La soudure de métaux légers tels que l’aluminium est un défi par rapport à la soudure d’alliages d’acier, car la soudure de l’aluminium exige une excellente précision afin d’obtenir une jonction solide! La soudure de l’aluminium exige une excellente précision afin d’obtenir un joint solide, mais quel type de soudure nous permettra d’y parvenir ? Si vous ne connaissez pas très bien les types de soudure qui existent, la différence entre chacun d’entre eux et les avantages et inconvénients, visitez notre article dédié aux différents types de soudure.
Mais ne vous inquiétez pas, car dans cet article, nous allons vous expliquer tout ce que vous devez savoir pour apprendre à souder de l’aluminium. En outre, nous montrons les différentes méthodes qui peuvent être utilisées pour le soudage de l’aluminium, et le choix dépendra des besoins particuliers de votre projet. Commençons !
Il est préférable d’y aller étape par étape. Nous allons donc vous expliquer ce que vous devez savoir avant de commencer à souder. Ainsi, vous serez en mesure de mieux comprendre l’ensemble du processus et de mieux choisir votre méthode.
L’aluminium est un métal léger et mince, et l’un des matériaux les plus utilisés dans le monde des travaux de soudure. Bien qu’il soit léger (la densité de l’aluminium est un tiers de celle de l’acier), il est solide et résistant.
acier), il est solide et résistant, ce qui le rend si populaire.
Il a un point de fusion très bas d’environ 660°C et est hautement conducteur d’électricité et de chaleur. C’est pourquoi l’aluminium pur est largement utilisé dans les applications électriques, car sa conductivité électrique est supérieure à celle de tous les alliages.
C’est un métal très ductile, dont la résistance mécanique est très faible. Pour cette raison, il est souvent allié à différents métaux pour le durcir et améliorer ses caractéristiques mécaniques. Ainsi, les alliages ont une meilleure résistance mécanique que l’aluminium pur.
L’aluminium doit être soudé à basse température, car comme il a un point de fusion plus bas et une conductivité très élevée, si ce n’est pas fait de cette manière, des brûlures seront créées et le métal finira par avoir des trous.
En outre, c’est un matériau assez réactif, ce qui signifie que lorsqu’il est exposé, il forme une couche d’oxyde. Il en résulte souvent des soudures poreuses, ce qui constitue un problème. Pour éviter cela, il faut bien nettoyer l’aluminium avant de le souder (nous l’expliquerons plus tard), et travailler très rapidement, car il se détache généralement en quelques minutes.
Comme indiqué ci-dessus, l’aluminium est allié à différents métaux pour obtenir des métaux plus solides et plus durables. Généralement, ces alliages sont créés avec du cuivre (Cu), du magnésium (Mg), du silicium (Si) et du zinc (Zn). À cela s’ajoutent d’autres métaux en petites quantités, comme le chrome (Cr), le fer (Fe), le nickel (Ni) et le titane (Ti). Il existe donc de nombreux alliages d’aluminium, qui présentent tous des caractéristiques supérieures à celles de l’aluminium pur.
Ces alliages peuvent être obtenus par différentes techniques, ainsi que par moulage ou par des procédés impliquant une déformation, tels que le laminage et le forgeage.
Il existe de nombreux types d’alliages d’aluminium, comme nous venons de le mentionner, mais dans cette section, nous ne considérerons que les alliages d’aluminium pour le forgeage, car ce sont ceux qui sont utilisés pour la soudure.
En ce qui concerne la classification, nous pouvons distinguer deux classifications différentes, la première est la nomenclature et la classification selon la norme UNE 38-300, et la seconde est la nomenclature selon l’Association de l’Aluminium (AA), également connue sous le nom de classification américaine.
Selon la norme UNE 38-300, l’aluminium et les alliages d’aluminium pour le forgeage constituent la série L-3XXX. Cette série est classée en différents groupes, en fonction des principaux éléments d’alliage. Et selon la classification de l’Association de l’aluminium, chaque alliage reçoit un numéro à quatre chiffres, le premier chiffre indiquant les principaux alliages.
Une fois que nous avons vu quels sont les alliages de forgeage, nous allons voir quelles sont les caractéristiques de chacun d’entre eux, et la soudabilité de chaque alliage. Parmi tous ces alliages, on peut également distinguer deux groupes différents en termes de soudabilité.
