Soudage MIG-MAG

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Soudage à l'arc avec électrode fusible sous flux gazeux

Le soudage MIG-MAG (respectivement 131 ou 132/133, et 135 ou 136/138 suivant la norme EN ISO 4063-2011), ou encore GMAW selon les normes américaines, est un procédé de soudage semi-automatique. La fusion des métaux est obtenue par l’énergie calorifique dégagée par un arc électrique qui éclate dans une atmosphère de protection entre un fil électrode fusible et les pièces à assembler.

Les acronymes MIG et MAG signifient respectivement Metal inert gas et Metal active gas. La différence entre les deux procédés tient à la composition du gaz. Le procédé MIG utilise un gaz neutre qui ne réagit pas avec le métal fondu (argon ou argon + hélium), contrairement au procédé MAG (mélange d'argon avec du dioxyde de carbone et de l'hydrogène en proportions variables selon les métaux à souder). Le gaz est injecté en continu sur l'arc afin d'isoler complètement le métal en fusion de l'air ambiant.

Histoire[modifier | modifier le code]

Ce procédé est entré en concurrence avec l'électrode enrobée afin d'augmenter la productivité en réduisant les temps d'arrêts pour changer d'électrode. À son apparition, il a été affecté d'une mauvaise image, notamment celle d'augmenter le risque de collages (défaut rédhibitoire en tenue en fatigue). Cependant, un soudeur qualifié avec un mode opératoire de soudage qualifié permettra de réaliser des soudures d'excellentes qualité et cette mauvaise image résulte d'une mauvaise exploitation du procédé.

C'est le procédé de soudage le plus utilisé industriellement au XXIe siècle.

Variantes selon EN ISO 4063-2009[1][modifier | modifier le code]

  • 131 : Soudage MIG avec fil - électrode fusible
  • 132 : Soudage MIG avec fil fourré de flux (auparavant 137)
  • 133 : Soudage MIG avec fil fourré de poudre métallique
  • 135 : Soudage MAG avec fil - électrode fusible
  • 136 : Soudage MAG avec fil fourré - électrode fusible[2]
  • 138 : Soudage MAG avec fil fourré de poudre métallique

Description[modifier | modifier le code]

Vue en coupe d'une torche de soudage MAG/GMAW.
(1) Tête de torche de soudage,
(2) Isolant électrique (pièce en blanc) et embout de vissage du tube contact (pièce en jaune),
(3) Diffuseur de gaz,
(4) Embout du tube contact-type,
(5) Buse métallique

Le poste à souder MIG-MAG est composé d'un dévidoir de fil à souder et d'un générateur de tension (15 V= à 45 V=)

Lors de l'appui sur la gâchette de la torche à souder, le fil de soudure se déroule et avance à une vitesse programmée à l'avance sur le poste.

Au contact de la pièce à souder reliée à la masse du poste, le fil commence à fondre puis un arc se forme entretenant la fonte du fil d'une part et de la pièce d'autre part.

La vitesse du fil et la tension du poste doivent être proportionnelles afin que l'arc ne remonte pas le long du fil (trop de puissance) ou que le fil ne vienne pas court-circuiter l'arc (avance trop rapide).

Cette proportionnalité est liée à la métallurgie des nuances ou des alliages en présence.

Certains postes sont dits synergiques car une fois l'un des paramètres réglé, le poste adapte l'intensité à la vitesse ceci afin de garder une énergie de soudage constante. L'usage de la SELF permet de régler l'intensité.

