Soudage sous protectiongazeuse des alliagesd'aluminiumProcédés et choix du gaz de protection

A chaque procédé son gaz de protection

Pour l'assemblage des alliages légers, on a lechoix entre de nombreux procédés. De ce fait, lagamme de gaz de protection est très vaste.

Soudage TIGAfin de mieux briser la couche d’oxyde située ensurface, l'opération de soudage est réalisée encourant alternatif. En complément de l’utilisationde l’argon ainsi que des mélanges argon-hélium,une autre solution a été développée, à savoir ungaz de protection sous forme de mélanges àdeux et trois constituants : Alumix N et AlumixHe N. L’ajout d’azote dans l'Alumix N stabilise,concentre l’arc électrique et améliore lapénétration. Il diminue également le taux deporosité en zone fondue. Le soudage TIG encourant continu avec une polarité inverse n’estpas très répandu. Il nécessite l'utilisation del’hélium pur ou d'un gaz à haute teneur en hélium.

Soudage MIGDans la plupart des cas, il est conseillé d’utiliserla technique pulsée. Celle-ci permet de souderdes épaisseurs plus faibles et diminue en mêmetemps le risque de formation de porosités. Deplus, la formation de projections est réduite. Lagamme de gaz est similaire à celle utilisée pour lesoudage TIG. L’ajout d’azote dans les mélangesAlumix N améliore la stabilité et compacité. Plusla tôle est épaisse, plus il est conseilléd’augmenter la teneur en hélium.

Procédés particuliersLe soudage plasma est une alternative possibleau soudage TIG que l’on utilise de préférencepour le soudage automatisé. Il en est de mêmepour le procédé plasma MIG, combinaison desprocédés MIG et plasma. Cette technologiepermet de souder des tôles très épaisses en uneseule passe avec une qualité très élevée. Latechnique MIG bi-fils regroupe deux fils-fusiblesdans une même buse avec, dans la plupart descas, deux dévidoirs et sources de courantséparées. Cette technique est de préférenceutilisée pour la réalisation de cordons de grandelongueur en position à plat ou sur des cordonscirculaires.

Gaz de protection pour le soudage TIG et MIG

Groupeselon Composition

ISO14175 Ar He N2

Argon 4.5 I1 x - -

Hélium 4.6 I2 - x -

Alumix He30 I3 x x -

Alumix He50 I3 x x -

Alumix He70 I3 x x -

Alumix N Z x - x

Alumix He15 N Z x x x

Alumix He50 N Z x x x

Principaux domaines d'applicationL’aluminium est un matériau de construction présentant beaucoupd’avantages. Il est léger, solide, très résistant à la corrosion et peut être misen forme facilement. Un des domaines d’application est la construction detrains à grande vitesse. La fabrication automobile s’y est ajoutée récemment.Il y a en outre d’autres domaines d’application tels que l’industrie du cycle, lafabrication de ventilateurs, de réservoirs, la construction mécanique etnavale. Le Génie civil utilise également des alliages d’aluminium.

Que faut-il retenir en particulier lorsque l'on soude des alliages légers ?La présence d’une couche d’oxyde réfractaire (alumine) nécessite de souderen polarité inverse (MIG) ou en courant alternatif (TIG). Le coefficient dedilatation et retrait est très différent de celui de l’acier. D’autre part, en raisond’une conductibilité thermique très élevée, il faut particulièrement faireattention au  mouillage. L’aluminium est sensible à la présence d'hydrogène,générant des porosités. Ainsi, il faut veiller à ce que les métaux d’apportsoient stockés de manière appropriée, que les bords de tôles soient décapéset dégraissés, et que l’alimentation en gaz de protection soit correctementpurgée.

Soudage TIG ou MIG ?Le procédé TIG est principalement utilisé pour l'obtention de soudures dequalité, et le procédé MIG pour sa haute productivité. Le procédé TIG peutêtre optimisé en modifiant la balance pour le soudage en courant alternatif.Le soudage MIG est, lui aussi, de plus en plus utilisé pour des applicationsexigeant une haute qualité. Dans ce cas, il est indispensable de passer par latechnique pulsée. Afin de répondre à ces exigences élevées, on emploie desdévidoirs à quatre galets et des systèmes push-pull (tiré/poussé).

Métaux de baseLes éléments d’alliage et les procédés de fabrication déterminent lescaractéristiques des matériaux. Il faut distinguer les alliages à durcissementstructural, aluminium écroui et non trempants. On utilise de préférencecomme métaux non trempants des alliages AlMg présentant une duretésuffisamment élevée. Dans la construction automobile, on emploie avant toutdes alliages à durcissement structural, tels que AlZnMG ou AlMgSi. Certainsalliages de fonderie ne se prêtent guère au soudage car ils sont sensibles à laformation de porosités.

Métaux d'apportDans la plupart des cas, l’aluminium est soudé avec des matériaux de mêmenature ou de nature similaire. Afin d’éviter les fissurations lors du soudage,on utilise également pour les métaux à durcissement structural des métauxd'apport de types AlMg ou AlMgMn. Les métaux d'apport du type AlSi ontune dureté moins élevée et acceptent mieux les contraintes mécaniques del'opération de soudage. Il faut également tenir compte de la résistance à lacorrosion et du traitement de surface qui suit. En soudage MIG, on utilisesurtout des diamètres de 1,2 mm et 1,6 mm.

Préparation des bords et préchauffageLa préparation des bords est très importante pour le soudage de l’aluminium.Il est préférable d’opter pour le fraisage lors de la préparation des bords platsou chanfreinés. En outre, pour le soudage TIG, il est indispensable de tomberla carre à l’envers des bords à souder (opération consistant à casser l'angledes bords de chaque pièce). D’une manière générale, il est conseillé deprocéder à un préchauffage (80°C à 150°C) pour les tôles dont l’épaisseur estsupérieure à 8 mm.

Conseils pratiques

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Messer offre une vaste gamme de gaz, maisce n’est pas tout !

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