On peut distinguer les alliages liables (alliages traitables à chaud) et les alliages non liables (alliages non traitables à chaud). Le traitement thermique appelé trempage consiste à chauffer le matériau à 500 ºC, puis à le refroidir très rapidement. Selon l’alliage, un processus de maturation sera effectué, qui peut être naturel ou artificiel. La première consiste à le maintenir à température ambiante, tandis que dans la seconde, il est maintenu à environ 200 ºC.
Lorsque ce traitement est effectué sur les alliages qui peuvent être transformés en bons alliages, ils augmentent leur dureté et leur résistance mécanique. Mais les alliages non brûlables ne changent pas leurs propriétés avec ce traitement.
Dans la suite, nous allons montrer quels sont les alliages non brûlables, puisque les alliages de ce type sont soudables. En ce qui concerne les alliages soudables, la soudure n’est pas recommandée pour de nombreux alliages, bien que certains puissent être soudés. C’est parti !
Il s’agit du groupe L-30XX selon l’UNE, et 1XXX selon l’AA. Ces alliages, d’une pureté minimale de %99, sont de l’aluminium presque pur. Et comme mentionné ci-dessus, l’aluminium pur est principalement utilisé dans les applications électriques.
Ces alliages sont non soudables et donc mécanisables. L’alliage le plus important de ce groupe pouvant être soudé par les procédés TIG et MIG est l’alliage L-3001 (UNE)/1100 (AA). Bien que cet alliage soit également soudable par d’autres types de procédés, tels que la soudure par résistance par points ou à la molette, le brasage ou la soudure.
Il s’agit du groupe L-31XX de la nomenclature UNE, et 2XXX de l’AA. Normalement, ces alliages sont faits de cuivre et recouverts d’aluminium. Ce sont des matériaux très solides, mais pas très résistants à la corrosion. Ils sont principalement utilisés dans la construction aéronautique.
Il s’agit d’alliages collables, la soudure n’est donc pas recommandée pour la plupart d’entre eux. Toutefois, l’alliage L-3191/2219 peut être soudé par résistance par points ou par soudure au TIG et au MIG, et l’alliage L-3140/2024 peut être soudé par résistance par points ou par soudure.
Ces alliages font partie du groupe UNE L-33XX, et 5XXX dans la nomenclature AA. Ce sont des métaux faciles à utiliser, et ils sont également résistants à la corrosion. Cependant, ce ne sont pas les métaux les plus solides mécaniquement. En outre, il faut veiller à éviter les températures trop basses, qui peuvent être dangereuses.
Il existe des alliages liables et d’autres non liables, et de nombreux alliages peuvent être soudés, soit par MIG/TIG, soit par soudure par points ou par résistance. Ces alliages soudables sont les suivants : L-3360 (UNE)/5052 (AA), -/5652, L-3321/5083, L-3322/5086, L-3390/5454
y -/5456.
Les alliages d’aluminium, de magnésium et de silicium font partie des groupes UNE L-34XX et 6XXX, selon l’Association de l’aluminium. Ce sont des alliages assez solides et polyvalents, et ils se distinguent par le fait qu’ils peuvent être traités thermiquement. Cela est dû à la proportion de silicium et de magnésium qu’ils contiennent.
Ces alliages peuvent être traités thermiquement, mais la plupart d’entre eux peuvent encore être soudés par MIG/TIG, par résistance par points ou par soudure ou brasés. Certains d’entre eux peuvent également être soudés à chaud. Voici les alliages soudables : L-3420/6061, L-3441/6063, et enfin L-3431/6101 et L-3451/6351, qui peuvent également être brasés.
Ces alliages aluminium-silicium sont désignés sous le nom de groupe L-35XX, et de 4XXX dans l’AA. Le silicium qu’il contient fait que le point de fusion de l’aluminium est fortement réduit. Il n’est donc pas rare de trouver des électrodes de soudure de ce groupe.
Cependant, il existe des alliages collables et des alliages non collables, et le soudage par les procédés habituels n’est pas recommandé pour les alliages de ce type.
Dans le groupe L-36XX appartenant à l’UNE, qui serait de nomenclature AA 8XXX. Comme il s’agit d’alliages différents, il n’est pas possible d’en avoir une description exacte.
