Un apprêt pour le soudage de l'inox

Les aciers inoxydables couramment utilisés comprennent le 304 et le 316. Le moins cher d'entre eux est le 304, qui contient 18 % de chrome et 8 % de nickel et est utilisé dans tout, des garnitures automobiles aux appareils de cuisine.

L'acier inoxydable se trouve à peu près partout dans nos vies modernes, de nos cuisines et vêtements aux hôpitaux, restaurants et voitures. Ce métal nécessitant peu d'entretien offre un mélange de résistance et de résistance à la corrosion qui ne peut être battu par d'autres alliages.

Cela semble presque trop beau pour être vrai, alors quel est le problème ? Construire presque n'importe quoi avec l'une des plus de 150 nuances d'acier inoxydable nécessite généralement une soudure. Et le soudage de l'inox est un défi. Certains de ces défis incluent la présence d'oxyde de chrome, la gestion de l'apport de chaleur, le choix du procédé de soudage à utiliser, la gestion du chrome hexavalent et la façon de le terminer correctement.

Même avec toutes les difficultés de soudage et de finition de ce matériau, pour de nombreuses industries, l'acier inoxydable reste le choix populaire et parfois le seul. Savoir comment travailler avec en toute sécurité et quand utiliser chaque procédé de soudage est essentiel pour une soudure réussie. Et cela pourrait être la clé d'une carrière réussie.

Alors pourquoi est-ce si difficile de souder de l'acier inoxydable ? La réponse commence par la façon dont il est créé. L'acier à faible teneur en carbone, également connu sous le nom d'acier doux, est mélangé avec un minimum de 10,5 % de chrome pour produire de l'acier inoxydable. Le chrome ajouté forme une couche d'oxyde de chrome à la surface de l'acier qui empêche la plupart des types de corrosion et de rouille. Les fabricants ajoutent différentes quantités de chrome et d'autres éléments à l'acier pour modifier les qualités du produit final, puis utilisent un système de numérotation à trois chiffres pour distinguer les nuances.

Les aciers inoxydables couramment utilisés comprennent le 304 et le 316. Le moins cher d'entre eux est le 304, qui contient 18 % de chrome et 8 % de nickel et est utilisé dans tout, des garnitures automobiles aux appareils de cuisine. L'acier inoxydable 316 contient moins de chrome (16 %) et plus de nickel (10 %), mais contient également 2 % de molybdène. Cette composition confère à l'inox 316 une résistance supplémentaire aux solutions de chlorure et de chlore, ce qui en fait un meilleur choix pour les environnements marins ainsi que pour les industries chimiques et pharmaceutiques.

Cette couche d'oxyde de chrome peut fournir la qualité inoxydable, mais c'est aussi ce qui cause tant de chagrin aux soudeurs. Cette barrière utile augmente la tension superficielle du métal, ralentissant la formation d'une flaque de soudure fluide. Une erreur courante consiste à augmenter l'apport de chaleur car plus de chaleur augmente la fluidité de la flaque. Cependant, cela peut affecter négativement l'inox. Trop de chaleur provoquera une oxydation supplémentaire et peut déformer ou brûler le métal de base. Ajoutez les feuilles minces utilisées dans les industries à haute production telles que la fabrication d'échappement automobile et cela devient un défi de haut niveau.

La chaleur peut endommager les propriétés de résistance à la corrosion de l'acier inoxydable d'une belle manière. Lorsque la soudure ou la zone affectée par la chaleur (HAZ) environnante forme un arc-en-ciel de couleurs, c'est un indice que trop de chaleur est utilisée. L'acier inoxydable oxydé produit des couleurs étonnantes allant de l'or pâle aux bleus et violets profonds. Les couleurs font de belles illustrations, mais peuvent indiquer une soudure qui peut ne pas passer certains codes de soudage. Les codes les plus stricts préfèrent peu ou pas de coloration dans la soudure.

