Soudage Plasma : Procédé, Outils, Utilisations et Avantages

Qu'est-ce que le Soudage Plasma ?

Le soudage à l'arc plasma est un procédé de soudage à l'arc utilisant la chaleur produite par un arc comprimé entre une électrode de tungstène non consommable et une autre pièce (procès à arc transféré) ou une buse de constriction refroidie à l'eau (procès à arc non transféré).

Le plasma est un mélange gazeux d'ions positifs, d'électrons et de molécules de gaz neutres. Le procédé à arc transféré produit des jets de plasma de haute densité d'énergie et peut être utilisé pour le soudage et la coupe à haute vitesse de céramiques, alliages de cuivre, aciers, aluminium, alliages de nickel et alliages de titane.

Le procédé à arc non transféré produit un plasma de densité d'énergie relativement faible. Il est utilisé pour le soudage et le projection plasma (revêtement) de divers métaux. Puisque la pièce en soudage plasma à arc non transféré n'est pas une partie du circuit électrique, la torche à arc plasma peut passer d'une pièce à l'autre sans éteindre l'arc.

Principe de Fonctionnement du Soudage Plasma

Le PAW fonctionne sur le principe que lorsqu'une quantité suffisante d'énergie est fournie à un gaz inerte, certains de ses électrons sont libérés de leur noyau mais voyagent avec lui.

Après le mouvement des électrons, les atomes sont convertis en un état ionisé chaud. C'est l'état le plus commun de la substance qui est connu comme le quatrième état de la matière.

Ces atomes ionisés ont des températures élevées qui sont utilisées pour joindre les deux plaques. C'est le principe de base du PAW. Ce soudage est une forme de soudage TIG dans lequel une électrode de tungstène non consommable est utilisée pour générer l'arc.

Équipement du Soudage Plasma

Voici l'équipement du PAW :

1. Torche à arc plasma
2. Alimentation en gaz de protection et plasma
3. Métal d'apport
4. Source d'alimentation

1. Torche à Arc Plasma

Elle consiste en quatre parties principales qui sont l'électrode de tungstène, les pinces, la buse interne et la buse externe. L'électrode de tungstène est maintenue par la pince. La buse interne à gaz fournit du gaz inerte pour former le plasma à l'intérieur de la torche.

La buse externe fournit des gaz de protection qui protègent la zone de soudure de l'oxydation. Les torches PAW sont refroidies car l'arc est contenu à l'intérieur de la torche ce qui produit une chaleur élevée, donc une chemise d'eau est stockée à l'extérieur de la torche.

2. Alimentation en Gaz de Protection et Plasma

Le gaz plasma est similaire à un gaz de protection fourni par une seule source. Principalement des gaz inertes comme l'argon, l'hélium sont utilisés comme gaz inerte et de protection. Ce gaz est fourni aux tubes internes et externes.

3. Métal d'Apport

Fréquemment, aucun matériau d'apport n'est utilisé dans ce procédé de soudage. Si le matériau d'apport est utilisé, il est alimenté directement dans la zone de soudure.

4. Source d'Alimentation

Le procédé PAW nécessite une alimentation CC de haute puissance pour produire une étincelle électrique entre l'électrode et les plaques de soudage (pour le processus PAW transféré) soit dans l'électrode de tungstène et la buse de décharge (entre le processus PAW non transféré).

Ce soudage peut souder à un faible ampérage d'environ 2 Amp et un courant maximum qui peut le contrôler est d'environ 300 Amp. Il nécessite environ 80 volts pour un fonctionnement correct. Les sources d'alimentation incluent transformateurs, redresseurs et consoles de contrôle.

Fonctionnement du Soudage Plasma

Initialement, les pièces sont nettoyées soigneusement. La source d'alimentation fournit la puissance qui produit un arc entre l'électrode de tungstène et la buse, ou l'électrode de tungstène et la pièce. L'électrode de tungstène donne un arc de haute intensité utilisé pour l'ionisation des particules de gaz et convertit les gaz d'orifice en plasma.

Ce gaz ionisé chaud est fourni aux plaques de soudage par un petit trou. Les gaz de protection tels que l'argon, etc. sont fournis par soupape de pression et vannes de régulation à la buse externe de la torche de soudage.

Ces gaz forment un bouclier autour de la zone de soudage qui la protège des gaz atmosphériques tels que l'oxygène, l'azote, etc. Le plasma entre en collision avec les plaques de soudage et les transforme en une seule pièce. Le soudage suivant est effectué dans la direction du soudage. Si ce procédé de soudage nécessite un matériau d'apport, il est alimenté manuellement par le soudeur.

Types de Soudage Plasma

Voici les deux types de soudage à l'arc plasma :

1. PAW non transféré
2. PAW transféré

Différence entre le Soudage Plasma Transféré et Non Transféré

1. Soudage Plasma à Arc Transféré

Dans ce procédé de soudage, l'électrode de tungstène est fixée au terminal négatif et la pièce est fixée au terminal positif. Il utilise aussi un courant CC. Un arc est généré entre l'électrode de tungstène et la pièce.

Dans ce processus, à la fois le plasma et l'arc sont transférés à la pièce, ce qui améliore la capacité de chauffage du processus. Il est employé pour souder des tôles épaisses.

2. Soudage Plasma à Arc Non Transféré

Dans ce procédé de soudage, le courant CC est utilisé. Dans lequel, l'électrode de tungstène est attachée au négatif et la buse est attachée au pôle positif. Un arc est produit entre l'électrode de tungstène et la buse à l'intérieur de la torche.

Cela augmentera l'ionisation du gaz à l'intérieur de la torche. La torche transfère ce gaz ionisé pour un traitement ultérieur. Il est employé pour souder des tôles minces.

Avantages et Inconvénients du Soudage Plasma

Voici les avantages du PAW :

1. Nécessite moins de compétence de l'opérateur en raison de la bonne tolérance de l'arc aux désalignements.
2. Taux de soudage élevé.
3. Il a une haute capacité de pénétration (effet trou de serrure).
4. Haute énergie disponible pour le soudage. Il peut facilement souder des pièces dures et rugueuses.
5. La distance entre l'outil et la pièce n'affecte pas la formation de l'arc.
6. Il a une faible consommation d'énergie pour des soudures de même taille.
7. L'arc plus stable produit par le soudage à l'arc plasma.
8. Il peut fonctionner à faible ampérage.

Voici les inconvénients du PAW :

1. Équipement coûteux.
2. Distorsion élevée et large en raison de l'apport de chaleur élevé.
3. C'est une opération bruyante donc il y a un risque de pollution sonore.
4. Il a plus de rayonnement.
5. Le soudage plasma nécessite une main-d'œuvre hautement qualifiée.
6. Le coût de maintenance est élevé.

Applications du Soudage Plasma

Vous vous demandez peut-être à quoi sert le soudage à l'arc plasma, voici les applications du PAW :

1. Ce type de soudage est utilisé dans les industries marines et aérospatiales.
2. Il est largement utilisé pour souder des tubes et tuyaux en acier inoxydable ou titane.
3. Le soudage à l'arc plasma est souvent utilisé dans les industries électroniques.
4. Il est généralement employé pour réparer des outils, matrices et moules.
5. Il est aussi utilisé pour le soudage ou le revêtement sur les pales de turbine.

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Conclusion

Nous espérons avoir clarifié tous vos doutes sur le Soudage à l'arc plasma. Si vous avez encore des doutes sur le "PAW", vous pouvez nous contacter ou poser vos questions dans les commentaires.

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