Comment réaliser le soudage TIG et MIG des alliages cupro-aluminiums ?

Cet article technique décrit les techniques de soudage en TIG et MIG des cupros-aluminiums.

1 - Définition des cupro-aluminiums

Les cupro-aluminiums simples sont des alliages de cuivre contenant de 4 à 14% d'aluminium. Il existe aussi des cupro-aluminiums avec addition de Fer, de Nickel et de Manganèse pour améliorer certaines caractéristiques de l'alliage. Cet alliage présente des propriétés physiques et mécaniques suivantes :

[*]Couleur or plus ou moins prononcée
[*]Densité de l'ordre de 7,6
[*]Résistance élevée à la corrosion à l'eau de mer
[*]Bonne tenue à la corrosion sous tension
[*]Bonne tenue au frottement
[*]Peu d'électrolyse entre les cupro-aluminiums et les aciers inoxydables 18.10 en atmosphère saline


Ces alliages présentent des inconvénients :

[*]Se couvre d'une pellicule d'oxyde d'alumine
[*]Retrait important lors du soudage
[*]Grande difficulté de formage et de cintrage pour certaines nuances
2 - Caractéristiques mécaniques



3 - Applications des cupro-aluminiums

[*]Tuyauteries de transport d'eau de mer
[*]Pompes d'alimentation d'eau de mer
[*]Boîtes à eau d'échangeurs de chaleur
[*]Roues, moyeux, pâles d'hélices
4 - Généralités sur le soudage des cupro-aluminiums

Les cupro-aluminiums de 8 à 13 % d'aluminium sont des matériaux soudables en TIG (141 / GTAW) ou en MIG (131 / GMAW). Il est toutefois recommandé de limiter la formation de la pellicule d'oxyde d'alumine en surface du bain de fusion

5 - Les procédés de soudage

Les cupro-aluminiums se soudent relativement bien en TIG / 141 / GTAW. Le procédé TIG est préférentiellement utilisé pour les épaisseurs inférieures ou égales à 8 mm et lors de réparation par soudage.

Les alliages de cupro-aluminiums se soudent relativement bien en MIG / 131 / GMAW. Le procédé MIG est utilisé pour les épaisseurs supérieures à 6 mm.

Pour le TIG, le courant de soudage de type alternatif avec un gaz de protection à la torche type Argon pur est le plus utilisé. Le courant de soudage peut être continu et la polarité est alors négative à l'électrode (polarité directe) avec un gaz de protection Hélium à la torche. Un amorçage Haute Fréquence est recommandé pour l'allumage de l'arc.
Pour le MIG, le courant de soudage est de type continu et la polarité est positive au fil électrode. Le courant de soudage peut être de type pulsé pour le soudage en position (maîtrise du bain de fusion).

6 - Les gaz industriels de soudage en TIG

Les gaz industriels de soudage de type inerte (aucune addition de gaz oxydant ou réducteur) sont les seuls utilisables pour le soudage des cupro-aluminiums. Une protection gazeuse inerte à l'envers du joint est recommandée.





7 - Les gaz industriels de soudage en MIG




Comment réaliser la protection gazeuse à l'envers du joint des soudures ?

8 - Les métaux d'apport de soudage

Le métal d'apport utilisé pour le soudage d'un cupro-aluminium ne doit pas être de même composition chimique que le métal de base.
Il est souhaitable d'utiliser un métal d'apport biphasé pour les cupro-aluminiums à 8% d'aluminium contenant du fer et du nickel.

[*]En TIG, choisir un fil d'apport type CuAl8Ni2
[*]En MIG, choisir un fil type CuAl8 pour les cupro-aluminiums monophasés et un métal d'apport CuAl8Ni2 pour les autres types de cupro-aluminiums.
Le diamètre de la baguette dressée de fil TIG sera compris entre Ø 1,6 mm et 3,2 mm.
Le diamètre du fil électrode sera compris entre Ø 1,2 mm et 1,6 mm pour le soudage MIG.

9 - Les températures de préchauffage

Le préchauffage n'est pas nécessaire pour le soudage des cupro-aluminiums simples. Le préchauffage est préconisé pour les cupro-aluminiums de 9 à 12% d'aluminium avec addition de fer et pour les pièces massives (de l'ordre de 150° C à 250° C). Le contrôle de la température entre passes doit être effectuée régulièrement et la température de préchauffage doit être maintenue en cours de réalisation.

10 - Les préparations de joints en TIG

La préparation des bords à souder est réalisée, de préférence, par usinage à la fraise à grosse denture ou manuellement avec une lime râpe à grosse denture.
Les bords à souder sont grattés mécaniquement pour éliminer la couche d'oxyde d'alumine (comme pour l'aluminium).
Les arêtes vives des joints non repris à l'envers doivent être abattues par un grattage pour éviter l'emprisonnement d'oxydes lors du soudage.



11 - Quelques préparations de joints



12 - Défauts de soudage

Les principaux défauts rencontrés sont :

[*]Les manques de fusion : Ils proviennent principalement d'un régime thermique trop faible (intensité de soudage trop faible ou température de préchauffage trop basse) ou d'une mauvaise position de la torche de soudage
[*]La fissuration : Les cupro-aluminiums sont très sensibles à la fissuration à chaud. Le choix du métal d'apport doit être réalisé avec grand soin.
13 - Document à télécharger


14 - Quelques liens Internet utiles




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