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Formation à la soudure orbitale : des outils pour la relève du personnel de soudage

Formation à la soudure orbitale : des outils pour la relève du personnel de soudage

13 février 2019 | Jason Miller, soudage

Il devient difficile de trouver des soudeurs qualifiés, une situation qui devrait encore s’aggraver dans un avenir proche. Selon l’American Welding Society (AWS), plus de la moitié du personnel de soudage actif actuellement approche de la retraite ; l’âge moyen d’un soudeur est aujourd’hui de 55 ans. D’ici 2020, il pourrait manquer 291 000 soudeurs dans le pays.

Les systèmes automatisés, qui permettent d’accroître la productivité du personnel, sont une solution pour faire face à cette pénurie. Depuis son apparition dans les années 1960, la soudure orbitale automatique à l'arc au tungstène (TIG) s’est répandue dans plusieurs secteurs d’activité dans lesquels l’absence de fuites, des performances élevées ou une propreté extrême sont d'une importance capitale. Les systèmes automatisés de soudure orbitale améliorent la capacité d’un opérateur à effectuer des soudures contrôlées, reproductibles, de qualité et parfaitement documentées. Le principal avantage de la soudure TIG est la possibilité qu’elle offre de contrôler précisément l’apport calorifique, ce qui fait de la soudure orbitale un des moyens privilégiés pour assembler des métaux minces ou souder à proximité de composants sensibles à la chaleur.

Cela étant dit, la soudure orbitale automatisée nécessite tout autant d’avoir des opérateurs bien formés. Une machine automatique ne diminue en rien le besoin d’expertise humaine. On peut même dire que l'automatisation exige plus, et non moins, de formation. Les soudeurs doivent toujours posséder toutes connaissances élémentaires relatives à cette activité : composition des matériaux, métallurgie, mise en place, gaz de purge et protection, alimentation et tensions électriques, dynamique du bain de fusion, taille de l'électrode et configuration des buses. En revanche, ils doivent en plus savoir comment fonctionne le système automatisé, comment celui-ci va réagir aux différentes données saisies et quels sont les documents qu’ils doivent exiger des fournisseurs de matériaux.

Facteurs à prendre en compte dans un programme de formation à la soudure orbitale

Divers programmes de formation destinés aux opérateurs de machines de soudage TIG automatisées. sont proposés sur le marché. Certains programmes ne durent que deux jours, tandis que d’autres peuvent durer jusqu’à une semaine. Si des stages de longue durée peuvent certes entraîner une interruption de l’activité, leurs avantages à long terme dépassent de loin les inconvénients temporaires qu’ils occasionnent.

Lorsque vous choisissez un programme de formation, examinez les spécificités et les détails techniques ainsi que les possibilités d’apprentissage pratique. Étudiez les supports de formation pour en évaluer la qualité et vous assurer qu’ils vont effectivement répondre aux besoins spécifiques de votre équipe. Par exemple, vos soudeurs vont être formés à des situations dans les lesquelles les deux éléments à souder ont été fabriqués dans des matériaux différents.

Le niveau d’expertise du formateur est tout aussi important que le contenu même d’un programme de formation. Cherchez des formations dispensées par des formateurs certifiés et faites vos propres recherches. Une seule soudure mal réalisée peut entraîner une perte de matière qui coûtera plus cher à votre entreprise qu'un programme de formation de qualité.

Les stagiaires devront apprendre que le but de la soudure automatique est de produire des soudures précises et reproductibles à chaque cycle. Un bon programme de formation doit expliquer précisément le processus de soudure orbitale – principes de fonctionnement, avantages, limites, problèmes, différentes variables. Pour préparer les stagiaires au matériel qu’ils devront maîtriser dans leur travail, le formateur doit aborder dans les détails la question de l’alimentation électrique.

Connaître les gaz utilisés en soudure orbitale

1. Gaz de protection

Lorsque vous évaluez un programme de formation à la soudure orbitale, examinez la place qui est consacrée aux gaz de protection et à l’importance de la purge. Les stagiaires doivent apprendre comment les gaz de protection protègent l'électrode et le métal d'apport fondu des contaminations par l'air ambiant. Les gaz les plus souvent utilisés comme gaz de protection en soudure TIG sont l'argon et l'hélium ou un mélange des deux – généralement pour des applications particulières.

Les soudeurs doivent connaître le meilleur rapport hélium/argon. Le facteur qui a le plus d’influence sur l'efficacité de la protection est la densité du gaz utilisé. L'argon, qui est 1,33 fois plus dense que l’air, couvre efficacement la zone de soudure et déplace l'air ambiant. L’hélium, dont la densité est moindre, tend à s’élever au lieu de s'écouler sur la zone de travail. Pour obtenir la même protection, le débit d'hélium devra être deux ou trois fois supérieure au débit d'argon.

Les gaz de protection peuvent affecter les propriétés métallurgiques de certains matériaux. En général, l'arc est plus silencieux et plus stable lorsque le gaz de protection utilisé est l’argon. Son coût unitaire inférieur et le débit moindre qu'il nécessite font de l’argon l’option à privilégier. Posséder les connaissances qui permettront de bien choisir le gaz de protection est indispensable.