Les alliages d’aluminium et de zinc constituent respectivement le groupe L-37XX et 7XXX de l’UNE et de l’AA. Ces alliages ont une très grande résistance, c’est pourquoi ils sont aussi largement utilisés dans l’aéronautique. En plus du zinc, ils contiennent généralement un peu de magnésium, ce qui les rend aptes au traitement thermique.
Bien que la plupart d’entre eux ne puissent pas être soudés, certains alliages conviennent au procédé de soudure MIG/TIG et au soudage par points ou à la molette, comme le L-3741/7005, le L-3731/7039. Et l’alliage L-3710/7075 peut être soudé par points ou en continu.
Le groupe UNE L-38XX et le groupe AA 3XXX désignent les alliages d’aluminium et de manganèse. Ils contiennent normalement environ 1,5 % de manganèse. Le principal avantage est qu’ils sont très faciles à travailler, et bien qu’ils ne puissent pas être traités thermiquement, cet alliage est un bon choix pour entrer dans le monde du soudage et du brasage des alliages d’aluminium.
Les alliages d’aluminium-manganèse sont non brûlables, et deux alliages se distinguent par leur soudabilité : L-3810/3003 et L-3820/3004. Les premiers peuvent être soudés par TIG/MIG et par résistance, par points ou à la molette, et les seconds, en plus de ces procédés, peuvent également être brasés et soudés.
Ces alliages n’ont pas de nomenclature dans l’AA, mais ils appartiennent au groupe L-39XX de l’UNE.
Maintenant que vous en savez un peu plus sur l’aluminium, ses caractéristiques et sa soudabilité, nous allons vous indiquer les étapes à suivre pour pouvoir enfin commencer à souder.
Pour pouvoir être soudées sans problème, les pièces en aluminium doivent être extrêmement propres. En effet, l’aluminium forme généralement une fine couche d’oxyde d’aluminium, qui fond à une température beaucoup plus élevée que l’aluminium. Cela présente un danger, car s’il reste de l’oxyde, cela peut entraîner des inclusions d’oxyde dans la soudure, réduisant ainsi la résistance de la soudure.
La façon la plus simple d’effectuer ce nettoyage est généralement mécanique, à l’aide d’une brosse métallique. Veillez toujours à utiliser des brosses propres ou des brosses qui n’ont été utilisées que pour nettoyer de l’aluminium. Les brosses utilisées avec d’autres métaux peuvent laisser des traces de ces métaux qui peuvent affecter la qualité de la soudure. Une autre chose à garder à l’esprit est de brosser doucement, car si vous le faites brusquement, vous pouvez incruster plus d’oxydes dans l’aluminium de base.
Les baguettes, les fils et les électrodes enrobées peuvent être utilisés comme métal d’apport pour le soudage de l’aluminium :
Électrodes enrobées pour la soudure de l’aluminium
Les électrodes revêtues sont utilisées avec un courant continu de polarité inverse (DC+). Il faut faire très attention à l’humidité et il est préférable de les sécher avant de les utiliser pour la soudure, sinon ils peuvent produire des pores. Vous devez choisir celle qui est la plus proche de votre aluminium de base, ces électrodes étant les plus courantes :
Désignation des électrodes Composition des électrodes
De même, si vous choisissez une barre, sélectionnez un matériau d’apport en aluminium dont la température de fusion est similaire à celle de l’aluminium de base. Notez que les tiges doivent être propres pour obtenir une bonne soudure. Les plus courantes sont les barres en alliage 4043 et 5356. Si vous n’êtes pas sûr, vous pouvez choisir l’une des deux.
Utilisez une baguette d’apport de la même taille que l’électrode en tungstène.
Avant de commencer à souder, vous devez vous assurer que les pièces à souder ne bougeront pas pendant toute la durée du processus. Pour ce faire, vous pouvez utiliser des pinces pour les maintenir fermement sur votre surface de travail.
Comme nous le mentionnons dans tous nos articles, la protection est d’une importance capitale pour la soudure. Plus vous vous protégerez, plus vous travaillerez en sécurité. Vous n’avez pas besoin d’être complètement équipé, mais vous devriez au moins avoir des gants et un casque de sécurité.
Un tablier de soudage, un masque respiratoire et des chaussures de sécurité sont également recommandés.
