Le soudage au gaz oxycombustible est un procédé de soudage par fusion dans lequel les composants sont assemblés en permanence. Ici, la chaleur est fournie en brûlant un combustible carboné gazeux approprié avec de l’oxygène. Le soudage au gaz oxy-combustible potentiel comprend l’acétylène, le propylène, le propane, le gaz MAPP (méthylacétylène-propadiène propane) et le gaz naturel; cependant, l’acétylène (C2H2) est fréquemment utilisé car il offre une température de flamme maximale. Le carburant et l’oxygène sont stockés séparément dans des bouteilles, et ceux-ci sont mélangés dans une torche avant de distribuer le mélange à travers une buse. Ce mélange est ensuite enflammé pour produire une flamme. La réaction exothermique de combustion entre l’acétylène et l’oxygène produit de la chaleur. Cette chaleur est utilisée pour faire fondre les surfaces de décollement des plaques de base et du métal d’apport afin de former un cordon de soudure. Un volume fixe (ou masse) d’oxygène est toujours souhaité pour une combustion complète de par unité de volume (ou masse) d’un combustible spécifique. Le volume/masse d’oxygène requis pour un combustible donné peut être théoriquement obtenu par analyse stoechiométrique. Pour la combustion de l’acétylène dans l’oxygène, le rapport oxygène-carburant stoechiométrique est de 13,26: 1 (basé sur la masse) ou de 11,92: 1 (basé sur le volume). Il indique que 13,26 kg d’oxygène sont nécessaires pour une combustion complète de 1 kg d’acétylène. Alternativement, 11,92 m3 d’oxygène sont nécessaires pour une combustion complète de 1 m3 d’acétylène.
Dans le soudage au gaz oxyacétylène, si le mélange oxygène-acétylène est stoechiométrique, la flamme résultante est une flamme neutre. Ici, l’acétylène entier et l’oxygène fournis par la buse réagissent l’un avec l’autre pour produire du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau, et aucun résidu d’acétylène ou d’oxygène ne reste après la combustion. De même, si plus d’acétylène est fourni que ce qui est nécessaire stoechiométriquement, alors une certaine quantité d’acétylène restera comme résidu. La flamme résultante est connue sous le nom de flamme de cémentation ou de Flamme réductrice. L’acétylène étant un élément carboné, l’excès d’acétylène peut réagir avec les éléments oxygénés présents dans le cordon de soudure fondu. Cela peut entraîner un cordon de soudure dur et cassant. D’autre part, si plus d’oxygène est fourni que ce qui est nécessaire stoechiométriquement, une certaine quantité d’oxygène restera même après une combustion complète de l’acétylène entier. La flamme résultante est appelée Flamme oxydante, car l’excès d’oxygène peut encore oxyder les éléments du cordon de soudure fondu. L’apparence typique de trois types de flammes est illustrée ci-dessus. Diverses similitudes et différences entre la flamme de cémentation ou de réduction et la flamme oxydante sont données ci-dessous sous forme de tableau.
- Quel que soit le type de flamme, l’apport de combustible gazeux carboné et d’oxygène est indispensable. En fonction du débit relatif de carburant et d’oxygène, le type de flamme change.
- La combustion entre le carburant et l’oxygène a lieu dans les deux types de flammes. Bien que l’exhaustivité de la combustion varie selon les différents types de flammes.
- Un cône interne blanchâtre se forme juste à la sortie de la buse quel que soit le type de flamme. Cependant, la taille, la température et l’intensité de la chaleur dans ce cône interne varient en fonction du type de flamme.
- La plupart des torches de soudage au gaz industriel ont la possibilité de manipuler séparément le débit d’alimentation en acétylène et en oxygène. Ainsi, une flamme réductrice peut être facilement convertie en flamme neutre ou oxydante en ajustant les vannes même pendant le soudage, ou inversement.
Différences entre la flamme réductrice et la flamme oxydante
| Flamme de cémentation ou de réduction | Flamme oxydante |
|---|---|
| La flamme de cémentation est obtenue lorsque moins d’oxygène que celui requis pour une combustion complète stoechiométrique est fourni. | Une flamme oxydante est obtenue lorsqu’un excès d’oxygène supérieur à celui requis pour une combustion stoechiométriquement complète est fourni. |
| Combustion incomplète de combustible gazeux (comme l’acétylène, le propylène, le propane, le gaz naturel, etc.) a lieu dans la flamme. | La combustion complète du combustible gazeux se produit dans la flamme. Même après la combustion de tout le carburant, l’oxygène reste en excès. |
| Une flamme de cémentation se compose de trois couches distinctes (i) cône blanc interne, (ii) plume de flamme rougeâtre intermédiaire et (iii) flamme bleuâtre externe. | Une flamme oxydante se compose généralement de deux couches (i) de cône blanc interne et (ii) de flamme bleuâtre externe. |
| En raison de la rareté de l’oxygène, la première étape de la réaction de combustion (acétylène en monoxyde de carbone) se produit pour une zone plus large. Il en résulte un cône interne relativement plus grand. | En raison d’un excès d’oxygène, la première étape de la réaction de combustion se produit rapidement dans une petite zone. Il en résulte un cône interne plus petit. |
| En raison de la taille plus grande, la température moyenne au niveau du cône intérieur est relativement inférieure (environ 2900 ° C). L’intensité de la chaleur est également relativement moindre au niveau du cône interne. | En raison de la taille plus petite, l’intensité de la chaleur et la température sont plus au niveau du cône intérieur. La température interne du cône peut atteindre 3300 °C. |
| La flamme de cémentation peut (i) induire des atomes de carbone dans le cordon de soudure, ou (ii) extraire des atomes d’oxygène du cordon de soudure. | Une flamme oxydante peut (i) diffuser des atomes d’oxygène dans le cordon de soudure, ou (ii) extraire des atomes de carbone du cordon de soudure. |
| Le cordon de soudure formé avec une flamme de cémentation peut être quelque peu dur et cassant que les composants parents correspondants. | Le cordon de soudure formé avec une flamme de cémentation peut être relativement plus doux et ductile que les composants parents correspondants. |
| Le soudage au gaz avec cette flamme est moins bruyant. | Le soudage au gaz avec cette flamme peut être relativement plus bruyant. |
| La flamme de cémentation peut être utilisée lorsque les composants sont riches en carbone ou exempts d’oxygène. Cette flamme est couramment utilisée lors de l’assemblage d’acier à haute teneur en carbone, de fonte, d’acier rapide, de cuivre sans oxygène, etc. | La flamme oxydante est préférée pour assembler des composants en alliages ferreux à faible teneur en carbone et en alliages non ferreux. |
