Quels métaux d’apport utilise-t-on pour le brasage à l’arc ?
Presque toujours des fils pleins normalisés à base de cuivre selon ISO 24373, le plus souvent de 0,8 à 1,6 mm de diamètre. Le plus courant est CuSi3Mn1 pour les tôles galvanisées, complété par CuAl7 (anciennement CuAl8) pour les tôles aluminiées et les joints visibles, ainsi que par les bronzes à l’étain pour les pièces en cuivre et en laiton.
Ces métaux d’apport fondent entre environ 900 et 1 070 °C, donc bien en dessous de l’acier. Ils sont conçus pour le brasage à l’arc : le silicium, l’aluminium ou l’étain assurent un bon mouillage, et ils ne contiennent presque pas d’éléments qui se vaporisent dans l’arc.
- Les métaux d’apport en laiton et en maillechort ne conviennent selon DVS 0938-1 que dans des cas exceptionnels. Leur zinc se vaporise dans l’arc.
- Les métaux d’apport à base de zinc, avec des intervalles de fusion d’environ 380 à 450 °C, étaient en cours d’essai en 2012, par exemple pour les tôles très minces ou les couches de zinc épaisses.
- Les fils non normalisés et les fils fourrés sont plus rares.
Les métaux d’apport courants en un coup d’œil
Avec 980 à 1 035 °C, CuSi3Mn1 a l’intervalle de fusion le plus bas des métaux d’apport courants et atteint plus de 340 MPa de résistance à la traction. CuAl7, avec plus de 380 MPa, est plus résistant, mais fond plus haut.
| Métal d’apport | ISO 24373 | Intervalle de fusion | Rp0,2 | Rm | A5 | Application principale |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CuSi3Mn1 | Cu 6560 | 980–1 035 °C | > 200 MPa | > 340 MPa | 40 % | pièces de carrosserie en acier galvanisé |
| CuSi2Mn1 | Cu 6511 | 1 030–1 050 °C | > 100 MPa | > 290 MPa | 45 % | pièces de carrosserie en acier galvanisé |
| CuAl7 | Cu 6100 | 1 030–1 040 °C | > 180 MPa | > 380 MPa | 40 % | pièces de carrosserie en acier galvanisé |
| CuAl5Ni2Mn | Cu 6061 | 1 040–1 070 °C | > 200 MPa | > 360 MPa | 45 % | électrovannes |
| CuSn1 | Cu 1898 | 1 020–1 050 °C | > 80 MPa | > 220 MPa | 25 % | chaudronnerie en cuivre |
| CuSn6P | Cu 5180 | 910–1 040 °C | > 150 MPa | > 260 MPa | 20 % | pièces en laiton et en bronze |
Extrait de DVS 0938-1:2012, tableau 5. Les valeurs de résistance sont des données des fabricants pour le métal d’apport pur et ne s’appliquent pas à l’assemblage brasé. Le tableau de la fiche technique indique en plus les désignations selon ISO 17672 ainsi que des métaux d’apport pour rechargement et des métaux d’apport à base de zinc.
Les fils à base de cuivre existent dans différents états de traitement thermique. Pour les robots avec de longs faisceaux, DVS 0938-1 recommande des fils de résistance plus élevée, car ils se dévident mieux.
Comment lire la désignation normalisée selon ISO 24373 ?
La désignation ISO 24373 – S Cu 6560 (CuSi3Mn1) se compose de trois parties : S pour fil plein ou baguette pleine, Cu 6560 pour la composition chimique et, de façon facultative, le symbole d’alliage entre parenthèses.
- ISO 24373 : la norme pour les fils pleins et baguettes pleines en cuivre et alliages de cuivre. Elle remplace DIN EN 14640 et, avant elle, DIN 1733.
- S : la forme de produit. Le fil et la baguette portent tous deux le S ; une forme de produit peut être utilisée pour plusieurs procédés.
- Cu 6560 : la désignation numérique de la composition. Elle seule fait foi.
- (CuSi3Mn1) : le symbole d’alliage, pour la lisibilité.
Le même alliage porte, en tant que métal d’apport de brasage fort selon ISO 17672, la désignation Cu 541. Sur le dessin, on trouve par exemple pour un joint brasé MIG ISO 4063-973 / ISO 24373 – S Cu 6560 (CuSi3Mn1), voir Les procédés en un coup d’œil.
Anciennes et nouvelles désignations de nos fils de brasage
Les anciens noms DIN apparaissent encore dans les dessins et les commandes. Le tableau les fait correspondre à la désignation ISO actuelle et à la classe américaine AWS.
| Fil | ISO 24373 | DIN 1733 (ancienne) | N° de matériau | AWS A5.7 |
|---|---|---|---|---|
| ML CuSi3 | S Cu 6560 (CuSi3Mn1) | SG-CuSi3 | 2.1461 | ERCuSi-A |
| ML CuAl8 | S Cu 6100 (CuAl7) | SG-CuAl8 | 2.0921 | ERCuAl-A1 |
| ML CuSn | S Cu 1898A (CuSn1MnSi) | SG-CuSn | 2.1006 | ERCu |
| ML CuSn6 | S Cu 5180A (CuSn6P) | SG-CuSn6 | 2.1022 | ERCuSn-A |
ML CuSi28L a la même désignation normalisée que ML CuSi3, S Cu 6560 (CuSi3Mn1). Tous les fils : Fil à souder en alliages de cuivre.
CuAl8 ou CuAl7 : est-ce la même chose ?
