Qu'est-ce que le soudage au gaz de l'aluminium ? - Un guide complet

Les procédés de soudage à l'oxyacétylène et à l'oxyhydrogène sont les plus couramment utilisés pour le soudage au gaz de l'aluminium et des alliages d'aluminium. L'hydrogène peut être brûlé avec de l'oxygène en utilisant les mêmes pointes que l'acétylène. Cependant, la température est plus basse et des pointes plus grandes sont nécessaires.

Lorsque l'acétylène et l'oxygène sont mélangés dans les bonnes proportions et allumés, la flamme résultante atteint une température de 6300 degrés F (3482 degrés C). Ceci est suffisamment intense pour faire fondre tous les métaux commerciaux si complètement que les métaux à assembler s'unissent pour former une liaison complète de pression mécanique ou de martelage.

Sauf sur un matériau très mince, du métal supplémentaire sous la forme d'un fil machine est généralement ajouté au métal fondu afin de renforcer légèrement la couture. Si la soudure est effectuée correctement, la section où la liaison est réalisée sera aussi solide que le métal de base lui-même.

Les métaux pouvant être soudés à la flamme oxyacétylénique comprennent le fer, l'acier, la fonte, le cuivre, le laiton, l'aluminium, le bronze ainsi que de nombreux alliages pouvant être soudés. La flamme oxyacétylénique est également utilisée pour la découpe du métal, la cémentation et le recuit.

Préparation et traitements de soudure

Nettoyage du métal de base avant le soudage

De bonnes pratiques de nettoyage sont toujours importantes lors du soudage de l'aluminium. Le niveau de propreté et de préparation du métal requis pour le soudage dépend du niveau de qualité souhaité des soudures. Une préparation appropriée avant le soudage est importante lorsque les fabrications doivent répondre aux exigences de qualité de soudage des codes de fabrication tels que AWS D1.2.

Des soudures de haute qualité sont beaucoup plus difficiles à réaliser dans l'aluminium que dans l'acier. L'aluminium a un potentiel beaucoup plus grand de développer des problèmes de qualité tels que le manque de fusion, le manque de pénétration et la porosité, que l'acier.

Le film de surface d'oxyde dur sur l'aluminium peut créer un manque de problèmes de fusion et doit être contrôlé. La conductivité thermique élevée de l'aluminium peut créer un manque de problèmes de pénétration. La forte solubilité de l'hydrogène dans l'aluminium fondu peut créer des problèmes de porosité et nécessite que toute l'humidité et les hydrocarbures soient éliminés avant le soudage.

L'épaisseur du film d'oxyde sur l'aluminium doit être contrôlée et éviter qu'il ne s'hydrate en raison de la présence d'une humidité excessive.

Stockage des métaux et préparation des joints soudés :choses à faire et à ne pas faire

 Stockage

• Stockez tout le fil de soudage et le métal de base dans un endroit sec avec une fluctuation de température minimale.
• Le fil de soudage doit de préférence être stocké dans une pièce ou une armoire sèche et chauffée.
• Stockez le métal verticalement pour minimiser la condensation d'humidité et l'absorption de la contamination par l'eau
• entre les couches.
• Amenez tous les matériaux d'apport et de métaux de base dans la zone de soudage 24 heures avant le soudage pour leur permettre
• être à température ambiante.
• Gardez le fil de soudage couvert à tout moment.

 Préparation conjointe

• N'utilisez pas de méthodes qui laissent un sol ou une surface tachée. Par exemple, une surface sciée circulaire est
• soudable tandis qu'une surface sciée à ruban laisse une surface maculée qui peut entraîner un manque de fusion et
• doit être limé pour enlever le métal enduit avant le soudage. L'utilisation d'une meuleuse à disque grossier est préférable à une
• meule meuleuse, cependant, évitez si possible l'utilisation de tout type de meuleuse.
• N'utilisez pas de lubrifiants dans le processus de travail des métaux de préparation des joints, si possible.
• N'utilisez pas de solvants chlorés dans la zone de soudage car ils peuvent former des gaz toxiques en présence
• des arcs électriques de soudage.
• N'utilisez pas de processus d'oxycoupage au gaz, de coupage à l'arc au carbone ou de gougeage, ni de flammes d'oxycoupage pour le préchauffage.
• Ces processus endommagent la zone affectée par la chaleur et favorisent la croissance et l'hydratation du film d'oxyde
• présent en surface.
• Utilisez la découpe et le gougeage à l'arc plasma et la découpe au laser.
• Enlevez mécaniquement les bords découpés à l'arc plasma et au laser des alliages des séries 2xxx, 6xxx et 7xxx. Le
• les bords fondus de ces alliages contiendront des fissures de solidification nuisibles et une zone affectée par la chaleur
• conditions. Retirez un minimum de 1/8 de pouce de métal du bord coupé. Utiliser l'enlèvement mécanique de métal
• méthodes qui coupent et éliminent les copeaux de métal.
• Préparez et nettoyez le joint avant l'assemblage. Dégraisser les surfaces avec un solvant.
• Utilisez un chiffon propre tel qu'une étamine ou des serviettes en papier pour nettoyer au solvant et sécher un joint de soudure.
• N'utilisez pas de chiffons d'atelier pour nettoyer les joints de soudure et n'utilisez pas d'air comprimé pour souffler le joint.
• L'air comprimé contient de l'humidité et de l'huile contamine.
• Le fil d'acier inoxydable ne brosse le joint qu'après un nettoyage au solvant. Brossage métallique avant le nettoyage des encastrements
• hydrocarbures et autres contaminants à la surface du métal.
• Brosse en fil d'acier inoxydable tout métal qui a été gravé. Les résidus de sous-produits de la gravure doivent
• être retiré avant le soudage.
• Nettoyez fréquemment toutes les brosses métalliques et les outils de coupe.

