Conception d'un banc de test : mesure de la toxicité des fumées de soudage MIG/MAG

Bonjour,
J’ai pour projet la conception d’un banc d’essai de torches aspirantes MIG/MAG.
Ce banc doit permettre de mesurer la quantité de polluants émis lors des opérations de soudage.
Ces tests devront représenter au plus près la réalité : employer différents métaux d’apport, différentes technologies de postes, différents paramètres de soudages (compris entre 200A et 500A), différents métaux (aluminium/acier/inox principalement).

Sachant que 95% des constituants des fumées proviennent des produits d’apport, je dois définir le/les matériaux du support sur lequel souder.
Ce/ces matériaux devront me permettre d’utiliser la plus large gamme de métaux d’apport (alliage métalliques).
Je ne suis pas un expert en soudage :
Par exemple un acier S235JRH (alliage ordinaire) est-il soudable avec l’ensemble des fils acier ?
Un support inox est-il requis ou bien il est techniquement possible de souder avec du fil inox FILINOX 308L Si (NERTALIC 50) sur un acier S235JRH ?
De même, un seul support aluminium EN AW6082 T6 est-il envisageable pour l’ensemble des fils aluminium ?
L’idéal serait de limiter la nature du support à un alliage d’acier et un alliage d’aluminium.
Peut-importe la résistance mécanique de la soudure.
Merci d’avance pour vos conseils éclairés

acier inox alu je ne pense guère qu'en terme de pollution les nuances aient beaucoup d'importance, par contre dans le panel que vous envisagez vous oubliez toute une famille de métaux d'apport, c'est à dire les fils fourrés avec ou sans gaz de protection, alors que ceux ci émettent beaucoup de fumées lors du soudage

J'entend par "tout type de fil acier / alu" l'ensemble des familles de métaux d'apport: fil standard et fil fourré.
Pourtant je suis convaincu que selon le métal d'apport les composés des fumées ne sont pas les même ? Tous ne possède pas le même niveau de dangerosité.
Sur ce banc, 3 niveaux d'analyse solides sont prévus:
- Analyse vidéo pour visualiser l'ascension des fumées.
- Une analyse macro : pour classer les particules par taille et connaitre la concentration.
- Une analyse micro : une analyse en laboratoire pour connaitre la nature et quantités de polluants.

2 niveaux d'analyse des gaz également:
- Une analyse partielle via un détecteur de gaz du commerce.
- Une analyse complète pour connaitre la concentration de gaz polluants dans les fumées.

Par exemple un support inox va dégager beaucoup plus de chrome 6 qu'un support acier.
Et souder du métal d'apport inox sur un support acier serait une approximation de l'analyse. Inox sur acier ne me parait cependant pas techniquement réalisable.

faites se moucher des soudeurs sans cagoule ventilée à la fin d'une journée de travail et faites analyser vous serez dans le réel et vous constaterez que le MIG alu est le pire ( c'est du vécu )

Bonjour,

Le problème principal à vouloir généraliser, c'est qu'on se retrouve vite aux bornes métallurgique et cela laisse la porte ouverte :

- si c'est juste pour déposer du cordon, n'importe quelle nuance standard pourra servir de moule pour le dépôt en définitive car l'on se fiche des conséquences sur l'assemblage, qu'il y ai des fissures à froid, du collage ou de la fissuration à chaud, qu'importe !?
Par contre on loupe les éventuels composés intermétalliques à haut point de fusion qu'on pourrait obtenir en conditions réelles...
Si ces composés ne représentent que 5% et que leur impact est jugé faible voir inexistant même sur une période d'exposition longue, alors encore une fois : qu'importe ?
On pourrait même pousser le bouchon jusqu'à mettre en place un moule en cuivre refroidi par eau afin de pouvoir sortir les lingots de métal d'apport plus facilement.

