Soudage TIG

Le soudage TIG (Tungsten Inert Gas) ou GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) est un procédé de soudage à l'arc utilisant une électrode de tungstène non fusible et un gaz de protection inerte (argon ou mélanges argon-hélium). Le soudage TIG peut être effectué avec ou sans apport de métal. Il permet d'obtenir un cordon soudure de qualité.

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Soudage TIG

Le soudage TIG est un procédé de soudure à l’arc électrique, sous flux gazeux, utilisant une électrode en tungstène non fusible. Le gaz inerte protège le bain de fusion de l'oxydation : souvent de l’argon seul ou un mélange d’argon hélium. Un métal d'apport est généralement ajouté manuellement pour créer la soudure.

Dans cet article, Air Liquide vous explique les différentes caractéristiques du procédé de soudage TIG :

  • le principe général,
  • les gaz de protection,
  • les avantages,
  • la mise en oeuvre et les applications,
  • les métaux d'apport,
  • les précautions à prendre.

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En quoi consiste le procédé de soudage TIG ?

Le procédé TIG se caractérise par la génération d’un arc électrique qui fournit l'énergie et la chaleur nécessaires à la fusion des pièces à assembler.

Cet arc est créé entre une électrode non fusible et les pièces à souder, le tout sous une protection gazeuse inerte (argon ou mélanges argon-hélium) ou légèrement réductrice (mélanges argon-hydrogène ou argon-hélium-hydrogène).

Le soudage TIG peut être utilisé pour l’assemblage de nombreux matériaux métalliques : aciers faiblement ou fortement alliés, aluminium, cuivre, alliages à base de nickel ou titane. Dans le cas des aciers inoxydables ou du titane, il est souvent nécessaire de protéger l’envers de la soudure, en plus de la protection endroit; c’est pourquoi il faut utiliser un gaz pour protéger la pénétration envers de la soudure afin d'éviter l'oxydation.

Le TIG est généralement utilisé pour souder des tôles de faibles à moyennes épaisseurs.

Le soudage TIG peut être manuel, automatique et robotisé. Pour en savoir plus sur le soudage TIG automatique, lisez notre article : Soudage TIG automatique.

Ce procédé permet d'obtenir des soudures de haute qualité. Il est très apprécié dans les secteurs industriels où les exigences de qualité des cordons de soudure sont très élevées.

Quels sont les gaz ou mélanges de gaz utilisés pour le soudage TIG ?

En soudage TIG, le gaz de protection aura pour fonction de :

  • garantir l’intégrité et la longévité de l’électrode tungstène,
  • protéger le bain de fusion de l'atmosphère.

Le gaz le plus couramment utilisé est l'argon (ARCAL™ Prime), seul ou en mélanges en fonction des performances souhaitées et des matériaux à souder :

  • Argon seul : protection optimale, soudures de haute qualité. L'argon est le gaz de protection idéal pour le soudage des aciers au carbone, des aciers inoxydables, et des aluminiums grâce à sa capacité à fournir un arc stable, à protéger le bain de fusion de l'oxydation et à maintenir la composition chimique des matériaux.
  • Mélanges argon-hélium : convient à tous les matériaux métalliques et est idéal pour le soudage de l'aluminium épais. Grâce à sa haute conductivité thermique et aux avantages qu'il procure (pénétration et vitesse plus élevées, meilleur mouillage, baisse de la température de préchauffage etc.), l'ajout d'hélium sera prioritairement utilisé sur des aluminiums de fortes épaisseurs. Pour bénéficier des avantages de l'hélium tout en conservant les propriétés de l'argon, des mélanges argon-hélium jusqu’à 70% d’hélium peuvent être utilisés.
  • Mélanges argon-hydrogène ou argon-hélium-hydrogène : L’hydrogène convient uniquement au soudage des aciers inoxydables austénitiques. Ce gaz augmente l'énergie disponible pour le soudage et permet d'obtenir des pénétrations plus importantes et/ou une vitesse de soudage plus élevée. L’hydrogène donne aussi un aspect brillant à la soudure grâce à son caractère réducteur.

Le saviez-vous ?

En soudage TIG, sur les aciers inox austénitiques, le gaz utilisé pour la protection endroit peut être le même pour la protection envers. Si vous utilisez de l’argon pour la protection endroit, alors vous pouvez également utiliser de l’argon pour la protection envers. Pour une meilleure protection envers de la pénétration, vous pouvez aussi utiliser un mélange azote-hydrogène.

Par ailleurs, l’apport d'azote dans le gaz de protection  renforce l’équilibre austéno-ferritique des aciers duplex ou super-duplex. Ce qui améliore les caractéristiques mécaniques et augmente la résistance à la corrosion.

Pour des soudures de qualité optimale, la gamme ARCAL™ d'Air Liquide vous offre les gaz adaptés à tous vos besoins.

Avantages des procédés de soudage TIG

Voici les principaux avantages du soudage TIG :

  • Soudures de haute qualité. Ce procédé est le plus adapté pour garantir la qualité des passes de pénétration (dans le soudage d'équipements ou de “pipes” sous pression, par exemple).
  • Il peut être utilisé pour souder n'importe quel matériau métallique, aussi bien en soudage manuel qu'en soudage automatique.
  • Il permet de souder en position.
  • Il se caractérise par des émissions de fumées plus faibles (cependant une aspiration des fumées reste indispensable) et sans projection.
  • Le matériel de soudage manuel est compact et dispose d’un cycle de soudage adapté à la nuance des matériaux (pré-gaz, montée progressive du courant, pulsé ou lisse, évanouissement etc.).

