Électrode Tungstène soudure TIG

Simple d’emploi, offrant un travail précis et esthétique, dégageant peu de fumées, permettant un soudage dans toutes les positions et une large gamme d’épaisseurs à souder… nombreux sont les avantages obtenus avec le procédé de soudage Tungsten Inert Gas (TIG). Dans ce procédé, une électrode en tungstène est utilisée pour fondre le métal, tandis que le gaz à base d’argon protège le bain de fusion de l’air ambiant. L’électrode est un élément essentiel en soudage TIG, c’est elle qui permet d’obtenir l’arc électrique et la qualité de la soudure en dépend directement. Le Tungstène est impliqué au premier plan dans la réussite ou l'échec de la soudure, l’électrode TIG mérite donc la plus grande attention.

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L’électrode Tungstène, indispensable pour le soudage TIG

La soudure TIG a la particularité d’être exécutée sous protection de gaz inerte avec une électrode non fusible et réfractaire en Tungstène. Plusieurs types d’électrodes Tungstène existent, le choix se fait selon les spécificités de la soudure à réaliser, le type de courant de soudage, la nature de l'électrode et le diamètre de l'électrode.

Sommairement, les électrodes TIG peuvent se qualifier en 4 grandes familles, selon leurs natures et selon le type de métaux à souder.

Il faut noter que le tungstène thorié émet des poussières légèrement radioactives lorsqu'on l'affute le thorium présentant un risque lié à la présence d’isotopes radioactifs. Une bonne ventilation au niveau de la meule limite ce risque, mieux encore, il existe des machines spéciales à récupération de poussières pour l'affûtage de ce type d'électrode. L’oxyde de thorium augmente le pouvoir émissif de l’électrode infusible de tungstène. Il facilite l’amorçage de l’arc et sa stabilité. Néanmoins, le tungstène thorié est de plus en plus remplacé par le tungstène au Lanthane ou encore au Cérium. De plus, elles sont tout aussi performantes que les électrodes de tungstène thoriées.

Codification des électrodes TIG

Il existe une norme de codification des électrodes Tungstène. Selon la composition de l’électrode, la première lettre de son code définit l’élément principal qui la compose, puis la deuxième lettre définit l'addition d'oxyde.

Utilisation des électrodes selon les intensités de soudage

Les électrodes de tungstène pur sont utilisées généralement avec des intensités de courant réduites et en courant alternatif, l'arc étant plus stable. Ce type d'électrode est le plus économique. Les électrodes de tungstène thoriées elles supportent des intensités de courant élevées. L'allumage de l'arc s'effectue facilement et, une fois amorcé, reste relativement stable. L'utilisation des électrodes thoriées est indiquée pour le soudage d'aciers en courant continu en polarité directe.

Pour les électrodes de tungstène au zircon, elles sont utilisées pour le soudage manuel sur aluminium, magnésium et alliage avec une intensité de courant moyenne ou basse, tandis que les électrodes au cérium se caractérisent par une forte émission d'électrons, permettent une bonne pénétration et une résistance à l'usure satisfaisante.

Les électrodes réfractaires ont un diamètre variant de 1,0 mm à 10 mm. Une fourchette d'intensité de courant admissible peut se faire par diamètre d’électrode, selon que le courant soit en continu ou en alternatif. Le tableau ci-dessous peut vous donner une certaine idée sur ce sujet.

L’affûtage des électrodes de Tungstène

Lors de la soudure TIG, l’affûtage des électrodes est un paramètre important puisque la qualité du cordon dépendra en partie de cette opération. En effet, selon que l’on soude en courant continu ou en courant alternatif, la pointe de l’électrode sera affûtée de façon différente. Dans tous les cas les stries dues au meulage doivent être dans le sens de l’électrode et devront respecter un angle précis avec un méplat pour éviter les inclusions de tungstène dans le cordon de soudure. L’électrode doit ainsi respecter une certaine géométrie.

L’angle d’affûtage

L’angle d’affutage a une grande influence sur les caractéristiques de l’arc et la géométrie du cordon, il doit donc faire partie intégrante de la procédure de soudage. L’angle influe directement sur la largeur de la pénétration. Les soudeurs choisissent des électrodes relativement aiguës, d'angle au sommet compris entre 15° et 45°. Un angle inférieur ou égal à 15° aura tendance à dilater l’arc (tension d’arc élevée), colonne d’arc en forme de cône, alors qu’un angle supérieur ou égal à 45° procure une colonne d’arc plus « cylindrique » (tension d’arc réduite). Cette influence de l’angle d’affûtage devient notable au-dessus de 50 ampères.

