Comment fonctionne un régulateur de soudage ?

Comment fonctionnent les régulateurs de soudage

Régulateur de soudage

Figure 1 : Régulateur de soudage

Un détendeur de soudage régule le gaz haute pression provenant d'une bouteille afin de s'assurer que le gaz est à la pression optimale requise pour une application de soudage. Sans régulateur, une pression irrégulière, trop élevée ou trop basse peut être dangereuse et avoir un impact négatif sur la qualité de la soudure, entraînant des porosités, des fissures ou des fêlures. La pression constante produite par le régulateur de soudage assure un environnement idéal pour une bonne soudure. Lisez notre article sur les régulateurs de pression pour connaître les principes de conception, les types et les applications des régulateurs de pression.

Table des matières

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Comment fonctionne un régulateur de soudage ?

Régulateur de soudage à un étage

Régulateur à un seul étage : chambre basse pression sortie gaz (A), soupape à clapet (B), poignée de réglage de la pression (C), membrane ou diaphragme (D), et chambre haute pression entrée gaz (E).

Figure 2 : Régulateur à un seul étage : chambre basse pression sortie gaz (A), soupape à clapet (B), poignée de réglage de la pression (C), membrane ou diaphragme (D), et chambre haute pression entrée gaz (E).

Les régulateurs de pression à un étage réduisent la pression du fluide entrant dans le régulateur à une pression de sortie souhaitée en une seule étape (figure 2).

  1. Le gaz s'écoule dans la chambre haute pression (E) par l'entrée.
  2. La soupape à clapet (B) est poussée vers le bas en tournant la poignée de réglage de la pression (C). Cela permet au gaz de remplir la chambre à basse pression et d'exercer une force sur la membrane (D).
  3. Le gaz sort par la sortie de la chambre basse pression (A). La pression dans la chambre basse pression s'accumule et force le ressort de la poignée de réglage de la pression à fermer la soupape à clapet au point de pression fixé.
  4. La soupape à clapet et la poignée de réglage de la pression fonctionnent ensemble pour réguler la pression et maintenir un flux régulier de gaz vers la torche de soudage. Les manomètres contrôlent la pression à l'entrée et à la sortie du gaz.

Régulateur de soudage à deux étages

Un régulateur de soudure à deux étages (figure 3) réduit la pression du fluide entrant dans le régulateur à une pression de sortie souhaitée en deux étapes.

  1. Le premier étage est non réglable et réduit la pression d'entrée à un niveau intermédiaire prédéterminé.
  2. Le deuxième étage est réglable et fournit la pression de sortie requise par l'opérateur.

Par exemple, le premier étage réduit une pression d'entrée de 300 bars à 10 bars. Cela signifie que lorsque l'utilisateur règle le régulateur, qui fait partie du deuxième étage, la pression chute de 10 bars à la pression de sortie souhaitée et non de 300 bars à la pression de sortie particulière. Malgré les variations de la pression d'entrée, ces dispositifs maintiennent une pression de sortie constante et nécessitent moins de réajustements. Ils sont particulièrement bien adaptés aux applications de vérins à haute pression.

Principe de fonctionnement

Détendeur de soudage à deux étages : sortie de gaz (A), chambre haute pression de premier étage (B), soupape à clapet de deuxième étage (C), chambre haute pression de deuxième étage (D), membrane de premier étage (E), poignée de réglage de la pression (F), membrane de deuxième étage (G), chambre basse pression (H), entrée de gaz (I), soupape à clapet de premier étage (J) et soupape de pression préréglée en usine (K).

Figure 3 : Détendeur de soudage à deux étages : sortie de gaz (A), chambre haute pression de premier étage (B), soupape à clapet de deuxième étage (C), chambre haute pression de deuxième étage (D), membrane de premier étage (E), poignée de réglage de la pression (F), membrane de deuxième étage (G), chambre basse pression (H), entrée de gaz (I), soupape à clapet de premier étage (J) et soupape de pression préréglée en usine (K).

La figure 3 montre la construction d'un régulateur de soudage à deux étages.

  1. Le gaz entre par l'entrée (I) et est dirigé vers la première chambre à haute pression (D).
  2. La soupape de pression préréglée en usine (K) exerce une force sur la soupape à clapet du premier étage (J), permettant au gaz de passer dans la deuxième chambre haute pression (B) à une pression intermédiaire.
  3. Dans cette deuxième étape, la pression du gaz à l'intérieur de la deuxième chambre à haute pression est encore réduite, la valeur étant déterminée par la poignée de réglage de la pression (F). La poignée de réglage de la pression applique une pression à la soupape à clapet du deuxième étage (C). Cela permet de réguler la quantité de gaz passant dans la chambre basse pression (H).
  4. Le fluide sort finalement par la sortie de gaz (A) du régulateur de soudage. La pression à l'entrée et à la sortie du gaz peut être contrôlée à l'aide de manomètres.