- si c'est pour une analyse plus fine prenant en compte les phénomènes de dilution dans les chanfreins, la part de métal de base qui participe à la solution colloïdale, la part des composés intermétalliques à haut point de fusion etc etc, il vous faudra à ce moment la un métal de base qui est un minimum compatible avec le métal d'apport pour simuler une situation "habituelle".

- si c'est pour réaliser une analyse fine en prestation, il suffit d'approvisionner selon leurs assemblages représentatifs et de se piquer sur leurs hottes aspirantes pour une analyse quantitative :)

J'espère avoir été assez clair dans ma vision des choses !

Envoyé par tungstene
acier inox alu je ne pense guère qu'en terme de pollution les nuances aient beaucoup d'importance

Bonjour,le mois dernier ,j'ai passé toute une batterie de tests pour le chrome 6 .à la médecine de travail.
Sans compter les relevés dans l'entreprise, grâce à des capteurs.
La soudure c'est vraiment du "sérieux"!

les nuances je parlais dans chaque famille, par exemple entre du 308l ou 316 l ou almg 5 ou almg 3 , quant aux inox je me méfiais surtout des pièces bichromatés et je soudais les inox plus souvent en TIG qui est peu émissif

Envoyé par tungstene
les nuances je parlais dans chaque famille, par exemple entre du 308l ou 316 l ou almg 5 ou almg 3 , quant aux inox je me méfiais surtout des pièces bichromatés et je soudais les inox plus souvent en TIG qui est peu émissif

Oui c'est bien le problème de l'utilisation d'une seule nuance standard: nous jouons avec les limites de la physique !
Peu importe l'état mécanique de la soudure, ce qui m'importe sont les fumées.

Peu-être devrais-je aussi vous préciser l’architecture du banc: La pièce support sera un tonneau de 500 mm de diamètre pour une épaisseur de 25 mm. Ainsi il sera possible de souder à haute intensité et sur des facteurs de marche assez haut.
L'intérieur du tonneau sera refroidi par eau pour permettre d’enchaîner les essais.
Une fois le tonneau chargé de plusieurs couches de cordon, celui-ci sera rectifié en usinage pour être réutilisé.

Les torches MIG/MAG utilisée seront aspirantes: la fumée est directement aspirée par la tête.
La mesure qui sera effectuée permettre d'estimer la quantité de pollution résiduelle.

Concernant les configuration de soudage, il serait envisageable de souder en poussé/tiré; à la verticale/horizontale.
Je n'ai pas prévu de configuration soudure en angle et sur chanfrein: y a-t-il un intérêt primordial pour cette étude ?

Les essais conduits sur ce banc de test ne seront pas une prestation mais des essais en interne pour l'optimisation de l'aspiration de produits existants (torches aspirantes).

Qu'entendez-vous par un moule en cuivre refroidi eau ? Pour 500A ?

Merci pour l'intérêt que vous portez à ce projet, votre aide et conseils me sont précieux ! ;)

Pour sélectionner les principaux polluants à mesurer je me suis référé au cahier des charges de l'INRS. Les principaux polluants sont:

Bonjour à tous,

J'ai validé les alliages que je compte employer comme support de soudage.

Acier S235
Aluminium 5083
Inox 304L

Je pense qu'avec ces alliages, il nous sera possible d'employer la plus grande variété de métaux d'apport pour acier/alu/inox.

YannA ta solution m’intéresse: un moule cuivre refroidi par eau ? Peux-tu m'expliquer ?

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YannA ta solution m’intéresse: un moule cuivre refroidi par eau ? Peux-tu m'expliquer ?

