GMAW: Problèmes et solutions MIG courants
Reproduit avec la permission du numéro de septembre / octobre 1997 du magazine Practical Welding Today, copyright 1997 par The Croydon Group, Ltd., Rockford, IL


De la même manière que la transmission automatique a simplifié le processus de conduite, le soudage à l'arc au gaz métal (GMAW) a simplifié le processus de soudage. De toutes les méthodes de soudage, le GMAW est considéré comme l'un des plus faciles à apprendre et à exécuter. La raison principale est que la source d'alimentation fait pratiquement tout le travail car elle ajuste les paramètres de soudage pour gérer différentes conditions; un peu comme l'électronique sophistiquée d'une transmission automatique.

Parce que moins de compétences sont requises, de nombreux opérateurs sont capables de souder GMA à un niveau acceptable avec une formation limitée. Cependant, ces mêmes opérateurs rencontrent des problèmes lorsqu'ils commencent à créer des soudures de qualité inférieure et sont incapables de diagnostiquer et de corriger leurs propres problèmes. Les directives énumérées ci-dessous aideront même les opérateurs inexpérimentés à créer des soudures de haute qualité et offriront des conseils à ceux qui utilisent le processus GMAW depuis plusieurs années.

Les problèmes de soudage les plus courants se répartissent en quatre catégories:

1. Porosité de soudure
2. Profil de cordon de soudure incorrect
3. Manque de fusion
4. Câble défectueux lié à l'installation et à la maintenance de l'équipement.

1. Porosité du métal de soudure

Problème de porosité n ° 1: conditions de surface inappropriées
La cause la plus fréquente de la porosité des soudures est un mauvais état de surface du métal. Par exemple, de l'huile, de la rouille, de la peinture ou de la graisse sur le métal de base peuvent empêcher une bonne pénétration de la soudure et donc entraîner une porosité. Les procédés de soudage qui génèrent un laitier comme le soudage à l’arc métallique blindé (SMAW) ou le soudage à l’arc fourré (FCAW) ont tendance à mieux tolérer les contaminants de surface que le GMAW, car les composants trouvés dans le laitier aident à nettoyer la surface du métal. Dans GMAW, la seule protection contre la contamination est fournie par les éléments qui sont alliés dans le fil.

Remèdes
Pour contrôler la porosité, utilisez un désoxydant à l'intérieur du fil tel que du silicium, du manganèse ou des traces d'aluminium, de zirconium ou de titane. La chimie des fils peut être déterminée en se référant au système de classification des fils de l'American Welding Society (AWS).

Testez les différents types de fils disponibles pour trouver la bonne chimie pour une application donnée. Pour commencer, essayez le type de fil le plus courant, ER70S-3 (Lincoln L50) qui contient 0,9-1,4% de manganèse et 0,45-0,75% de silicium. Si la porosité est toujours présente dans la soudure finie, augmentez la quantité de silicium et de manganèse trouvée dans le fil en passant à un ER70S-4 (Lincoln L54) ou un ER70S-6 qui a les niveaux les plus élevés de silicium (0,8 -1,15 pour cent) et manganèse (1,4-1,8 pour cent). Certains opérateurs préfèrent utiliser un triple désoxydant tel que ER70S-2 (Lincoln L52) qui contient de l'aluminium, du zirconium ou du titane en plus du silicium et du manganèse.

En plus de changer le fil, évitez davantage la porosité en nettoyant la surface du métal avec un broyeur ou des solvants chimiques (comme un dégraissant.) Un mot d'avertissement cependant si vous utilisez des solvants, assurez-vous de ne pas utiliser un dégraissant chloré tel que le trichloréthylène près de l'arc de soudage - les fumées peuvent réagir avec l'arc et produire des gaz toxiques.



Problème de porosité n ° 2: couverture de gaz
La deuxième cause principale de porosité dans les soudures est un problème avec la couverture de gaz de protection. Le procédé GMAW repose sur le gaz de protection pour protéger physiquement la flaque de soudure de l'air et pour agir comme un stabilisateur d'arc. Si le gaz de protection est perturbé, il existe un risque que l'air contamine la flaque de soudure et entraîne une porosité.

