Pourquoi des porosités apparaissent-elles dans les soudures d'aluminium ?

La porosité est l'un des défauts les plus courants dans les soudures d'aluminium et d'alliages d'aluminium. L'hydrogène est le principal gaz en cause. Il peut pénétrer dans l'arc à partir de l'humidité présente dans l'atmosphère, du gaz de protection, du film d'oxyde, du fil d'apport ou de la surface de la pièce, puis rester piégé lors de la solidification du bain de soudure.

Pourquoi l'hydrogène reste-t-il piégé ?

La solubilité de l'hydrogène dans l'aluminium passe d'environ 0,69 ml/100 g dans l'aluminium liquide à 0,036 ml/100 g dans l'aluminium solide, soit une diminution d'environ vingt fois.

L'aluminium pur est plus sensible à la porosité due à l'hydrogène que les alliages Al-Mg, car sa pression partielle critique d'hydrogène, p_H2, est plus faible. La teneur en gaz susceptible de former des pores dans l'aluminium pur peut donc rester inférieure au seuil de formation de pores dans une soudure Al-Mg.

D'où vient l'hydrogène ?

• Atmosphère et gaz de protection : La vapeur d'eau peut se dissocier dans l'arc et fournir de l'hydrogène.
• Couches d'oxyde : L'oxyde d'aluminium adsorbe facilement l'humidité. L'oxyde non lié présent sur les alliages Al-Mg peut retenir encore plus d'eau.
• Contamination du fil et de la pièce à usiner : L'huile, la saleté et les produits de corrosion augmentent tous la quantité d'hydrogène disponible.

Le soudage MIG et le soudage TIG absorbent l'hydrogène différemment en raison de leurs conditions d'arc et de transfert de gouttelettes différentes. Dans le soudage TIG en racine, la présence d'oxyde résiduel au niveau de la racine peut entraîner l'apparition de pores concentrés. La répartition des pores et les changements de couleur de l'oxyde peuvent aider à identifier cette cause. Les pores situés immédiatement sous la surface peuvent apparaître ultérieurement sous forme de cloques.

Pourquoi les bulles ne peuvent pas s'échapper

Le métal d'apport en aluminium se refroidit environ quatre à sept fois plus vite que celui de l'acier au carbone. Bien que l'aluminium ait une densité plus faible, ce qui favorise la remontée des bulles, sa solidification rapide réduit le temps dont celles-ci disposent pour s'échapper. Les bulles d'hydrogène qui se forment tardivement se retrouvent donc emprisonnées dans la soudure.

Comment prévenir la porosité des soudures en aluminium

1. Veillez à ce que la pièce à souder, le fil d'apport et le système de protection restent secs. La source recommande d'utiliser de l'argon dont la teneur en humidité est inférieure à 0,08%.
2. Éliminez immédiatement l'oxyde, l'huile et toute autre impureté avant de procéder au soudage. Pour le soudage TIG manuel d'une tôle LF3 de 1,8 mm d'épaisseur, la source recommande de gratter une zone de 20 mm de large et d'utiliser une préparation de racine en V inversé.
3. Choisissez des paramètres permettant au gaz de s'échapper. Le soudage TIG tire généralement profit d'un courant plus élevé, d'une vitesse d'avance plus rapide et d'un apport thermique total plus faible. Le soudage MIG peut nécessiter une vitesse d'avance plus lente et un apport thermique plus important pour prolonger la durée de vie du bain de fusion.
4. Procédez à un préchauffage adapté lorsque cela s’avère nécessaire, en particulier sur des pièces épaisses ou très conductrices.

Un contrôle efficace de la porosité repose sur un ensemble de facteurs : des consommables secs, des surfaces propres, un blindage stable et un cycle thermique laissant le temps à l’hydrogène de s’échapper du bassin.