2. Purge

L’utilisation de techniques de purge appropriées peut grandement influer sur le résultat de travaux de soudure orbitale. De nombreux soudeurs expérimentés ne saisissent pas l'importance de ce concept fondamental. Certaines personnes du secteur considèrent que la purge est le talon d'Achille de la soudure. Les programmes de formation doivent enseigner les principes de purge et la méthode pour calculer la durée d’une purge.

Bien choir le gaz de purge, en général l'argon, est la première étape d’une purge réussie. L'argon est proposé avec différents degrés de pureté. Il est essentiel de bien choisir ce degré de pureté pour obtenir le résultat souhaité. Déterminer et régler correctement le débit et la pression du gaz dans le tube et au niveau du joint de soudure est l'une des étapes les plus importantes de la procédure pour garantir un résultat de qualité. À l'inverse, cette étape, si elle est mal gérée, a toutes les chances d’être à l’origine de problèmes. Une purge mal réalisée, ou carrément ignorée, peut détériorer tout un système de fabrication. La pression interne permet de maintenir le cordon de soudure au ras de la paroi des composants à souder, tandis qu'un débit adapté aide à garder propres le métal d’apport et la zone affectée par la chaleur.

Choisir des matériaux de qualité pour les soudures

Des soudures de qualité commencent par des composants de qualité. Le meilleur système de soudure orbitale ne peut rien si les tubes, les raccords ou d’autres composants ont été fabriqués à partir de matériaux de qualité médiocre. Une bonne formation dans le domaine des matériaux doit aborder les questions en rapport avec la composition et la métallurgie, y compris l’incidence de la teneur en soufre sur la qualité d’une soudure.

Il existe quatre familles principales de matériaux : les aciers doux, les alliages de nickel, les métaux réfractaires et réactifs, et les aciers inoxydables. Toute personne qui suit une formation à la soudure orbitale doit apprendre à inspecter tous les matériaux entrants ainsi que les certificats matière, et à évaluer la documentation.

1. Les aciers doux

En ce qui concerne 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 – traces de soufre, de phosphore, d’oxygène, etc. De plus, la fragilisation de ces alliages par l’hydrogène devient un problème en présence d’une contamination par des hydrocarbures ou de la vapeur d'eau.

2. Les alliages de nickel

Les alliages de nickel ont des propriétés qui en font le matériau idéal dans des environnements très corrosifs, mais ils peuvent également s’avérer plus difficiles à souder du fait de leur propension à se fissurer.

3. Les métaux réfractaires et réactifs

La soudure orbitale est le procédé de soudage le plus utilisé pour assembler des tubes ou des tuyaux fabriqués dans des métaux réfractaires ou réactifs. Les métaux réfractaires (molybdène, tantale, etc.) et les métaux réactifs (titane, zirconium, etc.) s’oxydent facilement à température élevée, sauf s'ils sont protégés par un gaz inerte. Pour ces métaux et ces alliages, la soudure orbitale TIG offre une meilleure concentration thermique, un meilleur contrôle de l’apport calorifique et une meilleure protection par un gaz inerte que tout autre procédé de soudure à l’arc.

4. Les aciers inoxydables

Les aciers inoxydables offrent une excellente résistance à la corrosion en raison d’un teneur en chrome au moins égale à 10,5 %, ce qui leur permet de produire instantanément une couche d'oxyde qui va protéger les autres constituants du matériau. Ces autres constituants – l’austénite, la ferrite ou un mélange des deux dans les aciers inoxydables duplex – vont définir la microstructure du matériau. Les aciers inoxydables sont généralement considérés comme des matériaux que l'on peut souder, mais les facteurs à prendre en compte lors du soudage diffèrent en fonction de la microstructure de l’alliage.

La teneur en soufre

La teneur en soufre des matériaux est un autre facteur essentiel dont il faut tenir compte en soudure orbitale. On ajoute souvent du soufre à un matériau pour en faciliter l’usinage et la mise en forme. En soudage, la teneur en soufre peut modifier la tension de surface de la soudure, ce qui influe sur le flux de chaleur et les caractéristiques de pénétration de la matière. Une teneur en soufre différente entre les deux matériaux à souder est un point absolument essentiel qui doit être enseigné aux stagiaires d’une formation à la soudure orbitale. Le soudage de deux composants dont les matériaux présentent une teneur en soufre très différente a toutes les chances de provoquer un déplacement du cordon vers le matériau dont la teneur en soufre est la plus faible et d’aboutir éventuellement à un joint imparfait.

Le savoir

La pénurie grandissante de soudeurs aura très bientôt une incidence sur le secteur manufacturier à l’échelle mondiale. La soudure orbitale automatique, qui permet de produire davantage avec des effectifs moindres en fonction de la tâche à effectuer, du matériel utilisé et des compétences du personnel, peut aider à résoudre le problème. Il existe une idée fausse selon laquelle l'automatisation dispense de former le personnel, vu que ce sont des machines qui vont réaliser les soudures. En fait, c’est le contraire : il est plus essentiel que jamais d’offrir aux soudeurs une formation complète et actualisée. Seule une formation de qualité dispensée par des formateurs certifiés peut permettre aux opérateurs de machines de soudure orbitale d’acquérir les compétences complexes – autres que réaliser des raccords et exécuter des soudures – nécessaires pour obtenir des soudures satisfaisant aux critères d'acceptation rigoureux en vigueur aujourd’hui dans le secteur du soudage.

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