Leader de soudage des métaux

La barre composite aluminium‑cuivre est un composant conducteur de transition clé pour les équipements de stockage d’énergie nouvelle, assurant la connexion de transition entre conducteurs en aluminium et en cuivre. La machine de soudage par diffusion à courant continu réalise la liaison par interdiffusion atomique à l’interface aluminium‑cuivre sous l’action combinée de la température et de la pression. Du fait des grandes différences de propriétés physiques entre l’aluminium et le cuivre, une mauvaise adéquation de procédé génère facilement des défauts tels que décollement d’interface, résistance de contact élevée et faible résistance à la traction.

I Différences de propriétés physiques entre aluminium et cuivre influençant le soudage par diffusion

1.Écart de conductivité thermique : l’aluminium conduit la chaleur beaucoup plus vite que le cuivre. Dans les mêmes conditions de chauffage, le côté aluminium monte rapidement en température tandis que le côté cuivre chauffe lentement.

2.Différence de coefficient de dilatation thermique : l’aluminium possède un plus grand coefficient de dilatation thermique. Au cycle chauffage‑refroidissement, des degrés de rétrécissement incohérents génèrent facilement des contraintes internes à l’interface.

3.Caractéristique d’oxydation : l’aluminium forme facilement un film d’oxyde compact et tenace. S’il n’est pas entièrement détruit au soudage, il bloque l’interdiffusion atomique.

II Défauts courants et causes de mauvaise adéquation de procédé

1.Décollement d’interface / fusion partielle absente

Causes : température de soudage insuffisante, durée de maintien trop courte, pression inférieure à la valeur réglée ; ou film d’oxyde sur la surface d’aluminium non entièrement éliminé avant soudage.

2.Résistance de contact excessivement élevée

Causes : interdiffusion atomique incomplète à l’interface ; barrière d’oxyde résiduelle ; pression insuffisante entraînant un mauvais contact de l’interface.

3.Faible résistance à la rupture par traction, rupture à l’interface aluminium‑cuivre

Causes : durée de maintien thermique trop courte, couche de diffusion trop mince ; ou température excessive générant une couche de composé intermétallique fragile à l’interface aluminium‑cuivre.

4.Forte déformation du côté aluminium

Causes : pression excessive, température trop élevée ; l’aluminium se ramollit fortement sous haute température et pression, générant une forte déformation par écrasement.

III Points clés de l’adéquation du procédé

1.Différence de traitement de surface avant soudage

Surface aluminium : éliminer complètement le film d’oxyde. Adopter polissage mécanique ou désoxydation chimique. Réaliser le soudage rapidement après traitement pour éviter une oxydation secondaire.

Surface cuivre : éliminer les taches de graisse et la calamine superficielle. Les exigences de désoxydation sont inférieures à celles du côté aluminium.

2.Logique d’adéquation de température

Comme l’aluminium chauffe plus vite que le cuivre, on ne peut pas simplement utiliser un réglage de température identique des deux côtés. Il faut tenir compte de la différence de conduction thermique, augmenter convenablement l’apport thermique total, garantir que le côté cuivre atteigne la température efficace de soudage par diffusion, tout en évitant la surchauffe et le sur‑ramollissement du côté aluminium.

3.Logique d’adéquation de la pression

La pression ne doit pas être trop forte pour éviter une déformation excessive par écrasement de l’aluminium. Elle ne doit pas non plus être trop faible, sinon le contact de l’interface est insuffisant et la diffusion est médiocre. Choisir la valeur de pression adaptée selon la section de la barre. Pour les barres aluminium‑cuivre de section mince, utiliser une pression faible à moyenne. Pour les produits de section épaisse, augmenter convenablement la pression.

4.Adéquation de la durée de maintien thermique

Durée trop courte : couche de diffusion trop mince, faible résistance de liaison.

Durée trop longue : des composés intermétalliques fragiles se forment continuellement à l’interface aluminium‑cuivre, entraînant une rupture fragile.

Choisir une durée de maintien modérée selon la section du produit.

5.Procédure de refroidissement sous pression

À la fin du soudage, ne pas relâcher la pression immédiatement. Réaliser un refroidissement lent sous pression, compenser la différence de contrainte due au rétrécissement thermique incohérent de l’aluminium et du cuivre, réduire le risque de micro‑fissures à l’interface.

IV Exigences d’adaptation des équipements et gabarits

1.Le moule d’électrode doit utiliser un matériau à bon équilibre thermique. Réduire les accumulations de chaleur unilatérales provoquées par la différence de conduction thermique entre aluminium et cuivre.

2.Garantir la planéité et le parallélisme du moule. Éviter les concentrations locales de contrainte qui génèrent une diffusion locale insuffisante ou une déformation excessive.

3.Pour les barres de grande dimension, utiliser un gabarit d’équilibrage de pression multi‑zones pour obtenir une contrainte homogène sur toute l’interface de soudage.

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