Brevet FR2743739A1 — publié le 19970725

MATERIAU DE SOUDAGE POUR LE SOUDAGE PAR FAISCEAU D'ELECTRONS, PROCEDE DE SOUDAGE, PIECE SOUDEE AINSI OBTENUE ET LEURS UTILISATIONS La présente invention concerne le soudage par faisceau d'électrons des alliages d'aluminium, en général, et porte, plus particulièrement, sur un matériau de soudage pour le soudage par faisceau d'électrons, sur les pièces soudées au 5 moyen d'un procédé de soudage par faisceau d'électrons, sur un procédé de soudage par faisceau d'électrons, ainsi que sur l'utilisation du matériau de soudage, de la pièce soudée et du procédé de soudage. M. Brillant et Y. de Bony indiquent dans l'article "Le soudage par faisceaux d'électrons des alliages d'aluminium", publié dans Matériaux et Techniques, ISSN 0032-6895, AoQt- Septembre 1980, Volume 68, N*8-9, pages 318 à 330, que le soudage par faisceau d'électrons est un procédé de soudage dont le premier brevet sur le sujet date de 1956.15 Le document mentionné ci- dessus décrit les applications du soudage par faisceau d'électrons aux alliages d'aluminium. Il est actuellement connu que le soudage par faisceau d'électrons des alliages d'aluminium s'accompagne de la formation de silicates qui sont à l'origine de fissures lors de la phase de refroidissement/solidification. Ces fissures sont inacceptables du fait qu'elles sont incompatibles avec les sollicitations de fatigue subies par la structure soudée.25 C'est le mérite de la demanderesse que de proposer une solution à ce problème majeur du soudage par faisceau d'électrons des alliages d'aluminium-magnésium-silicium. Conformément à l'invention, le matériau de soudage pour le soudage par faisceau d'électrons, qui est un matériau en alliage d'aluminium-magnésium-silicium du type 6061, se caractérise en ce que le matériau en alliage d'aluminium-magnésium- silicium a un rapport R des teneurs en masse Mg/Si dont la valeur est supérieure ou égale à la valeur du rapport stoechiométrique. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, la pièce soudée au moyen d'un procédé de soudage par faisceau d'électrons au moyen d'un matériau de soudage en un matériau en alliage d'aluminium-magnésium- silicium du type 6061, se caractérise en ce que le matériau en alliage d'aluminium-magnésium-silicium a un rapport R des teneurs en masse Mg/Si dont la valeur est supérieure ou égale à la valeur du rapport stoechiométrique. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le procédé de soudage par faisceau d'électrons au moyen d'un matériau de soudage en un matériau en alliage d'aluminium-magnésium-silicium du type 6061, se caractérise en ce que le matériau en alliage d'aluminium- magnésiumsilicium a un rapport R des teneurs en masse Mg/Si dont la valeur est supérieure ou égale à la valeur du rapport stoechiométrique. Le matériau de soudage, la pièce soudée et le procédé de soudage de l'invention satisfont également à la caractéristique selon laquelle la valeur du rapport R est supérieure ou égale à 1,75. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le matériau de soudage, la pièce soudée et le procédé de soudage trouvent une utilisation dans le domaine ferroviaire. Une telle utilisation porte sur la réalisation des châssis de bogie, notamment pour l'assemblage tube/longeron. Un avantage du matériau de soudage et du procédé de soudage de l'invention est de permettre le soudage par faisceau d'électrons de l'alliage d'aluminium-magnésium- silicium du type 6061 dans tous les cas de figure, en particulier dans le cas de pièces de forte épaisseur, sur joint circulaire et avec recouvrement produisant deux35 fusions successives. