Soudage de l'aluminium

Le soudage de l'aluminium nécessite un ensemble de paramètres, notamment le nettoyage, une chaleur uniforme, des matériaux de soudage et de solides compétences en soudage, et pose des défis en raison de sa conductivité thermique élevée et de la formation inhérente d'une couche d'oxydation. Une dissipation rapide de la chaleur peut entraîner des déformations, des déformations et des contraintes résiduelles dans la soudure, et cela apparaît particulièrement dans les feuilles plus minces et a un impact sur la résistance du joint.

 

Description

 

La conductivité thermique et la sensibilité à la chaleur sont environ 4 à 5 fois supérieures à celles de l'acier, et le point de fusion de l'aluminium est inférieur à celui de sa couche d'oxyde, ce qui crée des barrières qui empêchent les métaux soudés de s'assembler correctement. La chaleur se disperse bien dans l'aluminium et peut créer un grand cratère pendant le processus de soudage. Par conséquent, l'aluminium est très sensible aux fissures de cratère. C'est pourquoi les cratères doivent être remplis afin qu'une défaillance ne se produise pas à la fin d'une soudure. Le soudeur doit clairement savoir qu'il y a plus de chaleur qu'au début du soudage, et c'est pourquoi la pénétration complète ne peut se produire que lorsque la soudure a progressé assez loin du début.

 

Charges d'aluminium et qualités d'aluminium

 

Lors du soudage de l'aluminium, la sélection du bon matériau d'apport (souvent sous forme de tiges ou de fils d'apport) est essentielle pour garantir une soudure solide, durable et compatible. Les charges d'aluminium sont choisies en fonction de l'alliage d'aluminium de base, du procédé de soudage (par exemple TIG, MIG), de l'application et des propriétés souhaitées telles que la résistance, la résistance à la corrosion ou la ductilité. Ci-dessous, nous avons présenté les matériaux de remplissage recommandés pour différents types d'aluminium et fourni un contexte pour leur utilisation.

 

• √Série 1xxx (aluminium pur, par exemple 1100, 1350), charges recommandées : 1100, 4043,

Comme nous le savons, la série 1xxx présente une excellente résistance à la corrosion, une conductivité thermique élevée avec une faible résistance, tandis que la charge d'aluminium pur comme 1100 correspond à la composition du métal de base en termes de résistance à la corrosion et de conductivité. Pour les applications dans les conducteurs électriques et les équipements chimiques, le 4043 (alliage de silicium-) est également utilisé pour une meilleure fluidité et résistance aux fissures, en particulier dans le soudage TIG. En bref, les séries 1xxx sont molles, évitez donc de trop-allier avec des charges plus fortes pour éviter les fissures.

 

• √Série 2xxx

(Cuivre-allié, par exemple 2024, 2219, charges recommandées : 2319 (pour 2219 en particulier, 4043 à titre de compromis)

Pour les composants aérospatiaux, le 2319 est utilisé pour le 2219 car il correspond à la teneur en cuivre et offre une résistance. . 2 Les alliages de la série xxx ont une résistance élevée, mais sont sujets à la fissuration à chaud et sont souvent considérés comme non soudables, en particulier le 2024, et le 4043 est une solution de repli pour d'autres alliages 2xxx pour réduire la fissuration, bien qu'il sacrifie la résistance. Si possible, essayez d'éviter de souder les séries 2xxx et la fixation mécanique est préférable pour les applications critiques.

 

• √Série 3xxx (manganèse-allié, par exemple 3003, 3004), charges recommandées : 4043, 5356

Les séries 3xxx ont une résistance modérée, une bonne résistance à la corrosion, souvent utilisées dans la tôle, et 4043 offrent une bonne fluidité et une bonne résistance aux fissures pour le soudage à usage général-(alliage de magnésium-) peut être utilisé si une résistance ou une résistance à la corrosion plus élevée est nécessaire.. 3Les séries xxx sont soudables et le choix des charges dépend souvent de l'apparence ou des exigences de résistance après le soudage-, et elles sont largement utilisées dans les tôles, les CVC et les récipients alimentaires.