Support soudé

Les bandes de support temporaires sont généralement en cuivre, en aluminium anodisé, en acier inoxydable ou en divers matériaux céramiques. Ils sont utilisés pour contrôler la pénétration et sont retirés après le soudage. Des précautions doivent être prises pour éviter de faire fondre le matériau de support dans le bain de fusion.

Les bandes de support permanentes sont toujours fabriquées à partir du même alliage que le métal de base à souder. Reportez-vous à AWS D1.2 pour les exigences de retrait de la bande de support. En règle générale, aucune ouverture de racine n'est utilisée lors de l'utilisation d'un matériau de support temporaire. Une ouverture de racine est généralement utilisée lors de l'utilisation d'un matériau de support permanent.

Températures de préchauffage et d'interpasse

Le préchauffage peut être utilisé pour réduire les effets thermiques de la taille de la section lors du soudage de métaux de base d'épaisseurs différentes. Les métaux de base pouvant être traités thermiquement et les métaux de base 5xxx contenant plus de 3 % de Mg ne doivent pas être soumis à des températures de préchauffage et d'entre-passes supérieures à 250 °F (121 °C) pendant plus de 15 minutes. Reportez-vous à AWS D1.2.

Traitement thermique post-soudage et vieillissement

Lorsque des alliages d'aluminium pouvant être traités thermiquement sont soudés, ils perdent une quantité importante de leurs propriétés mécaniques dans la zone affectée par la chaleur. Si le métal de base à souder est à l'état -T4, une grande partie de la résistance d'origine peut être récupérée après le soudage par vieillissement post-soudage.

Si le métal de base est soudé à l'état -T6, il peut être traité thermiquement en solution et vieilli après le soudage, ce qui le ramènera à l'état -T6. Selon le métal d'apport utilisé pour le soudage, le traitement thermique et le vieillissement après soudage peuvent poser des problèmes.

Si le métal d'apport ne réagit pas au traitement thermique et au vieillissement de la même manière que le métal de base, le joint de soudure peut présenter des propriétés mécaniques inférieures à celles du métal de base. En raison des concentrations de contraintes dans la soudure elle-même, ce n'est pas une condition souhaitable.

Par conséquent, si un traitement thermique et un vieillissement post-soudage sont effectués, le métal d'apport sélectionné est critique. Contactez Hobart et obtenez des conseils métallurgiques sur les métaux d'apport les mieux adaptés à votre application.

Procédé de soudage au gaz d'aluminium

Une fois que le matériau à souder a été correctement préparé, fluxé et préchauffé, la flamme est passée en petits cercles au-dessus du point de départ jusqu'à ce que le flux fonde. La charge doit être grattée sur la surface de l'orteil à trois ou quatre secondes d'intervalle, permettant à la tige de charge de sortir de la flamme à chaque fois.

Le mouvement de grattage indique quand commencer à souder sans surchauffer l'aluminium. Le métal de base doit être fondu avant l'application de la baguette de remplissage. Le soudage à la main est généralement considéré comme le meilleur pour le soudage de l'aluminium car la flamme préchauffe la zone à souder. Lors du soudage d'aluminium mince, il n'y a guère besoin de mouvement de torche autre que l'avancement.

Pour les matériaux de 3/16 po (4,8 mm) d'épaisseur et plus, la torche doit avoir un mouvement latéral régulier. Cela répartit le métal fondu sur toute la largeur de la soudure. Un léger mouvement de va-et-vient aidera le flux à éliminer l'oxyde.

La baguette de soudage doit être périodiquement plongée dans le bain de fusion et retirée du bain de fusion avec un mouvement vers l'avant. Ce processus de décapage ferme la flaque d'eau, empêche la porosité et aide le flux à éliminer le film d'oxyde.

REGLES DE SOUDAGE

Remarque :La procédure suivante concerne l'oxyacétylène, en raison de la nature plus technique et de la disponibilité variable de l'hydrogène.

Les règles sont simples. Suivez-les ou échouez !

• Ouvrez complètement la bouteille d'oxygène pour asseoir la garniture supérieure, puis cassez simplement l'acétylène. Réglez les régulateurs sur des pressions égales, de 2 à 5 livres chacun, les embouts plus petits nécessitant des pressions plus faibles.
• Choisissez une buse de torche d'une taille supérieure à celle qui serait utilisée sur l'acier, c'est-à-dire si vous choisissez une buse 00 (double devoir) pour une tôle d'acier .040, passez à une buse 0 pour une tôle d'aluminium .040.
• Si huileux, nettoyez le matériau avec un solvant, un diluant pour laque. ou de l'alcool. Frotter avec une brosse en acier inoxydable des deux côtés juste avant le soudage.
• Flux soit la tige (ou le fil), soit la pièce — ou, dans les cas extrêmes, les deux. Le flux sera une poudre blanche qui sera mélangée 1/3 avec soit 2/3 d'eau ou d'alcool.
• Des mesures de sécurité telles que la protection des yeux, une ventilation adéquate et le fait de garder la tête à l'écart des fumées sont recommandées.
• Choisissez le métal d'apport approprié pour l'alliage à souder. Tôles soudables courantes en alliage aéronautique.

Une tige creuse remplie de flux a été mise à disposition il y a des années, mais à part l'alliage douteux, elle avait la mauvaise habitude persistante de se diviser proprement, en construisant les bords du joint sans les joindre.