Le préchauffage n’est généralement pas nécessaire. Les exceptions à cette règle sont les pièces très épaisses, car dans ce cas, le préchauffage peut réduire l’apport de chaleur pour obtenir une fusion correcte.
Le préchauffage est généralement courant lorsqu’on utilise le procédé TIG, mais pas lorsqu’on utilise le type de soudage MIG.
La soudure TIG est le procédé le plus couramment utilisé pour le soudage de l’aluminium. Une machine à souder capable de contrôler le courant est très utile pour éviter que la pièce en aluminium ne surchauffe et ne provoque des brûlures. En effet, l’aluminium a besoin de beaucoup de chaleur pour atteindre sa température, mais une fois celle-ci atteinte, elle peut être maintenue pendant longtemps. En outre, la soudure TIG peut être utilisée sur de l’aluminium aussi bien fin qu’épais.
Avant de commencer avec toutes les étapes, voici une très bonne vidéo sur le soudage TIG de l’aluminium :
Pour la soudure TIG de l’aluminium, on utilise un gaz de protection. On utilise normalement de l’argon, en raison de sa bonne action nettoyante et de son profil de pénétration, et on peut également ajouter 3 % d’hélium pour une plus grande stabilité de l’arc. Mais si vous soudez un alliage aluminium-magnésium, un mélange d’argon et d’hélium (maximum 75 % d’hélium) est recommandé pour minimiser la création d’oxyde de magnésium.
Vous aurez besoin d’un poste à souder TIG pour réaliser ce processus. Toutefois, la soudure de l’aluminium peut être réalisée à l’aide d’un certain nombre de procédés TIG différents :
Il s’agit du type de soudure TIG le plus couramment utilisé pour souder l’aluminium, et la raison en est que la soudure AC permet d’obtenir une pénétration et une propreté intermédiaires.
Un courant à haute fréquence est utilisé pour faciliter l’amorçage de l’arc sans qu’il soit nécessaire de toucher l’électrode à la pièce. En outre, les sources d’énergie à onde carrée sont utilisées pour prolonger la période pendant laquelle l’électrode est positive et le décapage de la pièce se produit.
Dans ce type de soudure en courant alternatif, on utilise des électrodes en tungstène pur ou des électrodes en tungstène avec oxyde de zirconium. En cas d’utilisation d’ondes carrées, on peut également utiliser des électrodes en tungstène avec du thorium.
Cette méthode est utilisée pour souder des pièces d’aluminium épaisses sans nécessiter de préchauffage. Il est généralement utilisé pour la soudure automatique, et l’hélium est utilisé comme gaz de protection. Bien qu’aucun préchauffage ne soit requis, un processus de décapage est nécessaire. Après la soudure, la couche d’oxyde est éliminée par brossage mécanique.
La soudure MIG peut également être utilisée pour souder l’aluminium. C’est le procédé le plus adapté aux tôles d’aluminium fines en raison de la chaleur nécessaire.
Le système d’alimentation en fil peut être de type glisser, pousser ou glisser-pousser. Cela dépend de l’épaisseur et de la dureté de l’alliage. En outre, pour les fils de petit diamètre, on utilise des sources d’alimentation à tension constante avec des alimentateurs à vitesse constante. Pour les fils de grand diamètre, en revanche, on utilise des sources d’alimentation à courant constant et des alimentateurs à vitesse variable.
L’argon est utilisé comme gaz de protection, car l’argon pur est le meilleur gaz pour la soudure MIG de l’aluminium. Quant aux gaz de transfert, différents types de transfert peuvent être utilisés, bien que le transfert normalement utilisé dans la soudure MIG aluminium soit généralement le transfert par pulvérisation.
On utilise généralement la technique de soudure avant, en inclinant le pistolet d’environ 7° à 12° dans la direction de la soudure.
Pour éteindre l’arc, on augmente la vitesse jusqu’à ce que l’électrode se sépare de la pièce, ou l’autre option consiste à changer la direction de la soudure et à couper l’arc au niveau du cordon de soudure. Les appendices peuvent également être utilisés pour éteindre l’arc sur ceux-ci. Les alliages qui sont collables sont soudés avec des cordons droits.
Enfin, vous devez savoir que la soudure MIG de l’aluminium présente certains inconvénients, comme les imperfections qui peuvent être créées, telles que l’absence de fusion, les fissures dans le cratère, la porosité et l’inclusion d’oxydes.