 

• √Série 4xxx : alliage de silicium- (par exemple, 4043), souvent utilisé comme charge lui-même en raison de sa bonne fluidité et de sa bonne résistance aux fissures.

 

• √Série 5xxx (alliage de magnésium-, par exemple 5052, 5083, 5086), charges recommandées : 5356, 5183, 5556

Ces séries ont une résistance élevée et une excellente résistance à la corrosion, et elles sont largement utilisées dans les récipients marins, automobiles et sous pression. En pratique, le 5356 est la charge idéale pour la plupart des alliages 5xxx en raison de sa teneur en magnésium correspondante, de son excellente résistance à la corrosion (en particulier dans les environnements marins) et de sa bonne résistance. Le 5556 est utilisé pour les applications à plus haute résistance (par exemple, le métal de base 5083 dans la construction navale). N'oubliez pas d'éviter les charges 4xxx comme le 4043 sur les alliages 5xxx si la résistance à la corrosion est critique, car le silicium peut la réduire. De plus, les charges 5xxx peuvent provoquer des dépôts (résidus noirs) lors du soudage TIG et un nettoyage est donc souvent nécessaire.

 

• √Série 6xxx (magnésium-silicium-allié, par exemple 6061, 6063), charges recommandées : 4043, 5356

Ces séries ont une bonne résistance et soudabilité, largement utilisées dans les applications structurelles, et le 4043 est largement utilisé pour son excellente fluidité, sa faible sensibilité aux fissures et sa bonne correspondance de couleur après anodisation (commune pour les alliages 6xxx). 5356 est choisi lorsqu'une résistance plus élevée est nécessaire, bien qu'il soit moins fluide et puisse ne pas correspondre aussi bien à la couleur après-anodisation. De plus, le 4043 est souvent préféré pour les réparations générales sur le 6061 en raison de sa facilité d'utilisation, mais le 5356 offre de meilleures propriétés mécaniques pour les soudures critiques.

 

• √Série 7xxx (alliage de zinc-, par exemple 7075, 7050), charges recommandées : 5356 (rarement), 4043 (à titre de compromis)

Ces séries ont une très haute résistance, utilisées dans l'aérospatiale et les composants à haute résistance-, mais une mauvaise soudabilité en raison de la fissuration. Par conséquent, les alliages 7xxx ne sont pas soudables en raison de graves problèmes de fissuration à chaud et de corrosion sous contrainte. Lorsqu'on tente de souder (par exemple pour des réparations), le 5356 ou le 4043 est utilisé pour minimiser les fissures, mais la soudure sera beaucoup plus faible que le métal de base. En général, le soudage est généralement déconseillé pour les alliages 7xxx, et des méthodes d'assemblage alternatives ou des techniques spécialisées (par exemple, le soudage par friction malaxage) sont fortement recommandées.

 

 

Considération sur le soudage de l'aluminium

 

La sélection du métal d'apport approprié est l'une des décisions les plus critiques lors du soudage de l'aluminium, car un mauvais choix peut entraîner des fissures, une perte de résistance et une mauvaise résistance à la corrosion. Contrairement à l'acier, vous n'utilisez presque jamais de métal d'apport qui correspond au métal de base, et vous devez donc réfléchir en profondeur pour obtenir un soudage de l'aluminium solide. Ci-dessous une courte liste :

 

• √Oxydation

L'aluminium s'oxyde rapidement lorsqu'il est exposé à l'atmosphère, formant une fine couche d'oxyde avec une température de fusion plus élevée (2 072 °C) que l'aluminium (660 °C). Souvent, le soudage à travers cette barrière peut provoquer des trous dans la pièce à usiner. L'élimination de la couche d'oxyde peut être réalisée par des solvants, des acides ou par des techniques mécaniques abrasives à l'aide d'une brosse métallique exclusive en acier inoxydable ou par sablage.

 

• √Anodisation

Anodisation, si la soudure doit être anodisée, choisissez une charge qui correspond à la réponse de couleur du métal de base (par exemple, 4043 pour les alliages 6xxx est souvent meilleur que 5356 après anodisation).

