Soudage GMA (MIG) de l'aluminium Ford

Transcription

1 Soudage GMA (MIG) de l'aluminium Ford Cahier du participant Version : 16,1 Ford Motor Company, 2014 WCA05-STMAN1-F

2 Cette page est laissée intentionnellement en blanc.

3 Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford Table des matières Module 1 - Exigences de l'équipement... 7 Aluminium par rapport à l'acier... 7 Méthodes de transfert Fil-électrode Mécanismes d'alimentation du fil-électrode...15 Gaz de protection Appareils de soudure de l'aluminium...19 Récapitulation...20 Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques Préparation des surfaces Variables techniques Réglage de la soudeuse...28 Technique de soudure Défauts de soudure Application pratique Récapitulation...40 Module 3 - Formation et certification - Soudure GMA (MIG) de l'aluminium Paramètres du test Soudure de joint bout à bout avec support pour le test AWQT Soudure en angle pour le test AWQT...46 Soudure en bouchon pour le test AWQT...50 Récapitulation...52 Module 4 - Introduction au test de soudure Introduction Module 5 - Administration du test Administration du test...59 Module 6 - Exigences de l'inspection visuelle Exigences de l'inspection visuelle...67 Table des matières 3

4 Cette page est laissée intentionnellement en blanc.

5 Module 1 - Exigences de l'équipement

6 Cette page est laissée intentionnellement en blanc.

7 Aluminium par rapport à l'acier Les objectifs d'apprentissage de ce module sont : les différences entre le soudage GMA (MIG) de l'aluminium et de l'acier. les différentes méthodes de transfert utilisées pour le soudage GMA (MIG) de l'aluminium. l'équipement de soudure GMA (MIG) de l'aluminium. Module 1 - Exigences de l'équipement le soudage à l'arc GMA (MIG) peut être utilisé sur de nombreux alliage d'aluminium de diverses épaisseurs. le soudage à l'arc GMA (MIG) offre un bon taux de production. il ne présente pas de problème d'arc haute fréquence, comme c'est le cas pour le procédé de soudage à l'arc GMA (TIG). Bien que l'acier et l'aluminium ait un aspect similaire, ils ont des propriétés très différentes. Le soudage GMA (MIG) est un procédé de soudage très reconnu et largement utilisé. L'aluminium peut être soudé en utilisant divers procédés. Il y a plusieurs avantages au soudage à l'arc sous gaz (GMA), ou soudage à l'arc sous gaz inerte avec fil-électrode (MIG), pour le soudage de l'aluminium, notamment : le soudage à l'arc GMA (MIG) est très répandu. la plupart des techniciens sont familiers avec le procédé de soudage GMA (MIG), et l'équipement requis se retrouve communément dans les ateliers de réparation de carrosserie. Le soudage GMA (MIG) de l'aluminium et de l'acier présente des différences. L'aluminium : a une température de fusion inférieure. Celle de l'aluminium est de 650 C (1200 F), alors que celle de l'acier est de près de 1480 C (2700 F). a une conductibilité thermique plus rapide. La chaleur se dissipe très rapidement à travers l'aluminium. Elle s'étend au lieu de rester concentrée dans une petite zone. L'épaisseur du métal a aussi une incidence sur la conductibilité thermique. Une tôle épaisse dissipera davantage la chaleur qu'une tôle mince. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 7

8 Module 1 - Exigences de l'équipement a un coefficient de dilatation plus élevé. Lorsque l'aluminium est chauffé, il se dilate deux fois plus que l'acier. ne présente aucune modification de couleur sous l'effet de la chaleur. L'aluminium semble changer d'état juste avant de fondre. Il n'y a aucune autre indication d'augmentation de la température de la surface. L'oxyde d'aluminium protège l'aluminium de la corrosion. L'amorçage froid est très courant avec l'aluminium. Une caractéristique courante du soudage GMA (MIG) de l'aluminium est l'amorçage froid. De façon générale, un amorçage froid : se produit au début de la soudure. est causé par la dissipation rapide de la chaleur de l'aluminium. entraînera un manque de pénétration au début de la soudure. Nous verrons comment éliminer l'amorçage froid dans le prochain module. L'aluminium forme une pellicule protectrice d'oxyde d'aluminium, ce qui rend l'aluminium très résistant à la corrosion. L'oxyde d'aluminium : se reforme d'elle-même instantanément si elle est enlevée de la surface. a une température de fusion de 2050 C (3725 F). doit être éliminé de l'aluminium avant la soudure. peut entraîner la contamination de la soudure, appelée porosité. Les causes de la porosité et l'élimination de celle-ci seront couverts dans le prochain module. Les cratères apparaîtront à la fin de la soudure. Une autre caractéristique courante du soudage GMA (MIG) de l'aluminium est la présence de cratères. Les cratères sont habituellement : Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 8

9 à la fin de la soudure. causés par la grande quantité de chaleur générée pendant le processus de soudage de l'aluminium. visibles comme une zone affaissée ou renfoncée à la fin de la soudure. Un cratère représente un point faible dans la soudure. Module 1 - Exigences de l'équipement Nous verrons comment prévenir les fissures dans le prochain module. Nous verrons comment prévenir les cratères dans le prochain module. Les passages d'un type de joint à un autre peuvent avoir une incidence sur les réglages de la soudeuse, même sur de l'aluminium de même épaisseur. L'aluminium est plus sensible aux réglages de la soudeuse lorsqu'on travaille avec : Les soudures de l'aluminium sont plus sensibles aux fissures que les soudures de l'acier. Des fissures peuvent se produire lors du soudage de l'aluminium. Les fissures se produisent généralement : lorsque l'aluminium est surchauffé, et par l'expansion accrue que la surchauffe cause. plus fréquemment sur de l'aluminium plus épais. plus fréquemment sur de l'aluminium coulé. Les pièces coulées en aluminium sont conçues en différentes épaisseurs et présentent différents renforts tout le long de la pièce, ce qui les rend très rigides. différents alliages. différentes épaisseurs de matériau. différents types de joint. Tout changement de ces facteurs nécessitera habituellement d'ajuster les réglages de la soudeuse. Par exemple, une soudure bout à bout avec support sur de l'aluminium de 1 mm nécessitera une intensité différente qu'une soudure en bouchon sur de l'aluminium de 1 mm. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 9