Détendeurs de soudage à un étage ou à deux étages

Un régulateur de soudage à double étage produit une pression de sortie plus stable et plus constante. Ceci est particulièrement crucial dans les applications où une faible pression est nécessaire pour le soudage, comme les torches avec une petite flamme.

Lorsque de grandes quantités de gaz sont consommées, la pression fournie par un détendeur à double étage reste stable pendant toute la durée de vie de la bouteille. En effet, lorsque la pression dans la bouteille diminue, le deuxième étage réglable du détendeur à plusieurs étages garantit que la pression de refoulement reste constante, contrairement à un détendeur à un étage, qui nécessite des réglages fréquents pour maintenir la pression souhaitée. Cependant, les régulateurs à deux étages sont coûteux par rapport aux régulateurs à un étage.

Mécanismes de sécurité sur les régulateurs de pression

Soudage

Figure 4 : Soudage

Selon le modèle, les détendeurs de soudage peuvent être équipés d'une soupape de surpression ou d'un disque de sécurité.

  • Soupape de sécurité : Une soupape de sur pression est un dispositif qui abaisse la pression pour éviter d'endommager le système. Ces vannes sont installées du côté basse pression de l'équipement pour éviter les dommages et les conditions de travail dangereuses. La soupape de sûreté s'ouvre pour évacuer la pression lorsque la pression du système dépasse le point de consigne ou la pression de réponse. Une fois que la pression a baissé jusqu'à un niveau sûr, la valve se remet dans la position initiale. Les détendeurs de soudage développés pour les gaz inertes, l'air et leCO2 sont généralement équipés d'une soupape de sécurité.
  • Disque de sécurité : Un disque de sécurité consiste en un mince disque métallique qui se brise pour libérer l'excès de pression. Ces disques sont à usage unique et doivent être remplacés pour utiliser à nouveau le régulateur. Les détendeurs de soudage mis au point pour le gaz combustible ou les gaz inflammables (acétylène, propylène ou propane) sont généralement équipés de disques de sécurité et d'autres dispositifs de sécurité, tels que des vannes d'arrêt. Si un dispositif de sécurité est activé lors de l'utilisation du détendeur de soudage, la bouteille de gaz et le détendeur de soudage doivent être éteints et examinés. Remplacez le disque de sécurité si nécessaire.

Types de régulateurs de soudage

Régulateur de débitmètre

Un régulateur à débitmètre combine un régulateur de pression et un débitmètre (un dispositif utilisé pour mesurer le débit ou la quantité d'un fluide, tel qu'un gaz, un liquide ou de la vapeur). Un régulateur de débitmètre contrôle le débit de gaz à la sortie avec une pression de sortie fixe et un orifice variable. Ce dispositif est conçu pour mesurer et contrôler le débit de gaz dans un tuyau ou un conduit en ajustant la taille de l'orifice (ouverture) par lequel le gaz s'écoule. La pression de sortie, ou la pression à laquelle le gaz sort du régulateur du débitmètre, est fixe et ne change pas. D'autre part, l'orifice peut être ajusté pour faire varier le débit de gaz qui le traverse. Cela permet un contrôle précis du débit de gaz et garantit que la pression de sortie reste constante, quelles que soient les variations du débit. Ce type de régulateur de débitmètre est couramment utilisé dans les applications industrielles telles que les gazoducs, les usines chimiques et les installations de fabrication pour contrôler le débit de gaz tels que le gaz naturel et le propane.

Débitmètre double

En soudage, un débitmètre double est généralement utilisé pour mesurer et contrôler le débit de deux gaz : le gaz de protection et le gaz combustible.

  • Le gaz de protection, généralement de l'argon ou un mélange d'argon et d'autres gaz, est utilisé pour protéger le bain de soudure et la zone environnante de l'oxydation et d'autres formes de contamination.
  • Le gaz combustible, généralement de l'acétylène ou du propane, fournit la chaleur nécessaire pour faire fondre le métal et créer la soudure.

Un débitmètre double pour le soudage se compose généralement de deux capteurs de débit, un pour chaque gaz et une unité de commande qui permet à l'utilisateur de régler le débit de chaque gaz séparément. Les capteurs de débit mesurent le débit de chaque gaz et envoient les données à l'unité de commande, qui affiche ensuite le débit de chaque gaz sur un écran numérique. L'utilisateur peut ensuite régler le débit de chaque gaz à l'aide de l'unité de commande, ce qui garantit que la quantité correcte de chaque gaz est utilisée pour le processus de soudage.

