BLOG: Choisir la bonne électrode en tungstène

Le tungstène est un élément métallique rare qui est utilisé dans la fabrication d’électrodes utilisées dans le soudage à l’arc au tungstène (GTAW – Gas Tungsten Arc Welding). Dans la suite, à la place de GTAW, on utilisera un terme qui nous est plus familier, soudage TIG ou soudage selon le procédé TIG.

Le procédé TIG se caractérise à la fois par la résistance à des températures plus élevées, qui sont importantes pour le transfert du courant de soudage dans le cordon de soudure, et par la dureté du tungstène. À 3 410 degrés Celsius, le tungstène a le point de fusion le plus élevé de tous les métaux.

Les électrodes en tungstène sont disponibles en différentes longueurs, couleurs et diamètres et sont constituées de tungstène pur ou d’un alliage de tungstène et d’autres éléments de terres rares et leurs oxydes tels que le cérium et le lanthane, les types d’électrodes les plus courants. Le choix de l’électrode pour le procédé TIG dépend du type et de l’épaisseur du matériau de base ainsi que du type de courant de soudage, courant alternatif (AC) ou courant continu (DC).

La façon dont la pointe est traitée est également particulièrement importante ; il peut être soit meulé à un point rond soit à un point d’intersection. La méthode et le processus de meulage peuvent, selon le matériau de la pièce, avoir une forte influence sur le résultat du soudage ou le cordon de soudure.

Chaque type d’électrode en tungstène est clairement codé par couleur. L’extrémité de l’électrode est colorée et chaque couleur représente un type d’électrode.

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 Type d'électrode en tungstène  Couleur  Désignation Ajout d'oxyde % %    Courant alternatif AC  Courant continu DC  Domaines d'application
 Wla - tungstène avec oxyde de lanthane/td>  Noir  WL-10  1,0% Lanthane LaO2  x  x  Électrode universelle pour le soudage AC & DC. Premier choix dans la gamme des courants faibles, avec une très bonne et haute inflammabilité !
   Or  WL-15  1,5% Lanthane LaO2  x  x  Ceux-ci peuvent être utilisés pour souder des aciers non alliés et fortement alliés, des alliages de titane, de nickel, de cuivre, d'aluminium et de magnésium
   Bleu  WL-20  2,0% Lanthane LaO2  x  x  
 WCe - tungsten with ceria  Gris  WC-20  2,0% Cer LaO2  x  x  Électrode universelle pour le soudage AC & DC. Ceux-ci peuvent être utilisés pour souder des alliages d'acier, d'aluminium, de nickel, de titane, de cuivre et de magnésium dans la plage de courant inférieure et moyenne.
 WTh - ectrodes tungstène au thorium TH02* * aktive Partikel  Jaune  WT-10  1,0% Thorium ThO2  x  x  A cause des particules radioactives, nous vous déconseillons de l'utiliser ! Les bonnes alternatives sont par exemple (WL / WC) avec des propriétés encore meilleures.
   Rouge  WT-20  2,0% Thorium ThO2  x  x  Mais s'ils sont utilisés, ils peuvent être utilisés pour souder des matériaux fortement alliés. Les précautions de sécurité doivent être respectées !
   Mauve  WT-30  3,0% Thorium ThO2  x  x  
   Orange  WT-40  4,0% Thorium ThO2  x  x  
 WZr - tungstène avec oxyde de zirconium ZrO2  Brun  WT-03  0,3% Zirconium ZrO2  x    Convient pour le soudage AC d'alliages d'aluminium, uniquement adapté sous certaines conditions pour le soudage DC.
   Blanc  WT-08  0,8% Zirconium ZrO2  x    
 WP - électrode en tungstène non dopé  Vert  WP-00  99,8% Tungsten  x    Convient pour le soudage AC d'alliages d'aluminium, inadapté au soudage DC.

Les couleurs suivantes d’électrodes en tungstène sont les plus couramment utilisées :

  • Vert – tungstène pur
  • Rouge
  • Or
  • Gris
  • Orange
  • Bleu

Certains types d’électrodes en tungstène sont également disponibles dans notre boutique en ligne, jetez un œil à la gamme: https://ipotools.fr/product-category/welding-and-cut-accessories/filler-metals/

Dans ce blog, nous allons approfondir les électrodes en tungstène les plus couramment utilisées.