Envoyé par YannA
Bonjour,

Le problème principal à vouloir généraliser, c'est qu'on se retrouve vite aux bornes métallurgique et cela laisse la porte ouverte :

- si c'est juste pour déposer du cordon, n'importe quelle nuance standard pourra servir de moule pour le dépôt en définitive car l'on se fiche des conséquences sur l'assemblage, qu'il y ai des fissures à froid, du collage ou de la fissuration à chaud, qu'importe !?
Par contre on loupe les éventuels composés intermétalliques à haut point de fusion qu'on pourrait obtenir en conditions réelles...
Si ces composés ne représentent que 5% et que leur impact est jugé faible voir inexistant même sur une période d'exposition longue, alors encore une fois : qu'importe ?
On pourrait même pousser le bouchon jusqu'à mettre en place un moule en cuivre refroidi par eau afin de pouvoir sortir les lingots de métal d'apport plus facilement.

- si c'est pour une analyse plus fine prenant en compte les phénomènes de dilution dans les chanfreins, la part de métal de base qui participe à la solution colloïdale, la part des composés intermétalliques à haut point de fusion etc etc, il vous faudra à ce moment la un métal de base qui est un minimum compatible avec le métal d'apport pour simuler une situation "habituelle".

- si c'est pour réaliser une analyse fine en prestation, il suffit d'approvisionner selon leurs assemblages représentatifs et de se piquer sur leurs hottes aspirantes pour une analyse quantitative :)

J'espère avoir été assez clair dans ma vision des choses !

L'idée est assez basique : refroidir les parois d'un moule en cuivre sur lesquelles pourraient venir se fixer des petites plaquettes sacrificielles de faible épaisseur.
Ces plaquettes permettraient de "contenir" la soudure en étant refroidies par conduction. Elles pourraient de plus être compatibles d'un point de vue métallurgique avec le métal d'apport à tester afin de tester éventuellement des configurations par rapport aux interactions Métal de base/métal d'apport.
Les plaquettes consommables pourraient être maintenues par un système d'attache facile/rapide sur le moule de sorte d'avoir toujours une place propre après essais et les mêmes conditions opératoires pour le soudage et pouvoir réitérer les mesures.

Je sais pas pas trop, mais dans ma tête ça rend pas trop mal cette histoire !
Après c'est aussi du gadget, une plaque de ferraille sous une hotte ferait tout aussi bien l'affaire si l'on ne cherche pas un système chiadé, mais bon... je suppose qu'un projet comme celui-la doit aussi avoir de la gueule ^^.

Je m'oriente vers ce type de conception pour mon banc d'essais: la forme serait cylindrique composée d'un tube support de soudure (acier/alu/inox) et d'un tube de refroidissement cuivre. Le tube cuivre serait refroidi par liquide caloporteur.
Les dimension du tonneau acier seraient : diamètre 500mm et épaisseur 25mm pour éviter de trop grosses déformations à 500A pour 6 min de soudage en continu. D’après nos calculs théoriques, un tonneau en 25mm d'épaisseur résisterait à 500A. Qu'en est-il en pratique ? Je souhaiterais l'avis de techniciens qualifiés. Une épaisseur de 25mm vous parait-elle excessive ou au contraire insuffisante ?
Merci d'avance.

Envoyé par YannA
L'idée est assez basique : refroidir les parois d'un moule en cuivre sur lesquelles pourraient venir se fixer des petites plaquettes sacrificielles de faible épaisseur.
Ces plaquettes permettraient de "contenir" la soudure en étant refroidies par conduction. Elles pourraient de plus être compatibles d'un point de vue métallurgique avec le métal d'apport à tester afin de tester éventuellement des configurations par rapport aux interactions Métal de base/métal d'apport.
Les plaquettes consommables pourraient être maintenues par un système d'attache facile/rapide sur le moule de sorte d'avoir toujours une place propre après essais et les mêmes conditions opératoires pour le soudage et pouvoir réitérer les mesures.

Je sais pas pas trop, mais dans ma tête ça rend pas trop mal cette histoire !
Après c'est aussi du gadget, une plaque de ferraille sous une hotte ferait tout aussi bien l'affaire si l'on ne cherche pas un système chiadé, mais bon... je suppose qu'un projet comme celui-la doit aussi avoir de la gueule ^^.

Bon, alors !

Qu'est ce que ca donne ce banc d'essais ?