Lorsque l’on doit effectuer des soudures de haute qualité, le soudage orbital est à privilégier pour l’assemblage de tubes. La torche de soudage –dans la plupart des cas, pour l’usage du procédé de soudage TIG (Tungsten Inert Gas) – tourne autour des tubes à souder, guidée par un système mécanique.
Lorsque l’électrode de soudage à l’arc tourne, ou orbite, autour de la pièce, elle fusionnele métal en formant la soudure orbitale. Cette technique permet d’obtenir des soudures très reproductibles et de très grande qualité, même avec des matériaux inhabituels tels que l’acier inoxydable, le titane, l’aluminium... ou avec des de tubes à parois épaisses, qu’il s’agisse de l’industrie des semi-conducteurs ou de l’industrie pharmaceutique, de l’industrie pétrolière et gazière ou de l’industrie nucléaire.
Qu’est-ce que le soudage orbital ?
Le soudage orbital est devenu une méthode reconnue d’assemblage des tubes. La torche de soudage tourne autour des tubes à souder, guidée par un système mécanique. L’appellation soudage orbital vient donc de ce mouvement circulaire de l’équipement de soudage autour de la pièce à souder. On distingue généralement deux grandes catégories d’applications pour le soudage orbital :
- Les applications tube/tube.
Cette application peut couvrir toutes les exigences en matière de tubes, y compris le soudage de tubes bout à bout ou le soudage d’accessoire de type bride, coude, té, vanne.
- Soudage de tubes sur plaquetubulaire.
Cette catégorie concerne la fabrication des chaudières et des échangeurs de chaleur et comprend les différentes types de soudage liées aux opérations de soudage de tubes sur plaque tubulaire.
Le soudage orbital utilise généralement le procédé de soudage TIG (Tungsten Inert Gas). Un arc électrique est généré entre l’électrode de tungstène réfractaire et la pièce à souder. L’électrode concentre la chaleur de l’arc tandis que le métal des pièces à souder fond, formant ainsi le bain de fusion. Le métal fondu des pièces à souder et l’électrode ne doivent pas entrer en contact avec l’oxygène présent dans l’atmosphère. On utilise alors un gaz de protection inerte comme l’argon, par exemple. Si l’ajout de métal s’avère nécessaire, on ajoute directement au bain de fusion du fil d’apport qui fond grâce à l’énergie générée par l’arc électrique.
Le soudage orbital TIG est avantageux car presque tous les métaux peuvent être assemblés ; le soudage TIG peut être réalisé avec ou sans fil d’apport ; de plus, en cas d’utilisation de fil d’apport, les pièces composées d’alliages ou de lots dissemblables peuvent également être assemblés. Aucune fumée ni aucun résidu n’apparaît lors de la soudure. Le procédé de soudage TIG orbital est très stable et fiable, permettant d’abaisser le taux de défauts de soudure ou de reprise à moins de 1 %, et de réaliser le soudage en toutes positions. Les paramètres de soudage concernés sont largement adaptables et, pour la plupart, indépendamment les uns des autres. Enfin, la tension de l’arc, qui est directement liée à la longueur de l’arc, et l’intensité du courant de soudage offrent une large gamme de variations et peuvent être contrôlées automatiquement.
Avantages du soudage orbital
Une productivité accrue
Comparé au soudage manuel, l’équipement de soudage orbital garantit une répétition stable des séquences de soudage et le temps consacré aux opérations de maintenance peut être réduit au minimum.
Soudure de haute qualité
En général, les soudures obtenues avec un équipement mécanisé sont de meilleure qualité que celles issues du soudage manuel. Une fois qu’un programme de soudure adapté est développé, le cycle de soudage peut être répété aussi souvent que nécessaire, sans qu’apparaissent différences ou défauts de soudure.
Niveau de compétence
Cette technologie élimine le besoin en soudeurs confirmés. L’équipement de soudage orbital peut être manipulé par des opérateurs qualifiés ayant été formés préalablement. Cette formation leur permet d’obtenir d’excellents résultats et de devenir des soudeurs orbital professionnels.
Environnement
Le procédé de soudage orbital peut être utilisé même dans des conditions environnementales difficiles ou dans des espaces réduits ; une fois la tête de soudure orbitale positionnée, la soudure orbitale peut tout à fait être réalisée à distance.
Traçabilité – Contrôle qualité
Sur toutes les machines de soudage orbital modernes, les paramètres de soudage peuvent être contrôlés en temps réel et compilés dans un protocole de soudage imprimable. Des dispositifs d’acquisition de données très sophistiqués fonctionnent en parallèle. Ils peuvent être connectés directement à un autre système de contrôle qualité et ainsi permettre un transfert automatique des données sans interruption du cycle de soudage.
