LE MAGNÉSIUM
Généralité
Le magnésium et ses alliages sont utilisés par les industries automobiles, aérospatiales, informatiques et pour la fabrication d’appareils pour lesquels la légèreté est un facteur important, comme les scies mécaniques, les tondeuses et certains outils manuels.
Le magnésium est utilisé pour sa légèreté, sa densité est seulement le quart de celle de l’acier et les deux tiers de celle de l’aluminium. De plus, il possède une bonne résistance à la corrosion atmosphérique et une bonne résistance mécanique.
Les alliages de magnésium sont soudables avec les procédés GTAW, GMAW et même OAW avec l’aide du décapant Sodel 0681. Certains alliages se soudent mieux que d’autres, mais il est possible d’exécuter une soudure acceptable avec la majorité de ces alliages.
Classification
Le système de désignation des alliages de magnésium a été instauré en 1948 par l’ASTM (“American Society for Testing and Materials”). L’alliage est classé selon les principaux éléments d’alliages et leur teneur approximative.
Exemple : AZ61A – F
A et Z : signifie que l’alliage contient de l’aluminium et du zinc.
61 : approximativement 6% d’aluminium à l’intérieur de l’alliage et approximativement 1% de zinc.
A : précise la teneur des éléments secondaires : 0,15% min. de manganèse, 0,05% max. de cuivre et 0,005% max. de fer.
F : brut de fabrication.
Soudabilité des alliages de magnésium
Préparation de la surface
Pour minimiser la présence de défauts de soudage, il faut enlever toute trace d’huile, d’hydrocarbure ou de contaminant et enlever la couche d’oxyde qui recouvre l’alliage. Cette couche peut être enlevée à l’aide d’une meule, d’une brosse d’acier inoxydable, d’une laine d’acier inoxydable, par usinage ou par nettoyage à l’aide d’une solution chimique adéquate. En plus, pour le soudage à la flamme, appliquer le décapant Sodel 0681 juste avant l’opération de soudage.
Préchauffage
La température de fusion des alliages de magnésium varie de 600 à 650°C (1110 à 1200°F). Le degré de préchauffage est déterminé selon l’épaisseur de l’alliage et son degré de bridage. Dans le cas des pièces de forte épaisseur soumises à un bridage faible, le préchauffage est souvent inutile. Les pièces minces et fortement bridées sont plus susceptibles à la fissuration, surtout pour les teneurs élevées en zinc. Les températures de préchauffage maximum varient habituellement selon l’alliage entre 260 et 400°C (500 et 750°F). Parfois un traitement thermique postsoudage est nécessaire pour réduire les contraintes résiduelles.
Méthode et procédé de soudage
On utilise souvent le procédé GMAW pour le soudage des pièces de magnésium de forte épaisseur. Par contre, le procédé GTAW a un avantage marqué pour les pièces de faible épaisseur ou lorsqu’une soudure de qualité est exigée car il permet de mieux contrôler l’apport thermique. En dernier recours lorsqu’il est impossible de se servir d’un procédé à l’arc électrique, on peut assembler certaines pièces avec le procédé OAW.
En GTAW, on privilégie le soudage en courant alternatif avec un dispositif de haute fréquence superposé sur le courant de soudage pour stabiliser l’arc. Le courant continu avec électrode positive (CC+) peut aussi être utilisé si les pièces sont minces. Dans le cas des pièces ayant une épaisseur supérieure à 4,8mm (3/16″), le courant alternatif donnera une meilleure pénétration.
Comme gaz de protection, l’argon est le plus utilisé. On peut employer des mélanges argon – hélium. L’hélium donne une bonne pénétration dans le cas des pièces de forte épaisseur mais l’hélium pur n’est pas conseillé à cause de son haut taux de projection. De plus, l’hélium étant un gaz très léger, il faut en utiliser jusqu’à trois fois plus que l’argon pour obtenir la même protection.
Pour minimiser les risques de fissuration lors du soudage à l’intérieur d’un chanfrein, on peut commencer et terminer le soudage sur un appendice qui peut être enlevé après le soudage. Dans le cas d’une soudure d’angle, on peut commencer au centre du joint en se dirigeant vers l’une des extrémités. Ensuite, on repart du centre en commençant sur le cordon que l’on vient de déposer pour se rediriger vers l’autre extrémité (voir schéma magnésium 1).
Pour la réparation de fissures, il faut chanfreiner les bords à l’aide d’une rectifieuse ou d’une meule. On doit souder la fissure en commençant par le bout qui est le plus près du centre de la pièce et se diriger vers l’autre extrémité.
CONSEILS PRATIQUES LORS DU SOUDAGE DES ALLIAGES DE MAGNÉSIUM
1- Le procédé GTAW est beaucoup plus approprié pour les soudures de qualité.
2- L’utilisation d’une pédale de contrôle pour le courant au soudage en GTAW aide à prévenir les risques de surchauffe qui provoquent l’effondrement du bain de fusion.
3- Les risques de fissuration augmentent avec l’augmentation de la teneur en zinc.
4- Pour minimiser les risques de fissuration, préchauffer les pièces (et les fixations lorsqu’utilisées) entre 95 et 150°C (200 et 300°F).
5- Si vous préchauffez les pièces à l’aide d’un four, l’utilisation d’une atmosphère protectrice réduit les risques d’oxydation aux températures supérieures à 370°C (700°F).
6- Si la différence d’épaisseur entre les pièces est plus grande que 6,3 mm (¼ »), préchauffer la plus épaisse aux environ de 150°C (300°F).
7- Les courants de soudage de trop forte intensité peuvent causer la fissuration dans la soudure ou de la fissuration à chaud dans la zone affectée thermiquement.
8- Les courants de soudage trop faibles peuvent causer la contamination de la soudure par des oxydes ou des porosités.
9- Si des arrêts-départs sont requis, on peut repartir sur le cordon que l’on vient de déposer à environ 13 mm (½ ») de la fin pour minimiser les risques de fissuration.
10- Chanfreiner les fissures à l’aide d’une rectifieuse avant le soudage.