L’aluminium peut également être soudé à l’arc électrique, bien que ce ne soit pas un procédé très recommandable car le cordon obtenu n’est généralement pas très homogène. Mais si vous devez faire une soudure où cela ne pose pas de problème, ce type de soudure peut être une option.
Vous devez garder à l’esprit que les électrodes doivent être complètement sèches et propres pour pouvoir les utiliser sans problème, il est donc conseillé de les sécher. En outre, vous devrez préchauffer les pièces dans le cas où il s’agit de pièces compliquées et de grandes épaisseurs.
Une épaisseur minimale de 3 mm est recommandée pour utiliser ce procédé de soudure sur l’aluminium. Avec plus de 6 mm, il faut réaliser un chanfrein en V de 60º à 90º, et pour les grandes épaisseurs, les préparations en U sont recommandées.
Après la soudure, les scories doivent être enlevées à l’aide d’une brosse et d’une pioche, et avec l’aide d’eau chaude. En effet, les scories favorisent la corrosion de l’aluminium.
Les alliages d’aluminium et l’aluminium lui-même peuvent être soudés par oxycoupage, mais il est recommandé d’utiliser ce procédé uniquement pour des réparations et des soudures mineures. Vous pouvez notamment l’utiliser si l’épaisseur de vos pièces est comprise entre 0,7 et 25 mm.
Ce procédé a l’avantage d’être très simple, mais il présente aussi quelques inconvénients. Entre autres choses, vous devez utiliser un matériau de remplissage, le processus est très lent, la déformation se produit et elle se déforme très facilement.
Le combustible à utiliser est l’acétylène avec une flamme neutre, bien que parfois une flamme avec suffisamment d’acétylène réduise la formation d’oxydes.
Si les pièces sont d’une épaisseur supérieure à 5 mm, de simples chanfreins en V sont utilisés. Ils peuvent être réalisés avec des pièces allant jusqu’à 12 mm. Ce qui n’est pas recommandé, c’est l’utilisation de plaques d’appui ou de joints superposés, car le flux peut y rester et provoquer la corrosion du métal de base.
Si l’épaisseur de la pièce est importante, un préchauffage doit être effectué avant le soudage. Pour ce faire, il suffit de déplacer la flamme dans un mouvement circulaire et de chauffer les bords du joint jusqu’à la formation du bain de fusion. La baguette de métal d’apport y est placée, et le processus de soudage se poursuit jusqu’à ce que tout le matériau soit fondu.
Après le brasage, tous les résidus de flux doivent être éliminés. Pour ce faire, il faut baigner les pièces dans de l’eau contenant de petites quantités d’acide nitrique ou sulfurique, puis les laver à l’eau. Les grandes pièces peuvent également être lavées à la vapeur.
Certains alliages peuvent être brasés, mais la grande majorité des alliages ne peuvent pas être brasés par cette méthode. Ce que vous devez regarder pour savoir si vous pouvez braser ou non, c’est la température de fusion du métal. Les températures de fusion du métal de base et du métal d’apport sont souvent très proches, comme dans le cas des alliages d’aluminium et de cuivre, et de certains alliages d’aluminium et de zinc, tels que les 7055, 7178 et 7001 (AA).
Les alliages d’aluminium et de silicium sont couramment utilisés comme métaux d’apport. Pour choisir le bon métal, il faut s’assurer que la température de fusion du matériau d’apport est inférieure à celle du métal de base. C’est encore plus vrai si le soudage est effectué au chalumeau.
Le flux est appliqué sous forme de pâte, et il est recommandé de ne pas en utiliser trop, afin de ne pas avoir de problèmes de corrosion. Après le brasage, vous devez enlever le flux avec de l’eau chaude et une brosse en fibres, jamais une brosse métallique.
Pour le brasage, vous devez utiliser un flux pour éliminer la couche d’oxyde et éviter le contact avec l’air, entre autres choses.
Les résidus de ce flux doivent toujours être éliminés, car ils ont tendance à absorber l’humidité. Ils s’enlèvent assez facilement avec de l’eau chaude.
Les matériaux généralement utilisés pour les métaux d’apport sont l’étain, le zinc, le plomb et le cadmium. Mais les meilleures propriétés mécaniques sont obtenues avec des métaux d’apport en zinc à haute température, qui ont également un très bon comportement face à la corrosion.