Tungstène pur (vert)

Les électrodes en tungstène pur (WP-00) contiennent 99,50% de tungstène, ont le taux d’usure le plus élevé de toutes les électrodes et sont généralement moins chères que leurs alliages.

Ces électrodes forment une pointe ronde et propre lorsqu’elles sont chauffées et offrent une excellente stabilité d’arc pour le soudage en courant alternatif (AC). Le tungstène pur assure également une bonne stabilité de l’arc lors du soudage AC avec des ondes de courant sinusoïdales, en particulier lors du soudage de l’aluminium, du magnésium et de leurs alliages. Normalement, cependant, ces électrodes ne sont pas utilisées pour le soudage en courant continu (DC), car elles ne produisent pas d’arc puissant, contrairement aux électrodes en tungstène avec, par exemple, la couleur rouge.

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Électrode en tungstène (rouge)

Les électrodes de tungstène au thorium (désignation WT-20) contiennent au moins 97,30 % de tungstène et 1,70 à 2,20 % de thorium et sont appelées 2 % de thorium. De nos jours, ce sont les électrodes les plus couramment utilisées en raison de leur longue durée de vie et de leur facilité d’utilisation.

Le thorium augmente les propriétés d’émission d’électrons de l’électrode, ce qui améliore le démarrage de l’arc et permet des performances de soudage plus élevées. Cette électrode est utilisée bien en dessous de la température de fusion, ce qui conduit à une usure nettement moindre. Par rapport à d’autres électrodes, les électrodes de tungstène au thorium transfèrent moins de tungstène dans le bain de fusion et causent donc moins de contamination du soudage.

Ces électrodes sont principalement utilisées dans le soudage spécial en courant alternatif (telles que les tôles d’aluminium minces et les matériaux de moins de 1,5 mm d’épaisseur) et dans le soudage en courant continu des aciers au carbone et inoxydables ainsi que du nickel et du titane.

Lors de la fabrication de ces électrodes, le thorium est mélangé de manière uniforme avec du tungstène, ce qui aide le tungstène à maintenir un bord tranchant après le meulage – la forme d’électrode idéale pour le soudage d’acier mince.

Remarque : le thorium étant légèrement radioactif, suivez toujours les avertissements, les instructions et les fiches de données de sécurité du fabricant lors de son utilisation.

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Électrode en tungstène (Or)

Les électrodes de tungstène au lanthane (WL-15) contiennent au moins 97,80 % de tungstène et 1,30 % à 1,70 % de lanthane et sont appelées électrodes de lanthane à 1,5 %. Elles se caractérisent par un excellent amorçage de l’arc, une usure réduite, une très bonne stabilité de l’arc et d’excellentes propriétés de rallumage – à bien des égards similaires aux électrodes de cérium-tungstène.

Les électrodes de lanthane partagent également les propriétés de conductivité électrique du thorium de tungstène à 2 %. Dans certains cas, des électrodes de lanthane à 1,5% peuvent remplacer complètement une électrode de thorium à 2% sans modifier de manière significative les paramètres de soudage.

Les électrodes de tungstène au lanthane sont idéales pour optimiser vos performances de soudage. Celles-ci sont idéales pour les électrodes négatives AC ou DC avec une extrémité pointue, que vous pouvez également utiliser pour le soudage AC. Lors du soudage avec du tungstène de lanthane, la forme d’une pointe acérée est obtenue, ce qui est un grand avantage lors du soudage de l’acier et de l’acier inoxydable avec un courant continu ou un courant alternatif avec des ondes de courant rectangulaires.

Contrairement aux électrodes tungstène-thorium, ces électrodes conviennent également au soudage en courant alternatif (AC) et, comme les électrodes cérium-tungstène, permettent l’amorçage et le maintien de l’arc même à des tensions plus basses. Par rapport au tungstène pur avec 1,5% de lanthane, la conductivité électrique maximale pour une taille d’électrode donnée est augmentée d’env. 50%.