10 Module 1 - Exigences de l'équipement L'équipement diffère pour le soudage GMA (MIG) de l'aluminium par rapport au soudage de l'acier. Le soudage GMA (MIG) de l'aluminium requiert certains équipements de soudage différents. Les soudeuses GMA (MIG) destinées à l'aluminium : génèrent plus d'intensité, de manière à compenser la dissipation rapide de la chaleur. peuvent avoir des réglages spécifiques pour le soudage de l'aluminium. ont un système différent d'alimentation du fil-électrode, par exemple un pistolet dévidoir. utilisent un gaz de protection différent, habituellement de l'argon à 100 %. ont des pièces dédiées pour l'alimentation du fil-électrode de manière à réduire le risque de contamination entre les métaux causant la corrosion galvanique. D'abord et avant tout, la protection individuelle s'impose lors du soudage GMA (MIG) de l'aluminium. Les équipements de protection individuelle incluent : un masque de soudure. Les lentilles de protection doivent être appropriées à l'intensité électrique utilisée. une veste de soudure. des gants de soudure. un respirateur à filtre de particules HEPA (P100) ou N95, ou un masque de soudure à apport d'air filtré. des bouchons d'oreille. des lunettes de sécurité. Méthodes de transfert Il existe trois types de méthode de transfert. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 10

11 Trois méthodes de transfert sont le plus souvent recommandées pour l'aluminium : le transfert par court-circuit. le transfert par pulvérisation axiale. le transfert pulsé. Le transfert globulaire n'est habituellement pas recommandé pour le soudage de l'aluminium. Le transfert globulaire : produit plus de projections que le transfert par court-circuit. est plus susceptible d'occasionner des défauts de soudure de l'aluminium. ne favorise pas une bonne pénétration. Module 1 - Exigences de l'équipement utilise une intensité et une tension inférieures aux autres méthodes de transfert. produit moins de pénétration et de plus petits bains de fusion que les autres méthodes de transfert. produit un bruit de crépitement régulier lorsque le réglage est bon. Le transfert par pulvérisation axiale utilise une intensité plus élevée que le transfert par court-circuit. Le transfert par pulvérisation axiale : Le transfert par court-circuit utilise une intensité inférieure aux autres méthodes de transfert. Le transfert par court-circuit : dépose l'aluminium au fur et à mesure que le fil-électrode touche et court-circuite le métal de base plusieurs fois par seconde. utilise une tension, une intensité et une vitesse de dévidage du fil supérieures au transfert par courtcircuit. pulvérise de fines gouttelettes à travers l'arc depuis le fil-électrode jusqu'au métal de base. Les gouttelettes fondues sont bien plus petites que le diamètre du filélectrode. produit un bruit de bourdonnement régulier lorsque le réglage est bon. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 11

12 Module 1 - Exigences de l'équipement Se reporter à «Vidéo : Bruit du soudage à l'arc par pulvérisation axiale» dans la présentation. Cette vidéo compare le bourdonnement régulier du soudage à l'arc par pulvérisation axiale au crépitement régulier du transfert par court-circuit. Aucune narration Le transfert par pulvérisation axiale est répandu pour le soudage de pièces en aluminium. Le transfert par pulvérisation axiale : produit une soudure plus large et un bain de fusion plus fluide en raison de la chaleur accrue pour un même diamètre d'électrode. produit peu ou pas de projections. requiert normalement que la vitesse du pistolet soit augmentée après le début de la soudure. Cela en raison de la chaleur accrue générée par le transfert par pulvérisation axiale en comparaison aux autres méthodes de transfert. requiert de meilleures habilités du technicien pour le soudage de l'aluminium mince. Le transfert par pulvérisation axiale peut être utilisé dans toutes les positions de soudage de l'aluminium, avec le bon diamètre du fil-électrode. Le transfert pulsé utilise deux types de courant de soudage. Le transfert pulsé utilise un courant de fond et un courant pulsé. Lors du transfert pulsé : le courant de fond maintient l'arc. le courant pulsé produit des «crêtes» à des intensités plus élevées. Cette «crête» détache une gouttelette du fil-électrode. le courant élevé est d'impulsion rapide. Les impulsions d'intensité élevée se produisent de 60 à 200 fois par seconde. le fil-électrode se transfert seulement pendant les impulsions d'intensité élevée. Vidéo : Bruit du soudage à l'arc par pulvérisation axiale Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 12

13 Module 1 - Exigences de l'équipement Le transfert pulsé permet un soudage à plus basse température avec une bonne pénétration. Le transfert pulsé : permet un soudage à plus basses températures. Cela en raison du temps entre les impulsions de haute et de basse intensité au cours desquelles le fil-électrode n'est pas transféré. Cela permet un refroidissement tout en maintenant l'arc. peut réduire le risque de pénétration excessive sur de fines tôles d'aluminium, tout en assurant une bonne pénétration sur l'aluminium plus épais. produit peu ou pas de projections. peut permettre l'utilisation d'un fil-électrode de plus grand diamètre. peut être utilisé dans toutes les positions. requiert habituellement une source de courant avec inverseur qui produira le courant pulsé. L'Association de l'aluminium recommande les méthodes de transfert par pulvérisation axiale ou le transfert pulsé pour le soudage de l'aluminium. Se reporter à «Vidéo : Transfert pulsé» dans la présentation. Cette vidéo montre le transfert pulsé au ralenti. Fil-électrode Le choix du fil-électrode est en fonction du constructeur automobile. Les fils-électrodes sont des alliages, c'est-à-dire qu'ils sont faits d'aluminium mélangé à d'autres éléments. Les filsélectrodes sont classifiés en quatre différentes séries, soit 1000, 2000, 4000 ou 5000, chaque chiffre identifiant un type particulier d'alliage d'apport. Le fil-électrode couramment utilisé pour les réparations de carrosserie contenant de l'aluminium est de série 4000, habituellement 4043 ou de série 5000, habituellement 5356 ou Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 13

