Poste à souder TIG : Explications

L’acronyme « TIG » fait référence à l’appellation anglaise (ou plutôt américaine) de cette technique de soudage, à savoir « Tungsten Inert Gas ». Le tungstène, parfois appelé « Wolfram » dans les notices des fabricants allemands d’équipements de soudage, est un métal affichant un point de fusion supérieur à 3300° C, soit plus du double des métaux les plus couramment soudés. Si vous êtes un aficionado des marques allemandes comme Einhell ou encore Bosch, vous remarquerez que ces dernières parlent parfois de soudage WIG plutôt que TIG, le « W » étant la première lettre du terme « Wolfram » qui signifie « Tungstène ».

Toutefois, la norme internationale en la matière (DS/EN 24063) spécifie bien que la technique de soudage n° 141 s’appelle « soudage TIG ». Il s’agit d’un procédé de soudage à l’arc électrique dans lequel l’énergie de fusion est produite par un arc électrique brûlant entre la pièce et l’électrode de tungstène. Pendant le processus de soudage, l’électrode, l’arc et le bain de fusion sont protégés contre les effets néfastes de l’air (oxydation) par un gaz inerte.

Au moyen d’une buse, le gaz de protection est conduit à la zone de soudage où il remplace l’air atmosphérique. Le soudage TIG se distingue des autres types de soudage à l’arc par le fait que l’électrode n’est pas consommée (contrairement au soudage MIG – MAG et MMA). S’il est nécessaire d’utiliser un matériau de remplissage, il est ajouté soit manuellement, soit automatiquement sous forme de fil nu.

L’Arc du poste à souder TIG

Comme mentionné précédemment, l’énergie de fusion dans le soudage TIG est produite dans l’arc qui brûle entre l’électrode de tungstène et la pièce. L’alimentation du fil peut se faire manuellement ou mécaniquement. Dans le soudage TIG en courant continu, l’électrode de tungstène est généralement liée à la polarité négative et la pièce à souder à la polarité positive. Selon la théorie des électrons, les électrons chargés négativement et les ions chargés positivement vont migrer lorsque l’arc est allumé. Les électrons migreront du pôle négatif au pôle positif alors que les ions se déplaceront dans la direction opposée. Dans l’arc, il y aura donc une collision entre les électrons et les ions, produisant ainsi de l’énergie thermique.

Le flux d’électrons à partir de la pointe de l’électrode se fait à très grande vitesse et lorsqu’il atteint la pièce à souder, une quantité importante d’énergie thermique est produite. Lorsque le flux d’ions atteint la pointe de l’électrode, il n’y a pas de production d’énergie thermique similaire. L’énergie thermique totale produite est distribuée à raison d’environ 30 % à la pointe de l’électrode connectée au pôle négatif et d’environ 70 % à la pièce connectée au pôle positif.

Le courant alternatif se caractérise par le fait que la tension change de polarité un certain nombre de fois, généralement 100 fois par seconde. L’électrode a une polarité positive dans une demi-période et dans la même demi-période, la pièce reste en négatif. Dans la demi-période suivante, la polarité est inversée, ce qui signifie que l’énergie thermique se répartit à raison de 50 % sur l’électrode et 50 % sur la pièce.

Quels sont les avantages du poste à souder TIG ?

Le procédé de soudage par un poste à souder TIG a un très large domaine d’application. Cette polyvalence est complétée par de nombreux avantages qui font du soudage TIG une technique plébiscitée à la fois par les bricoleurs avertis et les professionnels :

Il permet un chauffage concentré de la pièce à souder ;
Il assure une protection efficace de la soudure par un gaz protecteur inerte ;
Il n’est pas tributaire d’un métal d’apport dans la majorité des cas ;
S’ils sont utilisés, les matériaux d’apport ne doivent pas forcément être rigoureusement préparés si l’alliage est bon ;
Il n’est pas nécessaire de procéder à un traitement ultérieur de la de la soudure, car il n’y a pas de scories ou d’éclaboussures. Le rendu est impeccable dès le refroidissement ;
Les endroits difficiles d’accès peuvent être soudés sans problème avec un bon poste à souder TIG portable ;
Le poste à souder TIG est l’équipement de soudage qui permet la meilleure précision, même s’il s’agit d’un poste à souder TIG pas cher.

Quels sont les domaines d’application du poste à souder TIG professionnel ?

Le poste à souder TIG professionnel est généralement utilisé dans les applications qui exigent des soudures fonctionnelles, solides, durables et esthétiques, sans aucune contamination. Il s’agit par exemple :

Le forage et la production offshore ;

Les centrales de production d’électricité ;
L’industrie pétrochimique ;
L’industrie alimentaire ;
L’industrie chimique ;
L’industrie nucléaire.