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description du matériau de soudage, de la pièce soudée et du procédé de soudage, description faite en liaison avec les dessins dans lesquels: - la figure 1 montre une vue agrandie en coupe d'un joint de soudure de l'état de la technique présentant des fissures, et - la figure 2 montre une vue agrandie en coupe du joint de soudure de l'invention ne présentant pas de fissures. La série des alliages 6000 est caractérisée par la formation du composé défini Mg2Si qui, placé aux joints de grains, permet, après traitement thermique, d'obtenir les caractéristiques mécaniques de l'alliage. Les teneurs en éléments permises par la norme NF A 50- 901 permettent d'obtenir un alliage avec présence de Mg2Si et un excès de silicium ou un alliage avec présence de Mg2Si et un excès de magnésium. Dans le cas d'un excès de silicium, il y a formation dans la zone affectée thermiquement ou dans la zone fondue, d'éléments silicates qui entraînent la formation de fissures. A l'inverse, un excès de magnésium n'a pas de conséquences fâcheuses sur la santé du joint de soudure. La solution, conformément à la présente invention, consiste à éviter la formation de silicate et consiste donc en ce que tous les éléments silicium s'allient au magnésium pour former le composé défini Mg2Si.30 Cette condition est réalisée, dans le cas de l'alliage d'aluminium-magnésium-silicium du type 6061, si et seulement si la valeur du rapport R des teneurs en masse Mg/Si est supérieure à la valeur du rapport stoechiométrique. Le matériau de soudage pour le soudage par faisceau d'électrons, le matériau de soudage étant un matériau en alliage d'aluminium-magnésium-silicium du type 6061, est tel que le matériau en alliage d'aluminium-magnésium-silicium a un rapport R des teneurs en masse Mg/Si dont la valeur est supérieure ou égale à la valeur du rapport stoechiométrique. La pièce soudée au moyen d'un procédé de soudage par faisceau d'électrons au moyen d'un matériau de soudage en un matériau en alliage d'aluminium-magnésium- silicium du type 6061, est telle que le matériau en alliage d'aluminium- magnésium-silicium a un rapport R des teneurs en masse Mg/Si dont la valeur est supérieure ou égale à la valeur du10 rapport stoechiométrique. Le procédé de soudage par faisceau d'électrons au moyen d'un matériau de soudage en un matériau en alliage d'aluminium-magnésium-silicium du type 6061, est tel que le matériau en alliage d'aluminium-magnésium-silicium a un15 rapport R des teneurs en masse Mg/Si dont la valeur est supérieure ou égale à la valeur du rapport stoechiométrique. Le matériau de soudage, la pièce soudée et le procédé de soudage de l'invention satisfont également à la caractéristique selon laquelle la valeur dudit rapport R est20 supérieure ou égale à 1,75. Le matériau de soudage, la pièce soudée et le procédé de soudage trouvent une utilisation dans le domaine ferroviaire. Une telle utilisation porte sur la réalisation d'un châssis de bogie, notamment pour l'assemblage tube/longeron. La figure 1 montre une vue agrandie en coupe d'un joint de soudure de l'état de la technique présentant des fissures. La figure 2 montre une vue agrandie en coupe du joint de soudure de l'invention ne présentant pas de telles fissures. REVENDICATIONS 1. Matériau de soudage pour le soudage par faisceau d'électrons, ledit matériau de soudage étant un matériau en alliage d'aluminium-magnésium-silicium du type 6061, caractérisé en ce que ledit matériau en alliage d'aluminium-magnésium-silicium a un rapport R des teneurs en masse Mg/Si dont la valeur est supérieure ou égale à la valeur du rapport stoechiométrique. 2. Pièce soudée au moyen d'un procédé de soudage par faisceau d'électrons au moyen d'un matériau de soudage en un matériau en alliage d'aluminium-magnésium- silicium du type 6061, caractérisée en ce que ledit matériau en alliage d'aluminium-magnésium-silicium a un rapport R des teneurs en masse Mg/Si dont la valeur est supérieure ou égale à la valeur du rapport stoechiométrique. 3. Procédé de soudage par faisceau d'électrons au moyen d'un matériau de soudage en un matériau en alliage d'aluminiummagnésium-silicium du type 6061, caractérisé en ce que ledit matériau en alliage d'aluminium-magnésium-silicium a un rapport R des teneurs en masse Mg/Si dont la valeur est supérieure ou égale à la valeur du rapport stoechiométrique. 4. Matériau de soudage, pièce soudée ou procédé de soudage selon les revendications 1 à 3, respectivement, dans laquelle/lequel ladite valeur dudit rapport R est supérieure ou égale à 1,75. 5. Utilisation du matériau de soudage, de la pièce soudée ou du procédé de soudage, selon les revendications 1 à 4, respectivement, dans le domaine ferroviaire. 6. Utilisation selon la revendication 5, pour la réalisation d'un châssis de bogie. 7. Utilisation selon la revendication 6, pour l'assemblage tube/longeron.