Pour l’essentiel, oui. Pour S Cu 6100 avec le symbole CuAl7, ISO 24373 mentionne l’ancienne désignation SG-CuAl8 (n° de matériau 2.0921) comme classification nationale correspondante. C’est le même type de fil sous un nouveau nom.
Les limites d’analyse de l’ancienne et de la nouvelle norme ne coïncident pas sur tous les points. ISO 24373 autorise pour Cu 6100 une teneur en aluminium de 6,0 à 8,5 %. C’est le certificat de contrôle du fil qui fait foi.
Dans l’usage courant et dans de nombreux dessins, CuAl8 est resté. Qui commande ou contrôle selon ISO le trouve sous Cu 6100.
CuSi3 ou CuAl8 : quel métal d’apport pour quel usage ?
CuSi3 pour les tôles galvanisées : c’est le métal d’apport standard et le plus répandu. CuAl8 pour les tôles aluminiées, lorsqu’une résistance plus élevée est nécessaire ou que le joint doit présenter moins de fissures de brasage.
- CuSi3Mn1 : intervalle de fusion le plus bas, mouille bien les tôles galvanisées et se met en œuvre avec tous les procédés de brasage à l’arc. Tolère les gaz de protection avec un peu de CO₂ ou d’O₂.
- CuAl7 (CuAl8) : pour les tôles aluminiées, DVS 0938-1 recommande des métaux d’apport contenant de l’aluminium. Dans les essais de la SLV de Munich, CuAl8 a montré nettement moins de pénétrations de métal d’apport qu’un bronze à l’étain. On brase sous gaz inerte, argon ou argon-hélium.
- Limite de CuAl8 : il ne convient pas au brasage TIG et plasma en raison d’un mauvais mouillage. Voir Brasage TIG et plasma.
Pour le choix du gaz : Gaz de protection. Pour le matériau de base : Matériaux de base et revêtements.
Quelle température un assemblage brasé peut-il atteindre en service ?
Des températures variables jusqu’à 180 °C ne posent pas de problème. Pour les pièces qui chauffent davantage en permanence, DVS 0938-2 ne recommande pas, à l’heure actuelle, le brasage à l’arc.
Selon DVS 0938-1, les métaux d’apport à base de cuivre résistent au fluage jusqu’à environ 250 °C ; au-delà, ils commencent à fluer. Ils résistent à l’oxydation jusqu’à 450 °C. Avec la température, la diffusion augmente aussi, et avec elle le risque de fissures de brasage, voir Défauts et fissuration au brasage.
Qu’est-ce qui compte pour le fil de brasage ?
La géométrie. Le fil de cuivre tendre doit passer dans le faisceau et le tube contact sans à-coups. DVS 0938-1 cite des défauts à éviter absolument.
- stries longitudinales sur le fil
- dépassement de la tolérance de diamètre
- ondulation
- soudures dans le fil
S’y ajoutent le diamètre de spire et l’hélice, qui doivent avoir des tolérances serrées, ainsi qu’une surface propre. Les salissures, la graisse et l’huile favorisent les porosités. Pour en savoir plus : Dévidage du fil.
Questions fréquentes
CuSi3 est-il un fil de soudage ou un métal d’apport de brasage ?
Les deux. CuSi3Mn1 est normalisé dans ISO 24373 comme produit d’apport de soudage pour les matériaux en cuivre. Sur l’acier, le même fil agit comme métal d’apport de brasage, car lui seul fond et l’acier reste solide.
Que signifie Cu 6560 ?
La désignation numérique de la composition selon ISO 24373, ici du cuivre avec environ 3 % de silicium et 1 % de manganèse. Le symbole CuSi3Mn1 en est un complément facultatif.
Peut-on braser MIG avec du fil de laiton ?
Seulement dans des cas exceptionnels. Le zinc du laiton se vaporise dans l’arc, ce qui entraîne des porosités, des fumées et un arc instable.
Quel diamètre de fil prend-on pour le brasage ?
Le plus souvent 1,0 mm ; on utilise de 0,8 à 1,6 mm. Les fils plus fins pour les tôles minces et les faibles courants, les plus gros pour un taux de dépôt plus élevé.
Quelle est la différence entre SG-CuSi3 et CuSi3Mn1 ?
C’est le même type de fil. SG-CuSi3 est l’ancienne désignation selon DIN 1733, CuSi3Mn1 le symbole selon ISO 24373, qui le mentionne en annexe comme équivalent.
Pour aller plus loin : articles sur le brasage à l’arc
La série suit l’ordre dans lequel les questions se posent en pratique : du procédé au joint terminé, en passant par le métal d’apport, le gaz et le matériau de base. Pour une vue d’ensemble, voir Le brasage à l’arc.
À propos de l’auteur
Robert Lahnsteiner, Ing., est ingénieur international en soudage (IWE) et gérant de MIGAL.CO GmbH. Après une formation en télécommunications et en électronique à la HTL de Braunau, il a travaillé dix-huit ans dans les techniques de soudage chez Fronius à partir de 1983. Depuis 2001, il dirige avec Martin Erl MIGAL.CO, le fabricant de fil de soudage en aluminium établi à Landau an der Isar. Ses domaines de prédilection sont les métaux d’apport en aluminium, la fabrication et le dévidage du fil ainsi que la surveillance des procédés de soudage. Au sein du DVS, il participe depuis une trentaine d’années au comité technique FA03 « Soudage à l’arc » et préside le groupe de travail 2.4.4 « Soudage MIG de l’aluminium ».