Régulateur de débit

Un régulateur de débit en soudage est un dispositif utilisé pour mesurer et contrôler le débit des gaz, généralement le gaz de protection et le gaz combustible, utilisés dans le processus de soudage. Il se compose d'un débitmètre, qui mesure le débit des gaz, et d'un régulateur, qui contrôle le débit en ajustant l'ouverture ou la fermeture d'une vanne. Un régulateur à jauge de débit contrôle le débit d'un seul gaz à la fois, tandis qu'un débitmètre double mesure le débit de deux gaz différents simultanément.

Travail

  1. Le débitmètre mesure le débit du gaz de protection et du gaz combustible, et affiche le débit sur une jauge.
  2. L'utilisateur peut régler le débit de chaque gaz à l'aide du régulateur, qui contrôle le débit en ajustant l'ouverture ou la fermeture d'une vanne.
  3. Le débitmètre surveille en permanence le débit des gaz, et le régulateur ajuste le débit selon les besoins pour maintenir le débit souhaité.

Le régulateur à jauge de débit garantit que la quantité correcte de chaque gaz est utilisée pour le processus de soudage. Cela permet de maintenir une soudure de haute qualité et d'améliorer l'efficacité globale du processus de soudage.

Différents types de régulateurs de soudage

Figure 5 : Différents types de régulateurs de soudage

Régulateurs conçus à des fins spécifiques

  • Régulateurs de soudage TIG (tungstène-gaz inerte) : Ces détendeurs de soudage se présentent principalement sous la forme de débitmètres ou de jauges de débit avec lecture du débit en litres par minute et en pieds cubes par heure et avec un filetage mâle. L'argon (100 % pur) est utilisé dans le soudage TIG sur divers matériaux car ce gaz favorise la stabilité de l'arc, ce qui permet un soudage précis et une surface d'aspect brillant. En général, le débit de gaz pour le soudage TIG est réglé par un débitmètre entre 4 lpm et 20 lpm.
  • Régulateur de soudage MIG (metal inert gas) pour argon, hélium et argon/CO2 et argon/CO 2 : Ce détendeur est adapté à l'assemblage de matériaux tels que l'acier au carbone, l'acier doux et l'acier inoxydable en utilisant des mélanges de gaz Argon /CO2. Un débit de 35 litres par minute ou plus est idéal pour le soudage MIG. Comme les débits turbulents ou faibles peuvent contaminer la soudure, la plupart des régulateurs de soudage conçus pour les applications MIG ajustent le débit de gaz de sortie pour obtenir des mesures de débit précises.
  • Régulateurs de soudage oxy-combustible : Dans cette technique de soudage, deux gaz contenus dans leurs bouteilles respectives sont utilisés, et donc deux détendeurs de soudage sont nécessaires pour effectuer le soudage ou le coupage. Ces régulateurs sont généralement de type à deux étages dans les applications industrielles et à usage intensif. Il s'agit d'une substitution acceptable pour les utilisateurs à faible usage et les utilisateurs de volume afin de réduire le coût. Dans les applications de soudage et de coupage à l'oxy-combustible, le régulateur ne règle que la pression ; le débit est réglé sur la torche.
  • Régulateurs de soudage au gaz combustible : L'acétylène, le propane et le propylène sont les combustibles standard utilisés en soudage. L'acétylène est très instable et explosif à haute pression, c'est pourquoi il est généralement maintenu dissous dans un matériau spécifique. Le détendeur pour l'acétylène a une conception interne entièrement différente en raison de la nature basse pression de l'acétylène. Assurez-vous que les détendeurs d'acétylène et de propane ne sont utilisés qu'avec le gaz spécifique auquel ils sont destinés. Il est toutefois possible d'utiliser des détendeurs de propane pour le propylène, car celui-ci contient environ 50 % de propane.
  • Régulateur de réservoir de propane : Le propane reste un liquide sous pression lorsqu'il est stocké dans le réservoir, mais il devient une substance plus légère que l'air lorsqu'il est consommé, ce qui crée une pression extrêmement élevée. Il est crucial de réguler cette pression à la sortie du réservoir, sinon elle risque de rompre les tuyaux de raccordement, voire de provoquer une explosion. Les régulateurs de pression permettent de distribuer le liquide dans le réservoir afin qu'il puisse être consommé de manière sûre et efficace. Les régulateurs de propane et leurs raccords au réservoir sont généralement en laiton, car le laiton résiste aux étincelles. L'aluminium est une autre option pour le matériau du boîtier du régulateur de pression, car il est léger et résistant aux étincelles. Un manomètre de propane, également appelé manomètre de réservoir de propane, est un dispositif utilisé pour mesurer la pression à l'intérieur d'un réservoir de propane. Un manomètre pour réservoir de propane peut aider à déterminer quand le réservoir doit être rempli et peut également alerter l'utilisateur de tout problème potentiel avec le système de propane.

