Soudez l'aluminium moulé en nettoyant d'abord la surface avec une brosse en acier inoxydable et un dégraissant. Préchauffez la pièce à 300 °C (150 °F) pour réduire les fissures. Pour de meilleurs résultats, utilisez le soudage TIG AC avec un fil d'apport 4047. Après le soudage, laissez refroidir lentement pour éviter les contraintes et les fissures.
Le moulage au sable produit des pièces en aluminium Avec une porosité modérée et une bonne soudabilité, ce procédé permet d'obtenir des pièces moulées dont la structure granulaire se prête relativement bien au soudage.
Le moulage en moule permanent crée des pièces en aluminium plus denses avec des structures à grains plus fins que moulage en sableCes pièces moulées présentent une porosité comprise entre 0.05 % et 0.2 %. Cette porosité réduite facilite le soudage des pièces moulées en moule permanent par rapport aux pièces moulées en sable. Cependant, la structure granulaire plus fine exige un contrôle thermique plus précis lors du soudage.
Le soudage de l'aluminium moulé sous pression entraîne souvent une dilatation de la porosité. Les gaz emprisonnés se dilatent sous l'effet de la chaleur, provoquant des défauts de soudure. De nombreuses pièces moulées sous pression sont considérées comme non soudables sans techniques de préparation spécifiques.
La grande majorité des pièces moulées en aluminium rencontrées dans la fabrication et la réparation générales, estimées à 80-90 %, appartiennent aux alliages des séries 3xx.x et 5xx.x.
Série 3xx.x (Al-Si-Mg/Cu)
Ces alliages aluminium-silicium, tels que les 319.0, 356.0 et A356, sont les plus courants et sont considérés comme facilement soudables. Ils sont généralement soudés avec un métal d'apport de la série 4xxx.
Série 5xx.x (Al-Mg)
Ces alliages aluminium-magnésium, comme le 535.0 (souvent commercialisé sous des noms commerciaux comme Almag 35), sont également facilement soudables et réputés pour leur bonne résistance mécanique et à la corrosion. Ils doivent être soudés avec un métal d'apport de la série 5xxx.
Les alliages des séries 2xx.x et 7xx.x sont généralement considérés comme difficiles, voire impossibles, à souder avec des procédés à l'arc conventionnels en raison de leur composition chimique, ce qui les rend très sujets à la fissuration à chaud lors de la solidification.
Série 2xx.x (Al-Cu)
La teneur en cuivre, comprise entre 4 et 10 %, crée une large plage de températures de solidification, augmentant ainsi la susceptibilité à la fissuration à chaud.
Les alliages comme le 206 et le 242 nécessitent un préchauffage important et des métaux d'apport spécifiques. De nombreux fabricants évitent complètement de souder ces alliages.
Série 7xx.x (Al-Zn)
Les alliages à base de zinc de la série 700 sont considérés comme non soudables dans la plupart des applications. Leur teneur en zinc, généralement comprise entre 6 et 8 %, provoque de fortes fissurations à chaud lors du soudage.
Ces alliages sont également sujets à la fissuration par corrosion sous contrainte dans la zone affectée thermiquement. Les alliages courants comme le 713 et le 771 doivent être assemblés par fixation mécanique plutôt que par soudage.
Éliminez toutes les huiles, graisses et contaminants organiques à l'aide d'acétone ou de nettoyants spéciaux pour aluminium. Appliquez le solvant avec des chiffons propres et non pelucheux, en travaillant dans un seul sens.
Changer fréquemment de chiffon pour éviter de redistribuer les contaminants. Laisser sécher complètement la surface avant de continuer. N'utilisez jamais de solvants chlorés, car ils peuvent provoquer une porosité de la soudure.
Utilisez une brosse métallique en acier inoxydable exclusivement dédiée au travail de l'aluminium. Brossez dans une seule direction en exerçant une pression modérée pour éliminer la couche d'oxyde.
Pour les applications critiques, utilisez une fraise ou une lime en carbure pour retirer la matière jusqu'à une profondeur de 0.005 pouce. La couche d'oxyde se reforme en quelques minutes ; soudez donc immédiatement après le nettoyage.
Soufflez de l'air comprimé propre et sec sur la zone de soudure à 30-40 PSI. Maintenez la buse à un angle de 45 degrés pour éloigner les particules de la zone de soudure.
Essuyez la zone avec de l'alcool isopropylique sur un chiffon propre. Ce nettoyage final élimine toute poussière ou particule de brosse restante.
Préchauffer les sections épaisses de plus de 0.25 pouce à une température de 200 à 300 °F. Utiliser des crayons indicateurs de température pour surveiller précisément la température.
Appliquez la chaleur uniformément sur toute la pièce à l'aide d'un chalumeau oxygaz à flamme neutre. Maintenez la température de préchauffage tout au long du processus de soudage. Un préchauffage excessif, supérieur à 400 °C, peut réduire les propriétés mécaniques.