Le soudage MIG-MAG se prête bien à l'automatisation totale au travers d'installation robotique. Il permet une grande flexibilité de mise en œuvre :

  • soudage de différents matériaux : aciers C-Mn, aciers inoxydables, alliages d'aluminium, alliages de titane...
  • soudage en position : Toutes positions, en angle : FW PA et PB (à plat), FW PC (corniche), FW PD (plafond) et en bout a bout : BW PA, BW PC, BW PE
  • utilisations de fils fourrés de 0,6 à 2,4 mm de diamètre
  • soudage manuel semi-automatique
  • automatisation sur poutre, robotisation plus ou moins poussée : du robot standard, à la robotique « intelligente » : suivi de joint auto adaptatif

Des variantes du procédé permettent :

  • l'amélioration de la productivité : MAG bi-fil, MAG fort diamètre, utilisation de fils fourrés augmentant le taux de dépôt
  • l'augmentation de l'étendue d'application du procédé vis-à-vis du soudage des tôles fines par réduction de l'énergie de soudage : procédés « froids » dérivés du MIG-MAG : Cold metal transfer (CMT de Fronius), Cold Process (Quinto CP de Cloos), Citowave (Air liquide Welding), Cold Arc (EWM)...

Il est possible en 2009 de souder des tôles de 0,5 mm d'épaisseur avec des vitesses d'avance de soudage élevées jusqu'à 5 m/min tout en assurant un cordon régulier et de qualité.

Fil[modifier | modifier le code]

À base de fer[modifier | modifier le code]

Utilisation de fils massifs de 0,6 à 2,4 mm et même jusqu'à 3,2 mm de diamètre

  • Enrobage au cuivre : le cuivre diminue la résistance électrique du fer
  • Fil au silicium (0,3 à 1,2 %) ou au manganèse (0,9 à 1,3 %) : désoxydant pour le CO2 ou l'O2. Plus les proportions de silicium ou manganèse sont importantes, plus le fil aura des facilités à adhérer à des surfaces rouillées ou sales.
  • Fil au manganèse, aluminium, titane, zirconium, nickel, chrome, molybdène : améliorent la résistance à la corrosion ou les propriétés mécaniques.

À base d'aluminium[modifier | modifier le code]

Certains alliages comme le 7075-T6 ne se soudent pas.

Normes[modifier | modifier le code]

  • Acier :
    • NF EN 440 : fils électrodes pour soudage des aciers non alliés (= AWS A5.28-96)
    • NF EN 12070 : fils nus massifs et baguettes déposant un acier résistant au fluage. Classification (=AWS A5.28-96)
    • NF EN 12534 : fils nus massifs et baguettes, acier à haute résistance. Classification
  • Inox :
    • NF EN 12072 : fils nus massifs et baguettes déposant un acier inox et/ou réfractaire (AWS A5.9-93)
  • Fourrés :
    • NF EN 758 : fils fourrés pour soudage avec ou sans gaz pour aciers non alliés et à grains fins. Classification
    • NF EN 12071 : pour aciers résistant au fluage (avec gaz)
    • NF EN 12073 : pour aciers inox et aciers résistant aux températures élevées
    • NF EN 12535 : pour aciers à haute résistance. Classification

Codages[modifier | modifier le code]

Type de fil
Code type
G MIG-MAG à fil plein
T MIG-MAG à fil fourré
Limite d'élasticité, résistance mécanique et allongement
Code Limite élastique
(N/mm² ou MPa)
Résistance à la rupture
(N/mm² ou MPa)
Allongement
 %
35 355 440 à 570 22
38 380 470 à 600 20
42 420 500 à 640 20
46 460 530 à 650 20
50 500 560 à 720 18
55 550 610-780 18
62 620 690-890 18
69 690 760-960 17
79 790 880-1080 16
89 890 980-1180 15
Seulement pour les fils fourrés
Code limite d'élasticité
N/mm²
résistance à la traction
N/mm²
3T 355 470
4T 420 520
5T 500 600
Température d'énergie moyenne de rupture à 47 joules
Code Température
8 -80 ° C
7 -70 °C
6 -60 °C
5 -50 °C
4 -40 °C
3 -30 °C
2 -20 °C
0 0 °C
A 20 °C
Z Aucune exigence
Type de flux (seulement pour les fils fourrés)
Code type
R rutile, durcissage lent du laitier, gaz protecteur nécessaire
P rutile, durcissage rapide du laitier, gaz protecteur nécessaire
B basique, gaz protecteur nécessaire
M poudre de métal, gaz protecteur nécessaire
V rutile ou basique/fluorure, gaz protecteur non nécessaire
W basique/fluorure, durcissage lent du laitier, gaz protecteur non nécessaire
Y basique/fluorure, durcissage rapide du laitier, gaz protecteur non nécessaire
S autres types
Z autres types
U sans gaz protecteur
Gaz protecteur
Code Gaz
M gaz EN439-M2, sans hélium
C gaz EN439-C1, dioxyde de carbone
N sans gaz
Traitement thermique
(seulement pour les acier à haute résistance)