Certifications et approbations

La norme ISO 5171 concerne les manomètres utilisés pour le soudage, le coupage et les procédés connexes.

Figure 5 : La norme ISO 5171 concerne les manomètres utilisés pour le soudage, le coupage et les procédés connexes.

  • Les détendeurs de soudage doivent être conformes aux réglementations de l'Organisation internationale de normalisation (ISO) 2503 relatives au matériel de soudage au gaz - détendeurs et détendeurs avec dispositifs de mesure du débit pour les bouteilles de gaz utilisées pour le soudage, le coupage et les procédés connexes jusqu'à 300 bars (30 MPa). Les manomètres utilisés sur les détendeurs doivent être conformes à la norme ISO 5171, une norme relative aux manomètres utilisés pour le soudage, le coupage et les procédés connexes.
  • Selon l'Institut allemand de normalisation, le raccord de bouteille d'un détendeur à soudure doit être conforme aux exigences normalisées pour les raccords des robinets d'entrée et de sortie de bouteille pour les pressions d'essai de bouteille jusqu'à 300 bars (DIN 477-1) et les pressions d'essai de bouteille de plus de 300 bars à 450 bars (DIN 477-5).
  • D'autres organisations, telles que la Compressed Gas Association (CGA) ou la British Standard Institution (BS 341), établissent également des mesures standard pour le raccordement des robinets de bouteilles. Certains fabricants utilisent ces paramètres pour fabriquer le raccord d'entrée de la bouteille de leurs détendeurs de soudage.

Critères de sélection

Le choix approprié d'un détendeur de soudage est essentiel pour assurer une alimentation en gaz adéquate de la torche de soudage, sans fuites et en évitant les accidents possibles.

  • Type de gaz : La conception interne et externe et le matériau de construction d'un détendeur de soudage peuvent varier en fonction du type de gaz. Les détendeurs de soudage sont identifiés par le type de gaz pour lequel ils sont calibrés, et certains fabricants les identifient également par des couleurs (par exemple, le rouge pour les détendeurs d'acétylène).
  • Connecteurs : Il est nécessaire de connaître le type de raccordement de la bouteille de gaz car les détendeurs peuvent être mâles, femelles et de différentes tailles standard. En général, le raccord d'entrée de gaz pour les gaz combustibles est de type gauche et pour les gaz non combustibles, de type droit.
  • Conception : Utilisez un débitmètre ou une jauge pour les applications de contrôle du débit. Sinon, il faut utiliser un régulateur de soudure pour contrôler la pression de sortie.
  • Échelle de mesure : L'échelle de mesure doit se situer dans la plage de l'application afin de lire rapidement le débit ou la pression.
  • Stabilité de la pression de travail : Utilisez des détendeurs à un étage pour les gaz provenant de sources à basse pression ou lorsqu'une augmentation de la pression de refoulement et du débit (due à la baisse de pression de la bouteille) n'affecte pas les résultats du travail. Utilisez un régulateur à deux étages si la pression de service est difficile à régler régulièrement.
  • Normes de sécurité : Vérifiez que le régulateur de soudage est conforme aux normes de qualité et aux standards pour éviter d'endommager l'équipement et d'éventuels accidents.

Applications

  • Les régulateurs d'argon ou de mélange argon/hélium avec débitmètre sont utilisés pour souder des alliages d'aluminium, de cuivre ou de nickel en appliquant la technique de soudage MIG et par faisceau laser.
  • Le soudage de l'acier par la technique MAG et électro-gaz utilise des régulateurs argon /O2.
  • Le soudage à l'hydrogène atomique utilise des régulateurs d'hydrogène pour le soudage rapide d'alliages tels que l'acier inoxydable comme alternative au soudage par bâton.
  • Les détendeurs de soudage à l'argon et à l'hydrogène sont utilisés comme gaz de protection et gaz plasmagène dans le soudage au plasma (PAW) pour souder des tuyaux en titane et en acier inoxydable. Ils sont également utilisés dans les secteurs de la marine et de l'aérospatiale.

FAQs

Comment fonctionne un régulateur de soudage ?

Un détendeur de soudage réduit le gaz haute pression d'une bouteille et fournit la pression souhaitée à la torche de soudage de manière aussi constante que possible.

Quelle est la durée de vie des détendeurs de soudage ?

Si un détendeur de soudage est de haute qualité, correctement installé, utilisé et entretenu, il aura une durée de vie prolongée. À titre indicatif, la British Compressed gasses Association (BCGA) estime la durée de vie à cinq ans.

Comment savoir quel type de détendeur de soudage je dois utiliser ?

Utilisez un régulateur à double étage pour un fonctionnement stable et régulier lorsque la pression de service est une variable critique. Utilisez un détendeur à un étage pour les gaz provenant de sources à basse pression.

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