Les pièces moulées en aluminium présentent des caractéristiques de soudage très variables. La série d'alliages, le procédé de moulage et l'identification de la pièce sont des facteurs importants pour déterminer si une pièce moulée en aluminium peut être soudée et quel métal d'apport utiliser.
Ce guide décompose chaque série de pièces moulées en aluminium (1xx.x à 7xx.x) avec des recommandations de soudage spécifiques, explique comment identifier les pièces moulées inconnues grâce à une inspection visuelle et détaille comment différents processus de moulage affectent la soudabilité.
Les pièces moulées en aluminium pur présentent une excellente soudabilité. Ces alliages contiennent au moins 99 % d'aluminium et un minimum d'éléments d'alliage. L'absence d'additifs facilite leur soudage sans risque de fissuration.
Pour le métal d'apport, utilisez le 1100 ou le 4043. Le métal d'apport 1100 correspond à la composition du matériau de base, tandis que le 4043 ajoute du silicium pour une meilleure fluidité.
Les pièces moulées en aluminium-cuivre présentent d'importants défis de soudage. Leur teneur en cuivre varie de 4 à 10 %, ce qui les rend sujets aux fissures à chaud lors du soudage. De nombreux fabricants considèrent les pièces moulées de la série 2xx.x comme non soudables pour les applications critiques.
Si le soudage est absolument nécessaire, utilisez le métal d'apport 4043. Préchauffez la pièce moulée à 300-400 °C et maintenez cette température pendant le soudage. Le traitement thermique post-soudage restaure les propriétés mécaniques, mais nécessite un contrôle précis de la température.
Ces pièces moulées dominent le marché de l'aluminium, représentant environ 90 % de toutes les pièces moulées commerciales en aluminium. Leur teneur en silicium (5 à 12 %) assure une excellente coulabilité et une soudabilité modérée. Les alliages les plus courants sont le 356, le 319 et l'A356.
Utilisez des métaux d'apport 4043 ou 5356 selon l'alliage. Pour les pièces moulées en 356 et A356, le 4043 est le plus adapté grâce à sa teneur en silicium. Les pièces moulées à teneur en magnésium plus élevée (supérieure à 0.5 %) peuvent bénéficier d'un apport 5356 pour une meilleure correspondance des couleurs après anodisation.
Les pièces moulées à haute teneur en silicium offrent une bonne soudabilité lorsque la teneur en silicium reste inférieure à 12 %. Ces alliages s'écoulent bien pendant la coulée et produisent des soudures résistantes aux fissures. Les alliages 413 et 443 sont des exemples courants de cette série.
Choisissez un métal d'apport 4043 ou 4047. Le métal d'apport 4047 contient 12 % de silicium et est particulièrement adapté aux matériaux de base à forte teneur en silicium. Il produit des cordons de soudure plus lisses et réduit le risque de porosité.
Les pièces moulées en aluminium-magnésium présentent une excellente soudabilité et une excellente résistance à la corrosion. La teneur en magnésium (4 à 10 %) assure une bonne résistance sans compromettre la qualité des soudures. Ces alliages sont fréquemment utilisés dans les applications marines et chimiques.
Choisissez le métal d'apport 5356 ou 5183. Le 5356 convient à la plupart des applications, tandis que le 5183 offre une résistance supérieure pour les pièces moulées contenant plus de 4.5 % de magnésium.
Ces pièces moulées à haute résistance présentent une faible soudabilité. La teneur en zinc (5 à 7 %), combinée au magnésium, les rend vulnérables à la fissuration par corrosion sous contrainte. Le soudage réduit souvent les propriétés mécaniques de 50 % ou plus dans la zone affectée thermiquement.
Lorsque le soudage est inévitable, utilisez le métal d'apport 5356. Réduisez l'apport de chaleur et évitez de souder dans les zones de contrainte critiques. Envisagez d'autres méthodes d'assemblage, comme les fixations mécaniques pour les applications structurelles.
Contactez le fabricant d'origine si la documentation n'est pas disponible. De nombreuses fonderies conservent des archives des pièces moulées produites il y a plusieurs décennies. Le code de date de moulage ou la marque de fonderie peuvent aider à retracer les spécifications de l'alliage.
Epaisseur
Mesurez les sections les plus fines et les plus épaisses de la pièce moulée.
Marques de broche d'éjecteur
Les pièces moulées sous pression présentent des marques circulaires (de 0.125 à 0.500 pouce de diamètre) là où les éjecteurs ont poussé la pièce hors de l'outil. Ces marques apparaissent sur un côté de la pièce selon un motif régulier.
Les moulages au sable et à la cire perdue ne présentent pas ces marques distinctives.
Étant donné que les alliages de la série 3xx.X constituent la grande majorité des pièces moulées commerciales, il est statistiquement probable que la pièce appartienne à cette famille et que le choix d'un métal d'apport 4043 soit un point de départ. Cette approche fonctionne pour environ 9 pièces moulées inconnues sur 10.
Effectuez un essai de soudure sur une zone non critique avant de lancer le soudage en production. Soyez attentif à toute fissuration excessive, porosité ou décoloration inhabituelle pouvant indiquer une autre série d'alliage.
Les pièces moulées en sable offrent généralement la meilleure soudabilité parmi tous les procédés de moulage. Le refroidissement plus lent produit des structures à grains plus gros avec des contraintes résiduelles minimales. Porosité au gaz reste faible car le moule en sable permet aux gaz de s'échapper lors de la solidification.
Les soudeurs peuvent utiliser les paramètres standards sans précautions particulières. La structure à gros grains absorbe mieux les contraintes de retrait de la soudure que les matériaux à grains fins. La préparation de surface nécessite l'élimination des inclusions de sable et des couches d'oxyde avant le soudage.
Les pièces moulées en moule permanent se situent entre les pièces moulées en sable et les pièces moulées sous pression en termes de soudabilité. Le moule métallique permet un refroidissement plus rapide que le sable, créant une structure granulaire plus fine et des contraintes résiduelles modérées. Ces pièces moulées présentent une bonne précision dimensionnelle. porosité minimale.
Réduisez l'apport de chaleur de soudage de 10 à 15 % par rapport aux pièces moulées en sable. La structure granulaire plus fine augmente légèrement la sensibilité à la fissuration à chaud. Préchauffez à 200-250 °C pour les sections de plus de 0.500 cm d'épaisseur.
Les pièces moulées sous haute pression présentent les plus grands défis en matière de soudage. L'injection rapide de métal en fusion emprisonne gaz et lubrifiants à l'intérieur de la pièce. Cette porosité interne se dilate pendant le soudage, créant des bulles et des cratères dans le cordon de soudure.
De nombreuses pièces moulées sous pression sont considérées comme non soudables pour les applications sous pression. Lorsque le soudage est nécessaire, utilisez le plus faible apport de chaleur possible. Le soudage TIG avec gaz de protection argon pur minimise l'expansion de la porosité. Attendez-vous à une certaine porosité dans la soudure, quelle que soit la technique.
