L’ABC du soudage à l’arc
Comment la polarité affecte la performance des électrodes dans le soudage à l’arc
Le terme « polarité » est utilisé pour décrire la connexion électrique de l’électrode par rapport à la borne d’une source d’alimentation. Dans le cas du courant continu (CC), lorsque l’électrode est connectée à la borne positive, la polarité est désignée par l’expression « électrode à courant continu positive » (DCEP). Lorsque l’électrode est connectée à la borne négative, la polarité est désignée comme électrode négative à courant continu (DCEN). Lorsque le courant alternatif (CA) est utilisé, la polarité change à chaque demi-cycle de 50 ou 60 Hz.
Pourquoi le GMAW utilise principalement le DCEP
La grande majorité des applications de soudage à l’arc sous gaz métallique (GMAW) utilise le DCEP. Cette condition donne un arc stable, un transfert de métal lisse, des éclaboussures relativement faibles, de bonnes caractéristiques de cordon de soudure et une pénétration profonde pour une large gamme de courants de soudage. En revanche, avec le DCEN, la taille des gouttelettes fondues a tendance à augmenter et le transfert des gouttelettes devient irrégulier, ce qui augmente les projections de gros grains. Cependant, certains fils spécifiques avec une composition chimique unique ont été développés spécifiquement pour le DCEN, qui offre d’excellentes performances sur les tôles galvanisées. Les tentatives d’utilisation du courant alternatif conventionnel ont généralement échoué en raison de l’instabilité de l’arc dans le GMAW. Cependant, les technologies de pointe en matière d’onduleur et de contrôle numérique ont permis de développer des sources d’énergie AC pulsées pour le GMAW sur les tôles.
Le SMAW est le procédé de soudage le plus polyvalent en termes de polarité
La grande variété de flux d’enrobage pour les électrodes enrobées permet au procédé SMAW d’être le plus polyvalent en termes de polarité. La majorité des électrodes enrobées utilisent soit le courant alternatif, soit le courant continu. Certaines électrodes, notamment E6013 (RB-26), E6019 (B-17) et E7024(ZERODE-43F) offrent de bonnes performances avec AC, DCEP ou DCEN. En revanche, les électrodes de type à haute teneur en cellulose telles que E6010 (KOBE-6010), E7010-P1 (KOBE-7010S) et E8010-P1 (KOBE-8010S) pour le soudage des tuyaux sont conçues pour être utilisées avec le DCEP uniquement pour un transfert de gouttelettes plus lisse. Les électrodes Cr-Mo à faible teneur en carbone telles que E7015-B2L (CMB-95) et E8015-B3L (CMB-105) sont également conçues pour être utilisées avec le DCEP uniquement, pour une meilleure performance. Certaines électrodes spécifiques telles que LB-80UL pour les aciers à haute résistance et NB-1SJ pour les aciers à basse température sont recommandées pour utiliser AC seulement afin de garantir des exigences strictes en matière de résistance et de résistance aux chocs du métal soudé dans la fabrication.
Comment la polarité affecte SAW
La combinaison particulière de fil et de flux détermine le choix de AC, DCEP ou DCEN dans SAW. Avec DCEP, le ratio de consommation de flux (le rapport entre la quantité de scories et la quantité de métal déposé) est plus élevé qu’avec AC d’environ 10 à 30 % selon le type de flux. Par conséquent, la composition chimique – et donc les propriétés mécaniques – du métal soudé peuvent être affectées par la polarité, bien que le degré d’effet dépende du type de flux. C’est pourquoi il est nécessaire de choisir soigneusement la combinaison fil-flux en tenant compte de la polarité de la source d’énergie à utiliser lorsque l’exigence de qualité du métal soudé est stricte. Le tableau 1 montre un exemple de l’effet de la polarité sur la composition chimique et les propriétés mécaniques du métal soudé. Dans ces résultats d’essai, des différences marquées sont reconnues dans le carbone, l’oxygène, 0,2%PS, TS et IV entre AC et DCEP.
| Polarité | C | Si | Mn | P | S | O |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AC | 0.07 | 0.30 | 1.61 | 0,017 | 0,005 | 0,067 |
| DCEP | 0,05 | 0,35 | 1,67 | 0,018 | 0.006 | 0,098 |
| Polarité | 0,2% PS (N/mm2) |
TS (N/mm2) |
El (%) |
RA (%) |
Av. IV à -40°C (J) |
|
| AC | 462 | 565 | 30 | 70 | 93 | |
| DCEP | 411 | 512 | 33 | 69 | 74 | |
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