Focus matériaux n° 2 – La soudure laser sur aluminium

Nous continuons notre série consacrée au soudage laser des matériaux avec… l’aluminium. Léger et conducteur, ce métal est particulièrement utilisé dans les secteurs de l’aéronautique, de l’énergie, des transports et du sport automobile. Mais attention : selon les alliages, l’aluminium est plus ou moins facile à assembler. Tour d’horizon de la soudure laser sur aluminium au regard de ses avantages et de ses contraintes !

Soudure laser sur aluminium : avantages et limites

L’aluminium est un matériau léger. Dans l’aéronautique et le domaine spatial, il est souvent utilisé pour alléger les avions et navettes dans le but de réaliser, en vol, des économies de kérosène. 

L’aluminium est aussi un bon conducteur. Il sert notamment à relier plusieurs cellules dans les batteries, ce qui rend son usage fréquent dans les secteurs de l’énergie, des transports et du sport automobile.

En revanche, en plus d’être moins résistant que le titane, l’aluminium est aussi réfléchissant, ce qui peut compliquer l’assemblage. La capacité d’absorption du métal dépend de la température d’échauffement, qui est souvent délicate à gérer. En augmentant la température des pièces à assembler, la soudure laser peut provoquer des pénétrations de profondeur variable entre le début et la fin du cordon. Le risque est alors de se retrouver avec des fissurations, à chaud ou à froid.

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Focus sur les alliages de l’aluminium

L’aluminium, c’est avant tout de nombreux alliages. Des variantes que l’on classe par séries, selon leur richesse en aluminum, et qui sont numérotées de 1 000 à 9 000. Zoom sur les différents alliages d’aluminium !

• 1 000 : l’aluminium est quasiment pur. La série est notamment utilisée dans la fabrication de batteries. L’aluminium 1 050 se soude très bien, mais il offre une mauvaise résistance mécanique. Son utilisation est donc le plus souvent réservée à la réalisation de connexions électriques.


• 2 000 : il s’agit d’un alliage contenant du cuivre. L’aluminium 2 017 est essentiellement utilisé en mode test dans les projets où l’on envisage un soudage laser.


• 3 000 : combiné au manganèse, cet alliage d’aluminium est surtout utilisé en Amérique du Nord pour la fabrication de batteries.


• 4 000 : c’est un alliage d’aluminium contenant du silicium, qui peut être assemblé au laser. On le trouve parfois combiné à des aluminiums 6 000, notamment 6 061. La combinaison entre les alliages d’aluminium 4 000 et 6 000 fonctionne plutôt bien.


• 5 000 : cet alliage d’aluminium avec du magnésium supporte assez bien la soudure, notamment en alliage 5 083, très usité une fois de plus dans le monde la fabrication des batteries. 


• 6 000 : contenant du magnésium et du silicium, cet alliage d’aluminium est difficile à souder. L’aluminium 6 061 a notamment tendance à fissurer. Dans ce cas, il est préférable d’opter pour une autre technique de soudage que le laser ou de changer de matériau.
 
• 7 000 : pour cet alliage d’aluminium et zinc, la soudure laser est une solution à privilégier, notamment avec l’aluminium 7 075. Sa tendance à générer des soufflures et porosités au soudage peut être réglée par une soudure en conduction, très utilisée dans l’aéronautique.
 
• 8 000 / 9 000 : chez Laser Rhône Alpes, nous n’avons pas encore rencontré ou utilisé cette série d’aluminium en soudage laser.
  
  

Souder l’aluminium par faisceau laser : précautions et normes

En matière de soudage de pièces en aluminium, le laser est la technique qui provoque le moins de déformations. Pour limiter les risques de fissuration et de porosité, il faut tout d’abord déterminer la composition du métal et s’intéresser à son origine. D’où viennent les pièces à assembler ? Sont-elles issues d’une fonderie ou d’une coulée ? S’agit-il d’aluminiums de même série ou hétérogènes ?

Pour contourner les problèmes, il est parfois possible d’opter pour un soudage laser hétérogène : certaines soudures réalisées entre différentes séries s’avèrent de véritables réussites – C’est le cas des séries 5 083 et 6 061, par exemple !

Retrouvez toutes les normes de la soudure laser !

Vous envisagez un projet de soudure sur pièces en aluminium ? Pour vous poser les bonnes questions et connaître tous les éléments indispensables à une étude de faisabilité, nos experts vous ont préparé une fiche pratique à télécharger !

Crédit photo : Pexels – Tim Mossholder