Souder l'aluminium et l'acier n'est plus impossible

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L'utilisation de plus en plus intensive de l'aluminium dans certaines industries comme l'automobile dope la recherche de solutions pour souder les pièces en aluminium et en acier.

Tous les manuels de soudage sont formels : il est pratiquement impossible de souder à l'arc électrique des matériaux différents comme l'aluminium et l'acier. En effet, leurs propriétés physiques, telles que la température de fusion (1 500° C contre 590° C), le coefficient de dilatation (1,2 contre 2,3 mm/100°C) ou le potentiel électrochimique, sont très différentes.

Un casse-tête, par exemple, pour la fabrication d'éoliennes et la construction de toitures de halls. A première vue insurmontable, ce défi anime différentes équipes de recherche. Plusieurs solutions sont d'ores et déjà testées activement, comme le soudage laser et le soudage par friction.

Le spécialiste autrichien du soudage Fronius propose une autre solution technologique. Il s'agit d'une variante de son procédé Cold metal transfer (CMT), qui rappelons-le, permet d'alterner les phases froides et chaudes pendant le soudage. Le procédé, qu'il développe depuis 2003 en collaboration avec un aciériste, le groupe Voestalpine, assure un soudage côté aluminium et un brasage pour la tôle acier.

Fronius et Voestalpine sont détenteurs de plusieurs brevets pour cette solution qui leur ont permis de fabriquer des pièces hybrides (aluminium et acier) déformables. Selon les spécialistes de Fronius, le procédé permet de former des profilés ou des amortisseurs par pliage, laminage ou emboutissage.

Le système réalise des assemblages par soudo-brasage des deux côtés de manière synchrone, verticalement de haut en bas, adaptés à ce type de pièces. Les tôles d'acier sont galvanisées (comme il est d'usage dans la construction automobile), tandis que les tôles d'aluminium sont en alliage de type AW5xxx ou 6xxx. Le matériau d'apport pour le soudage et le brasage est l'AlSi3Mn1. La couche de zinc sur la tôle d'acier joue le rôle d'un conducteur et sert de liant pour l'acier.

La phase déterminante est la phase intermétallique (IMP). Elle doit être aussi mince que possible, au maximum de 10 µm. La résistance de l'assemblage est élevée et le cordon de soudage résiste aux essais de rupture habituels dans l'automobile. La tôle d'aluminium peut se déformer et absorbe l'énergie du choc.

Des tests effectués pendant plusieurs années sur des pièces déformables montrent l'absence de corrosions intercristallines ou de corrosion au niveau des fissures de contrainte. Un développement à suivre…