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Spécificités du soudage orbital
Dans le soudage TIG, le courant est généré par une électrode de tungstène réfractaire, générant un arc électrique entre l’électrode et la pièce à souder. La chaleur de l’arc fait fondre les métaux qui fusionnent ensemble.
Courant de soudage
Deux types de courant peuvent être appliqués :
- Le courant continu (CC), servant au soudage de la plupart des matériaux (le plus fréquemment utilisé).
- Le courant alternatif (AC), utilisé essentiellement pour le soudage de l’aluminium et de ses alliages. L’électrode alterne entre le pôle positif et le pôle négatif. En polarité positive, la couche d’oxyde présente à la surface de la pièce à souder est brisée. En polarité négative, la chaleur nécessaire pour faire fondre l’aluminium est appliquée à la pièce à souder.
Électrodes de tungstène
Le tungstène résiste très bien à la chaleur de l’arc électrique et conserve sa dureté, même à très haute température.
Affûteuse d’électrodes de tungstène
Une affûteuse d’électrodes est utilisée pour garantir un meilleur amorçage et une plus grande stabilité de l’arc.
Métaux d’apport
Ils peuvent être introduits dans le bain de fusion pour renforcer le cordon de soudure en comblant le chanfrein.
Gaz de soudage
En soudage TIG, le gaz de protection le plus utilisé pour éviter l’oxydation est l’argon. L’argon facilite aussi l’amorçage et la stabilité de l’arc et est compatible avec tous les matériaux de base.
Gaz de protection envers
En soudage orbital TIG, la plupart des applications exigent – côté intérieur – une racine d’une qualité exceptionnelle, puisque c’est cette partie de la soudure qui entre en contact avec le produit transporté. Pour éviter tout risque d’oxydation, le métal chaud à l’intérieur du tube est protégé de l’atmosphère par un gaz de protection dit gaz envers.
Positions de soudage
En soudage orbital, les tâches sont réalisées avec des tubes dans différentes positions. Les conditions de soudage sont en constante évolution : l’évolution de la position de soudage, les influences variables de la gravité et des conditions thermiques de la pièce doivent être prises en compte en contrôlant le bain de métal en fusion tout au long du cycle de soudage.
Courant pulsé
Le moyen le plus efficace de maintenir le contrôle du bain de fusion est d’utiliser un courant pulsé. Celui-ci alterne entre une intensité élevée, lorsque le bain de fusion est à son maximum, et une intensité faible, lorsque le bain se refroidit, ce qui diminue le volume et atténue les effets de la gravité.
Secteurs
Le cycle de soudage orbital est divisé en secteurs. Dans chaque secteur, les paramètres des applications de soudage peuvent être contrôlés et adaptés.
Soudage orbital TIG - lorsque la qualité est le principal objectif
Lorsque des soudures de haute qualité sont requises, le soudage orbital TIG est la technologie idéale pour les applications de soudage tube/tube ou tube/plaque. Avec ou sans fil d’apport, il s’agit d'un procédé stable et fiable pouvant être utilisé sur un grand nombre de matériaux.
La technologie utilisée pour le soudage orbital TIG
L’efficacité de cette technologie est due à une facilité de programmation clairement définie. Avec la dernière génération de générateurs Polysoude, appelés Smart Welding Stations, le développement d'un programme de soudage, facilement créé via un interface homme-machine, garantit une soudure de haute qualité grâce à l’automatisation. Le cycle de soudage peut être répété aussi souvent que nécessaire par le soudeur orbital, avec à chaque fois le même résultat.
Équipement
Polysoude propose une large gamme de machines de soudage orbital de qualité pour le soudage orbital TIG, ainsi que des solutions automatisées intégrant les dernières technologies. Les équipements de soudage orbital sont généralement constitués des composants suivants : un générateur programmable avec une télécommande séparée ou intégrée dans la tête de soudage orbital, la tête de soudage orbital et un dispositif d’alimentation filaire si l’application l’exige.
Qui sommes-nous ?
La société Polysoude est spécialisée dans la conception, le développement et la fabrication de solutions innovantes de soudage à l’arc. La marque est synonyme d’expertise de premier plan au niveau mondial dans 3 secteurs clés : les solutions de soudage orbital TIG automatisé, les solutions automatisées de soudage TIG et plasma et le rechargement par soudure TIGer™.
Créée à Nantes en 1961, la société fabrique de nombreux types de générateurs de soudage et d’équipements de soudage orbital, ainsi qu’une large gamme de têtes de soudage orbital ouvertes et fermées.
Aujourd’hui, en tant qu’entreprise orientée vers l’usine intelligente, nous concevons tous nos produits Polysoude pour l’industrie 4.0.
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