1. Caractéristiques de soudabilité du cuivre pur
La soudabilité du cuivre pur est principalement limitée par les propriétés physiques et chimiques suivantes :
Conductivité thermique élevée : le cuivre pur a une conduction thermique extrêmement rapide, ce qui facilite la perte de beaucoup de chaleur pendant le soudage, ce qui entraîne des difficultés à former des piscines fondues, une fusion incomplète, une pénétration incomplète et une faible efficacité de soudage.
Coefficient de dilatation linéaire élevé : il se dilate considérablement lorsqu'il est chauffé et se rétrécit fortement lorsqu'il est refroidi, ce qui provoque facilement une déformation de soudage importante et des contraintes résiduelles, et conduit même à des fissures de soudage.
Tendance à produire de la porosité : l'hydrogène et l'oxygène dissous dans le cuivre précipiteront sous forme de pores lors de la solidification, et les pores d'hydrogène sont le défaut le plus courant dans le soudage du cuivre.
Film d'oxyde insoluble : de l'oxyde de cuivre (Cu₂O) se forme à la surface à haute température, qui a un point de fusion élevé et est difficile à éliminer. Cela réduira la plasticité et la ténacité de la soudure et provoquera facilement une fragilisation des joints de grains.
Faible résistance à haute température : le cuivre pur se ramollit évidemment à haute température, et la soudure et la zone affectée par la chaleur sont sujettes à l'effondrement et aux fissures thermiques.
Par conséquent, le cuivre pur ne peut pas être soudé par une simple opération à feu ouvert. Il nécessite un préchauffage, une protection forte et un apport thermique approprié pour obtenir des joints qualifiés.
2. Méthodes de soudage appropriées pour le cuivre pur
Selon l'épaisseur des pièces en cuivre pur, la structure, l'efficacité de la production et les exigences de service, les méthodes de soudage suivantes sont couramment utilisées :
2.1 Soudage TIG (soudage au gaz inerte au tungstène)
Le soudage TIG est la méthode de soudage la plus utilisée et la plus fiable pour le cuivre pur, particulièrement adaptée aux plaques minces, aux pièces de précision et aux petites structures.
Avantages : L'arc est stable, la chaleur est concentrée, la formation de soudure est belle, les éclaboussures sont petites et la soudure est pure.
Protection : L'argon (Ar) est généralement utilisé comme gaz de protection pour isoler efficacement l'air et prévenir l'oxydation et la porosité.
Application : convient aux feuilles de cuivre pur, aux tuyaux, aux composants électriques, aux échangeurs de chaleur, etc.
Points clés : Un préchauffage approprié est requis pour les assiettes d'épaisseur moyenne - ; La connexion positive AC ou DC peut être sélectionnée en fonction de l'épaisseur.
2.2 Soudage MIG/MAG (soudage à l'arc sous gaz-métal)
Le soudage MIG convient aux pièces en cuivre pur moyennes et épaisses avec une efficacité de soudage élevée.
Avantages : Efficacité de dépôt élevée, pénétration profonde, adaptée aux soudures longues et à la production de masse.
Fil de soudure : utilisez généralement du fil de soudure en cuivre pur ou du fil de soudure en bronze de silicium pour améliorer la fluidité et la résistance aux fissures.
Protection : un mélange 100 % d'argon ou d'argon-hélium est utilisé pour améliorer la protection et la concentration de chaleur.
Application : utilisé dans les grandes pièces structurelles en cuivre, les plaques de cuivre épaisses, les barres omnibus électriques, etc.
2.3 Soudage à l'arc plasma
Le soudage à l'arc plasma a une densité d'énergie et une capacité de pénétration supérieures à celles du soudage TIG.
Avantages : Il peut réaliser un soudage simple-côté et un formage double-côté pour des plaques de cuivre d'une certaine épaisseur, avec une faible déformation et une résistance de joint élevée.
Application : convient aux pièces structurelles en cuivre pur-d'épaisseur moyenne nécessitant une qualité et une efficacité élevées.
2.4 Brasage
Le brasage convient aux-pièces à parois minces, aux petites pièces et aux connexions métalliques différentes impliquant du cuivre pur.
Caractéristiques : Faible température de soudage, pas de fusion du métal de base, faible déformation, adapté aux composants complexes.
Métaux d'apport de brasage : métal d'apport de brasage en cuivre phosphoreux, métal d'apport de brasage en cuivre argenté, etc.
Application : connexions de tuyaux en cuivre, contacts électriques, noyaux d'échangeurs de chaleur, connexions différentes en cuivre et en acier, en cuivre et en aluminium.
2.5 Soudage par faisceau d’électrons et soudage au laser
Il s'agit de méthodes de soudage par faisceaux à haute énergie-avec une grande précision et une faible déformation.
Avantages : pénétration profonde, zone affectée thermiquement-étroite, faible déformation par soudage, adapté aux composants en cuivre pur de haute-précision et haute-performances.
Application : Utilisé dans l'aérospatiale, l'électronique haut de gamme, les instruments de précision et d'autres domaines.
3. Conclusion
En résumé, le cuivre pur est un matériau difficile-à-souder avec une soudabilité médiocre dans des conditions conventionnelles, mais des joints soudés qualifiés peuvent être obtenus grâce à une sélection raisonnable de processus et à un contrôle strict des paramètres. Parmi les nombreuses méthodes de soudage, le soudage TIG est le plus polyvalent et couramment utilisé pour le cuivre pur, le soudage MIG convient aux plaques d'épaisseur moyenne-et aux occasions à haute-efficacité, le brasage convient aux pièces minces et aux connexions différentes, et le soudage au laser ou par faisceau d'électrons est utilisé pour les occasions de haute-précision.