14 Différents alliages donnent au filélectrode différentes caractéristiques, par exemple : les fils-électrodes 4043 et 4047 sont plus souples que les filsélectrodes 5356 et le fil-électrode 4043 produit une soudure plus fluide que le filélectrode le fil-électrode 4043 a une limite de rupture moindre que le filélectrode Le jumelage très proche de l'alliage du fil-électrode à l'alliage du métal de base aide à assurer une bonne qualité de la soudure. Le fil-électrode d'alliage 5356 s'approche d'un fil-électrode général multiusage qui est approprié pour la plupart des séries de métaux à base d'alliage, mais n'est pas recommandé pour des applications où la température est supérieure à 65 C (150 F). Le filélectrode d'alliage 4043 n'est pas compatible avec certains alliages de série utilisés en automobile. Certains constructeurs peuvent avoir des recommandations spécifiques pour l'alliage du fil-électrode. L'Association de l'aluminium recommande d'utiliser le fil-électrode 4043 lorsqu'on soude des alliages de série Jaguar et Land Rover recommandent d'utiliser un fil-électrode 5554 pour le sectionnement de pièces structurales de série 5000 sur leurs véhicules en aluminium. Ford recommande l'utilisation du filélectrode 5554 pour les réparations de soudure sur le F Module 1 - Exigences de l'équipement Le fil-électrode est disponible en différents diamètres. Les diamètres recommandés du filélectrode sont en fonction : de l'épaisseur du métal. du courant de soudure. de la méthode de transfert. Le transfert pulsé peut permettre le soudage de fines tôles d'aluminium au moyen d'un filélectrode de plus gros diamètre. L'utilisation d'un fil-électrode de petit diamètre peut entraîner des problèmes avec certains mécanismes d'alimentation du fil-électrode. Les diamètres de fil-électrode courants pour la réparation de carrosserie sont : 0,8 mm (0,030 po). 0,9 mm (0,035 po). 1,0 mm (0,040 po). 1,2 mm (0,047 po). Certains constructeurs ont des recommandations spécifiques pour le diamètre du fil-électrode. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 14

15 Ford recommande d'utiliser un filélectrode de 1,2 mm pour le soudage du F Audi recommande d'utiliser un filélectrode de 1,0 ou de 1,2 mm pour les véhicules en aluminium de 1997 jusqu'aux années-modèles courantes. General Motors recommande un diamètre de fil-électrode de 0,9 mm pour le soudage de ses véhicules Z06 et ZR1 de 2006 à Jaguar et Land Rover recommandent un diamètre de fil-électrode de 1,2 mm pour le soudage de leurs véhicules en aluminium d'année-modèle 2004 aux années-modèles courantes. Module 1 - Exigences de l'équipement dans un endroit chaud et sec. De la condensation peut se former sur le fil froid lorsqu'il entre en contact avec l'air chaud. dans un sac en plastique scellé de manière à réduire l'oxydation. Comme pour tout aluminium, éviter de contaminer le fil-électrode. L'emploi d'un fil-électrode propre aidera à réduire la porosité des soudures. Le fil-électrode d'aluminium n'a aucune spécification en ce qui a trait aux propriétés de mémoire d'enroulement. Alimentation du fil-électrode Mercedes Benz recommande un diamètre de fil-électrode de 1,2 mm pour le soudage de son véhicule SLS de 2010 jusqu'à l'année-modèle courante. Les pistolets dévidoirs peuvent avoir des embouts flexibles pour faciliter l'accès. Un pistolet dévidoir : Le fil-électrode devrait être rangé convenablement lorsqu'il n'est pas utilisé. L'emploi d'un fil-électrode propre permet d'obtenir de meilleurs résultats de soudure. Lorsqu'il n'est pas utilisé, le filélectrode devrait être rangé : comprend un dévidoir de fil fixé directement sur le pistolet de soudure utilise un moteur et un mécanisme d'entraînement fixé directement sur le pistolet. possède une courte gaine, logée à l'intérieur du pistolet. peut présenter un accès limité aux zones à souder en raison de sa taille. peut avoir un embout flexible pour améliorer l'accessibilité. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 15

16 Module 1 - Exigences de l'équipement Les pistolets de type poussé-tiré peuvent utiliser de longues gaines. Un pistolet de type poussé-tiré : possède deux moteurs et deux mécanismes d'entraînement. Un jeu de chacun se trouve dans l'armoire d'alimentation électrique et dans le pistolet de soudure. peut avoir une gaine de jusqu'à 9 m (30 pi) de long. fonctionne bien avec du filélectrode souple. Un pistolet de type poussé-tiré assure également une alimentation constante pour les fils-électrodes de petit diamètre. Un pistolet de type poussé, similaire à celui utilisé dans la plupart des applications de soudage GMA (MIG) de l'acier : comporte un moteur de dévidage et des galets d'entraînement situés dans ou sur l'armoire d'alimentation électrique. pousse le fil-électrode à l'intérieur d'une gaine flexible du pistolet, puis dans le pistolet de soudure. utilise une gaine habituellement limitée à 3 m (10 pi). Le filélectrode en aluminium tend à se coincer aux galets lorsque de longues gaines sont utilisées, ce qui peut aussi causer l'agglutination du fil. Certaines soudeuses font appel à deux jeux de galets d'entraînement à l'intérieur de l'armoire d'alimentation de manière à éviter l'agglutination. Les galets d'entraînement ne devraient pas comporter une gorge en V. Les mécanismes d'alimentation de type poussé utilisent deux jeux de galets d'entraînement. Les galets d'entraînement de fil varient selon le type de fil-électrode utilisé. Des galets d'entraînement crantés sont couramment utilisés dans les pistolets dévidoirs et les mécanismes d'alimentation de type tiré, mais ne sont pas recommandés dans les mécanismes Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 16