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Électrode en tungstène (Gris)

Gray tungsten electrodes (designation WC-20) contain unspecified additives of rare metal oxides or hybrid combinations of different oxides. However, manufacturers must indicate each additive and its percentage on the packaging. Depending on the additives, the desired results can include a stable arc in AC and DC processes, a longer life than tungsten thorium, the ability to use a smaller diameter electrode for the same work, the use of a higher current for electrodes of identical size, and a lower one Include tungsten deposition on the workpiece.

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Électrode en tungstène (Orange)

Une électrode cérium-tungstène (désignation WT-40) contient au moins 97,70 tungstène et 1,80 à 2,20 pour cent de cérium. Ces électrodes sont les mieux adaptées au soudage CC à des réglages de courant faible, bien qu’elles soient également applicables aux procédés de soudage CA. Avec son excellente qualité d’arc à faible ampérage, le cérium-tungstène est particulièrement apprécié pour le soudage et le soudage orbital de tubes, de tôles minces et pour les travaux impliquant des pièces petites et sensibles.

Comme le thorium, le cérium-tungstène est le meilleur pour le soudage de l’acier au carbone, de l’acier inoxydable, des alliages de nickel et du titane, et peut également remplacer une électrode de thorium à 2 % dans certains cas. Les propriétés électriques du cérium-tungstène sont quelque peu différentes de celles du thorium, mais la plupart des soudeurs ne peuvent pas les distinguer.

L’utilisation d’électrodes plus grandes à des intensités plus élevées n’est pas recommandée, car à des intensités de courant plus élevées, les oxydes sont rapidement transférés à la chaleur de la pointe, ce qui élimine la teneur en oxyde et dégrade également les avantages du soudage.

Choix de l’épaisseur/diamètre de l’électrode en tungstène

Le tableau suivant indique les valeurs recommandées des courants de soudage pour un diamètre spécifique de l’électrode en tungstène. En règle générale, une électrode plus fine assure un meilleur amorçage de l’arc de soudage qu’une électrode plus épaisse, mais en même temps, l’électrode plus fine s’use plus rapidement. Si l’on choisit une électrode trop épaisse pour un courant de soudage donné, cela peut conduire à un arc instable lors du soudage, ce qui affecte bien entendu la qualité et la forme de la soudure.

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  Courant continu (A)     Courant alternatif (A)  
 Diamètre de l'électrode en tungstène  Polarité de l'électrode -  Polarité de l'électrode +  50/50 AC Balance
 0,3  0,1 to 15  /  0,1 to 15
 0,5  5-20  /  5-20
 1,0  15-80  /  20-60
 1,6  70-150  10-20  60-120
 2,4  150-250  15-30  100-180
 3,2  250-400  25-40  160-250
 4,0  400-500  40-55  200-320
 4,8  500-750  55-80  290-390
 6,4  750-1000  80-125  240-525

Tableau 1 – Plages de courant de soudage typiques pour différents diamètres d’électrodes en tungstène en soudage TIG.

Preparation – grinding the tungsten electrodes – tip, round, or cut tip?

Préparation – meulage des électrodes en tungstène – pointe, pointe ronde ou pointe coupée ?

Après avoir choisi un type d’électrode, l’étape suivante est le choix de la méthode de broyage. Les trois méthodes les plus courantes de meulage des électrodes en tungstène sont la pointe, la pointe ronde ou la pointe coupée.

 

Une pointe ronde est normalement utilisée pour les électrodes en tungstène pur marquées en vert et est recommandée pour le soudage en courant alternatif (AC) avec des ondes de courant sinusoïdales et pour les machines de soudage TIG conventionnelles avec des ondes de courant rectangulaires. Pour façonner correctement la pointe de l’électrode en tungstène, utilisez simplement le courant alternatif recommandé pour un diamètre d’électrode donné (tableau 1) et une pointe ronde se formera à l’extrémité de l’électrode. Le diamètre de l’arrondi formé ne doit pas dépasser 1,5 fois le diamètre de l’électrode (par exemple l’électrode d’un diamètre de 1,6 mm ne doit pas avoir une pointe ronde d’un diamètre d’environ 2 à 2,5 mm dépasser). Une bille plus grosse à la pointe de l’électrode peut réduire la stabilité de l’arc. De plus, la pointe ronde peut tomber et contaminer le cordon de soudure.

