Le soudage en aluminium TIG (gaz inerte en tungstène) est souvent considéré comme le summum de l'artisanat de soudage. Le processus exige un mélange unique de connaissances techniques, de configuration précise d'équipement et de dextérité manuelle bien sonores. Lorsqu'il est exécuté correctement, il produit des soudures qui sont non seulement incroyablement fortes et résistantes aux fuites mais aussi esthétiquement belles, avec leur apparence caractéristique brillante et empilée. Contrairement à l'acier de soudage, l'aluminium présente un ensemble de défis uniques en raison de ses propriétés physiques et chimiques distinctes. Cependant, en comprenant ces défis et en maîtrisant les techniques pour les surmonter, vous pouvez débloquer la possibilité de créer des soudures impeccables sur tout, des pièces automobiles et des composants aérospatiaux à la fabrication personnalisée et aux sculptures artistiques.
Ce guide définitif vous guidera à travers tout ce que vous devez savoir, de la science fondamentale derrière le processus aux techniques avancées utilisées par les professionnels. Que vous soyez un débutant qui cherche à commencer ou un soudeur expérimenté cherchant à affiner vos compétences, cette plongée profonde en aluminium Le soudage TIG fournira les connaissances dont vous avez besoin pour réussir.
Pourquoi l'aluminium est différent: comprendre les défis
Avant même de frapper un arc, il est crucial de comprendre pourquoi l'aluminium se comporte différemment de l'acier. Ces connaissances sont le fondement de toutes les techniques et paramètres qui suivent.
La couche d'oxyde tenace
L'aluminium forme naturellement une couche très mince et très dure d'oxyde d'aluminium (al₂o₃) lorsqu'elle est exposée à l'air. Cette couche a un point de fusion d'environ 3 700 ° F (2 037 ° C), ce qui est considérablement plus élevé que le point de fusion de l'aluminium pur en dessous, qui est d'environ 1 220 ° F (660 ° C). Si cette couche d'oxyde n'est pas retirée, elle résistera à la flaque de soudure, entraînant une contamination, une mauvaise fusion et une soudure laide et granuleuse. La clé pour résoudre ce problème réside dans le processus TIG lui-même.
Haute conductivité thermique
L'aluminium agit comme un excellent dissipateur de chaleur. Il éloigne la chaleur de la zone de soudure extrêmement rapidement. Cela signifie que beaucoup plus d'entrée de chaleur est nécessaire pour démarrer et maintenir une flaque fondée en fusion par rapport à l'acier. Cela signifie également que l'accumulation de chaleur se produit dans l'ensemble de la pièce plus rapidement, augmentant le risque de déformation et de distorsion s'il n'est pas géré avec soin.
Aucun changement de couleur avant de fondre
L'acier brille rouge avant qu'il ne fonde, fournissant un repère visuel clair. L'aluminium ne le fait pas. Il reste argenté et brillant jusqu'au moment où il se transforme instantanément en une flaque en fusion. Cela peut être désorientant pour les débutants et nécessite l'apprentissage de 'lire ' la surface du métal car elle se réchauffe.
Les cratères et la fissuration chaude
L'aluminium a un taux d'expansion thermique et de contraction élevé. Lorsque la flaque de soudure se solidifie et se refroidit, elle rétrécit considérablement. Si la soudure est mal terminée, ce rétrécissement peut laisser un cratère - une dépression à la fin de la perle de soudure. Les cratères sont très enclins à la fissuration (fissuration chaude) car ils sont un point de concentration de contrainte pendant la solidification.
Équipement et configuration essentiels pour le tig d'aluminium
L'utilisation du bon équipement et la configurer correctement est 80% de la bataille dans le soudage TIG en aluminium.
La source d'alimentation: soudeur AC Tig
Bien qu'il soit possible de souder l'aluminium mince avec DCEN (électrode à courant direct négatif) et un mélange d'hélium, la méthode standard et requise pour le soudage en aluminium de qualité est AC (courant alternatif).
Un soudeur AC / DC TIG moderne basé sur l'onduleur est idéal car il permet un ajustement précis de l'équilibre AC (ou du contrôle de la forme d'onde AC).