C'est une hypothèse largement répandue que le soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW) est le mieux adapté aux aciers inoxydables. Historiquement, cela a été vrai dans un sens général. Cela reste vrai lorsque vous essayez de faire ressortir ces couleurs vives pour un tissage artistique et pour répondre aux normes de qualité les plus élevées d'industries telles que le nucléaire et l'aérospatiale. Cependant, la technologie moderne des onduleurs de soudage a permis au soudage à l'arc sous gaz et métal (GMAW) de devenir une norme de production pour les aciers inoxydables, et pas seulement pour les systèmes automatisés ou robotisés.

Étant donné que GMAW est un processus d'alimentation en fil semi-automatisé, il offre un taux de dépôt rapide, ce qui aide à réduire l'apport de chaleur. Certains professionnels disent qu'il est plus facile à utiliser que le GTAW car il repose moins sur les compétences du soudeur et davantage sur la technologie de la source d'alimentation de soudage. C'est discutable, mais la plupart des sources d'alimentation GMAW modernes utilisent des lignes synergiques préprogrammées. Ces programmes sont spécifiquement développés pour ajuster des paramètres tels que l'ampérage et la tension en fonction de la saisie par l'utilisateur du métal d'apport, de l'épaisseur du matériau, du type de gaz et du diamètre du fil.

Certains onduleurs peuvent réguler l'arc tout au long de la soudure pour fournir de manière constante un arc de précision, gérer les espaces entre les pièces et maintenir des vitesses de déplacement élevées pour répondre aux normes de production et de qualité. Cela est particulièrement vrai pour le soudage automatisé ou robotisé, mais s'applique également au soudage manuel. Certaines sources d'alimentation sur le marché offrent des interfaces à écran tactile et des commandes sur la torche pour des réglages simples.

Le soudage de l'inox est un défi. Certains de ces défis incluent la présence d'oxyde de chrome, la gestion de l'apport de chaleur, le choix du procédé de soudage à utiliser, la gestion du chrome hexavalent et la façon de le terminer correctement.

Le choix du bon gaz pour GTAW est souvent décidé par l'expérience ou par des tests de soudure de l'application. GTAW, également connu sous le nom de gaz inerte au tungstène (TIG), utilise uniquement du gaz inerte, généralement de l'argon, de l'hélium ou un mélange des deux, pour la plupart des applications. Un gaz de protection ou un apport de chaleur inapproprié peut rendre toute soudure excessivement convexe ou filante et l'empêcher de se fondre dans le métal environnant, provoquant une soudure inesthétique ou inappropriée. Décider quel mélange fonctionne le mieux pour chaque soudure peut signifier une perte de temps en essais et erreurs. Les lignes synergiques GMAW aident à réduire le temps perdu avec une nouvelle application, mais lorsque la qualité la plus stricte est requise, GTAW reste le procédé de soudage de choix.

Le soudage de l'acier inoxydable présente des risques pour la santé de la personne qui tient le chalumeau. Le plus grand danger vient des fumées dégagées lors du soudage. Le chrome chauffé produit le composé chimique appelé chrome hexavalent, connu pour endommager le système respiratoire, les reins, le foie, la peau et les yeux et provoquer le cancer. Les soudeurs doivent s'assurer de porter un équipement de protection, y compris un respirateur, et s'assurer que la zone est correctement ventilée avant de commencer à souder.

Les défis de l'acier inoxydable ne s'arrêtent pas lorsque le soudage est terminé. L'acier inoxydable nécessite également une attention particulière lors du processus de finition. L'utilisation d'une brosse en acier ou de tampons de polissage contaminés par de l'acier au carbone peut endommager la couche protectrice d'oxyde de chrome. Même si les dommages ne sont pas visibles, ces contaminants peuvent rendre la pièce finie sujette à la rouille ou à une autre corrosion.

Terrence Norris est ingénieur d'application senior chez Fronius USA LLC, 6797 Fronius Drive, Portage, IN 46368, 219-734-5500, www.fronius.us.

Rhonda Zatezalo est rédactrice indépendante pour Crearies Marketing Design LLC, 248-783-6085, www.crearies.com.

La technologie moderne des onduleurs de soudage a permis au gaz GMAW de devenir une norme de production pour les aciers inoxydables, et pas seulement pour les systèmes automatisés ou robotisés.