Le soudage TIG utilise une électrode en tungstène non consommable pour créer l'arc, le soudeur introduisant manuellement un fil d'apport séparé dans le bain de fusion. Cette séparation de la source de chaleur et du matériau d'apport offre à l'opérateur un contrôle inégalé sur tous les aspects de la soudure, notamment l'apport de chaleur, la vitesse de déplacement et le dépôt du métal d'apport.
Le soudage MIG utilise un fil consommable alimenté en continu qui sert à la fois d'électrode et de métal d'apport. Le fil est alimenté par un pistolet de soudage, ce qui rend le procédé semi-automatique et nettement plus rapide que le TIG. Ce procédé est particulièrement adapté aux sections plus épaisses, supérieures à 1 mm.
| Fonctionnalité | Soudage TIG | Soudage MIG |
|---|---|---|
| Contrôle de l'apport de chaleur | Excellent – Ampérage variable | Bon – Vitesse fixe par fil |
| Taux de dépôt | 1 à 3 livres/heure | 3 à 8 livres/heure |
| Epaisseur minimum | 0.020 pouces | 0.125 pouces |
| Contrôle de la porosité | La Supérieur essentielle | Bon |
| Compétence requise | Haute | Modérée |
| Coût de l'équipement | $ 1,500-3,000 | $ 800-2,000 |
| Meilleures candidatures | Réparations, sections minces | Production, sections épaisses |
Pour l'aluminium moulé, le choix se fait presque toujours entre un alliage de la série 4xxx (aluminium-silicium) et un alliage de la série 5xxx (aluminium-magnésium).
ER4043
L'ER4043 contient 5 % de silicium et reste la charge la plus polyvalente pour la coulée d'aluminium. Cet alliage offre une bonne fluidité et un retrait minimal lors de la solidification.
Utilisez l'ER4043 pour le soudage général des pièces moulées de la série 3xx.x. L'ER4043 est le choix idéal pour tout composant soumis à des températures de service prolongées supérieures à 150 °C.
ER4047
L'ER4047 contient 12 % de silicium, offrant une fluidité supérieure à celle du 4043. Cette teneur plus élevée en silicium réduit la fissuration à chaud dans les pièces moulées difficiles à souder.
Cet alliage est particulièrement adapté aux pièces moulées sous pression nécessitant un soudage. La teneur supplémentaire en silicium permet de surmonter les problèmes de contamination. Cependant, sa teneur plus élevée réduit légèrement la ductilité.
ER5356
Cet alliage contient environ 5 % de magnésium et offre une résistance à la traction, une résistance au cisaillement et une ductilité après soudage nettement supérieures à celles de l'ER4043. Il est indispensable pour le soudage des métaux de base à haute teneur en magnésium de la série 5xx.x afin d'éviter la formation de composés de magnésium-siliciure cassants.
L'ER5356 offre une correspondance de couleur proche après l'anodisation, tandis qu'une soudure 4043 deviendra gris foncé ou noire, rendant la réparation très visible.
Laisser refroidir lentement les pièces soudées jusqu'à température ambiante. Recouvrir la pièce de couvertures en fibre céramique pour réduire la vitesse de refroidissement.
Un refroidissement rapide peut induire des contraintes résiduelles et des déformations. Pour les applications plus petites, placez la pièce dans de la vermiculite ou du sable sec. Surveillez la baisse de température pour vous assurer qu'elle ne dépasse pas 50 °C par heure.
Chauffer la pièce soudée à 650 °C (1 °F) et maintenir cette température pendant 100 heure par pouce d'épaisseur. Utiliser un four programmable pour contrôler la vitesse de chauffe à XNUMX °C (XNUMX °F) par heure.
La température de détente des contraintes est inférieure à la plage de mise en solution. Cela préserve les propriétés du métal de base tout en réduisant les contraintes résiduelles de 80 à 90 %. Refroidissez la pièce dans le four à une vitesse ne dépassant pas 50 °C par heure.
Même avec une procédure rigoureuse, des défauts peuvent survenir. Les défauts les plus courants lors du soudage de l'aluminium moulé sont la porosité et les fissures.
La porosité se manifeste par de petits trous ou vides dans le métal soudé. Dans l'aluminium moulé, la porosité résulte souvent de l'absorption d'hydrogène ou de gaz piégés.
La fissuration à chaud se produit lors de la solidification lorsque les contraintes thermiques dépassent la résistance du métal. Fissures apparaissent généralement le long de la ligne centrale de soudure ou dans la zone affectée par la chaleur.
Une fusion incomplète crée des liaisons faibles entre la soudure et le métal de base. Ce défaut survient souvent lors du soudage de sections épaisses ou d'un apport de chaleur insuffisant.
