Formation en soudage orbital :outils pour la main-d'œuvre émergente en soudage

Formation en soudage orbital :outils pour la main-d'œuvre émergente en soudage

Jason Miller, Soudage

Trouver des soudeurs qualifiés devient difficile et ne fera que le devenir dans un proche avenir. Selon l'American Welding Society (AWS), plus de la moitié des effectifs actuels de soudeurs approchent de la retraite; l'âge moyen d'un soudeur est de 55 ans. D'ici 2020, le pays pourrait manquer de 291 000 soudeurs.

L'un des moyens de remédier à cette pénurie consiste à utiliser des systèmes automatisés, qui produisent plus de travail avec moins de personnel. Depuis son introduction dans les années 1960, le soudage orbital automatique à l'arc sous gaz tungstène (GTAW) a gagné en popularité dans une variété d'industries dans lesquelles l'intégrité maximale des fuites, les hautes performances ou l'ultra-propreté sont d'une importance primordiale. Les systèmes de soudage orbital automatisés améliorent la capacité de l'opérateur à réaliser des soudures contrôlées, reproductibles, de haute qualité et bien documentées. Le principal avantage de GTAW est son contrôle précis de l'apport de chaleur, faisant du soudage orbital l'un des procédés préférés pour assembler des métaux de faible épaisseur et pour souder à proximité de composants sensibles à la chaleur.

Cependant, le soudage orbital automatisé ne diminue pas le besoin d'une main-d'œuvre de soudage instruite et bien formée. Une machine automatique ne nie pas le besoin d'expertise humaine. On peut soutenir que l'automatisation nécessite encore plus de formation, pas moins. Les opérateurs de soudage doivent toujours posséder toutes les connaissances les plus élémentaires de l'industrie :compositions des matériaux, métallurgie, configuration, gaz de purge (support) et de protection, puissance et tensions, dynamique du bain de soudure, taille des électrodes et configurations des pointes. Mais, ils doivent en outre comprendre comment le système de soudage automatisé fonctionne, comment il réagira aux différentes entrées et quelle documentation exiger des fournisseurs de matériaux.

Considérations sur la formation au soudage orbital

Le marché propose une gamme de programmes de formation pour les opérateurs de machines automatiques GTAW. Certains programmes ne durent que deux jours, tandis que d'autres peuvent durer jusqu'à une semaine. Bien que de longs programmes de formation puissent interrompre les opérations, les avantages à long terme l'emportent largement sur les inconvénients temporaires.

Lors de la sélection d'un programme, recherchez la spécificité et les détails techniques, ainsi que les possibilités d'apprentissage pratique. Passez en revue les supports de formation et évaluez leur qualité pour vous assurer qu'ils sont utiles aux besoins spécifiques de votre équipe. Par exemple, des programmes de formation en soudage orbital de qualité éduqueront vos opérateurs soudeurs pour les situations dans lesquelles la composition des matériaux des deux métaux à souder est différente.

Le niveau d'expertise de l'instructeur est aussi important que le contenu d'un programme de formation. Cherchez des programmes enseignés par des instructeurs de soudage certifiés et faites vos recherches. Une seule mauvaise soudure peut entraîner une perte préjudiciable de matériaux, ce qui coûte plus cher à votre organisation qu'un programme de formation de qualité.

Les étudiants doivent apprendre que le but du soudage automatique est de produire des niveaux de courant de soudage précis et reproductibles au cours de chaque cycle de soudage. De bons programmes de formation expliquent le processus de la technologie de soudage orbital, y compris les principes de fonctionnement, les avantages, les limites, les problèmes et les variables. Pour préparer les stagiaires à l'équipement qu'ils devront maîtriser sur le tas, les instructeurs doivent couvrir en profondeur les alimentations électriques.

Comprendre les gaz dans le processus de soudage orbital

Gaz de protection

Lors de l'évaluation des programmes de formation en soudage orbital, examinez la quantité d'instructions consacrées aux gaz de protection et l'importance de la purge. Les stagiaires doivent apprendre comment les gaz de protection protègent l'électrode et le métal fondu de la contamination atmosphérique. Les gaz les plus couramment utilisés pour le blindage dans GTAW sont l'argon, l'hélium et des mélanges des deux, généralement utilisés pour des applications spéciales.

Les soudeurs doivent connaître le rapport préféré entre l'hélium et l'argon. Le principal facteur influençant l'efficacité du blindage est la densité du gaz. L'argon, qui est 1,33 plus dense que l'air, recouvre efficacement la zone de soudure et déplace l'atmosphère. L'hélium a moins de densité et a tendance à monter au lieu de s'écouler vers la zone de travail. Pour produire un blindage équivalent, le débit d'hélium doit être deux ou trois fois supérieur au débit d'argon.

Les gaz de protection peuvent affecter les propriétés métallurgiques de certains matériaux. Généralement, l'arc est plus silencieux et plus stable lorsqu'il est protégé par de l'argon plutôt que par d'autres gaz. Les coûts unitaires inférieurs et les exigences de débit plus faibles de l'argon en font le choix préféré. Avoir les connaissances nécessaires pour porter un jugement approprié dans le choix du gaz de protection est essentiel.

