Hydrogène Solubilité dans l’aluminium solide et liquide, Comment éviter la porosité dans le soudage de l’aluminium

Solubilité de l’hydrogène dans l’aluminium

L’hydrogène est le seul gaz soluble dans l’aluminium. Bien que, en comparaison avec la solubilité des gaz dans les alliages de fer, la quantité de solubilité soit plutôt faible. 

La solubilité de l’hydrogène dans l’aluminium dépend de la composition chimique des alliages et de la température. La quantité de solubilité de l’hydrogène dépend en outre de la disponibilité de l’hydrogène dans l’alliage (provenant de l’humidité de l’atmosphère ou de la contamination), qui est généralement spécifiée comme la pression partielle et indiquée en millilitres de gaz dissous pour 100 grammes de métal. (1013 mbar et 0° Celsius ; 1 ppm = 1 1124 ml/100g).

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Hydrogène Solubilité dans l'aluminium solide et liquide

Comment l’hydrogène provoque la porosité de l’aluminium pendant le soudage ?

La solubilité de l’hydrogène augmente avec la température lors du chauffage de l’aluminium et vice versa se produit lors du refroidissement. Il faut noter que comme la solubilité de l’hydrogène dans l’aluminium diminue rapidement à une température d’env. 600° Celsius pendant le refroidissement, il en résulte souvent une porosité causée par des bulles de gaz gelées. Avec l’aluminium pur (série 1XXX) la propension à la porosité est plus élevée, alors qu’elle est plus faible avec les alliages d’aluminium (2XXX-6XXX).

En raison de ces conditions, cela a permis de comprendre que la présence de porosité avec le soudage MIG de l’aluminium est hautement inévitable à moins que la source d’humidité ne soit complètement éliminée dans le soudage MIG de l’aluminium.

Les pores et la porosité ont des conséquences négatives sur la résistance statique et dynamique des joints de soudure et peuvent entraîner une défaillance de la soudure. Les pores ouverts à la surface peuvent réduire l’adhérence de la peinture. La porosité interne, se traduit par des rejets des soudures terminées constatés par examen RT ou UT.

Généralement, les inspecteurs en soudage ont du mal à déterminer le niveau de porosité acceptable et les fabricants et les clients le considèrent comme un simple travail de mauvaise qualité sans résoudre la cause réelle qui n’est pas liée à la fabrication mais plutôt à des causes technologiques.

SEM du pore de soudure
Image SEM d’un pore

Comment éviter la porosité dans le soudage de l’aluminium

La solution de base pour éviter la porosité de l’aluminium pendant le soudage est de maintenir le niveau d’hydrogène disponible aussi bas que possible. Généralement, une teneur en hydrogène d’env. 0,2 à 0,3 ml/100g est considéré comme le niveau maximum autorisé afin d’obtenir une faible porosité en aluminium. Cette valeur est dépassée dans des conditions pratiques telles qu’un niveau d’humidité plus élevé dans le lieu de soudage, un point d’origine élevé du gaz de protection ou de l’environnement ou une contamination du fil de fer ou de la pièce à usiner assez fréquemment. Comme nous le savons, les sources d’hydrogène dans le soudage sont le matériau de base, le matériau de remplissage, le gaz de protection et l’atmosphère. Des conditions de stockage et de fabrication propres, la préparation des surfaces et la prévention de toutes les autres sources d’hydrogène sont la règle la plus importante.