17 Module 1 - Exigences de l'équipement d'alimentation de type poussé. Les crans peuvent causer l'écaillage de l'aluminium, entraînant une résistance d'entraînement dans les longues gaines. Les galets à gorge en U sont surtout utilisés dans les mécanismes d'alimentation de type poussé. Les galets à gorge en V ne sont pas recommandés dans les mécanismes d'alimentation de type poussé, car ils compriment le fil-électrode en aluminium, ce qui peut causer l'agglutination du fil. Les gaines doivent être dédiées pour l'aluminium. La gaine du pistolet de soudure pour le fil-électrode en aluminium : peut être en nylon ou Teflon, ce qui réduit la résistance de glissement du fil. doit être dédiée pour l'aluminium. doit être passée à de l'air comprimé propre et sec pour y enlever les particules d'aluminium. Le fil-électrode tend à laisser de petites particules qui peuvent s'accumuler et nuire à l'alimentation du fil et même à la qualité de la soudure. Les tubes contacts peuvent présenter un méplat de la buse. Le tube contact : est normalement fait de cuivre ou d'alliage de cuivre. doit présenter un méplat de 3 à 5 mm (1/8 à 3/16 po) de l'embout de la buse. Certains pistolets de soudure peuvent avoir un méplat encore plus important. peut s'user, réduisant l'efficacité du transfert de courant et le louvoiement du fil-électrode. Changer le tube contact lorsque le diamètre s'élargit à l'usage. peut être surdimensionné. Le surdimensionnement sert parfois à prévenir la résistance du fil qui se dilate sous l'effet de la chaleur dans le processus de soudure. peut porter la désignation «A» ou «AL» pour indiquer qu'il s'agit d'un tube contact spécifique pour le soudage de l'aluminium. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 17

18 Gaz de protection Module 1 - Exigences de l'équipement Les buses droites permettent d'envelopper des cordons et des zones de joint de soudure plus larges et fournissent un plus grand débit de gaz. Le diamètre de la buse doit être approprié à l'application de soudure. L'argon à 100 % est recommandé pour le soudage des véhicules d'aluminium. L'argon à 100 % est utilisé pour le soudage GMA (MIG) de l'aluminium. Un mélange d'argon et d'hélium ne devrait pas être utilisé, car ce mélange entraîne des hausses de températures de soudage, ce qui rend la pénétration plus difficile à contrôler sur de fines tôles d'aluminium. L'argon pur assure : une bonne action de nettoyage. un arc stable. un meilleur contrôle de la pénétration sur l'aluminium plus mince. Le débit du gaz de protection est habituellement plus élevé pour le soudage de l'aluminium. Les débitmètres sont normalement réglés entre 25 et 50 pi 3 /h pour le soudage de réparation de collision d'aluminium, en comparaison à pi 3 /h pour l'acier. Cette plage varie selon la méthode de transfert, l'épaisseur de l'aluminium et la dimension de la buse utilisés. Avant de poser le régulateur, ouvrir le robinet du cylindre pour une seconde ou deux afin d'éliminer toute saleté ou tout contaminant qui pourrait s'être logé dans l'ouverture de la valve. Les buses de gaz de protection pour le soudage de l'aluminium ne sont généralement pas coniques. Les buses droites de gaz de protection sont habituellement utilisées pour le soudage de l'aluminium. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 18

19 Appareils de soudure de l'aluminium La polarité inversée est aussi désignée DCEP. La polarité inversée du courant direct, c'est-à-dire lorsque l'électrode est positive et la pièce à souder est négative (DCEP), est utilisée presque exclusivement pour le soudage GMA (MIG) de l'aluminium. Grâce à la polarité inversée, 80 % de la chaleur de l'arc se trouve à l'électrode. La polarité inversée est utilisée pour le soudage de l'aluminium parce qu'elle procure : Module 1 - Exigences de l'équipement Les ateliers de réparation de carrosserie convertissent souvent une soudeuse GMA (MIG) existante pour souder l'aluminium. Les modifications suivantes aux soudeuses doivent être faites : remplacer les galets d'entraînement en V par des galets d'entraînement en U. une gaine en nylon ou Teflon doit être posée. le tube contact doit être changé. une buse droite de gaz de protection, de plus grand diamètre, doit être posée. Le diffuseur de gaz de protection doit également être changé. le gaz de protection doit être remplacé par de l'argon à 100 %. les réglages d'intensité et de tension sont relativement bas. La méthode de transfert par courtcircuit pourrait être la seule possible, et le choix de diamètre du fil-électrode pourrait être limité. une plus grande concentration de chaleur, ce qui est requis pour l'aluminium. des zones de concentration de la chaleur plus étroites. Les soudeuses pour l'acier peuvent être converties pour le soudage de l'aluminium. Les soudeuses spécifiques pour l'aluminium peuvent avoir des réglages pré-programmés pour l'aluminium. Afin d'améliorer la qualité des soudures et l'utilisation, certains fabricants d'appareils de soudure GMA (MIG) conçoivent des soudeuses dédiées pour l'aluminium. Les appareils de soudure spécifiquement conçus pour l'aluminium : Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 19