C’est pour ces raisons que les soudeurs choisissent des électrodes relativement aiguës, d'angle au sommet compris entre 15° et 45°. Pour les procédés automatisés industriels, les angles d'affûtage sont choisis pour garantir une durée de vie et une stabilité d'arc électrique optimale du procédé de soudage.

Pour obtenir une stabilité d’arc optimale, l’affûtage se fait toujours dans le sens longitudinal de l’électrode. L’électrode est polie pour augmenter sa longévité. Un affûtage perpendiculaire à l’axe est à proscrire, car il entraîne un arc instable et erratique et des résultats de soudage aléatoires.

Le méplat et la distance buse-électrode

Le méplat en extrémité de l’électrode est important et il est déterminé en fonction de la densité de courant utilisée. Une électrode affûtée aiguë facilite l’amorçage de l’arc, mais elle se détériore rapidement et provoque des risques d’inclusion de tungstène dans la soudure. Un méplat important aide à prolonger la durée de vie de l’électrode, mais si ce méplat est trop large par rapport au courant de soudage utilisé, l’arc sera instable et peu directif. Ainsi, un méplat adapté est préconisé pour obtenir une stabilité de l’arc, un bon transfert des électrons et une longévité de l’électrode sans risque d’inclusion de tungstène.

Par ailleurs, la distance tube-électrode est également un paramètre essentiel, car il agit directement sur la largeur du cordon par augmentation de la tension d’arc et surtout sur le ratio largeur cordon intérieur/extérieur.

Le tableau ci-dessous vous est donné à titre indicatif sur le méplat et la distance tube-électrode adaptée.

La longueur de sortie de l’électrode Tungstène

La distance buse-électrode est essentielle pour rester dans la protection gazeuse. Si la longueur sortie de l’électrode est trop importante, l’effet de concentration de l’arc est annulé, la protection de l’électrode et du bain de soudage devient inefficace. Par contre si la longueur sortie est trop faible, l’arc sera étouffé et la buse céramique s’échauffera. La longueur idéale est de 2 ou 3 fois le diamètre de l’électrode, c’est la formule théorique généralement utilisée lorsque la profondeur des chanfreins le permet.

Les conseils de nos spécialistes TIG

Un angle d’affûtage important engendrera une soudure étroite et fort pénétrée tandis qu’un angle d’affûtage faible produira une soudure large et moins pénétrée. En règle générale, le mieux c’est de commencer avec un angle d’affûtage de 45° et d’adapter en fonction des besoins. Un léger méplat de 0,5 à 1 mm peut être réalisé en bout d’électrode afin d’augmenter la stabilité de l’arc et d’éviter la pollution du bain par d’éventuelles inclusions de tungstène. Il ne faut jamais faire de l’affûtage d’électrodes « à vue » (angle mal défini et non répétitif), sur un outil servant à tout (pollution de l’électrode).

L’utilisation d’un affuteur de tungstène électrique permet de préparer les pointes d'électrodes affutées au meilleur angle possible.

Pour pouvoir couper proprement une électrode de tungstène en deux morceaux distincts, il faut entailler sur plus de la moitié l'électrode de tungstène avec un disque à tronçonner de 1 mm à 1,6 mm d'épaisseur puis il suffit de casser l'électrode en deux.

La durée de vie de l’électrode TIG est quand même limitée et conditionnée par son utilisation, bien qu’elle soit dite infusible. Les premiers signes d’une électrode de tungstène usée sont la difficulté d’amorçage de l’arc, le manque de stabilité de l’arc, une colonne d’arc flottante, la formation d’arc parasite... Le changement de l’électrode doit s’effectuer lorsque la pointe en extrémité est oxydée, déformée, cassée ou même arrondie. Pour prolonger la durée de vie de l’électrode Tungstène, n’utilisez que type d’électrode TIG adapté à la nature du courant de soudage et la matière. Assurez-vous également que le diamètre et le méplat électrode soient en conformité avec le courant de soudage utilisé. Par ailleurs, respectez les temps de pré et post-gaz ainsi que les débits de gaz et leur indice de pureté. Et enfin, ne négligez pas les entretiens et les nettoyages des pièces constituant la torche de soudage TIG.