De la brûlure aux soudures parfaites : Maîtriser l'art du soudage des alliages d'aluminium

Les alliages d'aluminium sont essentiels dans l'industrie moderne en raison de leur rapport résistance/poids exceptionnel et de leur résistance à la corrosion. Cependant, leur soudage présente des défis uniques. Choisir la mauvaise méthode ou les mauvais paramètres peut entraîner une déformation, une porosité, des fissures et d'autres défauts qui compromettent l'intégrité du produit. Cet article détaille les techniques clés pour obtenir des soudures d'aluminium impeccables.

1. Choisir la bonne méthode de soudage

   Soudage TIG (Tungsten Inert Gas) : Idéal pour les soudures de précision de haute qualité sur l'aluminium. Il offre un excellent contrôle, mais nécessite une compétence importante de l'opérateur et est moins adapté aux environnements extérieurs.

   

   Soudage par points/couture par résistance : Un procédé très efficace, idéal pour la production en grande série de tôles minces (moins de 5 mm). Il utilise un équipement complexe et un courant électrique élevé.

   Soudage TIG pulsé : Une forme avancée de soudage TIG qui pulse le courant. Cela améliore la stabilité, contrôle précisément l'apport de chaleur, minimise la déformation et est excellent pour les matériaux minces et les alliages sensibles à la chaleur.

   

2. Les règles d'or de la sélection des matériaux

   Gaz de protection : L'argon de haute pureté (≥ 99,99 %) est la norme de l'industrie pour son excellente stabilité de l'arc et son action nettoyante.

   Électrode de tungstène : Le tungstène cérié (WC20) est fortement recommandé. Il offre un amorçage facile de l'arc, une grande stabilité et ne présente aucun problème de radioactivité associé à certaines alternatives.

   Fil d'apport : La sélection est cruciale. Tous les alliages d'aluminium ne sont pas soudables, et le métal d'apport doit être choisi en fonction du matériau de base et des propriétés mécaniques souhaitées du produit final (par exemple, résistance, ductilité, résistance à la corrosion). Les choix courants incluent les fils des séries 5356, 5183 et 5556.

   

   Flux : Nécessaire pour les procédés comme le soudage au gaz afin de décomposer la couche d'oxyde de surface tenace. Remarque : les flux contenant du sodium ne doivent pas être utilisés pour les alliages aluminium-magnésium.

3. La préparation est essentielle : les éléments essentiels avant le soudage

   Une préparation méticuleuse est non négociable pour réussir le soudage de l'aluminium.

   Nettoyage : Toutes les huiles, la saleté et la couche d'oxyde doivent être éliminées du métal de base et du fil d'apport à l'aide d'une brosse en acier inoxydable dédiée à l'aluminium et de nettoyants chimiques comme l'acétone.

   Conception des joints : Une bonne préparation des rainures est cruciale. Les méthodes mécaniques sont préférées. Un mauvais ajustement qui nécessite un alignement forcé introduira des contraintes élevées.

   Préchauffage : Pour les sections plus épaisses (par exemple, >10 mm), le préchauffage contrôlé (≤100°C) permet d'éviter le manque de fusion sans compromettre les propriétés des matériaux.

   Environnement : Souder dans une zone propre, sèche et sans courant d'air. Une humidité supérieure à 80 % ou des températures ambiantes inférieures à 5 °C nécessitent des mesures de protection pour éviter la contamination.

   

4. Contrôle du processus de soudage

   Technique : Pendant le soudage TIG, le fil d'apport doit être introduit sur le bord d'attaque du bain de fusion, et non directement dans la colonne d'arc, pour éviter l'oxydation.

   Remplissage du cratère : L'arc ne doit pas être interrompu brusquement ; utilisez une fonction de décroissance du courant ou remplissez le cratère pour éviter les fissures.

   Nettoyage entre passes : Avant de déposer un cordon de soudure suivant, la surface du cordon précédent doit être brossée pour éliminer tous les oxydes et la suie.

5. Dépannage des défauts courants

   Porosité : Principalement causée par la contamination par l'hydrogène provenant de l'humidité, de l'huile ou de consommables contaminés. Les solutions incluent un nettoyage rigoureux, l'utilisation d'un gaz de protection sec et l'optimisation du débit de gaz.

   

   Fissuration : Souvent liée à la sélection de l'alliage, à une forte contrainte ou à un métal d'apport incorrect. L'utilisation d'un fil d'apport avec une composition d'alliage différente (par exemple, contenant du silicium) peut aider à prévenir la fissuration à chaud.

6. Assurance qualité et réparation

   Inspection : Les essais non destructifs (END) comme les radiographies (RT) pour les défauts internes et les essais par ressuage (PT) pour les fissures de surface sont standard pour les applications critiques.

   

   Réparation : Les réparations de soudure doivent être soigneusement planifiées. La zone défectueuse doit être complètement éliminée par meulage, vérifiée par PT et resoudée en utilisant une procédure qualifiée, généralement avec une limite de deux réparations par emplacement.