 

• √Préchauffage

Le préchauffage peut aider à minimiser les fissures et la formation de zones poreuses dans de grandes sections d'aluminium et des types d'alliages spécifiques. Cependant, un préchauffage excessif peut avoir des conséquences négatives. De plus, le préchauffage de l’aluminium permet d’éviter les changements brusques de température qui peuvent causer des problèmes de soudage.

 

• √Porosité

À l’état fondu, l’aluminium peut absorber de grandes quantités d’hydrogène, ce qui entraîne la formation de minuscules vides ou bulles dans le métal soudé. Cela affaiblit l’intégrité structurelle du métal, le rendant vulnérable aux défaillances dues à la pression et aux contraintes. Par conséquent, l’utilisation d’un gaz de protection et l’élimination de l’huile et de la graisse de la pièce à usiner peuvent minimiser la porosité.

 

• √Impuretés

Pour éviter que la décoloration, le grainage, la corrosion et l'oxydation ne présentent des signes d'impuretés dans un joint soudé, l'opérateur doit éliminer l'huile, la saleté et les débris de la pièce avant le soudage. peut avoir un impact négatif sur la zone de soudure, affectant la résistance et l'apparence de la pièce. Pour minimiser les travaux de préparation avant-le soudage, un stockage approprié et la maintenance de l'équipement sont toujours la meilleure option.

 

• √Épaisseur

Souder simultanément des matériaux en aluminium fins et épais est toujours un défi car la chaleur appliquée peut fondre à travers le matériau mince mais ne pas pouvoir pénétrer dans le matériau épais pour un joint de soudure solide. Les soudeurs doivent définir un paramètre couvrant les qualités d'aluminium, la méthode de soudage, l'ampérage, l'apport thermique et le type de charge pour obtenir une qualité de soudage optimale.

 

 

Caractéristiques du remplissage en aluminium

 

Le soudage de l'aluminium est un processus complexe qui nécessite de solides connaissances sur les caractéristiques des charges, qui sont énumérées ci-dessous :

 

• √4043, silicium-allié à 4.5 - 6.0% de silicium, le silicium abaisse le point de fusion et améliore la fluidité du bain de soudure, facilitant le travail et réduisant le risque de fissuration à chaud. Sa composition chimique garantit un soudage facile et un aspect lisse du cordon, bien qu'elle sacrifie une certaine résistance et résistance à la corrosion par rapport aux charges à base de magnésium-comme le 5356. C'est un excellent choix pour le soudage à usage général-, les réparations et les applications où l'apparence après-soudure (par exemple, anodisation) est importante, mais elle n'est pas idéale pour les environnements à haute résistance ou très corrosifs. Idéal pour le soudage à usage général-, en particulier sur les séries 6xxx et 3xxx. Bon pour TIG et MIG. Pas idéal pour les alliages à haute teneur en magnésium (5xxx) si la résistance à la corrosion est importante. Lorsqu'il est utilisé avec des alliages de la série 6xxx (par exemple, 6061, 6063), le 4043 offre une meilleure correspondance de couleur après anodisation par rapport aux charges à base de magnésium- comme le 5356, qui peuvent paraître plus foncées ou mal assorties.
• √ 5356, magnesium-alloyed with 5% of magnesium which can enhance strength and corrosion resistance. It excels in marine and structural welding but is temperature-limited. Its balance of strength, feedability, and color-matching makes it a top choice for welding 5xxx/6xxx aluminum alloys for marine or structural applications. Worthwhile to remember that avoid welding high Mg alloys (>3% de Mg) pour éviter la fragilité. Commun pour le soudage MIG.
• √5183/5556, alternatives à résistance supérieure-au 5356 pour les alliages 5xxx (par exemple, 5083) dans des applications exigeantes comme la construction navale.
• √2319, alliage de cuivre-, spécifique au 2219 (alliage 2xxx soudable) pour usage aérospatial.
• √1100/1070 : Charges d'aluminium pur pour la série 1xxx, composition adaptée pour la conductivité et la résistance à la corrosion.
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Technique de soudage de l'aluminium