20 ont des intensités plus élevées pour permettre le transfert par pulvérisation axiale. Une intensité de sortie de 200 ampères à un cycle de fonctionnement de 30 % est recommandée. sont typiquement équipés d'un pistolet dévidoir, d'un mécanisme de type poussé-tiré ou d'un mécanisme d'alimentation double du fil-électrode à galets. Cela permet l'utilisation d'une plus grande variété de diamètres et d'alliages du fil-électrode. peuvent avoir des réglages préprogrammés pour le soudage de l'aluminium. Différents réglages pour des fils-électrodes de divers diamètres et alliages peuvent être possibles. Certaines soudeuses peuvent même proposer des réglages pour différentes épaisseurs d'aluminium et divers types de joints. Des fonctions réduisant les défauts d'amorçage froid et de cratère sont aussi programmées dans certains appareils. utilisent généralement le transfert pulsé. La soudeuse Fronius 2700 illustrée à l'écran utilise une torche à refroidissement liquide. La soudeuse peut soutenir 100 % de son cycle de fonctionnement avec une intensité de sortie de 400 ampères. La Fronius 2700 comporte des programmes pour joints spécifiques sur des véhicules particuliers, comme un joint bout à bout avec support sur une Jaguar XJ de 2004 à Module 1 - Exigences de l'équipement Sommaire du module Dans ce module, nous avons parlé : des différences entre le soudage GMA (MIG) de l'aluminium et de l'acier. des différentes méthodes de transfert utilisées pour le soudage GMA (MIG) de l'aluminium. de l'équipement de soudure GMA (MIG) de l'aluminium. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 20

21 Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques

22 Cette page est laissée intentionnellement en blanc.

23 Préparation des surfaces Les objectifs d'apprentissage de ce module sont : identifier comment bien préparer les alliages d'aluminium pour le soudage GMA (MIG). décrire les différentes variables techniques pour le soudage GMA (MIG) de l'aluminium. déterminer comment régler une soudeuse GMA (MIG) pour le soudage de l'aluminium. décrire les techniques spécifiques au soudage GMA (MIG) de l'aluminium. identifier les défauts de soudure, les causes et les méthodes pour y remédier. décrire les pratiques utilisées dans les ateliers de réparation de carrosserie pour le soudage GMA (MIG) de l'aluminium. Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques la détérioration et se compare au revêtement de zinc sur l'acier. L'oxyde d'aluminium protège l'aluminium de la détérioration. commence à se reformer immédiatement sur la surface. peut emmagasiner l'humidité et les saletés. Une épaisse couche d'oxyde tend à emmagasiner plus de saletés qu'une mince couche d'oxyde. peut causer la porosité dans un bain de fusion de soudure d'aluminium. Tout enduit ou oxyde doit être éliminé sur toutes les portions d'un joint de soudure. L'oxyde d'aluminium protège l'aluminium de la corrosion. L'oxyde d'aluminium : se forme sur la surface de l'aluminium nu, protégeant l'aluminium de la corrosion. L'oxyde protège l'aluminium de Des soudures médiocres surviennent lorsque les surfaces d'aluminium sont recouvertes d'enduit ou d'oxyde. Les enduits et l'oxydation doivent être éliminés de 30 à 40 mm du joint de soudure. Toutes les zones du joint de soudure doivent être nettoyées, y compris l'arrière et les bords. Le fait de laisser de l'enduit ou de l'oxydation trop près à la zone adjacente à la soudure peut attirer des contaminants dans le cordon de soudure dans le processus de transfert de chaleur de l'aluminium. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 23

24 Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques Des abrasifs réservés à l'aluminium devraient être utilisés. Les enduits et l'oxydation peuvent être éliminés grâce à : un produit dégraissant pour enlever les résidus de graisse et de cire avant de procéder à l'élimination de l'oxyde. Le ponçage avant l'emploi d'un dégraissant ramène les contaminants à la surface de l'aluminium. coussinet abrasif en plastique tissé. Ces coussinets sont disponibles individuellement ou comme coussinets abrasifs que l'on fixe à une meuleuse disque abrasif à grain 80 à 120. Le papier abrasif pour ponçage manuel peut aussi être employé pour accéder aux endroits difficiles à atteindre. une brosse métallique en acier inoxydable. N'utiliser que des outils et des abrasifs réservés au travail de l'aluminium. Les outils et les abrasifs utilisés pour le travail de l'acier peuvent contaminer les surfaces en aluminium. Aucun contaminant ne devrait rester dans la zone à souder. Si un disque abrasif est utilisé, éviter d'appuyer trop fort. Une pression de ponçage excessive peut : enlever trop d'aluminium et amincir le métal. L'amincissement du métal peut entraîner la déformation de celui-ci sous l'effet de la chaleur. encrasser le disque. Un disque encrassé sur l'aluminium peut égratigner ou évider la surface. incruster des impuretés dans la surface. Ne pas utiliser de brosses métalliques en acier doux pour l'élimination de l'oxyde. Les particules de brosse en acier doux peuvent s'effriter et contaminer l'aluminium. Les apprêts soudables ne sont pas requis et ne devraient pas être utilisés sur l'aluminium. Après le nettoyage, éviter de tenir les surfaces avec les mains nues. Cela contaminera la surface nettoyée et pourrait nuire à la qualité de la soudure. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 24

25 Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques Variables techniques Souder dès que possible après le nettoyage et le positionnement de la pièce. Une fois l'aluminium nettoyé et nu, une mince couche d'oxyde se reforme rapidement sur la surface. C'est la caractéristique d'auto-protection des alliages d'aluminium. Le soudage devrait donc être fait dès que possible après le nettoyage et l'arrangement de la pièce. Le joint de soudure devrait être nettoyé à nouveau au moyen d'une petite brosse métallique en acier inoxydable juste avant le soudage. La quantité de temps qui peut s'écouler avant qu'un nettoyage complet soit requis dépend de la température et du niveau d'humidité. Le pistolet de soudure pointe la pièce à souder et pousse le bain de fusion. Le soudage de l'aluminium requiert la technique poussée. La technique poussée : consiste à pointer le pistolet en poussant le bain de fusion et aide à diriger le gaz de protection en avant du bain de fusion. assure une action nettoyante de l'arc qui élimine l'oxyde d'aluminium de la surface. est faite en ligne droite. Le pistolet de soudure ne fait pas de mouvement de «tricotage». Le mouvement de tricotage modifie la concentration de l'arc. La technique tirée consiste à pointer le pistolet et à tirer vers l'arrière du bain de fusion. Cette technique n'est pas utilisée pour souder l'aluminium, car elle : Se reporter au Module 2 : «Démonstration : Préparation du panneau» dans la présentation pour un exemple sur la façon de préparer les panneaux d'aluminium avant le soudage. augmente les risques de porosité et de soudure médiocre en ne fournissant pas Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 25

