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Le soudage aluminium, la nécessaire expertise

L’aluminium est l’allié idéal quand on recherche la légèreté et la robustesse, ce qui explique qu’on le retrouve autant dans la construction aéronautique et automobile. Il présente des propriétés physiques remarquables, mais délicates lors de l’assemblage. Avec de telles spécificités, peut-on souder de l’aluminium ? Comment souder de l’aluminium avec une bonne résistance mécanique ? Voici un état des lieux sur la soudure aluminium.

Les caractéristiques particulières de l’aluminium

L’aluminium et ses alliages possèdent des propriétés particulières, qui leur ont valu un développement important.

  • La densité de l’aluminium est trois fois inférieure à celle de l’acier, il est donc léger. De ce fait, il répond très bien aux exigences de l’aéronautique et de l’industrie du transport en général.
  • Il a une excellente résistance à la corrosion, grâce à l’alumine dont il se recouvre au contact de l’oxygène.
  • Sa conductivité électrique et thermique est très élevée.
  • Il est amagnétique.
  • Il est robuste : la résistance mécanique de l’aluminium pur est relativement faible, cependant l’addition avec d’autres métaux débouche sur des alliages aux performances plus élevées.
Compétences en usinage

Peut-on souder de l’aluminium et ses alliages ?

Il existe 7 familles d’aluminium, qui permettent tout a priori la soudure aluminium. Chacune présente des comportements spécifiques :

  • 1000 : aluminium non allié, d’une excellente conductibilité thermique et électrique ;
  • 2000 : aluminium + cuivre pour obtenir un matériau plus dur ;
  • 3000 : aluminium + manganèse, très résistant à la corrosion, avec une bonne soudabilité ;
  • 4000 : aluminium + silicium, pour le forgeage ;
  • 5000 : aluminium + magnésium, le plus courant dans la tôlerie, d’une excellente soudabilité, une forte résistance à la corrosion et de grandes propriétés mécaniques ;
  • 6000 : aluminium + magnésium + silicium, souvent utilisé pour la construction des caravanes ;
  • 7000 : aluminium + magnésium + zinc, d’une bonne coulabilité, facilement usinable, aux bonnes propriétés mécaniques et résistant à la corrosion.

À la question « peut-on souder de l’aluminium ? », la réponse est donc positive. Toutefois, les familles 1000, 3000 et 5000 offrent la meilleure soudabilité. Les nuances 2000, 4000 et 7000 peuvent apparaître comme difficilement soudables ou nécessiter des précautions particulières, avec une tendance à fissurer et des qualités mécaniques diminuées après le soudage.

Les difficultés à surmonter pour la soudure aluminium

Réaliser une soudure aluminium est une opération plus complexe qu’avec un autre métal ou un autre alliage.

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En premier lieu, l’aluminium s’oxyde au contact de l’air et se recouvre d’alumine, problématique, dans la mesure où il fond à 2 500 degrés, alors que l’aluminium entame sa fusion vers 650 degrés. Il est donc nécessaire de rompre cette pellicule avant le soudage, par brossage mécanique ou par décapage chimique.
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Il y a un risque de perçage à l’amorçage, car la température de l’arc de soudage dépasse 2500 degrés tandis que l’aluminium atteint l’état de fusion à une température largement inférieure.
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Le passage de l’état solide à l’état liquide se fait sur une variation très faible de la température, sans indicateur visuel comme un changement de coloration, ce qui appelle une forte maîtrise de la part du soudeur.
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L’aluminium dissipe la chaleur. Le soudage sur des tôles épaisses doit faire l’objet d’un réglage fin ou d’une rapidité d’exécution, sous peine de provoquer l’effondrement du cordon de la soudure aluminium.

Le soudage de l’aluminium est une technique à part entière, exigeante et soumise à des contraintes précises pour atteindre un fort niveau de qualité. Pour la réalisation et l’assemblage de ses structures en aluminium, TRA-C Industrie répond à la certification européenne EN 1090-1, qui encadre les exigences de fabrication nécessaires à une soudure aluminium de haute performance.

Comment souder de l’aluminium ?

Plusieurs procédés peuvent être employés pour le soudage de l’aluminium ou de ses alliages.

Le soudage TIG de l’aluminium

Il est l’un des procédés les plus volontiers adoptés pour la réalisation des soudures aluminium. Il est à noter qu’il doit être en courant alternatif, en phase haute afin de décaper la pellicule d’alumine, en phase basse pour fusionner le métal. Cette technique est adéquate dès lors qu’il s’agit d’un assemblage d’éléments de 1 à 4 mm, en sachant que l’apport de métal est inutile jusqu’à 2 mm, mais qu’au-delà, un générateur de très grande puissance sera nécessaire.

La soudure aluminium avec le MIG

Ce procédé est très prisé pour les épaisseurs supérieures à 3 mm. En dessous, il expose au risque de perçage et d’effondrement du cordon de la soudure aluminium. Le procédé MIG exige d’une part des accessoires spécifiques à l’aluminium, d’autre part un dégraissage précautionneux pour éviter la production de suies, et enfin un fil de gros diamètre pour limiter les difficultés du dévidage inhérentes à la mollesse du fil. On utilise généralement l’argon ou, selon la famille de l’alliage et son épaisseur, un mélange argon/hélium.

Le FSW : le meilleur procédé pour l’aluminium

Le principe du procédé FSW (Friction Stir Welding) ou soudure par friction malaxage est de faire pénétrer un pion en rotation dans les pièces à assembler. Sous l’effet de la friction et de l’échauffement proche de 500 degrés, leur état solide passe à un état de pâte et les deux éléments se mélangent entre eux.

Ce soudage robotisé a permis des avancées déterminantes, notamment pour réussir à assembler des nuances d’aluminium de type aéronautique ou automobile qui n’étaient pas soudables auparavant. Le FSW réalise la connexion entre l’aluminium et l’acier, très complexe en raison de leurs propriétés physiques trop différentes.

L’important n’est pas seulement de comprendre comment souder de l’aluminium, il reste à atteindre une véritable qualité du résultat. Avec la soudure aluminium par friction malaxage, les distorsions sont quasi nulles, le joint parfaitement étanche, les propriétés mécaniques sont élevées, souvent deux fois plus qu’avec le soudage conventionnel. Cette technique novatrice est par ailleurs économique, écologique, productive avec sa vitesse de soudage jusqu’à 3 m/min. Actuellement, le FSW, dont TRA-C Industrie est le leader européen, est considéré comme le meilleur procédé pour souder l’aluminium.

Pour de nombreuses filières d’activité, la performance des structures aluminium conditionne les possibilités de développer des marchés ou de concrétiser des projets. Il est donc nécessaire de pouvoir s’appuyer sur une technicité maîtrisée et sur des fabrications de qualité optimale.