 

Le soudage MIG et TIG sont les techniques de soudage les plus courantes pour assembler l'aluminium en raison de leur précision et de leur qualité. Parallèlement à ces deux techniques de soudage, d'autres solutions de soudage sont adoptées pour une application spécifique, et vous trouverez ci-dessous une brève introduction :

 

• √Soudage TIG (gaz inerte tungstène)

TIG Il peut fonctionner sur la polarité alternative, offrant une stabilité à l'arc et essuyant la couche d'oxyde, et un soudeur TIG expérimenté peut générer suffisamment de chaleur pour fusionner les alliages d'aluminium, avec la capacité de souder des sections fines et épaisses. Un gaz de protection inerte, le plus souvent de l'argon, est introduit dans la torche TIG pour maintenir le bain de soudure exempt de contamination.

 

• √Soudage MIG (soudage à l'arc sous gaz et métal, GMAW)

Le soudage MIG est une technique de soudage populaire pour les matériaux en aluminium plus épais, car l'apport de chaleur est plus élevé que lors du soudage TIG. Cette méthode de soudage est assez similaire au processus TIG, mais au lieu d'utiliser une électrode en tungstène non-consommable, elle utilise un fil d'électrode alimenté automatiquement qui offre des vitesses de déplacement plus rapides à partir de son pistolet à bobine. Des gaz de protection sont également utilisés pour protéger les soudures de la contamination.

 

• √Soudage par faisceau d'électrons

La méthode de soudage électronique est réalisée à l'intérieur d'une chambre à vide, protégeant la soudure des impuretés sans avoir besoin de gaz de protection supplémentaires. C'est donc une très bonne option pour les sections épaisses car elle produit un bain de soudure petit et précis.

 

• √Soudage Laser

Le soudage au laser offre une précision à la fois en largeur et en profondeur de soudure étroites, ce qui permet d'obtenir des zones de soudure propres avec l'ajout de gaz de protection.. 6Les séries xxx sont généralement réalisables pour le soudage au laser avec des charges d'aluminium 4032 ou 4047. Il s'agit d'un processus de soudage rapide qui concentre un faisceau à haute densité de puissance sur la surface de la pièce.

 

• √Soudage par résistance

Le soudage par résistance utilise la pression et le courant pour subir la fusion, et l'inconvénient de cette technique réside dans les défis possibles en cas de conductivité thermique et électrique élevée.

 

• √Soudage par friction

Le soudage par friction est conçu pour utiliser la chaleur générée par la friction mécanique pour assembler des matériaux en aluminium. L'avantage du soudage par friction est qu'il peut être utilisé pour toutes les qualités d'alliage d'aluminium, y compris les séries 2xxx et 7xxx difficiles à souder-à-, et qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser un agent de protection pour protéger le bain de soudure.

 

Service de soudage

 

Le soudage de l'aluminium peut s'avérer difficile, même pour les soudeurs expérimentés, et des techniques et précautions spéciales sont nécessaires pour un soudage de haute qualité. Des erreurs peuvent entraîner des joints faibles, des défauts ou même une défaillance complète des soudures. Fabmann peut être votre partenaire de confiance, et nous pouvons garantir des normes de qualité de soudage élevées et cohérentes, et nous proposons une large gamme de services de soudage de l'aluminium adaptés aux divers besoins de vos exigences spécifiques. Nos ingénieurs en matériaux et soudeurs sont expérimentés dans le travail avec différents types d’alliages d’aluminium et peuvent vous fournir des services de soudage de haute qualité. Notre équipe se concentre sur les aspects suivants lorsque nous exécutons vos projets comme les composants généraux, les tubes et plaques, les équipements marins et les structures de construction.

 

• √Soudage TIG et soudage MIG pour l'aluminium
• √Soudage de précision avec des tolérances serrées
• √Fabrication secondaire sur mesure telle que découpe laser, estampage, assemblage
• √ Revêtement de puissanceet anodisation