Guide des méthodes d'assemblage de l'aluminium : Soudage, Collage, Fixation

Vous êtes-vous déjà demandé comment les structures en aluminium à la fois légères et robustes, des fuselages d'avion aux cadres d'automobiles, sont solidement assemblées ? La résistance exceptionnelle à la corrosion, la conductivité thermique, le rapport résistance/poids élevé et le coût relativement faible de l'aluminium le rendent indispensable dans toutes les industries. La demande croissante de conceptions légères a particulièrement accru la nécessité de relier l’aluminium à d’autres matériaux comme les composites. Cet article examine diverses méthodes d'assemblage de l'aluminium, en comparant leurs avantages et leurs limites pour les ingénieurs et les concepteurs.

Les techniques actuelles d’assemblage de l’aluminium comprennent :

• Collage adhésif :Utiliser des adhésifs spécialisés
• Brasage et brasage :Utiliser des métaux d’apport avec des points de fusion plus bas
• Fixation mécanique :Utiliser des boulons, des vis ou des rivets
• Soudage:Y compris des processus avancés comme le soudage par friction malaxage

La sélection dépend de la résistance requise des joints, de la rentabilité et des exigences de l'application. Les structures complexes combinent souvent plusieurs techniques pour surmonter les limitations individuelles.

Le collage est particulièrement efficace pour les connexions en aluminium à haute résistance et durables. Les principales considérations incluent la sélection de l'adhésif en fonction du coût, de la résistance et de la flexibilité, ainsi qu'une préparation appropriée de la surface :

• Nettoyage/dégraissage :Élimination des contaminants pour un contact adhésif optimal
• Gravure/rugosité :Améliorer la texture de la surface par sablage ou traitement chimique
• Anodisation (pour les alliages) :Création de couches d'oxyde poreuses pour un verrouillage mécanique

Des techniques avancées comme Surfi Sculpt™ créent des micro-saillies pour améliorer la liaison. Un alignement correct pendant le durcissement nécessite souvent une application de chaleur/pression.

Cette méthode largement utilisée comprend :

• Nécessite des trous percés et un serrage approprié
• Fixations en acier souvent utilisées pour les applications à fortes contraintes
• Les problèmes potentiels incluent la corrosion galvanique et la fatigue thermique

• Des processus favorables à l'automatisation privilégiés par les constructeurs automobiles
• Créez des joints imbriqués sans pénétration complète du matériau
• Efficace pour les connexions aluminium-autres matériaux

Les approches hybrides répondent aux limites des techniques individuelles, améliorent l'alignement pendant le durcissement et assurent l'étanchéité des joints, désormais courantes dans la fabrication de véhicules en aluminium.

Ces méthodes permettent d'assembler l'aluminium avec divers matériaux (y compris la céramique), même si les défis incluent :

• Difficulté à détecter visuellement le point de fusion de l'aluminium
• Interférence de couche d'oxyde nécessitant des processus de flux/vide
• Sélection du métal d'apport critique (doit fondre en dessous de 660°C)
• Le magnésium dans les alliages compromettant potentiellement certains flux

Bien que certains alliages aérospatiaux résistent au soudage traditionnel, les méthodes courantes de soudage de l’aluminium comprennent :

Les processus MIG/GMAW et TIG/GTAW nécessitent une polarité correcte (AC recommandé) pour briser les couches d'oxyde.

Les lasers Nd:YAG et à fibre haute puissance surmontent désormais les défis de réflectivité/conductivité thermique de l'aluminium, en particulier lorsqu'ils sont combinés avec des processus à arc pour l'ajout de métal d'apport.

Efficace pour les feuilles minces mais nécessite un remplacement fréquent des électrodes en raison de l'usure.

Ce procédé à l'état solide inventé en 1991 permet d'obtenir des joints exceptionnellement solides sans fondre, préservant ainsi les propriétés des matériaux. Des variantes comme FSSW fonctionnent avec des matériaux plus fins.

Les propriétés uniques de l'aluminium le rendent inestimable dans tous les secteurs, mais son utilisation efficace dépend de techniques d'assemblage appropriées. Chaque méthode, du collage au soudage avancé, présente des avantages et des limites distincts. La sélection dépend de la résistance requise, de la permanence des joints et de considérations de coût, les approches hybrides fournissant souvent des solutions optimales pour les applications difficiles.