de types d'alliages. Un autre exemple est une famille d'électrodes brevetées à très faible teneur en hydrogène qui intègrent la technologie d'élimination de l'hydrogène. Ces électrodes ont été développées pour réduire la tendance à la fissuration à l'hydrogène lors du soudage de l'acier à haute résistance.

L'attrait des opérateurs est un objectif constant. Un domaine dans lequel des gains sont réalisés est celui des électrodes T-5. Bien que ces électrodes de type fluorure offrent une plus grande résistance aux fissures et répondent à certaines exigences en matière d'entaille en V de Charpy, elles ont toujours été plus difficiles à utiliser, en particulier pour les soudures hors position. Les développements récents visent à créer des électrodes T-5 qui ont les caractéristiques conviviales et la polyvalence de position des électrodes de type rutile T-1.

Électrodes à noyau métallique
Une électrode à âme métallique est une électrode composite, généralement constituée d'une chemise en acier doux avec un noyau de fer et d'autres poudres et alliages métalliques spécifiquement sélectionnés. Des stabilisateurs et des amplificateurs d'arc peuvent être ajoutés facilement, offrant une fenêtre de fonctionnement plus large pour le soudeur. Les électrodes à âme métallique sont des types à protection gazeuse qui constituent une alternative aux électrodes en alliage solide. La polyvalence est possible avec ces électrodes en raison des compositions d'alliage infinies qui peuvent être fabriquées facilement par les fabricants d'électrodes.

Des combinaisons d'alliages spéciaux peuvent être obtenues qui seraient difficiles ou peu pratiques avec des électrodes pleines, y compris des types spéciaux pour le soudage d'aciers à haute résistance. Des versions qui répondent aux spécifications militaires et autres exigeant une faible diffusion d'hydrogène sont disponibles. Des électrodes à âme métallique sont produites avec 12% de chrome pour le soudage de production des convertisseurs catalytiques et d'autres composants d'échappement automobiles en acier inoxydable 409. Un autre type incorpore une chimie qui réduit la tension superficielle de la flaque de soudure, pour une action de mouillage améliorée qui produit une soudure plus large, utile dans des applications telles que la couture de pièces ensemble.

Lorsqu'un travail nécessite des électrodes spéciales, les électrodes à âme métallique sont une alternative plus économique aux électrodes solides. Étant donné que le processus de fabrication implique le mélange de poudres métalliques au lieu de créer une fonte d'acier spéciale, de petites quantités sont plus faciles à produire et les quantités de commande minimales sont beaucoup plus faibles. En conséquence, des électrodes à âme métallique peuvent être produites avec des délais d'exécution plus courts et à un coût moindre que les électrodes solides commandées spécialement.

Amélioration de l'arc et contrôle de la forme d'onde
Lorsque les électrodes à noyau métallique sont combinées avec la technologie de contrôle de forme d'onde pulsée, plusieurs avantages se présentent. L'utilisation d'une électrode à âme métallique en mode pulsé, par opposition au transfert de type spray direct, réduit le volume de fumée ainsi que la quantité de projections, en particulier à des réglages bas. Les électrodes noyées fonctionnent extrêmement bien dans un environnement pulsé, en particulier avec des machines comme la Power Wave® 455M de Lincoln. Ce sont des systèmes de soudage basés sur des onduleurs conçus pour combiner facilité d'utilisation et performances de soudage. Ils intègrent des programmes spécifiques pour le soudage pulsé d'électrodes à âme métallique ainsi que de nombreuses autres sélections de programmes. La Power Wave® 455M, en fait, peut être reprogrammée à l'aide d'un logiciel pour créer l'arc ultime pour n'importe quelle application, à tout moment.

Une application typique est la fabrication de silencieux pour automobiles et camions en acier inoxydable de type 409. Ceux-ci peuvent être soudés avec une électrode constituée d'une gaine en acier doux et de matériaux d'âme qui sont mélangés pour fournir la quantité appropriée de chrome et d'autres éléments pour la composition d'acier inoxydable. Soudage à la baguette Par rapport au transfert globulaire normalement utilisé dans ce type d'application, l'utilisation d'un contrôle de forme d'onde pulsée réduira la chaleur et les projections. Cela conduit à une durée de vie plus longue du pistolet de soudage et à une maintenance réduite en raison de moins de dommages à la fixation, en particulier dans les applications à volume élevé. Avec le contrôle de la forme d'onde, le fonctionnement pulsé offre une meilleure qualité de soudage avec les matériaux plus minces (généralement de calibre 16), des vitesses de déplacement élevées et un ajustement moins que parfait souvent rencontré dans ce type d'application.



Le développement se poursuit
Le développement futur des électrodes fourrées continuera à apporter des solutions aux problèmes de soudage, à améliorer la qualité et à augmenter la productivité. Un autre objectif est le domaine de l'attrait de l'opérateur, à la fois en rendant les électrodes plus faciles à utiliser et en réduisant les fumées de soudure grâce à de nouvelles électrodes à faible émission de fumée.

Une résistance plus élevée est un objectif pour tous les processus, avec une ductilité et une ténacité améliorées. Des électrodes spéciales continuent d'être développées pour les applications en acier à haute résistance telles que dans l'industrie offshore, mais une plus grande polyvalence et un meilleur attrait pour les opérateurs sont toujours au centre de la plupart des efforts de développement.