Soudage GMAW (MIG) Expliqué : Guide Complet du Soudage à l'Arc sous Gaz Inerte

Le soudage est l'un des procédés de fabrication les plus utilisés dans l'industrie. Bienvenue sur The Mechanical Post ! Aujourd'hui, découvrons ce qu'est le soudage GMAW ou MIG, en commençant par leurs noms complets :

MIG – Metal Inert Gas (Soudage à l'Arc sous Gaz Inerte avec Électrode Fusible).
GMAW – Gas Metal Arc Welding (Soudage à l'Arc Métallique sous Gaz).

Définition du GMAW

Contrairement au soudage TIG qui utilise une électrode en tungstène non fusible, le MIG emploie une électrode métallique consommable pour réaliser la soudure.

Qu'est-ce qu'une électrode consommable ?

En soudage, lorsque l'électrode fond sous l'effet de la chaleur produite par l'arc électrique et devient partie intégrante du cordon de soudure, on parle d'électrode consommable. Ce type de soudage nécessite un apport continu de fil-électrode. La vitesse d'alimentation du fil dépend de la tension d'arc. Dans le processus de soudage, pour assembler deux pièces métalliques, on fond soit les extrémités des pièces pour les fusionner, soit on utilise un métal d'apport. Ce métal d'apport a un point de fusion relativement bas et comble l'espace entre les deux pièces une fois fondu, les assemblant ainsi. En TIG, l'électrode en tungstène chauffe suffisamment pour fondre le métal de base directement, sans métal d'apport. En MIG en revanche, l'électrode qui produit l'arc fond pour former le bain de fusion. D'où la nécessité d'une alimentation continue depuis une bobine, contrôlée par un moteur à vitesse variable.

Qu'est-ce qu'un arc électrique ?

Le MIG ou GMAW fait partie des procédés de « soudage à l'arc électrique ». Le soudage à l'arc est la méthode la plus largement utilisée pour assembler des composants métalliques grâce à la chaleur générée par l'arc électrique.

Construction du poste MIG

Pour réaliser du MIG ou GMAW, les éléments de base sont : un pistolet de soudage (aussi appelé torche ou manche), une source d'alimentation en courant, un fil-électrode, un dispositif d'alimentation en fil et une alimentation en gaz de protection. Le soudage MIG s'effectue à l'aide d'une torche de soudage, une structure en forme de manche dans laquelle passent le fil-électrode et le gaz de protection. La torche GMAW comprend les composants suivants :

• Interrupteur de commande pour contrôler le débit de gaz et l'alimentation électrique,
• Pointe de contact,
• Câble d'alimentation électrique pour produire l'arc,
• Buse à gaz pour le gaz de protection,
• Conduit et gaine pour l'électrode,
• Tuyau de gaz.

Légende : (1) Poignée de la torche tenue en main, (2) Diélectrique phénolique moulé (blanc) et écrou fileté métallique (jaune), (3) Conducteur de gaz de protection, (4) Pointe de contact, (5) Sortie de la torche.

L'interrupteur de commande, ou gâchette, lorsqu'il est actionné par le soudeur, démarre l'alimentation en fil, l'alimentation électrique et le flux de gaz de protection, produisant ainsi l'arc électrique.

Le fil-électrode fondant pendant le soudage, un approvisionnement continu est assuré par des galets d'entraînement commandés par un moteur à vitesse variable. La vitesse d'alimentation dépend de la tension d'arc : plus la tension d'arc est élevée, plus le fil est alimenté rapidement. La plupart des postes GMAW alimentent le fil à vitesse constante, mais les machines avancées peuvent varier le débit selon la longueur d'arc et la tension. Des débits allant jusqu'à 30 m/min (1200 po/min) sont atteignables sur les postes avancés, tandis que les postes semi-automatiques varient de 2 à 10 m/min (75–400 po/min). Les gaz de protection sont également dirigés vers la zone de soudure via des bouteilles sous pression à travers la torche. Les gaz utilisés sont généralement des gaz inertes comme l'hélium, l'argon, ou un mélange d'argon (80 %) et de dioxyde de carbone (20 %).

Pourquoi utilise-t-on des gaz inertes en soudage MIG/GMAW ?

