Leader de soudage des métaux

Le soudage de métaux dissemblables entre tôles d’aluminium et feuilles de nickel sur machine de soudage par diffusion d’aluminium est un procédé répandu pour les pièces de connexion conductrices à énergie nouvelle. Il réalise l’interpénétration et la liaison des atomes métalliques sous haute température et haute pression.

Cependant, l’aluminium et le nickel ont des propriétés très différentes. L’aluminium s’oxyde facilement, est relativement mou et se déforme sous l’effet de la chaleur ; les feuilles de nickel sont dures, résistantes à la chaleur et susceptibles de s’oxyder et de se décolorer à haute température.

I Difficultés du procédé de soudage par diffusion aluminium‑nickel

Des couches d’oxyde se forment facilement sur la surface de l’aluminium et bloquent la fusion métallique ; c’est la cause majeure des faux‑soudures et des pores. Les deux métaux présentent de grandes différences de dureté et de coefficient de dilatation thermique. Des contraintes internes apparaissent au soudage et au refroidissement, générant le gondolage et le décollement. Une durée de maintien à haute température trop longue rend les points de soudure fragiles, qui risquent de se rompre sous vibration ou flexion ultérieure.

II Défauts courants, causes et mesures d’évitement

1.Faux‑soudures interfaciales et décollement

Causes principales : couches d’oxyde, taches de graisse et impuretés sur les pièces non entièrement éliminées, formant une couche barrière ; mauvais ajustement des pièces avant soudage avec des interstices inter‑couches ; pression de soudage insuffisante et durée de maintien trop courte, empêchant la pleine interpénétration des atomes métalliques.

Mesures : polir et nettoyer les surfaces de contact des tôles d’aluminium et feuilles de nickel avant soudage pour éliminer la calamine et les taches, assurer un contact métal‑métal propre ; adapter une pression et une durée de maintien adaptées pour obtenir une liaison par diffusion complète des deux métaux.

2.Micro‑pores interfaciales et cavités inter‑couches

Causes principales : humidité et taches de graisse résiduelles sur les pièces se vaporisent à haute température et génèrent du gaz ; l’air piégé dans les interstices d’ajustement n’est pas totalement évacué et la montée en température est trop rapide.

Mesures : sécher, dégraisser et dépoussiérer les pièces avant soudage ; réaliser une montée en température lente et prévoir du temps d’évacuation des gaz pour garantir des points de soudure compacts sans cavité.

3.Écrasement, amincissement et déformation des tôles d’aluminium

Causes principales : l’aluminium est mou et se ramollit à haute température ; pression de soudage excessive et durée de maintien trop longue provoquent une déformation par écrasement des tôles ; sollicitation inhomogène entraîne un écrasement local.

Mesures : adopter un procédé adapté à l’aluminium, éviter d’augmenter aveuglément pression et température ; prévenir l’écrasement local et préserver l’intégrité de la tôle.

4.Feuilles de nickel noircies, gondolées et plissées

Causes principales : température de soudage trop élevée et maintien prolongé à haute température provoquent l’oxydation à chaud des feuilles de nickel ; grande différence de dilatation thermique‑froide des deux métaux génère des contraintes inhomogènes au refroidissement ; mauvais positionnement des pièces et surface de moule inégale.

Mesures : maîtriser la température et la durée de maintien du soudage pour éviter une oxydation excessive à haute température ; assurer un positionnement centré et un bon ajustement des pièces, calibrer régulièrement la planéité des moules ; réaliser un refroidissement lent sous pression après soudage pour compenser les contraintes de dilatation‑rétrécissement et éviter la déformation et la décoloration des feuilles de nickel.

5.Fragilisation des points de soudure et rupture sous flexion ou vibration

Causes principales : température excessive et durée de maintien trop longue génèrent beaucoup de composés intermétalliques fragiles à l’interface métallique, les points de soudure perdent leur ténacité et deviennent cassants.

Mesures : respecter une limite supérieure stricte de température, réduire le temps de maintien superflu à haute température et ne conserver que ce qui assure une liaison par diffusion efficace ; utiliser une montée‑descente de température par paliers pour limiter la génération de phases fragiles et conserver la ténacité et la résistance aux vibrations des points de soudure.

6.Qualité par lots instable, dérive de résistance et décollement ultérieur

Causes principales : critères de nettoyage avant soudage incohérents, degrés d’oxydation et d’encrassement variables ; dérive de température‑pression de la machine en production ; usure des moules et dépôts de carbone entraînant une sollicitation instable ; contraintes résiduelles de soudage non entièrement libérées.

Mesures : unifier les critères de nettoyage, d’empilement et de positionnement avant soudage, figer les paramètres de procédé ; nettoyer et calibrer régulièrement les moules et compenser les écarts de température‑pression de la machine ; optimiser la séquence de soudage pour libérer les contraintes de soudage.

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