Le soudage TIG exige de la dextérité de la part du soudeur.

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Mise en oeuvre et domaines d'application du soudage TIG

Le soudage TIG peut être utilisé en mode manuel, automatique ou robotisé pour souder tous les types de matériaux métalliques. Le soudage manuel est le plus répandu.
Lorsque le soudage d'épaisseurs plus importantes est nécessaire, le soudage TIG est utilisé pour la passe de pénétration. D'autres procédés plus productifs (électrode enrobée, MIG-MAG, fil fourré, arc submergé) sont utilisés pour le remplissage. Son principal avantage est la résistance des cordons de soudure.

Le soudage TIG est utilisé dans les industries où les exigences de qualité sont très élevées, telles que : les équipements sous pression, l'industrie alimentaire, l'aéronautique ou le nucléaire.
Le soudage TIG permet un réglage précis des paramètres afin de mieux contrôler le processus. Des soudeurs qualifiés et expérimentés sont requis pour atteindre la qualité attendue du travail fini.

A partir du TIG, d’autres techniques peuvent être mises en oeuvre, comme par exemple :

  • Soudage TIG orbital. Pour en savoir plus, lisez notre article sur le soudage orbital.
  • Soudage multimode (combinaison du TIG avec d'autres procédés tels que : plasma, MIG/MAG).
  • Soudage robotisé. Pour en savoir plus, lisez notre article sur le soudage robotisé.
  • Soudage de métaux TIG multicathode : un procédé de soudage à arc consistant à utiliser plusieurs torches solidaires (2 à 4 torches). Cette méthode permet d’augmenter la vitesse de soudage en automatique.

Les différents métaux appropriés pour le soudage TIG

Le soudage TIG est adapté à tous les matériaux.

  • Aciers non alliés et faiblement alliés,
  • Aciers inoxydables,
  • Alliages légers et à base de cuivre,
  • Alliages spéciaux (base nickel, titane, zirconium, tantale, etc.).

Des protections complémentaires sont parfois nécessaires, notamment pour les alliages plus sensibles à l’oxydation (aciers inoxydables, base nickel, titane, zirconium, tantale, etc.). En automatique, l’utilisation d’un “traînard” est indispensable.

Quelles précautions pour le soudage TIG ?

Le soudage TIG est un procédé qui permet d'obtenir des soudures de grande qualité, mais qui nécessite de prendre un certain nombre de précautions spécifiques.

  • Métaux d'apport

Le métal d’apport se présentera sous forme de baguette de soudure pour le soudage manuel, tandis qu’il se présentera sous forme de fil de soudage (bobine similaire au soudage MIG MAG) pour le soudage automatique. La baguette de métal d'apport doit être choisie en fonction du matériau de base, en adaptant son diamètre à l'épaisseur à souder. Consultez votre fournisseur de matériaux ou nos experts Air Liquide.

  • Polarité

Le soudage TIG est normalement utilisé en polarité directe, c'est-à-dire que la torche est connectée au pôle négatif du générateur. Toutefois, pour le soudage de l'aluminium, il est recommandé d'utiliser un courant alternatif.

  • Électrode tungstène

L'électrode tungstène est la clé pour obtenir une soudure de qualité. Si l'électrode de tungstène se dégrade ou s'oxyde, l'arc de soudage deviendra irrégulier et la soudure présentera des défauts. Les électrodes tungstène sont identifiées par une bande de couleur à l'extrémité, qui indique le type de tungstène et les matériaux pour lesquels elles peuvent être utilisées, ainsi que le type de courant (continu ou alternatif). Voici les principales caractéristiques :

  • Couleur verte (tungstène pur), indiquée pour le soudage TIG des alliages légers.
  • Couleur rouge (2% de thorium), et Couleur grise (2% de cérium), adaptée à tous les types d'aciers alliés et à base de nickel
  • Couleur bleue (2% de lanthane), adapté à tous les matériaux

Note : nous vous recommandons de vérifier auprès de votre fournisseur de matériels de soudage quelles sont les électrodes les plus adaptées à vos besoins.
D’autre part, la pointe de tungstène doit être affûtée à un angle de 60º, sauf pour le soudage de l'aluminium.

Finalement, pendant le processus de soudage, il est important de s'assurer que la pointe de tungstène est correctement affûtée, car un mauvais affûtage peut entraîner une instabilité de l’arc.

  • Nettoyage de la surface

Le soudage TIG est un procédé qui exige un degré élevé de propreté de la surface des tôles à assembler, en particulier lorsqu'il s'agit de souder de l'aluminium.

  • Débit de gaz

Les débits de gaz doivent être vérifiés pour une protection optimale du bain de soudure et de l'électrode contre l'oxygène et l'azote de l'air ambiant.

Air Liquide, en tant qu'expert en gaz et solutions pour le soudage industriel et la découpe (oxycoupage, coupage plasma, etc.), peut vous conseiller sur tous les types de soudage sous flux gazeux (TIG, MIG/MAG, plasma, laser).

Pour des soudures de qualité optimale, la gamme ARCAL™ d'Air Liquide vous offre les gaz adaptés à tous vos besoins.

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