Les contrôles critiques: équilibre et fréquence
Balance CA (% EN vs.% EP): Ce contrôle ajuste le rapport du temps passé dans la phase de pénétration (EN) par rapport à la phase de nettoyage (EP).
Un% plus élevé (par exemple, 70-80%) fournit plus de chaleur et de pénétration, une bande de nettoyage plus étroite et un arc plus net et plus stable. Cependant, trop de SE peut permettre au tungstène de surchauffer et de balles excessivement.
Un% EP plus élevé (par exemple, 30-40%) offre une action de nettoyage plus large, ce qui est bon pour les matériaux sales ou oxydés ou pour traiter les impuretés. Cependant, trop d'EP peut faire monter le tungstène rapidement et peut graver le matériau à l'extérieur de la zone de soudure excessivement.
Un bon point de départ est d'environ 70% EN / 30% EP.
Fréquence CA (Hz): Ce contrôle ajuste le nombre de fois par seconde que le courant bascule entre EN et EP.
Une fréquence inférieure (par exemple, 60-80 Hz) crée un cône d'arc plus large et plus doux et une flaque de soudure plus large. C'est plus indulgent pour les débutants.
Une fréquence plus élevée (par exemple, 120-200 Hz) crée un cône d'arc très concentré, serré et rigide. Cela offre un meilleur contrôle directionnel, une pénétration plus approfondie (arc cône 'creuse ' in), et est excellent pour les coins serrés et les travaux détaillés. Il aide également à concentrer la chaleur, en réduisant la zone globale touchée par la chaleur (HAZ).
Choisir l'électrode de tungstène droite
L'électrode est un composant critique. Pour l'aluminium AC Tig, le tungstène pur (vert) était la norme historique, mais il balles facilement et est moins stable. Aujourd'hui, Lanthanated (or, 1,5% ou 2,0%) et cériation (gris) sont des choix populaires car ils fonctionnent bien sur AC et DC, commencent facilement et maintiennent un point stable pour un arc plus serré. Le zircone (blanc) est également un excellent choix durable dédié au soudage AC.
L'électrode doit être aiguisée à un point (avec un moulin à tungstène dédié) pour un arc stable, mais il formera naturellement une balle à la pointe pendant le soudage AC. L'objectif est une balle propre et stable, pas une grande et tombante.
Boulissant la configuration du gaz et de la torche
GAZ: Utilisez 100% d'argon pour la plupart des soudures en aluminium jusqu'à environ ½ 'd'épaisseur. Pour les sections plus épaisses, un mélange d' argon / hélium (généralement 75% HE / 25% AR) est utilisé. L'hélium augmente l'entrée de chaleur et la pénétration de l'arc sans modifier les paramètres électriques.
Lentille à gaz: une lentille à gaz est fortement recommandée pour le soudage en aluminium. Il remplace le corps de la collection standard dans votre torche et utilise un écran à mailles fins pour créer un flux de gaz laminaire beaucoup plus lisse et plus lisse. Cela offre une couverture de blindage supérieure, vous permet de coller le tungstène plus loin pour une meilleure visibilité et un accès aux articulations serrées, et est moins sensible aux projets.
Taille de la tasse: une plus grande coupe en céramique (par exemple, # 6, # 7 ou # 8) utilisée avec une lentille à gaz offre une couverture de gaz de blindage encore meilleure sur la plus grande flaque de soudure d'aluminium.
Métaux de remplissage
Les tiges de remplissage en aluminium sont généralement adaptées à l'alliage de base que vous soudez. Les choix courants comprennent:
4043: un alliage à usage général avec une excellente fluidité et une bonne résistance aux fissures. Il se soulève en douceur mais produit une perle de soudure grisâtre qui ne s'anode pas pour correspondre au métal de base.
5356: l'autre choix le plus courant. Il fournit des soudures plus brillantes et plus brillantes qui correspondent plus étroitement à la couleur du métal de base et sont anodisables. Il a une résistance à la traction plus élevée que 4043 mais est moins fluide et peut être plus sensible à la fissuration chaude dans certaines situations.
