Soudage plasma
Le soudage au plasma est l'évolution technologique majeure du TIG, souvent intégré dans les fabrications robotisées.
L’argon pur ou mélangé à l’hélium crée le plasma. L’ajout d’hydrogène (H2) ou de dioxyde de carbone (CO2) permet de protéger la surface de soudage.
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Comprendre le soudage plasma
Le soudage plasma peut être considéré comme une évolution des procédés TIG, tant en termes de densité énergétique du faisceau que des performances réalisées.
Il est impossible d’augmenter de manière continue la densité énergétique du procédé TIG au-delà de 400 A. En réalité, la densité énergétique diminue très rapidement au-delà de cette valeur en raison d’un élargissement incontrôlé du panache de l’arc.
On passe alors du confinement au rétrécissement de l’arc à l’aide du procédé plasma, ou jet plasma (selon le schéma comparatif ci-dessous), dont la densité énergétique est supérieure à celle d’un arc libre, par le biais de deux méthodes :
- par augmentation directe de l’énergie cinétique des électrons en augmentant la tension d’accélération (tension d’arc) ;
- par rétrécissement mécanique et pneumatique de l’arc, accompagné d’une expulsion de gaz plasmagène à grande vitesse.
Eléments de mise en œuvre d’un procédé de soudage plasma
- (1) On obtient un arc TIG par ionisation d’un gaz inerte entre une électrode non fusible (tungstène) et la pièce.
- (2) Un arc plasma atteint des températures plus élevées, possède un faisceau concentré et assure une meilleure productivité.
Les avantages d'un arc plasma :
On peut aisément identifier les avantages d’un arc plasma rétréci par rapport à un arc TIG ouvert :
- Les isothermes obtenus à la racine de l’arc du côté cathode sont de loin les plus élevés à plus de 24 000°K par rapport aux 14 000 à 18 000°K du TIG.
- Dans le cas du plasma, les isothermes utilisables compris entre 10 000 et 16 000°K sont quasiment verticaux et parallèles à l’axe du chalumeau sur plusieurs cm. La densité énergétique est donc constante tout au long de cette distance et possède une latitude de réglage qu’il est impossible d’obtenir dans le soudage TIG, dont les températures utiles sont inférieures (entre 4 000° K et 10 000 °K avec une densité énergétique très inférieure due à la divergence du panache de l’arc).
Ces températures et leurs isothermes sont dépendantes du débit du gaz plasma, du degré de rétrécissement et de la valeur du courant.
La puissance utilisée de 10 à 15 KW est 50 à 60% supérieure à la puissance générée par un arc TIG. Elle reste néanmoins très en dessous de la puissance de 120 KW utilisée dans le coupage plasma.
La gamme de gaz Air Liquide en Belgique
Pour la soudure plasma, Air Liquide en Belgique utilise la gamme ARCAL™ : ARCAL 1, ARCAL 10, ARCAL 11, ARCAL 15, ARCAL 39.