26 Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques suffisamment de gaz de protection et d'action nettoyante. peut entraîner l'irrégularité des joints, ou encore causer de grosses quantités de suie noire sur le cordon de soudure. peut surchauffer la zone de soudure, causant une pénétration excessive. L'angle de travail affecte la direction de la chaleur. L'angle de travail : L'angle du pistolet pour la technique poussée ne doit pas être excessif. L'angle du pistolet de soudure pour la technique poussée : devait être d'environ 5 à 15 de la verticale. n'a pas besoin d'être excessif, tel que 45 de la verticale. Un angle trop prononcé du pistolet de soudure vers l'arrière risque de réduire l'effet du gaz de protection à l'avant de la soudure. Un angle excessif peut aussi attirer les contaminants de l'arrière du pistolet de soudure dû à un effet de dépression. affecte l'endroit où est dirigée la chaleur au joint. varie selon le type de joint de soudure. pour les joints bout à bout ou les joints bout à bout avec support, l'angle est de 90 par rapport à la racine. pour les joints à recouvrement utilisant la même épaisseur d'aluminium, l'angle est de 45, directement à la racine. Si un joint à recouvrement présente deux différentes épaisseurs d'aluminium, l'angle de travail devrait diriger plus de chaleur sur l'aluminium plus épais. Cela peut aider à réduire la surchauffe de l'aluminium plus mince. Si une soudure de joint bout à bout avec support est effectué en deux passes, elle devrait être traitée comme deux soudures à recouvrement. Les étudiants peuvent exécuter une soudure bout à bout de l'une ou l'autre méthode pour le test de certification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium automobile I-CAR. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 26

27 La distance entre la buse et la pièce à souder devrait être d'environ 10 à 16 mm (3/8 à 5/8 po) La distance entre la buse et la pièce à souder : devrait être d'environ 10 à 16 mm (3/8 à 5/8 po). peut aider à contrôler la hauteur du cordon. La variation de la distance de la buse par rapport à la pièce à souder peut aussi avoir une incidence sur la pénétration le long d'une soudure continue. est un important facteur pour le transfert pulsé, étant donné qu'elle affecte la longueur de l'arc. Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques a une incidence sur la pénétration et les dimensions générales du cordon. varie selon la méthode de transfert utilisée. La vitesse d'avance peut normalement être augmentée avec la progression de la soudure lorsqu'on utilise la méthode de transfert par pulvérisation axiale, cela en raison de la haute intensité constante utilisée. Pour le transfert pulsé, la vitesse d'avance peut rester plus constante, vu la soudure plus froide grâce au courant pulsé. La vitesse d'avance peut être augmentée lorsqu'on travaille sur de l'aluminium mince, quelle que soit la méthode de transfert. La position du corps peut nuire à la visibilité de la soudure. Une vitesse d'avance trop rapide causera un manque de pénétration. La vitesse d'avance : La position du corps est un des facteurs les plus négligés dans tous les types de soudure. Dans le soudage GMA (MIG) de l'aluminium, il est très important que le technicien puisse voir la zone à souder. Des lunettes de lecture ou des lentilles grossissantes pour le casque de soudure peuvent améliorer la visibilité du technicien pendant la soudure. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 27

28 Le fait de bien voir la soudure peut aider à : mieux contrôler le pistolet. diriger l'arc pour orienter la chaleur là où elle est requise. Les lentilles grossissantes pour casque de soudure sont souvent désignées en anglais par «cheater lenses» (ou lentilles tricheuses). Ces lentilles grossissantes sont habituellement disponibles dans les magasins d'équipement de soudure et sont livrables en différentes forces. Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques Certaines soudeuses sont dotées de tableaux pour aider les techniciens à trouver un point de départ lorsqu'ils effectuent des soudures de pratique. La détermination de l'intensité requise est importante, afin d'établir si la soudeuse utilisée est en mesure de fournir l'intensité requise pour une épaisseur donnée de métal. Pour les métaux plus minces, le tableau permettra d'établir que l'intensité maximum n'est pas requise pour produire des joints de haute qualité. Réglage de la soudeuse L'augmentation et la diminution de l'intensité ont une incidence sur la chaleur de la soudure. Les réglages d'intensité et de tension peuvent varier considérablement. Les réglages d'intensité et de tension pour le soudage GMA (MIG) de l'aluminium peuvent varier en fonction : du diamètre du fil-électrode et de l'alliage. Les plus grands diamètres et les alliages de plus hautes séries nécessiteront normalement des intensités et tensions accrues. de l'épaisseur des matériaux. Plus l'aluminium est épais, plus l'intensité devra être élevée. du type de joint. Différents types de joint font appel à différentes intensités et tensions. Le réglage de l'intensité ou du courant est similaire à l'augmentation ou la réduction de la vitesse du fil-électrode. Une augmentation de l'intensité rendra la soudure plus chaude. Cela augmentera la pénétration et la largeur du cordon de soudure. Une réduction de l'intensité rendra la soudure plus froide. Cela réduira la pénétration et la largeur du cordon de soudure. Le réglage de l'intensité par rapport au matériau est la première étape de réglage de la soudeuse. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 28