Remèdes
Le débit du gaz de protection varie en fonction de la taille du fil, de l'ampérage, du mode de transfert et de la vitesse du vent. Le débit de gaz typique doit être d'environ 30 à 40 pieds cubes par heure. À l'aide d'un débitmètre, vérifiez que le débit du gaz de protection est correctement réglé. Il existe aujourd'hui une variété de débitmètres sur le marché, allant des simples comparateurs à cadran aux débits à billes en passant par les modèles sophistiqués et informatisés. Certains opérateurs pensent à tort qu'un régulateur de pression suffit, mais le manomètre ne réglera pas le débit.

Un gaz de protection à base de dioxyde de carbone pur nécessite l'utilisation de débitmètres spéciaux spécialement conçus pour le dioxyde de carbone. Ces débitmètres spéciaux ne sont pas affectés par le givrage qui peut se produire lorsque le dioxyde de carbone passe d'une forme liquide à un gaz.

Si des vents forts éloignent le gaz de protection de la flaque d'eau, il peut être nécessaire de monter des pare-vent. Selon le code de soudage structurel AWS, il est conseillé de ne pas effectuer de soudage GMA lorsque la vitesse du vent est supérieure à 5 mph. À l'intérieur, les systèmes de ventilation peuvent nuire à la couverture de gaz. Dans ce cas, redirigez le flux d'air loin de la flaque d'eau. Si l'extraction des fumées est nécessaire, utilisez un équipement spécialement conçu à cet effet, comme les pistolets d'extraction MAGNUM ™ de Lincoln Electric - ils élimineront les fumées mais ne perturberont pas le gaz de protection.

Un écoulement turbulent de gaz à la sortie du pistolet peut également entraîner des problèmes de porosité. Idéalement, le gaz se posera sur la flaque de soudure comme une couverture. Un écoulement de gaz turbulent peut être causé par un débit trop élevé, une quantité excessive de projections à l'intérieur de la buse du pistolet ou une accumulation de projections dans le diffuseur de gaz.

D'autres causes possibles d'un débit de gaz insuffisant peuvent être des pistolets, câbles, conduites de gaz, tuyaux ou raccords de gaz desserrés. Ces accessoires endommagés peuvent créer ce que l'on appelle un «effet venturi» où l'air est aspiré à travers ces ouvertures et le débit est réduit.

Enfin, le soudage avec une technique de traînée ou de revers peut entraîner des problèmes de couverture de gaz. Essayez de souder avec une technique de poussée ou de coup droit qui dépose la couverture de gaz devant l'arc et laisse le gaz se déposer dans le joint.



Problème de porosité n ° 3: propriétés des métaux de base
Une autre cause de porosité des soudures peut être attribuée simplement à la chimie du métal de base. Par exemple, le métal de base peut avoir une teneur en soufre extrêmement élevée.

Remède
Malheureusement, si le problème de porosité réside dans les propriétés du métal de base, il n'y a pas grand-chose à faire. La meilleure solution consiste à utiliser une nuance d'acier différente ou à passer à un procédé de soudage générant des scories.

2. Profil de cordon de soudure incorrect
Si les opérateurs rencontrent un cordon de forme convexe ou concave, cela peut indiquer un problème avec l'apport de chaleur ou la technique.

Problème de cordon incorrect n ° 1: apport de chaleur insuffisant
Un cordon convexe ou «ropy» indique que les réglages utilisés sont trop froids pour l'épaisseur du matériau à souder. En d'autres termes, la chaleur de la soudure est insuffisante pour lui permettre de pénétrer dans le métal de base.

Remèdes
Pour corriger un problème de fonctionnement «trop froid», un opérateur doit d'abord déterminer si l'ampérage est adapté à l'épaisseur du matériau. Des tableaux sont disponibles auprès des principaux fabricants, y compris Lincoln Electric, qui fournissent des directives sur l'utilisation de l'ampérage dans diverses conditions.