Position de soudage
Code Position
1 Toutes positions
2 Toutes positions, sauf verticale descendante
3 Bout à bout à plat, en gouttière, en angle à plat
4 Bout à bout à plat, en gouttière
5 Verticale descendante, cf. code 3
Traitement thermique
(seulement pour les acier à haute résistance)

Hydrogène diffusible
(seulement pour les fils fourrés)
Code ml/100g max
H4 4
H08 08
H16 16

Gaz[modifier | modifier le code]

L'atmosphère de protection diffère selon le type utilisé MIG ou MAG :

Pour le MIG, les soudeurs utilisent de l'hélium, de l'argon ou un mélange des deux :

  • Hélium : arc plus chaud, adapté au soudage des pièces épaisses[3] ;
  • Argon : bonne pénétration et arc concentré[3].

Pour le MAG, les soudeurs utilisent un mélange d'argon et de dioxyde de carbone (en général du C-25 : 75 % d'argon et 25 % de CO2). On ne peut souder que des aciers avec ce type de protection active :

  • Le CO2 se décompose en monoxyde de carbone et en ozone sous l'effet de l'arc. L'ozone peut oxyder le métal. Le soudage est rapide, avec une bonne pénétration, mais il convient d'utiliser un fil désoxydant[3]. Le transfert du métal se fait par gouttes. Lorsqu'une goutte tombe, elle crée un court-circuit : la tension chute et l'intensité augmente. Une fois la goutte tombée, on a un pic de tension et une chute d'intensité. Les générateurs à impulsions s'inspirent de ce phénomène pour contrôler le transfert du métal.
  • Dioxygène : agit comme le CO2.
Gaz Potentiel d'ionisation[4]
(V)
Argon 15.760 15,760
Diazote 15.58 15,58
Dihydrogène 13.598 13,598
Dioxyde de carbone 13.77 13,77
Dioxygène 12.07 12,07
Hélium 24.587 24,587

Les différents modes de transfert[modifier | modifier le code]

Le soudage MIG-MAG se caractérise par différent modes de transfert du métal dans l'arc électrique :

  • transfert par court-circuit ;
  • transfert globulaire ;
  • transfert par pulvérisation axiale ;
  • transfert par veine rotative.

Avantages et inconvénients[modifier | modifier le code]

Le MIG/MAG est utilisé systématiquement lorsqu'on recherche du rendement (soudage en continu) et/ou de fortes épaisseurs de cordons (charpentes métalliques)

Cependant comme l'arc est produit entre la pièce et le fil de soudage, la pénétration dépend du diamètre du fil de soudage. Si le diamètre est trop faible, il est aisé de réaliser une soudure très esthétique mais avec peu de pénétration.

C'est pour cette raison que le secteur de la chimie utilise plutôt l'arc (MMA) et le TIG pour réaliser la jonction de tuyauteries.

Avantages Inconvénient
  • Bobine de fil (soudage en continu)
  • Productivité importante (comparé au TIG)
  • Peu de fumée (par opposition au soudage à l'électrode enrobée)
  • Bouteille de gaz de soudage
  • Soudage en intérieur (éviter les courants d'air)
  • Pénétration à maîtriser (sinon collage)

Notes et références[modifier | modifier le code]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Liens externes[modifier | modifier le code]