29 Une soudeuse non synergique nécessitera un réglage de la tension indépendant du réglage d'intensité. Certaines soudeuses règlent la tension automatiquement une fois que l'intensité est réglée. Les changements de tension lors du soudage GMA (MIG) de l'aluminium auront une incidence sur la longueur de l'arc. La longueur de l'arc est la distance entre le fil-électrode en fusion et la surface de la pièce à souder. Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques de la longueur de l'arc entraînera une pénétration accrue, mais réduira la largeur du cordon. un réglage augmenté fusionne l'électrode plus loin de la surface à souder. L'augmentation de la longueur de l'arc réduit la pénétration, mais élargit le cordon. Technique de soudure L'amorçage froid s'apparente à une accumulation du cordon sur la surface. La longueur de l'arc affecte la distance entre le filélectrode en fusion et la pièce à souder. Le réglage de la longueur de l'arc : est normalement un réglage distinct sur les soudeuses par pulvérisation pulsée. est en règle générale un réglage de précision. a une incidence sur la pénétration et les dimensions du cordon. un réglage réduit fusionne l'électrode plus près de la surface à souder. Une réduction Un grand problème du soudage de l'aluminium est la mauvaise pénétration au début de la soudure. Cela est désigné par l'amorçage froid. L'amorçage froid est causé par la dissipation rapide de la chaleur de l'aluminium. Si la soudeuse possède une fonction de démarrage chaud, ce défaut peut être évité. Une fonction d'amorçage chaud augmente l'intensité au début de la soudure pour réchauffer plus rapidement l'aluminium. Certaines soudeuses dotées d'une fonction d'amorçage chaud ont aussi un réglage de la durée de fonctionnement de l'amorçage chaud. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 29

30 Pour la plupart des soudeuses, il est nécessaire de compenser pour l'amorçage froid. Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques conserver la même distance entre le pistolet et le joint sur toute la soudure. la vitesse d'avance. Le transfert par pulvérisation axiale requiert une vitesse d'avance accrue pendant la soudure. Une vitesse d'avance plus constante peut être utilisée lorsque l'on soude par transfert pulsé. L'amorçage de côté peut être utilisé pour tout type de soudure. Une méthode pour compenser pour l'amorçage froid est de commencer la soudure à côté du joint et de se déplacer sur le joint une fois l'arc établi, technique qu'on désigne par amorçage de côté. Les cratères ne devraient pas apparaître à la fin des soudures d'aluminium. Il existe des techniques pour remplir les cratères qui sont fréquents au bout d'une soudure d'aluminium. Parmi les techniques pour éviter les cratères, notons : La pratique aidera à obtenir des cordons de soudure uniformes. Une bonne uniformité du cordon de soudure est la clé pour des soudures GMA (MIG) d'aluminium robustes. Les principaux facteurs pour une bonne uniformité du cordon de soudure : conserver le même angle de travail sur le joint tout au long de la soudure. une légère augmentation de l'avance à la fin de la soudure, puis un retour sur le cordon de soudure. l'arrêt de la soudure, soit une pause pour laisser le cordon de soudure refroidir. Si la soudeuse le permet, déclencher le pistolet à moitié pour maintenir le débit du gaz de protection. Puis remettre l'arc et remplir le cratère. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 30

31 Certaines soudeuses ont des réglables permettant le remplissage des cratères. Les réglages de remplissage de cratère permettent au soudeur de réduire l'intensité graduellement lorsqu'il approche la fin du cordon de soudure. Certaines soudeuses dotées d'une fonction de remplissage des cratères ont aussi un réglage de durée de cette fonction. Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques d'amorce et de fin de soudure. Les languettes d'amorce et de fin de soudure : peuvent être une extension du support. peuvent être des languettes séparées soudées aux extrémités du joint. sont utilisés aux emplacements où le joint est commencé et terminé. empêche l'amorçage froid de la soudure d'être effectué sur le panneau. empêche de faire un cratère à la fin de la passe de soudure. sont retirées après la soudure. Se reporter à «Vidéo : Remplissage des cratères» dans la présentation. Cette vidéo montre deux méthodes qui peuvent être utilisées pour le remplissage des cratères à la fin d'un cordon de soudure de l'aluminium. Si un défaut est décelé, une nouvelle soudure peut être requise. L'inspection visuelle initiale après une soudure GMA (MIG) de l'aluminium doit vérifier si : Des languettes d'amorce et de fin de soudure peuvent être utilisées au début et à la fin de la soudure. En plus d'aider à aligner un joint et à fournir de la robustesse, une bande support sur un joint bout à bout en aluminium peut servir de languette le joint est complètement rempli. les cratères sont remplis à la fin de la soudure. le cordon de soudure a de bonnes dimensions de largeur et de hauteur. la pénétration est évidente, mais non excessive sur la face arrière de la soudure. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 31

32 Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques Défauts de soudure Les apparences peuvent être trompeuses. Ce joint bout à bout avec support semble une bonne soudure. Le cordon est plat et constant sur la surface, et il présente l'évidence de pénétration au dos sur toute la longueur du joint. Cela n'assure toutefois pas qu'il passera le test destructif. Les soudures froides ont l'air d'être «assises» sur la surface. Une soudure froide : semble avoir trop de métal d'apport accumulé sur la surface. a peu ou pas d'évidence de pénétration. présente peu ou pas de fusion sur la pièce de métal est normalement causée par une intensité trop basse. peut aussi se produire si la vitesse d'avance est trop rapide. Le test destructif des soudures est nécessaire. Le test destructif montre que cette soudure n'est pas bonne. Il n'y a aucune fusion sur les plaquettes supérieures. Cette soudure a été faite en une seule passe. L'écartement des bords est trop large pour une seule passe. Trop de chaleur peut affaiblir l'aluminium environnant. Trop de chaleur peut : Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 32

33 causer une pénétration excessive. causer le perçage de la pièce de métal. affaiblir le matériau en ramollissant de manière permanente la zone environnante. être causé par un réglage de l'intensité trop élevé. être causé par une vitesse d'avance trop lente. Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques réduire l'écart de la racine sur les joints bout à bout, au moment de l'ajustement. Le renfoncement ressemble à un cratère sur la face arrière de la soudure. Le renfoncement se produit lorsque le cordon de soudure se rétrécit en cours de refroidissement pour former un cratère sur la face arrière de la soudure. Le renfoncement : Des alliages d'apport incompatibles peuvent causer des fissures. Des fissures ou des fractures d'une soudure d'aluminium peuvent se produire en présence de : une intensité ou une chaleur trop élevée. l'utilisation d'un fil-électrode de mauvais alliage. une pratique de refroidissement rapide. un ajustement du joint inapproprié, causant un stress interne. une pénétration inadéquate, causant une défaillance de la soudure due à la fatigue. se retrouve habituellement sur les soudures surchauffées. peut affaiblir le cordon de soudure ou le métal de base. Certaines techniques pouvant prévenir le renfoncement : réduire les réglages de tension et d'intensité de la soudeuse. augmenter la vitesse de déplacement. Se reporter à «Vidéo : Utilisation de liquide colorant» dans la présentation. Cette vidéo montre comment utiliser du Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 33

