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TS Workshop / Archamps 24-26 mai 2005G. Favre TS-MME-AS1 Le soudage de laluminium et de ses alliages.

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1 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS1 Le soudage de laluminium et de ses alliages

2 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS2 Caractéristiques influençant la soudabilité Présence dalumine Présence dalumine Soufflures + inclusions Soufflures + inclusions Faible solubilité de lhydrogène Faible solubilité de lhydrogène Soufflures Soufflures Conductibilité thermique élevée Conductibilité thermique élevée Manques de fusion (collages) Manques de fusion (collages) Alliages trempants + coefficient de dilatation élevé Alliages trempants + coefficient de dilatation élevé Fissuration à chaud Fissuration à chaud

3 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS3 Formation des défauts / remèdes Supprimer les sources dhydrogène Supprimer les sources dhydrogène Pollutions de surface Humidité Endommagement des circuits de gaz Protection du bain Favoriser le dégazage du bain Favoriser le dégazage du bain Paramètres de soudage Vitesse de refroidissement Gaz « chaud » Position de soudage Soufflures : liées à la présence dhydrogène Soufflures : liées à la présence dhydrogène

4 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS4 Formation des défauts / remèdes Supprimer la couche dalumine immédiatement avant soudage Supprimer la couche dalumine immédiatement avant soudage Voie mécanique Voie chimique Inclusions dalumine Inclusions dalumine Oxyde réfractaire (θ fusion 2030°C) Inclusion de « peaux » dalumine assimilables à des fissures « oxides notches »

5 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS5 Formation des défauts / remèdes Augmenter lénergie de soudage Augmenter lénergie de soudage Gaz « chaud » Préchauffer dans le cas de fortes épaisseurs Choisir une préparation adaptée Choisir une préparation adaptée Chanfrein permettant une bonne incidence de larc Supprimer si possible les épaisseur différentes Manques de fusion Manques de fusion Conductibilité thermique à 20°C: 217 W.m -1.K -1 (Inox : ~15 W.m -1.K -1 )

6 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS6 Formation des défauts / remèdes Limiter les contraintes Limiter les contraintes Bridage/encastrement Volume du bain liquide (retrait de soudage) Jouer sur la dilution Jouer sur la dilution Emploi de métal dapport (nuance métal de base) Ajuster les paramètres de soudage Ajuster les paramètres de soudage Grains fins Faible volume de bain Fissuration à chaud Fissuration à chaud Concerne les alliages trempants Dans le cordon ou en ZAT Diffusion et ségrégation déléments daddition aux joints de grains Contraintes + film liquide = fissuration intergranulaire ou interdendritique

7 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS7TIG Action de décapage NONOUI OUI (50 %) Pénétration Profonde et étroite Faible et large Moyenne Tenue de lélectrode ExcellentMauvaiseMoyenne Le problème de la couche dalumine … Le problème de la couche dalumine …

8 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS8 Soudage TIG orbital des lignes hélium ECT ATLAS Métaux de base: 5083/6061 Métal dapport: 4043 Courant continu pulsé Gaz: 100% hélium AVC Préparation: dégraissage + grattage Contrôle : 100% RX (exigence élevée B / ISO 1042)

9 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS9 Soudage TIG manuel des bandes étanchéité portes barrel ATLAS Métal de base: 5083 Métal dapport: 5356 Courant alternatif Gaz: 70% hélium / 30% argon Préparation: dégraissage + grattage Contrôle : test de fuite

10 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS10MIG Adapté au soudage des « fortes » épaisseurs avec un rendement élevé Adapté au soudage des « fortes » épaisseurs avec un rendement élevé Cycle thermique court (comparativement au TIG) Cycle thermique court (comparativement au TIG) ZAT réduite Risque accru de manques de fusion Emploi dhélium « gaz chaud » limite ces risques Préchauffage Sensibilité à la formation de soufflures Dégraissage et décapage de la couche dalumine Emploi dhélium

11 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS11 Soudage MIG câble supraconducteur ATLAS Métal de base: Al 99.99% Métal dapport: Al 99.99% Courant pulsé Gaz: argon Préparation: dégraissage + grattage Température max 180°C

12 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS12 Soudage MIG supports sur ECT ATLAS Métaux de base: 5083 Métal dapport: 5183 Courant pulsé Gaz: 70% hélium / 30% argon Préchauffage 120°C Préparation: dégraissage + grattage

13 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS13 Faisceau délectrons / laser Densité dénergie très élevée Densité dénergie très élevée ZAT quasi nulle Peu de déformations (cordons à bords //) Faible volume de bain Permet de souder des alliages difficilement soudables en soudage à larc (2219, 6061 …) Sensibilité à la formation de soufflures Limites Limites FE: emploi difficile de métal dapport Laser: problème de réflectivité

14 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS14 Soudage FE corne CNGS Alliage 6082

15 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS15 Soudage FE câble supra CMS

16 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS16 Friction Stir Welding (FSW) Liaison obtenue en phase pâteuse sans fusion Liaison obtenue en phase pâteuse sans fusion Soufflures quasi inexistantes Possibilité de souder les alliages trempants (pas de fissuration à chaud) Propriétés mécaniques élevées Autres avantages Autres avantages Pas de chanfrein / tolérant vis-à-vis de laccostage Pas de métal dapport Faibles déformations Pas de fumées

17 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS17FSW A : Métal de base non affecté B : ZAT : Zone affectée Thermiquement C : TMAZ : Zone Affectée Thermo Mécaniquement (déformation plastique avec zone de recristallisation) D : Noyau : recristallisation dynamique 12 mm 30 mm 7xxx

18 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS18 FSW : technologies disponibles Pion FixePion AjustableDouble épaulement Avance Fermeture du trou Suppression de lenclume

19 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS19 Enceinte en cuivre L: 5m Ø: 1 m Epaisseur: 50 mm Durée de vie ans Enceinte de stockage de déchets radioactifs (Suède)

20 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS20 Machine 3D 19 m x 3 m x 1.2 m Vitesse de soudage max : 2 m/min Force max : 89 kN Machine 2D 2 m x 0.4 m Vitesse de soudage max : 1 m/min Force max : 89 kN

21 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS21 Annexes

22 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS22 Alliages trempants Mise en solution des éléments dalliage Mise en solution des éléments dalliage Trempe Trempe État de trempe fraîche (solution solide sursaturée) Revenu Revenu Précipitation Hv heures °C Zones GP Θ Θ

23 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS23Séries Non trempants 1 xxx Al non allié 3 xxx Al / Mn (1 à 3%) 4 xxx Al / Si (0.5 à 13%) 5 xxx Al / Mg (3 à 8%) Trempants 2 xxx Al / Cu (0.5 à 8%) 6 xxx Al / Mg (1.5 à 3%) / Si (Si : 0.3 à 1.5%) 7 xxx Al / Zn (4 à 5%) O : état recuit H : état durci par écrouissage W : état de trempe fraîche T : état durci par revenu

24 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS24 Défauts types Cavités allongées Cavités allongées Vitesse de rotation, vitesse davance Manques de pénétration Manques de pénétration Contrôle de loutil en effort vertical plutôt quen position « Hook flow » « Hook flow » Mauvaise fragmentation de la couche dalumine

25 TS Workshop / Archamps mai 2005G. Favre TS-MME-AS25 Production station for the FSW welding of circumferential seams with a bobbin tool for Boeing, USA, Delta II tanks. The yellow part is the welding head and the two blue rings are fixtures. The first installation at Hydro Marine Aluminium, Norway, has now been in production for more than four years and has produced about 250,000 metres of defect free welds. Documents ESAB


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