La porosité, c'est-à-dire des discontinuités de type cavité formées par le piégeage de gaz lors de la solidification, est un défaut courant mais gênant dans le soudage MIG et qui a plusieurs causes. Il peut apparaître dans des applications semi-automatiques ou robotiques et nécessite dans les deux cas un retrait et une reprise, ce qui entraîne des temps d'arrêt et une augmentation des coûts.
La principale cause de porosité lors du soudage de l’acier est l’azote (N2), qui pénètre dans le bain de soudure. Lorsque le pool liquide refroidit, la solubilité du N2 est considérablement réduite et le N2 sort de l'acier en fusion, formant des bulles (pores). Lors du soudage galvanisé/galvanique, le zinc évaporé peut être mélangé dans le bain de soudure, et s'il n'y a pas suffisamment de temps pour s'échapper avant que le bain ne se solidifie, il forme une porosité. Pour le soudage de l’aluminium, toute porosité est causée par l’hydrogène (H2), de la même manière que le N2 agit dans l’acier.
La porosité de soudage peut apparaître à l’extérieur ou à l’intérieur (souvent appelée porosité souterraine). Il peut également se développer en un seul point de la soudure ou sur toute la longueur, entraînant des soudures faibles.
Savoir comment identifier certaines causes clés de la porosité et comment les résoudre rapidement peut contribuer à améliorer la qualité, la productivité et les résultats.
Mauvaise couverture de gaz de protection
Une mauvaise couverture de gaz de protection est la cause la plus fréquente de porosité du soudage, car elle permet aux gaz atmosphériques (N2 et H2) de contaminer le bain de soudure. Un manque de couverture appropriée peut survenir pour plusieurs raisons, notamment, mais sans s'y limiter, un faible débit de gaz de protection, des fuites dans le canal de gaz ou un débit d'air trop important dans la cellule de soudage. Des vitesses de déplacement trop rapides peuvent également en être la cause.
Si un opérateur soupçonne qu'un mauvais débit est à l'origine du problème, essayez d'ajuster le débitmètre de gaz pour vous assurer que le débit est adéquat. Lorsque vous utilisez un mode de transfert par pulvérisation, par exemple, un débit de 35 à 50 pieds cubes par heure (cfh) devrait suffire. Le soudage à des ampérages plus élevés nécessite une augmentation du débit, mais il est important de ne pas régler le débit trop haut. Cela peut entraîner des turbulences dans certaines conceptions de canons qui perturbent la couverture du gaz de protection.
Il est important de noter que des pistolets de conception différente ont des caractéristiques de débit de gaz différentes (voir deux exemples ci-dessous). Le « point idéal » du débit de gaz pour la conception supérieure est beaucoup plus grand que celui de la conception inférieure. C’est quelque chose qu’un ingénieur en soudage doit prendre en compte lors de la configuration de la cellule de soudage.
La conception 1 montre un flux de gaz régulier à la sortie de la buse
La conception 2 montre un écoulement de gaz turbulent à la sortie de la buse.
Vérifiez également l'état du tuyau de gaz, des raccords et des connecteurs, ainsi que des joints toriques sur la broche d'alimentation du pistolet de soudage MIG. Remplacez si nécessaire.
Lorsque vous utilisez des ventilateurs pour refroidir les opérateurs ou les pièces dans une cellule de soudage, veillez à ce qu'ils ne soient pas dirigés directement vers la zone de soudage où ils pourraient perturber la couverture de gaz. Placez un écran dans la cellule de soudure pour la protéger du flux d'air extérieur.
Retouchez le programme dans les applications robotiques pour vous assurer qu'il existe une distance pointe-travail appropriée, qui est généralement de ½ à 3/4 de pouce, en fonction de la longueur souhaitée de l'arc.
Enfin, ralentissez les vitesses de déplacement si la porosité persiste ou consultez un fournisseur de pistolets MIG pour différents composants frontaux avec une meilleure couverture de gaz.
Contamination par les métaux communs
La contamination par les métaux de base est une autre raison pour laquelle la porosité se produit – de l'huile et de la graisse à la calamine et à la rouille. L'humidité peut également favoriser cette discontinuité, notamment dans le soudage de l'aluminium. Ces types de contaminants conduisent généralement à une porosité externe visible par l'opérateur. L'acier galvanisé est plus sujet à la porosité souterraine.