Si l'ampérage est suffisamment élevé, vérifiez la tension. Une tension trop basse est généralement accompagnée d'un autre signe révélateur d'un problème: une quantité élevée de projections. En revanche, si la tension est trop élevée, l'opérateur aura des problèmes pour contrôler le processus et la soudure aura tendance à se dégager.

Une façon de vérifier si la tension est correctement réglée est de la tester en écoutant. Un arc fonctionnant correctement aura un certain son. Par exemple, dans le transfert d'arc court à faible intensité, un arc doit avoir un bourdonnement constant. À des ampérages élevés en utilisant le transfert d'arc de pulvérisation, l'arc émettra un crépitement. Le son de l'arc peut également indiquer des problèmes - un sifflement constant indiquera que la tension est trop élevée et que l'opérateur est enclin à un dégagement; tandis qu'un son fort et rauque peut indiquer une tension trop basse.



Problème de perle incorrect n ° 2: technique
Un cordon concave ou de forme convexe peut également être causé par l'utilisation d'une mauvaise technique de soudage. Par exemple, une technique de poussée ou de coup droit a tendance à créer une forme de perle plus plate qu'une technique de traction ou de revers.

Remède
Pour de meilleures formes de perles, il est recommandé d'utiliser un angle de poussée de 5 à 10 degrés.

Problème de cordon incorrect n ° 3: câble de travail inadéquat
Des problèmes avec le câble de travail peuvent entraîner une tension insuffisante disponible au niveau de l'arc. La preuve d'un problème de câble de travail serait une forme de cordon incorrecte ou un câble de travail chaud.

Remède
Les câbles de travail ont tendance à surchauffer s'ils sont trop petits ou trop usés. Lors du remplacement du câble, consultez un tableau pour déterminer la taille en fonction de la longueur et du courant utilisés. Plus le courant est élevé et la distance, plus le câble nécessaire est grand.

3. Manque de fusion
Si le consommable n'a pas adhéré correctement au métal de base, un manque de fusion peut se produire. Une fusion incorrecte crée une soudure faible et de mauvaise qualité et peut finalement conduire à des problèmes structurels dans le produit fini.


Absence de problème de fusion: rodage à froid dans le processus de transfert à arc court

Dans le transfert d'arc court, le fil touche directement le bain de fusion et un court-circuit dans le système fait fondre l'extrémité du fil et détache une gouttelette. Ce court-circuit se produit 40 à 200 fois par seconde. Des problèmes de fusion peuvent survenir lorsque le métal du bain de fusion est fondu, mais il ne reste pas assez d'énergie pour le fusionner avec la plaque de base. Dans ces cas, la soudure aura une bonne apparence, mais aucun métal n'a été réellement assemblé. Le manque de fusion étant difficile à détecter visuellement, il doit être vérifié par ressuage, ultrasons ou test de flexion.

Remèdes
Pour garantir une fusion correcte, assurez-vous que la tension et l'ampérage sont correctement réglés. Si l'opérateur rencontre toujours des problèmes après avoir effectué ces réglages, il peut nécessiter un changement de technique de soudage. Par exemple, passer à un fil fourré ou utiliser la méthode de transfert à l'arc par pulvérisation à la place. Dans le transfert d'arc de pulvérisation, l'arc ne s'éteint jamais, donc le rodage à froid et le manque de fusion ne sont pas des problèmes. Le soudage à l'arc par pulvérisation a lieu à des ampérages suffisamment élevés pour faire fondre l'extrémité du fil et propulser la gouttelette à travers l'arc dans la flaque de soudure.



4. Livraison de fil défectueuse
Si le fil n'alimente pas correctement ou si l'opérateur ressent un bruit de broutage dans le câble du pistolet, il peut y avoir un problème avec le système de distribution de fil. La plupart des problèmes liés à la livraison des câbles sont attribués à la configuration et à la maintenance de l'équipement.



