Comment réduire les coûts de gaz de protection sans compromettre la qualité de la soudure

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Les gaz de protection sont généralement l'une des dépenses les plus importantes que les entreprises effectuent pour soutenir leurs opérations de soudage. Mais les entreprises ne peuvent pas renoncer à cette dépense car les gaz de protection protègent la zone de soudure de l'exposition à la contamination atmosphérique qui peut affaiblir le joint de soudure.

C'est pourquoi, lorsque vous recherchez des moyens de minimiser le coût des gaz de protection, il est essentiel de ne pas compromettre la qualité du processus de soudage. Un petit investissement dans un équipement à gaz approprié peut fournir des économies importantes sans sacrifier la qualité du soudage.

La première étape consiste à analyser chaque procédé de soudage spécifique et à établir des références. Déterminez précisément la quantité de gaz dont vous avez besoin pour réaliser une soudure adéquate. Ceci est crucial pour savoir où le gaz est gaspillé dans vos opérations - vous pourriez être surpris de découvrir la quantité de gaz que vous gaspillez avec un débit mal réglé.

Les entreprises qui fixent des normes d'utilisation du gaz découvriront probablement qu'elles gaspillent trop de gaz de protection dans leurs processus. Une fois que vous avez déterminé qu'il y a du gaspillage dans le processus, l'étape suivante consiste à le localiser et à l'éliminer.

Des surtensions se produisent chaque fois que vous appuyez sur la gâchette de la torche de soudage. La plupart des équipements de contrôle du débit de gaz de protection, qu'ils proviennent d'une bouteille ou d'un pipeline, sont conçus pour fonctionner à des pressions d'environ 20 à 30 livres par pouce carré (PSIG), tandis que les applications utilisant du CO2 pur peuvent fonctionner à des pressions allant jusqu'à 50 PSIG. Chaque fois que vous activez la gâchette de la torche, une pression en amont de 20, 30 ou même 50 PSIG sort de la buse de soudage, gaspillant une grande quantité de gaz.

Les régulateurs de protection contre les gaz, les orifices au point d'utilisation, les débitmètres basse pression et les tuyaux de réduction de surtension sont quelques-uns des dispositifs qui réduisent considérablement la quantité de surtension de gaz de protection lors des pressions sur la gâchette (voir Figure 1). Ces accessoires de contrôle de débit réduisent ou empêchent les débits excessifs qui rendent le gaz turbulent et attirent les oxydes et les nitrures dans la soudure.

Le moyen le plus efficace d'éliminer les poussées de gaz de protection consiste à introduire un dispositif de régulation de pression dans le système de gaz. Méfiez-vous de l'utilisation d'orifices restreints en ligne comme dispositif pour économiser sur le gaz de protection. S'ils ne sont pas installés au bon endroit dans le flux de gaz, ces dispositifs n'auront pas l'effet souhaité pour éliminer les poussées de gaz.

Les raccords à orifice au point d'utilisation peuvent bien fonctionner et constituent généralement une solution peu coûteuse. Cependant, pour fonctionner correctement, les raccords à orifice doivent être installés précisément devant l'électrovanne. S'il est installé n'importe où ailleurs dans le flux de gaz, comme au niveau du régulateur ou du débitmètre, le problème de surtension persistera. En revanche, un régulateur de réduction de gaz peut être placé n'importe où dans le flux de gaz et fonctionner efficacement en prenant la haute pression en amont et en la réduisant pour éliminer la surtension. Lorsque l'électrovanne s'ouvre, il n'y aura pas la haute pression amont habituelle ; au lieu de 50 PSIG, il y a environ 10 PSIG de pression de ligne.

Les débitmètres de gaz de protection à compensation nulle, qui sont étalonnés à la pression atmosphérique (zéro PSIG), libèrent le flux de gaz de protection sans aucune contre-pression. Lorsque le solénoïde s'ouvre, il n'y a pas de contre-pression inutile pour créer la surtension (voir Figure 2).

Les appareils à compensation de basse pression fonctionnent bien pour un système avec des fils de soudage plus récents ou pour une nouvelle installation. Les équipements plus anciens peuvent avoir des plis ou d'autres obstructions dans la ligne, et vous aurez besoin de la pression excessive du gaz de protection pour éliminer les imperfections.

FIGURE 1. Les régulateurs de protection contre les gaz inertes réduisent l'afflux de gaz lorsqu'un pistolet MIG ou une torche TIG est activé.

Ces appareils, cependant, peuvent ne pas être idéaux pour les applications sur les chantiers de construction, les ateliers de fabrication ou partout où l'équipement est manipulé brutalement et mal entretenu.