Bien entendu, les postes à souder TIG professionnels sont également utilisés dans les travaux de réparation, de bricolage et d’assemblage les plus courants, notamment lorsque ceux-ci exigent une certaine précision. Les matériaux qui se prêtent le plus au soudage TIG sont les suivants :

Aciers inoxydables d’épaisseur faible à moyenne ;
L’aluminium ;
Le nickel ;
Les alliages de nickel.

Les exigences croissantes en matière de qualité des soudures ont rendu le soudage TIG très demandé. Le tableau ci-dessous indique les matériaux qui peuvent être soudés au poste à souder TIG et les types de courant et de polarité recommandés.

Matériau	Type de courant	Polarité de l’électrode
Aciers non alliés	Continu	( – )
Aciers faiblement alliés	Continu	( – )
Chrome, aciers au nickel	Continu	( – )
Aciers chromés	Continu	( – )
Alliages cuivrés	Continu	( – )
Alliés au nickel	Continu	( – )
Titane	Continu	( – )
Plomb	Continu	( – )
Alliages d’aluminium	Alternatif
Alliages de magnésium	Alternatif

Le courant continu avec une polarité négative sur l’électrode est utilisé pour le soudage TIG de la plupart des matériaux usuels. Le soudage de l’aluminium et du magnésium n’est généralement pas possible avec le courant continu car une forte couche d’oxyde, difficile à percer en raison de son point de fusion élevé, recouvre ces matériaux. C’est pourquoi l’aluminium, le magnésium et leurs alliages sont généralement soudés avec un courant alternatif capable de rompre la couche d’oxyde.

L’équipement nécessaire pour le soudage TIG

Pour réaliser un soudage TIG dans les règles de l’art, vous aurez besoin d’un certain nombre d’équipements, chacun jouant un rôle distinct dans le processus :

Une torche TIG, qui est l’outil utilisé par le soudeur pour contrôler l’arc ;
Une source d’énergie capable de fournir le courant de soudage nécessaire ;
Une unité TIG avec des systèmes de contrôle incorporés qui permettent d’ajuster le courant, l’arc, etc. ;
Une bouteille de gaz de protection sous pression avec vanne de réduction et débitmètre ;

Un câble pour le courant de soudage ;
Un câble de commande pour l’unité TIG ;
Du gaz de protection (argon ou mélange argon et CO₂) ;
Un câble de soudage pour la torche TIG ;
Un câble de commande pour la torche TIG ;
Un câble de soudage avec polarité positive.

La majorité des postes à souder TIG sont conçus de manière à ce que la source d’énergie et l’unité de contrôle ne forment qu’un seul ensemble, pour des raisons évidentes de praticité. C’est notamment le cas de la majorité des postes à souder TIG GYS.

Le gaz de protection dans le soudage TIG

Le gaz de protection a plusieurs fonctions. Il va notamment remplacer l’air atmosphérique afin qu’il ne se combine pas avec le bain de fusion et l’électrode de tungstène incandescente. Le gaz de protection joue également un rôle important dans le transfert de courant et de chaleur dans l’arc. Pour le soudage TIG, on utilisera généralement l’argon (Ar) et l’hélium (He), le premier étant largement le plus plébiscité. Ces deux gaz de protection inertes peuvent être mélangés entre eux ou chacun d’entre eux peut être mélangé à un type de gaz ayant un effet réducteur, capable donc de se combiner avec l’oxygène. Pour le soudage TIG, on utilise généralement deux gaz réducteurs, l’hydrogène (H₂) et l’azote (N₂). Le gaz de protection peut être choisi en fonction du matériau à souder.

Pour la protection de la face arrière de la soudure, on utilisera idéalement un mélange N₂/H₂ pour la réduction. Les gaz protecteurs sont fournis dans des bouteilles d’acier peint en couleurs standardisées afin de les rendre facilement reconnaissables.

Comment se déroule le soudage avec un poste à souder TIG ?

Si vous vous lancez dans le soudage TIG pour la première fois, vous sans doute être dérouté, compte tenu du nombre important de paramètres et de variables à prendre en considération, tout en coordonnant simultanément les deux mains, voir le pied avec la pédale ou la commande d’ampérage montées sur certains postes à souder TIG. Voici nos réponses aux questions les plus fréquemment posées par ceux qui débutent dans le soudage TIG.

Comment fonctionne le soudage TIG ?

Tout soudage nécessite l’application de chaleur qui fait fondre le métal soudé. Avec le procédé TIG, la chaleur provient d’un arc électrique qui circule entre l’électrode d’une torche à main et le métal à souder. L’arc et le métal fondu sont protégés par un gaz inerte, qui empêche l’oxydation de l’électrode et du métal de base. Une baguette d’apport est généralement ajoutée au bain de fusion au fur et à mesure. L’essence d’une bonne soudure est le contrôle de la chaleur, qui dépend de la façon dont vous modulez l’arc lorsqu’il sort de la torche.

