Guide d’application pour le soudage à l’arc en atmosphère protégé de l’aluminium

The use of aluminium and its alloys increases continuously all over the world. In the fi eld of mobility an over proportional increase and further substitution of steel in particular, but not only, will occur in a near future. Increasing costs of energy make lightweight design more economical than ever. As a consequence, constructors switch from steel to aluminium and new manufacturers immediately start with aluminium.

As production processes and applied terminology offen differ only slightly from steel, basic mistakes are commonly made and lead to expensive rework, reject and delay. As a matter of fact, some properties of aluminium are just opposite to steel and knowledge about these is essential for safe manufacturing.

Propriété Unité de mesure Al Fe Rapport
Poids atomique [g/Mol] 26,98 55,84 ~ 1 pour 2
Cristaux   Centrage cubique de surface Centrage cubique en relief  
Densité [g/cm³] 2,70 7,87 ~ 1 pour 3
Elasticité [Gpa] 67 210 ~ 1 pour 3
Coefficient de traction [1/K] 24 * 10-6 12 * 10-6 ~ 2 pour 1
Rp0,2 [MPa] ~ 10 ~ 100 ~ 1 pour 10
Traction Rm [MPa/] ~ 50 ~ 200 ~ 1 pour 4
Chaleur spécifique [J/kg*K] ~ 890 ~ 460 ~ 2 pour 1
Chaleur de fusion [J/g] ~ 390 ~ 272 ~ 1,5 pour 1
Temp. de fusion [°C] 933 1811 ~ 1 pour 2
Conductivité thermique [W/m*K] 235 75 ~ 3 pour 1
Conductivité électrique [m/Ω*mm²] 38 ~ 10 ~ 4 pour 1
Oxyde   Al2O3 FeO / Fe2O3/ Fe3O4  
Température de fusion de l’oxyde [°C] 2050 1400 / 1455 / 1600 Autant que l'acier pour le Fe 3 fois plus pour l'Al
Densité de l’oxyde [g/cm³] 3,89 5,7 / 2,4 / ~ 5,0 Les oxydes de fer sont plus légers que le métal; les oxydes d’Al sont plus lourds

Effets des différences entre les propriétés physiques de l’acier et de l’aluminium sur la soudure par fusion 

La différence de densité, élasticité et de force est peu pertinente pour la soudure mais l’est très certainement pour l’étude de structures.

La forte conductivité électrique de l’aluminium peut causer des problèmes d’allumage, la forte conductivité de chaleur à un manque de fusion au début de la soudure et à une chaleur de soudage avançant. Ces aspects sont évoqués dans cet article. La forte conductivité thermique peut également causer une surchauffe des joints et des déviations dimensionnelles qui demandent une conception plus stable et probablement un refroidissement complémentaire pour ces machines. Généralement, une conductivité thermique élevée et un fort coefficient d’expansion créent plus de déviation que l’acier et ce facteur doit être pris en compte dans le design et la construction de joints de soudures.

La couche d’oxydes et la solubilité d’hydrogène doivent faire l’objet d’une attention très particulière.