Problème de livraison de fil défectueux n ° 1: Astuce de contact
Les opérateurs ont tendance à utiliser des pointes surdimensionnées, ce qui peut entraîner des problèmes de contact, des incohérences dans l'arc, de la porosité et une mauvaise forme du cordon.

Remède
Assurez-vous que la pointe de contact du pistolet est en bon état de fonctionnement et dimensionnée en fonction du fil utilisé. Inspectez visuellement la pointe et si elle s'use (devient en forme d'œuf), elle devra être remplacée.



Problème n ° 2 de livraison de fil défectueux: revêtement du pistolet
Une chemise de pistolet, comme la pointe de contact, doit être dimensionnée en fonction du fil qui y passe. Il doit également être nettoyé ou remplacé lorsque le fil n'est pas alimenté en douceur.

Remède
Pour nettoyer la gaine, soufflez-la avec de l'air comprimé à basse pression depuis l'extrémité de la pointe de contact ou remplacez la gaine.



Problème de livraison de fil défectueux n ° 3: pistolet usé
À l'intérieur du pistolet se trouvent de très fins brins de fil de cuivre qui finiront par se casser et s'user avec le temps.

Remède
Si le pistolet devient extrêmement chaud pendant son utilisation dans une zone particulière, cela indique qu'il y a des dommages internes et qu'il devra être remplacé. De plus, assurez-vous que le pistolet est suffisamment grand pour l'application. Les opérateurs aiment utiliser de petits pistolets car ils sont faciles à manipuler, mais si le pistolet est trop petit pour l'application, il surchauffera.



Problème de livraison de fil défectueux n ° 4: rouleau d'entraînement
Les rouleaux d'entraînement du chargeur de fil s'usent périodiquement et doivent être remplacés.

Remèdes
Il y a généralement des indications visuelles d'usure sur les rainures des rouleaux si un remplacement est nécessaire. Assurez-vous également que la tension du rouleau d'entraînement est correctement réglée. Pour vérifier la tension, déconnectez le câble d'entrée de soudage du chargeur ou passez à l'option d'alimentation froide. Faites passer le fil et pincez-le en sortant du pistolet avec le pouce et l'index. Si le fil peut être arrêté par pincement, une tension plus importante du rouleau d'entraînement est nécessaire. La tension optimale sera indiquée par une alimentation qui ne s'arrête pas en pinçant le fil. Si la tension du rouleau d'entraînement est trop élevée, cela peut déformer le fil conduisant à un nidification des oiseaux (enchevêtrement) et à un retour de brûlure (lorsque l'arc grimpe sur le fil et fusionne le fil avec la pointe de contact).

Assurez-vous que les rouleaux d'entraînement et le tube de guidage sont aussi proches que possible. Ensuite, vérifiez le chemin entre l'endroit où le fil quitte la bobine et l'endroit où il entre dans les rouleaux conducteurs. Le fil doit s'aligner avec les tubes de guidage entrants afin qu'il n'y ait pas de mise au rebut du fil lorsqu'il passe dans le tube. Sur certains dévidoirs de fil, la position de la bobine de fil est réglable - alignez-la de manière à ce qu'elle fasse un chemin droit dans le tube.



Problème de livraison de fil défectueux n ° 5: le fil se détache de la bobine et s'emmêle
Certains problèmes d'alimentation du fil surviennent parce que l'inertie de la bobine de fil fait que celui-ci roule après que la gâchette du pistolet est relâchée.

Remède
Si la bobine continue de tourner en roue libre, le fil de la bobine se détachera et le fil pourrait se détacher ou s'emmêler. La plupart des systèmes d'alimentation en fil ont un frein réglable sur la bobine de fil. La tension du frein doit être réglée de manière à ce que l'enrouleur ne roule pas.



En suivant ces quatre directives, un opérateur GMAW nouveau dans le monde du soudage ou même une personne plus expérimentée devrait avoir plus de facilité à diagnostiquer les problèmes avant qu'ils n'affectent la qualité du travail.