Préparation – meulage des électrodes en tungstène

Dans le soudage TIG avec des appareils de soudage à onduleur avec courant de soudage continu ou alternatif, les électrodes en tungstène sont rectifiées en une pointe ou une pointe affûtée. Pour éviter la contamination des électrodes, nous recommandons d’utiliser des meules spéciales pour le meulage du tungstène. Les tailleurs de diamants sont les meilleurs pour cela.

Lors du meulage des électrodes de thorium-tungstène, assurez-vous qu’elles sont aspirées et ventilées, car la poussière produite lors du meulage est toxique et nocive pour la santé. Suivez les avertissements, les instructions et les fiches de données de sécurité du fabricant.

L’électrode est rectifiée parallèlement à la meule de sorte que les marques de meulage s’étendent dans le sens de la longueur jusqu’à l’électrode, ce qui garantit un arc stable et réduit le risque de contamination du soudage.

Nous vous recommandons également de meuler l’électrode en tungstène aussi centrée que possible, car plus elle est meulée de manière centrée, plus l’arc est stable, ce dont dépend également la qualité de l’arc.

Le cône à l’extrémité de l’électrode ne doit pas dépasser 2,5 fois le diamètre de l’électrode. Par exemple, avec une électrode de 1,6 mm, le cône doit mesurer environ 4 mm de long. La mise à la terre de l’électrode de cette manière garantit un meilleur allumage et plus de précision dans l’arc.

Si vous soudez un matériau mince avec un courant très faible (de 0,1 à 1,00 mm), il est préférable que l’électrode soit mise à la terre jusqu’à un point. Dans ce cas, l’électrode en tungstène rectifiée assure la concentration maximale de l’arc et empêche ainsi un transfert de chaleur excessif vers le cordon de soudure. En pratique, cela signifie moins de flexion de la pièce.

Il n’est pas recommandé d’utiliser une électrode pointue en tungstène avec des courants de soudage plus élevés, car un courant de soudage accru peut faire tomber la pointe de l’électrode et contaminer la soudure. Lors du soudage à des courants plus élevés, il est préférable que la pointe de l’électrode soit lissée et rectifiée. Alors, affûtez l’électrode comme décrit ci-dessus, puis poncez légèrement le haut de la pointe. La surface plane à l’extrémité de l’électrode empêche le transfert de tungstène à travers l’arc et empêche la formation d’une boule.

Bien sûr, il existe également des broyeurs d’électrodes spéciaux pour le broyage d’électrodes en tungstène, mais en raison des prix élevés et de leur indisponibilité, ceux-ci ne sont mentionnés qu’ici. Si vous suivez les instructions pour choisir et préparer les électrodes en tungstène, vous pouvez obtenir d’excellents résultats même sans machines et équipements spéciaux.

Conclusion

Le comportement de l’arc et de la reliure dépend de l’angle de biseau. Un angle aigu rend la pénétration plus profonde, tandis qu’un angle obtus rend la pénétration moins profonde avec le même courant de soudage. Cependant, afin d’obtenir un bon résultat de soudage et de réduire la charge sur la pointe, la valeur indicative est que la pointe de l’électrode peut être émoussée d’env. 10% du diamètre de l’électrode après broyage (2,4 mm = environ 0,24 mm émoussé). Pour la longueur, le diamètre de l’électrode est d’env. Temps 1 – 1.5. Ainsi, la longueur d’une électrode de 1,6 mm est de 1,6 à 2,4 mm.

Machines à souder TIG adaptées aux électrodes en tungstène:

  • IPOTOOLS TIG 210P – Poste à souder TIG AC DC Digital

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  • IPOTOOLS SUPERTIG 200DI – Poste de soudage TIG AC DC

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  • IPOTOOLS ACDCTIG-200P – Poste à souder

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  • - 7%

    IPOTOOLS TC200ACDC – Poste à souder et découpeur plasma

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  • IPOTOOLS 160PD – Poste à souder TIG Inverter DC

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  • IPOTOOLS TIG-200R – Soudeuse TIG DC

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