Purge de gaz

Le succès des travaux de soudage orbital peut être grandement affecté par l'utilisation de techniques de purge de gaz appropriées, également appelées gaz de soutien. De nombreux soudeurs expérimentés ne comprennent pas l'importance de ce concept de base. Certaines personnes dans l'industrie du soudage considèrent la purge de gaz comme le talon d'Achille du soudage. Les programmes de formation doivent enseigner les principes de la purge, y compris la façon de calculer le temps de purge.

Une sélection appropriée du gaz de purge, généralement de l'argon, est la première étape d'une purge réussie. L'argon est disponible en différents niveaux de pureté; sélectionner le niveau approprié pour le résultat souhaité est essentiel. Définir et régler le débit et la pression corrects à travers le tube ou la tuyauterie et à travers le joint de soudure est l'une des étapes procédurales les plus importantes que l'on puisse suivre pour assurer un soudage réussi. Inversement, c'est l'un des domaines les plus susceptibles de rencontrer des problèmes s'il n'est pas correctement géré. Une purge de gaz effectuée de manière incorrecte ou pas du tout peut ruiner des systèmes de fabrication entiers. La pression interne aide à maintenir le cordon de soudure au niveau de la surface de la paroi intérieure des composants à souder, tandis qu'un débit approprié aide à garder le métal de soudure et la zone affectée par la chaleur propres.

Sélectionner des matériaux de qualité pour les soudures

Des soudures de qualité commencent par le matériau. Même le meilleur système de soudage orbital ne peut pas compenser les matériaux de mauvaise qualité utilisés pour fabriquer des tubes, des raccords ou d'autres composants. Une formation efficace sur les matériaux doit aborder les questions liées à la composition et à la métallurgie, y compris la façon dont la teneur en soufre affecte la qualité de la soudure.

Il existe quatre grandes familles de matériaux :les aciers doux, les alliages de nickel, les métaux réfractaires et réactifs et les aciers inoxydables. Les personnes participant à des programmes de formation en soudage orbital doivent apprendre à inspecter tous les matériaux entrants et les certifications de matériaux, ainsi qu'à évaluer la documentation.

Acier doux

Pour les aciers doux, il est important de se rappeler que la qualité des soudures orbitales est fortement influencée par la teneur en impuretés du métal de base - les traces de soufre, de phosphore, d'oxygène, etc. De plus, la fragilisation par l'hydrogène de ces alliages est un problème si les hydrocarbures ou l'eau une contamination par la vapeur est présente.

Alliages de nickel

Les alliages de nickel offrent d'excellentes propriétés matérielles et sont idéaux pour les applications fortement corrosives, mais les alliages de nickel peuvent être plus difficiles à souder en raison de leur sensibilité à la fissuration.

Métaux réfractaires et réactifs

Le soudage orbital est le procédé de soudage le plus largement utilisé pour assembler des tubes et tuyaux en métal réfractaire et réactif. Les métaux réfractaires (molybdène, tantale, etc.) et les métaux réactifs (titane, zirconium, etc.) sont facilement oxydés à des températures élevées à moins d'être protégés par une couverture de gaz inerte. Pour ces métaux et alliages, Orbital GTAW peut fournir une concentration élevée de chaleur, le meilleur contrôle sur l'apport de chaleur et la meilleure protection contre les gaz inertes de tous les procédés de soudage à l'arc.

Acier inoxydable

Les aciers inoxydables ont une excellente résistance à la corrosion grâce au minimum de 10,5% de chrome qui les aide à créer une couche d'oxyde instantanée pour protéger les autres éléments à l'intérieur du matériau. Ces autres éléments aident à définir la microstructure du matériau en tant qu'austénite, ferrite ou un mélange équilibré des deux que l'on trouve dans l'acier inoxydable duplex. Les aciers inoxydables sont généralement considérés comme soudables, mais les différentes microstructures ont toutes des considérations différentes qui doivent être prises en compte lors du soudage.

Teneur en soufre

Un autre facteur important dans le soudage orbital est la teneur en soufre des matériaux. Le soufre est souvent ajouté au matériau pour faciliter son usinage et sa mise en forme. En soudage, le niveau de soufre peut modifier la tension superficielle de la soudure, affectant le flux de chaleur et les caractéristiques de pénétration du matériau. Il est particulièrement important que les stagiaires en soudage orbital apprennent l'importance du différentiel de soufre entre les composants à souder. Tenter de souder des composants avec une différence significative de teneur en soufre produira probablement un déplacement du cordon vers le composant avec la plus faible teneur en soufre, ce qui pourrait faire que le cordon de soudure manque partiellement le joint.

Connaissance

La pénurie croissante de soudeurs affecte la fabrication mondiale de demain. Le soudage orbital automatique, qui peut produire plus de rendement avec moins de personnes en fonction du travail, de l'équipement et des compétences spécifiques, peut aider à combattre le problème. L'idée fausse existe que l'automatisation associée aux systèmes de soudage orbital élimine le besoin de formation, puisque la machine effectue le soudage. Mais le contraire est vrai :une formation complète et actualisée est plus que jamais essentielle pour les soudeurs. Ce n'est que grâce à une formation de qualité dispensée par des instructeurs certifiés que les opérateurs d'équipements de soudage orbital peuvent acquérir les compétences complexes - au-delà de la réalisation de connexions et de la réalisation de soudures - nécessaires pour répondre aux critères d'acceptation stricts dans l'environnement de soudage d'aujourd'hui.

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