D'autres alliages comme 4943, 5183 et 5556 sont utilisés pour des applications spécifiques et des exigences de résistance supérieure.
Consultez toujours un tableau de sélection de métaux de remplissage pour choisir la bonne tige pour votre métal et votre application de base spécifiques.
La technique de soudage étape par étape
Avec votre machine configurée correctement, le reste revient à la technique.
La préparation est primordiale
Nettoyage: Cela ne peut pas être surestimé. Toute l'oxydation, l'huile, la graisse et la saleté doivent être éliminées.
Nettoyage mécanique: Utilisez une brosse métallique en acier inoxydable dédiée (utilisée uniquement pour l'aluminium) pour frotter la zone du joint. Alternativement, utilisez une ponceuse ou un disque à rabat. Brossez toujours dans une direction, pas d'avant en arrière.
Nettoyage chimique: essuyez la zone avec un solvant comme de l'acétone ou un dégraisseur dédié pour éliminer les hydrocarbures. Cela doit être fait après le nettoyage mécanique.
L'ajustement: assurez-vous que les pièces s'adaptent étroitement avec un écart minimal. La fluidité élevée de l'aluminium peut conduire à la fusion si les lacunes sont trop grandes.
Démarrer l'arc et établir la flaque
Initiez l'arc: utilisez un début à haute fréquence pour éviter la contamination du tungstène.
Créez un 'Puddle ': Tenez une longueur d'arc serrée (environ 1/16 'à 1/8 ') et gardez le torche stable. Vous verrez la couche d'oxyde disparaître et le métal deviendra brillant. Ensuite, il s'effondrera soudainement en une flaque liquide. Cela peut prendre quelques secondes, en particulier sur un matériau plus épais. Sois patient.
Ajouter le métal de remplissage: une fois qu'une flaque stable et fluide d'environ 1/4 'de diamètre est établie, trempez la pointe de votre tige de remplissage dans le bord d'attaque de la flaque. Gardez la tige à un angle très bas (presque parallèle à la pièce) et à l'intérieur du bouclier à gaz pour prévenir l'oxydation avant qu'il entre dans la flaque.
Le mouvement et le rythme
La technique classique de l'aluminium est la méthode Walk the Cup ', bien que la main libre est également courante.
Dabbing à main levée: Cela implique de déplacer la torche en avant en avant tout en tamponnant rythmiquement la tige de remplissage dans la flaque d'eau. Le mouvement doit être lisse et cohérent.
Marchez la tasse: la tasse en céramique de la torche est reposée sur la pièce ou la tige de remplissage. En balançant la torche d'un côté à l'autre dans un mouvement régulier, le soudeur 'marche ' la tasse le long de l'articulation. Cela offre une cohérence, un contrôle et une propreté incroyables, en particulier sur les tuyaux et les longs joints. C'est la méthode préférée pour de nombreux professionnels.
Terminer la soudure et empêcher les cratères
Ne vous arrêtez pas simplement et retirez la torche. Cela garantira une fissure de cratère.
Ralentissez: à l'approche de la fin de la soudure, augmentez légèrement votre vitesse de voyage pour réduire la taille de la flaque.
Ajouter un remplissage supplémentaire: juste avant de terminer, ajoutez une ou deux derniers caissons de métal de remplissage pour trop remplir l'extrémité de la soudure.
Utilisez la fonction de remplissage du cratère: La plupart des soudeurs modernes ont un réglage de remplissage de cratère. Lorsque vous relâchez la pédale ou le déclencheur, la machine diminuera automatiquement l'ampérage sur un temps défini (par exemple, 5 secondes), permettant à la flaque de la flaque de se solidifier lentement sans se rétrécir dans un cratère. Apprenez à utiliser cette fonction.
Gardez le blindage: Après avoir ajouté le remplissage final, gardez la torche en place jusqu'à ce que le gaz post-flux s'arrête pour protéger le métal chaud et solidifiant de l'oxydation.
Techniques avancées et dépannage
Soudage en aluminium mince (par exemple, 16ga - 0,125 ')
Le matériau mince est sujet à la déformation et à la fonte.