L'utilisation de gaz inertes isole la pièce de l'atmosphère ambiante, empêchant ainsi l'oxydation. Ils forment une couche protectrice sur la zone de soudure, d'où leur nom de « gaz de protection ».

Fonctionnement du soudage MIG

La pièce est positionnée et serrée fermement. Le gaz de protection est envoyé vers la zone de soudure. L'alimentation en courant est mise sous tension. On utilise du courant continu avec l'électrode polarisée positivement (pôle +). Cela fait circuler le courant de l'électrode vers la pièce. Comme l'anode concentre davantage de chaleur, cela favorise une fusion plus rapide du fil d'apport, augmentant la pénétration et la vitesse de soudage. Lorsque le courant traverse l'électrode, un arc se forme entre celle-ci et la pièce. La haute température de l'arc fait fondre l'électrode qui devient partie intégrante du cordon de soudure.

Légende : (1) Sens de déplacement de la torche, (2) Tube de contact, (3) Fil-électrode MIG, (4) Gaz de protection pour une meilleure formation d'arc et de soudure, (5) Métal fondu (apport), (6) Métal de soudure solidifié après refroidissement, (7) Pièce soudée.

L'électrode est constituée d'un fil en alliage métallique, appelé « fil MIG », dont la composition et le diamètre dépendent du métal de base à souder. Selon le matériau de base, les diamètres d'électrode utilisés en MIG/GMAW varient de 0,7 à 2,4 mm (0,028–0,095 po). Pour les opérations lourdes, le diamètre peut aller jusqu'à 4 mm.

En GMAW, le soudeur n'a pas besoin de maintenir une longueur d'arc précise, ni d'apporter manuellement le métal d'apport, ce qui simplifie grandement le processus. L'opérateur doit simplement guider correctement la torche sur la zone à souder et nettoyer régulièrement la buse à gaz pour éliminer les projections accumulées.

Tout procédé de soudage à l'arc peut être dangereux sans précautions adaptées. Les techniciens doivent porter des équipements de protection individuelle (EPI) appropriés pour prévenir tout risque.

Avantages du soudage MIG/GMAW

Productivité élevée

En GMAW, l'absence de changement fréquent d'électrodes (contrairement au TIG) et de retrait de laitier, ainsi que le nettoyage réduit du cordon, font gagner un temps considérable à l'opérateur, qui peut ainsi réaliser plus de travail en moins de temps.

Facilité d'apprentissage

Grâce à son caractère semi-automatisé, le GMAW s'apprend très rapidement.

Soudures de bonne qualité

Le MIG offre une excellente visibilité du bain de fusion. Associé au contrôle précis de l'alimentation automatique en fil, il permet de réaliser facilement des soudures esthétiques et de qualité.

Faible production de laitier

Le GMAW utilisant un gaz de protection pour protéger l'arc, les pertes d'éléments d'alliage lors du transfert métallique sont minimes, ce qui réduit considérablement la formation de laitier.

Grande polyvalence

Le soudage MIG est très flexible : il permet de souder une grande variété de métaux et d'alliages, en mode semi-automatique ou entièrement automatique, offrant de nombreuses options.

Vitesse de soudage élevée

Grâce aux possibilités de semi et full automatisation, le temps d'exécution est significativement réduit.

Inconvénients du soudage MIG

Coût initial et de maintenance élevé

Les postes GMAW sont complexes et onéreux. S'y ajoutent les coûts récurrents des gaz de protection, du fil-électrode et de l'électricité.

Inadapté au soudage en extérieur

Le GMAW n'est pas portable et ne convient pas aux travaux en extérieur, le vent pouvant disperser le gaz de protection.

Limité pour les métaux épais

Si le MIG est excellent pour les tôles minces, il n'assure pas une pénétration suffisante pour les aciers épais nécessitant une soudure pleine pénétration.

Rayonnement ultraviolet

Le rayonnement UV de l'arc électrique peut provoquer des brûlures cutanées type coup de soleil en cas d'exposition directe.

Applications du GMAW

• Soudage de raccords de tuyauterie.
• Construction navale.
• Soudage de rails ferroviaires.
• Industrie automobile, etc.

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