Traditionnellement, les soudeurs utilisent de l'argon pur ou un mélange d'argon et de CO2, livré pré-mélangé dans une bouteille, lors du soudage MIG. Au fur et à mesure que le soudage a évolué, les techniques sont devenues plus spécialisées avec des mélanges spécifiques d'argon et de CO2 nécessaires pour obtenir les résultats souhaités. En gardant à l'esprit que de nombreuses applications peuvent nécessiter un mélange différent pour différents travaux, vous souhaiterez peut-être avoir la possibilité de modifier le mélange pour mieux s'adapter à différentes applications. Avec un mélangeur de gaz, les mélanges de gaz peuvent être changés facilement. En conséquence, les entreprises peuvent éviter d'acheter plusieurs bouteilles pré-mélangées, ce qui minimise les coûts et rationalise leur processus d'achat de gaz.

Les mélangeurs de gaz peuvent coûter entre 1 000 $ et 10 000 $, il est donc important de déterminer le retour sur investissement. Si vous n'avez qu'une poignée de stations de soudage, un investissement modeste d'environ 1 500 $ répondra probablement à vos besoins de mélange. Pour 28 postes de soudage, par exemple, l'investissement peut être plus près de 7 000 $.

Un mélangeur de gaz coûteux peut ne pas être un bon investissement pour une école de métiers ou d'autres environnements où chaque cabine de soudage utilise le même mélange de gaz. Dans de tels cas, il peut être avantageux de continuer à utiliser du gaz conditionné dans des bouteilles pré-mélangées. Examinez vos processus, votre flux de travail et votre chaîne d'approvisionnement pour déterminer si un mélangeur de gaz vous convient.

On estime que plus de 50 % du marché du soudage utilise du gaz conditionné. Il pourrait être avantageux pour ces entreprises d'investir dans un système de gaz continu qui ne s'arrête jamais.

Chaque minute d'indisponibilité coûte extrêmement cher. Si vous utilisez des gaz conditionnés, le changement de bouteille devient un travail interne et la rentabilité diminue pendant le temps nécessaire pour changer une bouteille. Combien de temps faut-il pour changer un cylindre ? Combien d'argent cela coûte-t-il? Cela peut s'accumuler avec le temps.

Un système de collecteur de changement automatique bascule de manière transparente vers la source de réserve lorsqu'un cylindre primaire atteint un niveau d'épuisement prédéterminé, laissant suffisamment de temps pour remplacer le cylindre vide sans arrêter le processus.

Les systèmes de collecteurs de commutation entièrement automatiques deviennent très populaires et se sont révélés être une solution idéale pour les bouteilles haute pression, les dewars liquides et les systèmes en vrac nécessitant une réserve de gaz conditionnée. Un collecteur peut être fixé de sorte que le système en vrac soit toujours primaire mais avec une source de réserve comprenant six ou 12 cylindres haute pression.

De tels systèmes peuvent aider les entreprises à forte production à éviter les temps d'arrêt. La nouvelle technologie améliore les capacités de ces systèmes de collecteurs à changement automatique, telles que l'analyse approfondie des données d'efficacité et d'utilisation et les alertes par e-mail ou SMS lorsque les niveaux de gaz sont bas (voir Figure 3). Certains systèmes de données comprennent un débitmètre massique qui détermine la consommation de gaz en mesurant les molécules de gaz consommées au cours du processus.

Les systèmes connectés évitent le gaspillage en surveillant les bouteilles ou les bancs de bouteilles pour déterminer s'ils doivent être remplacés par la bouteille de réserve et en aidant les utilisateurs à programmer et à régler facilement les paramètres de pression de changement. Cela peut potentiellement maximiser l'utilisation du gaz et éviter de renvoyer les bouteilles aux fournisseurs avec du gaz utilisable restant.

FIGURE 2. Un régulateur de débitmètre typique est un dispositif à pression fixe/orifice variable. La pression est réglée en usine à un niveau compensé ou calibré, en fonction de la plage de débit souhaitée et des gaz utilisés.

Votre distributeur de gaz et votre fabricant d'équipements à gaz sont d'excellentes ressources pour vous aider à maximiser l'utilisation du gaz de protection. Faites confiance à leur expertise pour déterminer la meilleure voie à suivre pour dépenser moins en gaz de protection.

L'élimination des inefficacités de votre processus de soudage et de votre système de gaz de protection peut entraîner des économies de coûts et un meilleur retour sur investissement. En analysant les données, vous serez peut-être surpris d'apprendre combien vous dépensez annuellement en gaz de protection. Si vous n'avez pas mis en place suffisamment de protocoles d'économie de gaz, un investissement basé sur vos besoins uniques pourrait être une aubaine potentiellement massive pour vous. Il existe de nombreuses options, alors profitez des données qui peuvent vous aider à trouver une solution qui maximise votre efficacité et votre rendement.

FIGURE 3. Les collecteurs de commutation automatique assurent un approvisionnement continu en gaz. Certains systèmes fournissent des données détaillées sur la consommation de gaz et d'autres informations pour vous aider à mieux gérer la consommation de gaz.