Utilisez un tungstène plus petit (1/16 ').
Utilisez une ampérage inférieur et une tasse plus petite (# 5 ou # 6 avec des lentilles à gaz).
Le soudage d'impulsions est extrêmement bénéfique. Pulser alterne entre un courant de pic élevé (pour faire fondre le métal) et un courant de fond faible (pour permettre à la flaque de flaque de refroidir légèrement). Cela réduit l'apport de chaleur global, minimise la déformation et vous donne plus de contrôle. Un bon réglage d'impulsion de démarrage est de 100 pps (impulsions par seconde) avec un rapport pic / arrière-plan de 50%.
Utilisez une barre de support en cuivre ou en aluminium derrière le joint pour dissiper la chaleur.
Soudage en aluminium épais (par exemple, 0,25 'et au-dessus)
Un matériau épais nécessite une entrée de chaleur massive.
Préchassez la pièce à 300-400 ° F (150-200 ° C) avec une torche. C'est souvent essentiel. Il réduit le choc thermique du métal, casse l'humidité et vous permet d'utiliser moins d'ampérage de votre machine.
Utilisez un plus grand tungstène (3/32 'ou 1/8 ').
Utilisez un gaz de mélange d'hélium / argon pour une pénétration plus profonde.
Centre des bords épais pour créer une rainure 'v ' qui permet une pénétration complète. Plusieurs passes seront nécessaires.
Problèmes et solutions courantes
Contamination en tungstène (taches noires dans la soudure): L'électrode a touché la flaque ou la tige de remplissage. Arrêtez, cassez l'extrémité contaminée, regrisez le tungstène et redémarrez.
Oxydation (résidu de suie noir): pas assez d'action de nettoyage (augmenter% EP), le flux de gaz trop faible, les projets ou les matériaux n'était pas assez propre.
Porosité (trous minuscules dans la soudure): causée par la contamination (humidité, l'huile, la graisse) ou la perte de gaz de blindage. Vérifiez vos conduites de gaz, votre débit (20-25 CFH) et assurez-vous que votre travail est propre et sec.
Manque de fusion: pas assez d'entrée de chaleur. Augmenter l'ampérage, ralentir la vitesse de déplacement ou utiliser un arc plus ciblé (fréquence plus élevée).
Sécurité d'abord: vous protéger
Prioriser toujours la sécurité lors du soudage:
Protection respiratoire: les fumées de soudage peuvent être nocives. Utilisez un respirateur approuvé avec des filtres P100, en particulier dans les zones mal ventilées. UN L'extracteur de fumé est idéal.
Protection oculaire:
Casque de soudage: Utilisez un casque de décalage automatique avec une nuance # 11-13 pour le soudage TIG.
Germes de sécurité: portez toujours des lunettes de sécurité-protecteurs UV sous votre casque pour protéger vos yeux des arcs et des débris errants.
Protection de la peau: portez des vêtements résistants à la flamme (veste en cuir ou manches, gants de soudage) pour se protéger des rayonnements UV et des éclaboussures (bien que le TIG ait moins de éclaboussures que les autres processus).
Sécurité électrique: inspectez votre équipement pour les câbles et les connexions endommagés. Gardez votre zone de travail au sec.
Conclusion
Le soudage en aluminium TIG est une compétence difficile mais extrêmement enrichissante. C'est un véritable mariage de l'art et de la science, nécessitant une compréhension de la métallurgie, de l'électricité et de la dynamique du gaz, tous traduits à travers les mains stables du soudeur. Il n'y a pas de substitut à la pratique. Commencez par des perles simples sur une plaque plate, puis progressez vers les articulations, et éventuellement vers des projets complexes. Concentrez-vous sur les principes fondamentaux: nettoyage impeccable, configuration précise de la machine et développement d'une technique rythmique stable. En respectant la nature unique de l'aluminium et en appliquant les connaissances dans ce guide, vous serez bien sur la bonne voie de produire des soudures propres, fortes et belles qui témoignent de votre compétence et de votre dévouement.
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