Etude et développement des flux solides en vue d'application en soudage ATIG appliqué au titane et ses alliages ainsi qu'aux aciers inoxydables - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2000

Etude et développement des flux solides en vue d'application en soudage ATIG appliqué au titane et ses alliages ainsi qu'aux aciers inoxydables

Nicolas Perry

Résumé

Gas Tungsten Arc Welding uses an electric arc between the refractory tungsten electrode and the plates to be welded under an argon shielding gas. As a result, the joint quality is excellent, no pollution nor defects are to be feared, consequently this process is used in nuclear, aeronautic, chemical and food industries.
Despite of this good qualities, GTAW is limited because of, on the one side, a poor penetrating weld pool and, on the other side, a week productivity rate. Indeed, up to 3mm thick plates, machining and filler metal is needed. Multiple runs increase the defect's risks, the manufactory time and increase the deformations and the heat affected zone.

The goal of this study is to break through this limits without any device investment. Active GTA welding (or ATIG) is a new technique with GTA device and an activating flux to be spread on the upper plate before welding. The arc, by plasma electrochemical equilibrium modifications, and the pool with the inner connective flows inversion, allow 7mm thick joints in one run without edges machining or filler metal for both stainless steel and titanium alloys.

This manuscript describes the development of these fluxes, highlights the several phenomena and presents the possibilities of this new process.
This work, in collaboration with B.S.L. industries, leads to two flux formulations (stainless steel and titanium alloys) now in a commercial phase with CASTOLIN S.A. Moreover, B.S.L.industries produces a pressure device (nitrate column) with the ATIG process using more than 2800 ATIG welds.
Le procédé de soudage TIG met en jeu un arc électrique entre une électrode réfractaire de tungstène et les pièces à souder. L'électrode et la zone fondue sont protégées contre la pollution ambiante par une atmosphère neutre d'argon. Ainsi, de est un procédé de prédilection dans les secteurs aussi variés que le nucléaire, l'aéronautique, les industries chimiques et agro-alimentaires.
Nonobstant ces qualités, ce procédé souffre d'un lourd handicap : sa faible productivité, particulièrement dans le cas des pièces de forte épaisseur. En effet, au-delà de 3mm d'épaisseur, il est nécessaire d'usiner les bords à souder et de faire des passes multiples avec du métal d'apport. L'accroissement du nombre de passes multiplie les risques de défauts et augmente les déformations et accroît la zone thermiquement affectée.
Il parait alors intéressant de disposer d'un procédé simple permettant de s'affranchir des faibles pénétrations inhérentes aux soudures TIG.
Il nous a semblé opportun de développer une technique permettant d'étendre les domaines d'utilisation du soudage TIG de 3 à 7mm d'épaisseur soudable maximale sans préparations. Cette technique appelée ATIG consiste à déposer, en endroit du joint à souder un flux activant qui va, au passage de l'arc électrique, modifier les courants de convection dans le bain de fusion, ainsi que l'équilibre électrochimique du plasma.
Ce document traite du développement de ces produits, ainsi que de la mise en évidence des mécanismes d'activation opérant au cours du soudage.
Ce travail, mené en collaboration avec la société B.S.L.i a conduit à la formulation de deux compositions (appliquées respectivement aux aciers inoxydables et aux alliages de titane) en phase de commercialisation par la société CASTOLIN S.A., ainsi qu'à la réalisation industrielle d'une colonne chimique avec plus de 2200 soudures ATIG orbitales.
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Dates et versions

tel-00003487 , version 1 (06-10-2003)

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  • HAL Id : tel-00003487 , version 1

Citer

Nicolas Perry. Etude et développement des flux solides en vue d'application en soudage ATIG appliqué au titane et ses alliages ainsi qu'aux aciers inoxydables. Autre. Ecole Centrale de Nantes (ECN), 2000. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00003487⟩
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