Pour lutter contre la porosité externe, veillez à bien nettoyer le matériau de base avant le soudage et envisagez d'utiliser un fil de soudage à âme métallique. Ce type de fil contient des niveaux plus élevés de désoxydants que le fil solide, il est donc plus tolérant aux contaminants restant sur le matériau de base. Rangez toujours ces fils et tout autre fil dans un endroit sec et propre à une température similaire ou légèrement supérieure à celle de l'usine. Cela aidera à minimiser la condensation qui pourrait introduire de l'humidité dans le bain de fusion et provoquer de la porosité. Ne stockez pas les fils dans un entrepôt frigorifique ou à l'extérieur.
La porosité, c'est-à-dire des discontinuités de type cavité formées par le piégeage de gaz lors de la solidification, est un défaut courant mais gênant dans le soudage MIG et qui a plusieurs causes.
Lors du soudage de l'acier galvanisé, le zinc se vaporise à une température inférieure à celle de la fusion de l'acier, et les vitesses de déplacement rapides ont tendance à faire geler rapidement le bain de soudure. Cela peut emprisonner la vapeur de zinc dans l’acier, entraînant une porosité. Combattez cette situation en surveillant les vitesses de déplacement. Encore une fois, pensez à un fil à âme métallique spécialement conçu (formule de flux) qui favorise l'évacuation des vapeurs de zinc du bain de soudure.
Buses obstruées et/ou sous-dimensionnées
Des buses obstruées et/ou sous-dimensionnées peuvent également provoquer de la porosité. Des projections de soudage peuvent s'accumuler dans la buse et sur la surface du tube contact et du diffuseur, entraînant un débit de gaz de protection restreint ou le rendant turbulent. Dans les deux cas, le bain de soudure est insuffisamment protégé.
À cette situation s'ajoute une buse trop petite pour l'application et plus sujette à une accumulation de projections plus importante et plus rapide. Des buses plus petites peuvent fournir un meilleur accès aux joints, mais obstruent également le flux de gaz en raison de la plus petite section transversale autorisée pour le flux de gaz. Gardez toujours à l’esprit la variable entre le tube contact et la saillie (ou l’évidement) de la buse, car cela peut être un autre facteur qui affecte le débit et la porosité du gaz de protection lors de la sélection de votre buse.
Dans cet esprit, assurez-vous que la buse est suffisamment grande pour l’application. En règle générale, les applications avec un courant de soudage élevé utilisant des fils de plus grande taille nécessitent une buse avec des alésages plus grands.
Dans les applications de soudage semi-automatique, vérifiez périodiquement la présence de projections de soudure dans la buse et retirez-les à l'aide d'une pince à souder (welpers) ou remplacez la buse si nécessaire. Lors de cette inspection, vérifiez que le tube contact est en bon état et que le diffuseur de gaz est doté d'orifices de gaz clairs. Les opérateurs peuvent également utiliser un composé anti-éclaboussures, mais ils doivent veiller à ne pas plonger la buse trop profondément ou trop longtemps dans le composé, car des quantités excessives de composé peuvent contaminer le gaz de protection et endommager l'isolation de la buse.
Dans une opération de soudage robotisée, investissez dans une station de nettoyage des buses ou un alésoir pour lutter contre l'accumulation de éclaboussures. Ce périphérique nettoie la buse et le diffuseur pendant les pauses de routine de la production afin de ne pas affecter le temps de cycle. Les stations de nettoyage des buses sont destinées à fonctionner en conjonction avec un pulvérisateur anti-éclaboussures, qui applique une fine couche de composé sur les composants avant. Trop ou pas assez de liquide anti-éclaboussures peut entraîner une porosité supplémentaire. L'ajout d'un jet d'air au processus de nettoyage des buses peut également aider à éliminer les éclaboussures des consommables.
Maintenir la qualité et la productivité
En prenant soin de surveiller le procédé de soudage et de connaître les causes de la porosité, il est relativement simple de mettre en œuvre des solutions. Cela peut contribuer à garantir un temps d’arc plus long, des résultats de qualité et un plus grand nombre de pièces de qualité circulant dans la production.
Heure de publication : 02 février 2020
