Automatisation du soudage de l'aluminium

L'aluminium est l'alliage le plus difficile à souder. L'oxyde d'aluminium fond à 3700oF, par rapport à l'aluminium qui fond à 1200oF. Pour cette raison, l'oxyde d'aluminium doit être soigneusement nettoyé de la surface avant le soudage. L'aluminium est disponible en alliages pouvant être traités thermiquement et non traités thermiquement. Les alliages d'aluminium pouvant être traités thermiquement obtiennent leur résistance grâce à un processus appelé vieillissement. Une diminution significative de la résistance à la traction peut se produire lors du soudage de l'aluminium en raison d'un vieillissement excessif.

9 groupes d'éléments majeurs d'alliage d'aluminium :

Désignation	Élément d'alliage majeur
1xxx	Non allié (pur)>99 % Al
2xxx	Le cuivre est le principal élément d'alliage, bien que d'autres éléments (magnésium) puissent être spécifiés
3xxx	Le manganèse est le principal élément d'alliage
4xxx	Le silicium est le principal élément d'alliage
5xxx	Le magnésium est le principal élément d'alliage
6xxx	Le magnésium et le silicium sont les principaux éléments d'alliage
7xxx	Le zinc est le principal élément d'alliage, mais d'autres éléments tels que le cuivre, le magnésium, le chrome et le zirconium peuvent être spécifiés
8xxx	Autres éléments (y compris l'étain et certaines compositions de lithium)
9xxx	Réservé pour une utilisation future

Facteurs affectant le soudage de l'aluminium :

• Revêtement d'oxyde d'aluminium
• Conductivité thermique
• Coefficient de dilatation thermique
• Caractéristiques de fusion

Alliages d'aluminium corroyés

Série 1xxx

Ces nuances d'aluminium se caractérisent par une excellente résistance à la corrosion, des conductivités thermiques et électriques élevées, de faibles propriétés mécaniques et une excellente maniabilité.

Des augmentations modérées de la résistance peuvent être obtenues par écrouissage. Les principales impuretés sont le fer et le silicium.

Série 2xxx

Ces alliages nécessitent un traitement thermique de mise en solution pour obtenir des propriétés optimales; dans l'état traité thermiquement en solution, les propriétés mécaniques sont similaires à, et parfois supérieures, à celles de l'acier à faible teneur en carbone.

Dans certains cas, un traitement thermique par précipitation (vieillissement) est utilisé pour augmenter encore les propriétés mécaniques. Ce traitement augmente la limite d'élasticité, avec une perte concomitante d'allongement; son effet sur la résistance à la traction n'est pas aussi important.

Les alliages de la série 2xxx n'ont pas une aussi bonne résistance à la corrosion que la plupart des autres alliages d'aluminium et, dans certaines conditions, ils peuvent être sujets à une corrosion intergranulaire.

Les alliages de la série 2xxx sont bons lorsqu'une certaine résistance à des températures modérées est souhaitée. Ces alliages ont une soudabilité limitée, mais certains alliages de cette série ont une usinabilité supérieure.

Série 3xxx

Ces alliages ne peuvent généralement pas être traités thermiquement, mais ont environ 20 % de résistance en plus que les alliages de la série 1xxx.

Étant donné que seul un pourcentage limité de manganèse (jusqu'à environ 1,5 %) peut être efficacement ajouté à l'aluminium, le manganèse n'est utilisé comme élément majeur que dans quelques alliages.

Série 4xxx

Le principal élément d'alliage des alliages de la série 4xxx est le silicium, qui peut être ajouté en quantités suffisantes (jusqu'à 12 %) pour provoquer une réduction substantielle de l'intervalle de fusion.

Pour cette raison, les alliages aluminium-silicium sont utilisés dans les fils de soudage et comme alliages de brasage pour assembler l'aluminium, où une plage de fusion inférieure à celle du métal de base est requise.

Les alliages contenant des quantités appréciables de silicium deviennent gris foncé à charbon de bois lorsque des finitions d'oxyde anodique sont appliquées et sont donc en demande pour les applications architecturales.

Série 5xxx

L'élément d'alliage principal est le magnésium et lorsqu'il est utilisé comme élément d'alliage principal ou avec du manganèse, le résultat est un alliage durcissable de résistance moyenne à élevée.

Le magnésium est considérablement plus efficace que le manganèse en tant que durcisseur, environ 0,8 % de Mg étant égal à 1,25 % de Mn, et il peut être ajouté en quantités considérablement plus élevées.

Les alliages de cette série possèdent des caractéristiques de soudage relativement bonnes et une résistance relativement bonne à la corrosion dans les atmosphères marines.

Cependant, des limites doivent être imposées à la quantité de travail à froid et aux températures de fonctionnement autorisées pour les alliages à plus forte teneur en magnésium afin d'éviter la sensibilité à la fissuration par corrosion sous contrainte.

Série 6xxx

Les alliages de la série 6xxx contiennent du silicium et du magnésium approximativement dans les proportions requises pour la formation de siliciure de magnésium (Mg2Si), ce qui les rend aptes au traitement thermique.

Bien qu'ils ne soient pas aussi résistants que la plupart des alliages 2xxx et 7xxx, les alliages de la série 6xxx ont une formabilité, une soudabilité, une usinabilité et une résistance à la corrosion relativement bonnes, avec une résistance moyenne.

Les alliages de ce groupe pouvant être traité thermiquement sont parfois formés à l'état T4 (traités thermiquement en solution mais pas traités thermiquement par précipitation) et renforcés après formage aux propriétés T6 complètes par traitement thermique par précipitation.

Série 7xxx

Le zinc, en quantités de 1 à 8 %, est le principal élément d'alliage dans les alliages de la série 7xxx, et lorsqu'il est associé à un pourcentage plus faible de magnésium, il en résulte des alliages pouvant être traités thermiquement de résistance modérée à élevée.

Habituellement, d'autres éléments, tels que le cuivre et le chrome, sont également ajoutés en petites quantités.

Certains alliages de la série 7xxx ont été utilisés dans les structures de cellule et d'autres pièces fortement sollicitées.

Les alliages 7xxx à plus haute résistance présentent une résistance réduite à la fissuration par corrosion sous contrainte et sont souvent utilisés dans un état vieilli pour fournir de meilleures combinaisons de résistance, de résistance à la corrosion et de ténacité à la rupture.

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