Ce qui fait du 6061-T651 un matériau de soudure exigeant
Le 6061 dans l'état T651 est traité thermiquement en solution, soulagé par un étirement contrôlé de 1 - 3 % et vieilli artificiellement. L'étirement élimine la plupart des contraintes résiduelles de trempe, de sorte que la plaque résiste mieux à la déformation pendant l'usinage et pendant le soudage que le matériau T6 ordinaire. Ce qu'il ne peut pas éviter, c'est la réalité thermique du soudage à l'arc : la zone affectée thermiquement voit des températures suffisamment élevées pour dépasser les précipités de Mg2Si, et la résistance dans cette bande tombe bien en dessous des valeurs du métal de base.
Le but de toute procédure de soudage pour cet alliage est donc de maintenir la zone affectée thermiquement-aussi étroite que possible, de produire une soudure saine et sans fissures-et d'accepter une efficacité de joint inférieure au métal de base à moins qu'un traitement thermique post-soudage complet-ne soit appliqué.
Pratiques de nettoyage et sélection des métaux d’apport
L'oxyde d'aluminium fond à une température beaucoup plus élevée que le métal situé en dessous et transporte l'humidité dans le bain de fusion, le nettoyage n'est donc pas facultatif.
Élimination des oxydes : décaper la couche superficielle avec une brosse métallique dédiée en acier inoxydable utilisée uniquement sur l'aluminium, ou par légère abrasion mécanique, dans les quelques heures suivant le soudage.
Dégraissage : essuyer avec de l'acétone ou un solvant non-chloré pour éliminer les huiles, les graisses et les traces de doigts qui provoquent la porosité.
Préparation des bords : usiner ou limer les faces de joint, et éviter de laisser des résidus de lubrifiant sur les outils de coupe.
Nettoyage du filler : conserver le fil d'apport dans son emballage jusqu'à son utilisation et l'essuyer avant de l'alimenter.
Nettoyage entre passes : éliminez l'oxyde et la suie de chaque passage lorsque des procédures à passes multiples sont utilisées.
| Remplisseur selon AWS A5.10 | Caractéristiques | Mieux utilisé pour |
|---|---|---|
| ER4043 (Al-Si) | Bonne fluidité et résistance aux fissures, plus facile à souder, les soudures s'assombrissent après anodisation | Joints à usage général, sections plus épaisses, pièces qui ne seront pas anodisées |
| ER5356 (Al-Mg) | Performances de résistance et de fatigue supérieures, argent brillant après anodisation, sensibilité plus élevée à la fissuration à chaud | Assemblages anodisés, joints chargés dynamiquement, soudures de couleur assortie- |
Les consommables doivent être sélectionnés avec l'ingénieur en soudage et confirmés dans le cadre d'une procédure qualifiée, car le choix affecte l'apparence de l'anodisation, la résistance des joints et les performances de service.
Contrôle des processus, apport de chaleur et gaz de protection
L’apport de chaleur est la variable la plus influente. Un courant faible produit des recouvrements froids et un manque de fusion sur les sections épaisses ; un courant excessif élargit la zone affectée par la chaleur, diminue la résistance des joints et augmente la distorsion. Le courant alternatif ou le fonctionnement positif de l'électrode ne sont pas utilisés pour l'aluminium ; Une électrode positive à courant continu pour le TIG ou le MIG pulsé, avec une vitesse de déplacement adaptée à l'épaisseur, est une pratique courante.
Préchauffage : les sections épaisses bénéficient d'un chauffage à environ 150-200 degrés pour réduire le risque de manque de fusion et de fissuration.
Gaz de protection : argon pur pour sections minces ; Les mélanges argon-hélium augmentent la pénétration et le transfert de chaleur sur les plaques épaisses.
Qualité du gaz : un gaz de protection de haute pureté et des conduites propres empêchent l'hydrogène de pénétrer dans la piscine et réduisent la porosité.
Choix du procédé : TIG pour la précision et les passes de racine, MIG pour la vitesse de dépôt sur des sections épaisses et soudage par friction malaxage où un joint à l'état solide-de haute intégrité avec moins de perte de résistance est souhaité.
Support et support : un support en acier inoxydable ou en céramique peut être utilisé lorsqu'un cordon de racine contrôlé est nécessaire sur les joints à pénétration totale.
Après-Traitement et applications après soudure
Lorsque les charges de conception l'exigent, l'assemblage peut être traité thermiquement par résolution à environ 530 degrés, suivi d'une trempe à l'eau et d'un vieillissement artificiel à environ 175 degrés, ce qui rétablit une résistance proche de T6 dans tout le joint. Le compromis-est la distorsion de trempe, de sorte que l'opération convient aux pièces petites et rigides plutôt qu'aux grandes plaques. Une récupération partielle est également possible par vieillissement seul, ce qui améliore la dureté dans la zone affectée thermiquement-sans changer le métal de base.
Les fabrications soudées 6061-T651 sont courantes dans :
Châssis et bases de machines, corps d'outillage et de montage qui sont soudés puis usinés.
Supports pour matériel de transport, plaques de montage et composants de châssis.
Réservoirs, trémies et conduits spéciaux pour les fluides non-agressifs.
Assemblages structurels en aluminium couverts par AWS D1.2 où la procédure de soudage est qualifiée.
Contrôle qualité et documentation
Spécifications de la procédure de soudage et dossiers de qualification des soudeurs selon AWS D1.2, le cas échéant.
Inspection visuelle de chaque joint pour détecter le profil du cordon, les contre-dépouille et les éclaboussures.
Examen par ressuage ou radiographique des articulations critiques.
La dureté traverse le joint pour documenter l'étendue de la zone affectée par la chaleur.
Métal de base certifié ASTM B209/B209M avec un certificat de test en usine EN 10204 3.1 et une traçabilité du numéro de chaleur.
Foire aux questions
Q : Le 6061-T651 est-il soudable ?
R : Oui, avec des procédures solides utilisant TIG ou MIG et un mastic correspondant selon AWS A5.10, bien que la résistance dans la zone affectée par la chaleur- soit inférieure à la valeur du métal de base.
Q : Quelle charge est la meilleure pour le soudage 6061 ?
R : ER4043 donne des dépôts plus lisses, plus résistants aux fissures- et convient aux travaux généraux ; ER5356 offre une résistance plus élevée et une meilleure correspondance des couleurs après anodisation, mais est plus sujet aux fissures à chaud.
Q : Pourquoi la zone affectée par la chaleur-perd-elle de sa résistance ?
R : La chaleur de soudage dépasse les précipités de Mg2Si à l'état T6, les grossissant de sorte qu'ils ne contribuent plus à leur pleine résistance ; la récupération nécessite une solution complète de traitement et un cycle de vieillissement.
Q : La plaque épaisse 6061-T651 doit-elle être préchauffée avant le soudage ?
R : Les sections épaisses sont généralement chauffées à environ 150-200 degrés pour réduire le risque de manque de fusion et éviter les fissures pendant le refroidissement.
Q : Le T651 se déforme-t-il moins que le T6 pendant le soudage ?
R : Oui. La réduction des contraintes par étirement élimine la plupart des contraintes résiduelles de trempe, de sorte que la plaque T651 est plus stable dimensionnellement grâce au soudage et à l'usinage.
Q : Quel gaz de protection doit être utilisé ?
R : Argon pur pour les matériaux fins, avec des mélanges d'argon -hélium sur une plaque plus épaisse pour améliorer la pénétration et le transfert de chaleur.
