Techniques de soudage de l'aluminium

Pertinence

L'aluminium a un point de fusion bas (657°C), un coefficient de dilatation thermique élevé et une conductivité thermique importante, trois fois supérieure à celle de l'acier doux. L'aluminium chaud est très cassant, mais la principale difficulté du soudage est qu'il s'oxyde facilement. L'oxyde _(Al203) est résistant et réfractaire. Il fond à 2050 °C et ne se prête pas à l'utilisation de flux en raison de sa neutralité chimique.

Le soudage

Le soudage au gaz et à l'arc ainsi que le soudage par résistance électrique sont utilisés. Le mélange acétylène-oxygène est le plus utilisé pour le soudage au gaz de l'aluminium. Avant le soudage, les arêtes métalliques sont soigneusement nettoyées : par sablage, brosses en acier, grattage ou lavage à l'essence ou dans une solution aqueuse de soude caustique. Après élimination de la soude caustique, les pièces sont soigneusement rincées à l'eau courante pour éviter la corrosion. Pour le soudage des pièces en fonte d'aluminium, il est recommandé de les préchauffer à 300 °C.

Flux

Lors du soudage de pièces en fonte d'aluminium à parois épaisses, le flux peut parfois s'avérer inutile. Dans ce cas, cependant, l'oxyde d'aluminium doit toujours être éliminé de la surface du bain à l'aide d'un grattoir en fil d'acier et l'extrémité de la baguette de soudage doit être immergée dans le bain afin de rendre l'oxydation plus difficile. Dans la situation normale, des flux spéciaux dissolvent vigoureusement l'oxyde d'aluminium, même à basse température, et facilitent grandement le soudage. Avant l'invention de bons flux, le soudage de l'aluminium n'était guère pratiqué en raison de sa complexité. Les composés d'halogénure de lithium dissolvent particulièrement bien l'_Al203, c'est pourquoi le chlorure ou le fluorure de lithium étaient utilisés dans les flux.

De nouveaux flux améliorés sont toujours recherchés. Pour vérifier la qualité des nouveaux flux, un petit plateau est fondu à l'aide d'un chalumeau à gaz sur une plaque d'aluminium mate et grise. Après avoir versé une pincée de bon flux dans le bain, la surface est nettoyée presque immédiatement.

Compositions de certains flux utilisés

Fabrication et stockage des flux

Les flux et les revêtements sont préparés à partir de substances chimiquement pures. Les flux sont soit soigneusement mélangés avec broyage simultané des composants, par exemple dans un broyeur avec un boîtier et des billes en porcelaine, soit les composants sont pré-fondus et ensuite soigneusement broyés. La fusion des flux donne généralement de meilleurs résultats et moins d'hygroscopicité. Il convient de noter que les flux d'aluminium modifient leurs propriétés lorsqu'ils sont exposés à l'humidité atmosphérique. C'est pourquoi ils sont stockés dans des pots hermétiquement fermés et ne doivent être retirés que pour une seule équipe.

Soudage en bout

Avec cette méthode, l'aluminium est soudé en continu sur des machines à souder électriques. Avec un courant de 15 000 A par ^{1 cm2} de section soudée, la quantité de matière fondue est de 5 à 12 mm et le dépôt de 1,5 à 5 mm, en fonction de la section transversale de la soudure. Le temps de clignotement continu est de 30 à 70 cycles de courant alternatif et le temps de refoulement est compris entre 2 et 5 cycles de courant. Le courant est coupé au début du refoulement.

Soudage par points

Le soudage par points est très difficile en raison de la conductivité électrique élevée de l'aluminium et de sa fusion rapide pendant le soudage (en 0,002-0,005 seconde). Par conséquent, afin de maintenir la valeur de pression et le contact avec le métal, l'électrode de la machine doit être déplacée rapidement. Le soudage par points avec énergie stockée est également possible. Le soudage par points à condensateur est couramment utilisé. Les électrodes sont faites d'alliages de cuivre à haute dureté et conductivité électrique. L'alliage E.V. donne des résultats satisfaisants. Le collage de l'électrode de cuivre sur l'aluminium complique le soudage - il est alors nécessaire de décaper immédiatement l'électrode en enlevant une fine couche de métal afin d'éviter d'endommager la surface des points. Il est également nécessaire de refroidir les électrodes à l'eau courante. Le soudage de joints est également possible et des machines puissantes équipées de brise-ions sont utilisées à cet effet.

Les alliages

Les alliages d'aluminium sont plus résistants que l'aluminium pur. Les alliages d'aluminium peuvent être divisés en deux groupes : les alliages non durcissables thermiquement et les alliages durcissables thermiquement. Un exemple du premier groupe est l'alliage AMc, allié à 1,3 % de manganèse, dont la résistance à la traction varie de 13 à 20 ^kg/mm2 en fonction de la trempe. Ces alliages sont relativement peu sensibles au traitement thermique et sont relativement faciles à souder, la résistance de la soudure étant similaire à celle du métal de base recuit.

Duraluminium

Se réfère aux alliages durcissables à chaud. Il existe une gamme de nuances dont la résistance à la traction varie de 38 à 46 kg ! mm2. Le soudage du duralumin reste un défi. Le duralumin est un alliage d'aluminium avec du cuivre et du magnésium qui forment des composés intermétalliques. Leur solubilité dans l'aluminium dépend de la température. Lorsque l'aluminium est chauffé au-dessus de la température critique, les composés se dissolvent complètement dans le métal et restent sous cette forme lors d'un refroidissement rapide, c 'est-à-dire que l'alliage durcit. Au cours du vieillissement ultérieur (vieillissement du métal), la solution intermétallique se dissout, donnant naissance à des particules de composés sous une forme finement dispersée, ce qui confère au duralumin ses propriétés mécaniques de résistance et de dureté élevées. Lors du soudage, en raison de la surchauffe locale du métal, le processus inverse se produit, entraînant une perte de résistance mécanique. La perte de résistance n'est pas éliminée par un traitement thermique ultérieur.

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