34 liquide colorant pour vérifier les fissures de soudures et autres anomalies. Les soudures en caniveau sont renfoncées, plus basses que les plaquettes supérieures. Une soudure en caniveau : présente un cordon de soudure plus bas que les bords de la pièce de métal. présente généralement un manque de fusion sur les pièces supérieures. est communément causée par une vitesse d'avance de la soudeuse trop rapide. sur un joint bout à bout avec support, peut être causé par un écart trop grand à la racine. Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques dirigera l'arc incorrectement. ne concentrera pas la chaleur où elle est requise. peut causer un manque de fusion entre les pièces à souder. Par exemple, un joint à recouvrement où l'angle de travail pointe sur la pièce supérieure donnera un cordon ayant l'apparence de surépaisseur, avec peu ou pas de pénétration dans la pièce inférieure. causera une pénétration excessive ou un renfoncement. Par exemple, un joint à recouvrement où l'angle de travail pointe sur la pièce inférieure donnera un cordon très creux, presque en caniveau, et une pénétration excessive dans la pièce inférieure. L'avance et la technique de soudure peuvent causer des cordons non uniformes. Un cordon de soudure non uniforme peut être causé par un manque de constance : Un angle de travail inapproprié nuit à la concentration de chaleur. de l'avance. L'irrégularité dans l'avance change la largeur du cordon de soudure. Un angle de travail inapproprié : Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 34

35 Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques de la distance du pistolet. Le rapprochement et l'éloignement du pistolet changent la hauteur du cordon. Les cordons de soudure qui louvoient et sortent du joint sont souvent causés par la mauvaise position du corps. Un technicien doit être positionné de manière à voir la zone à souder. Le nettoyage est très important pour obtenir une bonne soudure. La porosité peut être causée par : La porosité s'apparente à des trous internes causés par le gazage. Une soudure d'aluminium qui présente une porosité montrera une suie excessive à l'extérieur du cordon de soudure. L'intérieur de la soudure poreuse : le métal de base insuffisamment nettoyé pour éliminer les enduits et les oxydes. un débit de gaz de protection bas. le fait de ne pas utiliser la technique poussée du pistolet. l'utilisation de fil-électrode contaminé. Application pratique montrera plusieurs trous ou pores, causés par le gazage. peut apparaître comme ayant moins de matériau d'apport qu'il est requis, si les pores sont grands. sera affaibli. Les pratiques de soudure devraient toujours être adaptées à l'application précise sur un véhicule. Les bonnes pratiques devraient toujours être suivies lors du soudage GMA (MIG) de l'aluminium dans un atelier de réparation de carrosserie. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 35

36 Les véhicules devraient être protégés pendant les travaux de soudure. Afin d'éviter d'endommager le véhicule des étincelles de soudage : Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques retirer les ordinateurs ou autres composants électroniques sensibles, si l'on soude plus près de 30 cm (12 po). maintenant le cheminement du courant court, plaçant la pince de masse près de la zone de soudage. maintenant la soudeuse le plus loin possible du véhicule. ne laissant pas les câbles de soudure passer près d'ordinateurs ou de capteurs. couvrir le véhicule de toiles de protection. déposer les pièces adjacentes au besoin. Des documents d'information de réparation du véhicule peuvent être disponibles pour certains véhicules en aluminium. Les constructeurs de véhicule vont parfois faire des recommandations sur : Maintenir la pince de masse près de la zone de soudure. Le courant d'induction ou les pointes de tension peuvent endommager les composants électroniques sensibles. Lors du soudage, protéger les ordinateurs et autres composants électroniques en : débranchant et isolant les appareils des deux câbles de batterie. Retirer et isoler d'abord le câble négatif de la batterie. l'alliage et le diamètre spécifiques du fil-électrode pour la réparation de leurs véhicules. la méthode de transfert préférée. l'emplacement des soudures, tant des soudures d'origine que des soudures de remplacement. le type de joints de soudure à utiliser pour les réparations. la taille des soudures de remplacement et à quelle distance elles devraient se trouver. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 36

37 Module 2 - Préparation des surfaces et variables techniques les soudures en angle dans une fente. Se reporter au Module 2 : «Démonstration : Information de réparation du constructeur du véhicule» dans la présentation pour un exemple de constructeurs qui fait appel à la soudure sur leurs véhicules en aluminium. Les soudures en angle sont utilisées pour le remplacement de certaines pièces structurales sur la Audi A8. Les joints bout à bout avec ou sans support sont utilisés pour les joints de sectionnement soudés sur la Jaguar XJ 2004 à Les soudures en bouchon et les soudures en angle dans une fente sont utilisées pour certaines pièces de remplacement structurales sur la Honda Insight 2000 à Les soudures de pratique devraient être effectuées avant d'effectuer des soudures sur un véhicule. Selon l'emplacement de la réparation, la soudure en bouchon peut être couramment utilisée. Les joints de soudure GMA (MIG) de l'aluminium les plus couramment utilisés pour les réparations automobiles sont : les soudures en angle. les soudures bout à bout avec ou sans support. les soudures en bouchon. Les soudures de pratique sont une étape très importante dans le processus de réparation. La soudure de pratique doit être faite : avant la soudure sur un véhicule. en utilisant la même épaisseur et le même alliage d'aluminium que celui du véhicule. Des joints de style similaire doivent être exécutés et pratiqués dans la même position que ceux qui devront être faits sur le véhicule. et soumise au test destructif après avoir passé l'inspection visuelle. Test de qualification de soudure GMA (MIG) de l'aluminium Ford 37