L’arc a la forme d’un cône dont la pointe se trouve à l’électrode et la base sur le métal à souder. Plus l’électrode est maintenue près du métal, plus la base du cône est petite, mais plus vous éloignez l’électrode, plus la base (et la flaque) s’agrandit. Si la flaque devient trop grande, la gravité l’éloignera simplement du métal de base, laissant un trou. C’est pourquoi les métaux de faible épaisseur sont particulièrement difficiles à travailler pour les débutants.

Quelle est la meilleure technique pour réaliser une bonne soudure TIG ?

La compétence la plus décisive pour un soudage TIG de qualité est sans doute la régularité du mouvement de la main qui manie la torche, tout en maintenant un petit écart entre la pointe de l’électrode et le métal de base, autour de 3 à 5 mm. Il faut beaucoup de pratique pour contrôler la longueur de l’arc avec précision tout en faisant attention à ce que l’électrode ne touche ni métal de base ou ni la baguette d’apport. Si l’électrode touche accidentellement le métal ou le matériau d’apport, elle devient contaminée, puisqu’un reliquat du métal reste collé à sa base. Les postes à souder TIG récents proposent la fonctionnalité « Anti Stick » pour prévenir ce problème. Si l’électrode venait à être contaminée, le cône d’arc se déforme, ce qui rend difficile, voire impossible, de travailler avec précision, car les contaminants entrent en ébullition.

L’angle entre la torche et le métal de base est également important. Vous devez incliner légèrement la torche pour voir le bain de fusion et permettre un accès facile à la baguette de remplissage. Commencez avec un angle de 15 degrés. Si vous tenez la torche à plus de 15 degrés, vous perdez une grande partie de la couverture du gaz de protection. A un angle inférieur, le bain de fusion sera à la fois plus long et plus large. La torche doit être inclinée avec l’électrode dirigée vers l’avant, dans la direction du mouvement.

L’angle de travail de la torche est également important. Dans le cas d’une soudure bout à bout, la torche est normalement à 90 degrés par rapport au métal, vu de l’extrémité du joint.

Quel est le secret d’une bonne soudure TIG ?

Voici cinq conseils qui peuvent vous aider à atteindre le niveau de précision nécessaire pour des soudures TIG professionnelles.

Veillez à ce que tout soit « propre » sur votre plan de travail. Le soudage TIG ne tolère aucun contaminant. Veillez à nettoyer votre métal de base avec un bon dégraissant avant de le frotter avec une brosse métallique spéciale. N’utilisez pas la même brosse sur différents types de métal pour des raisons évidentes. Essuyez également la baguette d’apport avec du dégraissant ;
Travaillez dans une position confortable. Dans la mesure du possible, travaillez en position assise ou, à défaut, adoptez une posture qui ne met pas la pression sur vos lombaires et vos épaules. Cela impactera directement la qualité de votre soudure TIG ;
Trouvez un bon support pour reposer vos mains. C’est le secret d’une torche et d’un arc maniés avec précision. Vous pouvez appuyer vos mains ou vos poignets sur la pièce à souder. Vous pouvez également vous aider avec quelques blocs de bois ou de métal sur votre plan de travail pour obtenir un bon soutien. Certains soudeurs préfèrent poser leurs avant-bras ou leurs coudes sur un support de soutien. D’autres installeront des barres de support spéciales, positionnées parallèlement au joint à souder, pour déplacer la torche le long de la barre avec un meilleur contrôle. Pour certains travaux de soudage hors position, vous devrez vous contenter de reposer mon épaule un support d’appoint en gardant un point d’appui ;
On vous conseille également de vous entraîner avant chaque grand projet, dans une sorte d’échauffement. Même les soudeurs les plus expérimentés s’autorisent quelques minutes pour se mettre dans les meilleures conditions avant d’attaquer le soudage TIG à proprement parler. Avec la pratique, vous allez développer une mémoire musculaire propre à la technique TIG ;
Remplacez immédiatement toute électrode contaminée. Tout soudeur, quel que soit son niveau, va contaminer son électrode à un moment donné. Il est impératif de remplacer l’électrode contaminée pour ne pas interrompre votre soudage et entamer la qualité de la soudure. Ayez toujours des électrodes pré-aiguisées à portée, voire sur votre plan de travail, pour les utiliser sans avoir à les travailler à la meuleuse.

Enfin, veillez à porter un équipement de protection adéquat, quel que soit votre niveau. La lumière émise par l’arc est très nocive pour les yeux et peut provoquer un « coup d’arc » ou une photokératite. L’émission de chaleur peut provoquer des cataractes, c’est-à-dire une destruction parfois irréversible du globe oculaire. La lumière de l’arc est également très nocive pour la peau et peut provoquer les mêmes symptômes qu’un grave coup de soleil. Portez donc des vêtements longs qui recouvrent toute votre peau, un casque de soudage obscurcissants et des gants de soudage. Les postes à souder TIG professionnels peuvent être manipulés même avec des gants épais.