Brevet FR2872441A1 — publié le 20060106

PROCEDE DE SOUDAGE DE DEUX PIECES D'UN ALLIAGE D'ALUMINIUM DESCRIPTION Le sujet de cette invention est un procédé de soudage de deux pièces d'un alliage d'aluminium. Certains alliages d'aluminium sont très sensibles à la fissuration à chaud et leur soudage sans défaut est donc difficile. Cela a limité leur emploi en construction mécanique. La fissuration à chaud est un problème général dans le soudage de pièces mécaniques, surtout de forte épaisseur. L'art antérieur comprend, pour divers matériaux métalliques, les documents US 5 413 876, 3 909 251, 6 605 794 et 4 527 033. Les procédés qu'on y mentionne pour contrarier la fissuration à chaud comprennent la formation d'une phase métallurgique particulière, un ajustement de la composition de l'alliage, l'application d'une contrainte de compression et l'emploi d'une méthode de soudage particulière. Toutes ces méthodes impliquent une modification soit des pièces à souder, soit du procédé de soudage ordinaire, c'est-à- dire une complication. En pratique, l'industrie nucléaire a plutôt préféré remplacer les alliages d'aluminium concernés par la fissuration à chaud par d'autres, plus coûteux ou moins bons par ailleurs, ou remplacer les assemblages soudés de forte épaisseur par des assemblages plus complexes. 2872441 2 L'invention a pour but de réaliser simplement des soudages de deux pièces en alliage d'aluminium même de forte épaisseur, de plus de 30 mm environ, sans avoir à redouter les faiblesses mécaniques dues à la fissuration à chaud ni devoir recourir à des précautions ou des complications réelles de procédé. Elle repose sur l'observation faite par les inventeurs que les fissures apparaissent à la racine du 10 cordon de soudure, c'est-à-dire au fond. Le procédé conforme à l'invention consiste en ce qu'il est appliqué avec l'intention de former un cordon de soudure présentant une profondeur supérieure d'au moins 20 % à la profondeur de soudage exigée. Un procédé de soudage classique est entrepris. Seuls les paramètres responsables de la profondeur de pénétration du cordon sont modifiés. L'invention sera maintenant décrite à l'aide d'exemples au moyen des figures 1 et 2. On s'est intéressé avant tout à un alliage AA 6061 T6 comprenant, selon les échantillons, 0,16% à 0,19% en poids de chrome, 0,22% à 0,33% de cuivre, 0,25% à 0,38% de fer, 1,00% à 1,08% de magnésium, 0,06% à 0,13% de manganèse, 0,53% à 0,68% de silicium, 0,003% à 0,03% de titane, et 0,14% à 0,22% de zinc. Les épaisseurs des tôles à assembler sont de 40 à 60 millimètres. La fabrication des tôles est effectuée par laminage ou forgeage. On utilise un faisceau d'électron pour le soudage, sans matière d'apport. Dans les nombreux essais effectués, l'intensité du faisceau d'électron varie de 170 à 400 ampères environ, la 2872441 3 vitesse d'avance de 25 à 50 cm à la seconde, l'intensité du courant de focalisation est comprise entre 2,69 et 2,94 ampères environ, et la distance de tir séparant les tôles à souder du canon à électrons est comprise entre 130 et 200 millimètres environs. Les résultats sont assez homogènes dans les marges de variation des paramètres, ce qui laisse à supposer que des réglages différents pourraient encore être proposés. Les résultats des essais peuvent être représentés au moyen de la figure 1. Deux tôles 1 et 2 ont leurs bords raccordés à une jonction 3. Le faisceau d'électrons parcourt le plan de la jonction 3 en étant dirigé selon la flèchE. Un cordon de soudure 4 est formé. Sa partie sous la surface des tôles 1 et 2, seule à considérer pour la qualité de la soudure, comprend une racine 5 inférieure, dans laquelle et autour de laquelle s'étendent les fissures 6 formées au soudage. Toutefois, le reste de la partie sous la surface des tôles 1 et 2 du cordon de soudure 4 est une partie principale 7 qui est parfaitement saine. Il est apparu que le rapport de hauteur entre la racine 5 fissurée et la partie saine 7 était au plus d'un quart. Il est donc préconisé, pour obtenir un cordon de soudure ayant une hauteur saine déterminée, d'établir un cordon de soudure présentant une hauteur totale sous la surface des tôles 1 et 2 supérieure de 20% à cette valeur déterminée. Ainsi que l'illustre la figure 2, il est possible d'établir une surépaisseur sous le raccord 3 des pièces 1 et 2, au moyen d'une pièce de fond 8 en 2872441 4 forme de latte. Le cordon de soudure 4 s'étend alors en elle et toute la racine 5 peut s'y trouver. Les pièces 1 et 2 ne présentent alors aucune faiblesse. La pièce de fond 8 peut être enlevée ensuite par usinage ou laissée. Elle a encore l'avantage de protéger le plan de travail sur lequel les pièces 1 et 2 ont été posées. La pièce de fond 8 peut être distincte des pièces 1 et 2 ou faire partie de l'une d'elles à l'origine. Les pièces 1 et 2 ont donc une épaisseur égale à la profondeur de soudage souhaitée, et la pièce de fond une épaisseur égale à 20% au moins de cette profondeur de soudage. Il devient possible d'utiliser des alliages tels que celui qu'on a mentionné en construction nucléaire ou dans d'autres applications demandant une grande sûreté, avec une forte épaisseur atteignant 40 à 60 mm si besoin est. REVENDICATIONS 1) Procédé de soudage de deux pièces (1, 2), disposées bord à bord (3), d'un alliage d'aluminium sur une profondeur de soudage d'au moins 30 mm, caractérisé en ce qu'il consiste à établir un cordon de soudure (4) ayant une profondeur supérieure de 20 % à la profondeur de soudage. 2) Procédé de soudage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est réalisé sans apport de matière par un faisceau d'électrons. 3) Procédé de soudage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est réalisé avec une latte (8) placée sous les bords des pièces, la latte ayant une épaisseur égale à 20% de la profondeur de soudage et les pièces ayant une épaisseur égale à la profondeur de soudage. 4) Procédé de soudage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est réalisé avec une latte (8) insérée en surépaisseur sous l'une des pièces et s'étendant sous l'autre des pièces, la latte ayant une épaisseur égale à 20% de la profondeur de soudage et les pièces ayant une épaisseur égale à la profondeur de soudage.