Qu'arrive-t-il au 6061-T6 dans et autour d'une soudure
L'alliage 6061 est renforcé par un précipité de siliciure de magnésium formé lors du traitement en solution et du vieillissement artificiel. La composition de l'alliage est nominalement de 0,8 à 1,2 % de magnésium et de 0,4 à 0,8 % de silicium, le reste étant de l'aluminium. Dans l'état T6, les propriétés mécaniques minimales des tôles dans la plage d'épaisseur de 6,35 à 50 mm sont une résistance à la traction de 310 MPa et une limite d'élasticité de 276 MPa selon la norme ASTM B209.
Le soudage élève le matériau à une température proche ou supérieure à la température de vieillissement et, dans la zone de fusion et la zone affectée thermiquement - adjacente, le précipité grossit ou se redissout. Le résultat est une bande étroite dont la limite d'élasticité tombe à un niveau plus proche de l'état recuit, généralement autour de la moitié de la valeur du métal de base. Le métal fondu déposé par les charges typiques est également considérablement plus mou que le 6061-T6. Un joint soudé se rompt donc dans la zone affectée thermiquement, et non dans la plaque mère, lorsqu'il est surchargé.
Re-Traitement de solution après soudage
La réponse métallurgiquement complète consiste à traiter l'assemblage fini à environ 529 degrés Celsius, à le tremper puis à le faire vieillir artificiellement. En pratique, cette voie est rarement économique sur les fabrications soudées. La trempe d'une grande structure soudée la déforme, la vitesse de trempe réalisable sur des sections épaisses est souvent trop lente pour retenir le soluté en solution, et une opération de redressement supplémentaire est généralement nécessaire par la suite. La capacité du four limite également la taille des pièces pouvant être traitées.
Le traitement de résolution-est donc réaliste principalement pour les petits composants de forme simple où la distorsion peut être corrigée, ou lorsque la pièce est usinée après traitement thermique. Là où il est utilisé, l'étape de vieillissement qui suit est la même que pour n'importe quelle partie 6061 de cette section : maintenir à environ 160 à 180 degrés Celsius pendant environ 8 à 18 heures, puis refroidir à l'air.
Soudure à l'état T4, puis âge
L’alternative la plus pratique consiste à modifier la séquence plutôt que de réparer les dégâts. Soudez 6061 fourni dans l'état T4 ou T451, dans lequel l'alliage a été traité en solution et vieilli naturellement mais non vieilli artificiellement, puis appliquez le traitement de vieillissement artificiel à l'assemblage fini. Étant donné que la température de vieillissement est bien inférieure à la température de traitement de la solution, la distorsion est mineure et le métal de base récupère des propriétés proches des propriétés T6 tandis que la zone affectée thermiquement-récupère beaucoup plus qu'elle ne le ferait dans une pièce T6 non soudée.
Cette voie oblige le fabricant à accepter que la pièce est molle pendant le formage et le soudage, ce qui signifie que les dommages de manipulation et les marques d'outillage sont plus probables, et que le four vieillissant doit être suffisamment grand pour l'assemblage terminé. Cela signifie également que la procédure de soudage doit être qualifiée pour la condition T4 plutôt que pour la condition T6.
Vieillissement d'une pièce T6 soudée sans solution-
Certains fabricants se demandent si le simple fait de-vieillir une pièce soudée en 6061-T6 lui redonne sa résistance. Sans traitement préalable en solution, il reste peu de soluté en solution dans la zone affectée thermiquement, donc la réponse au vieillissement est limitée et la zone reste sensiblement en dessous des propriétés d'origine. Le gain obtenu n'est normalement pas suffisant pour justifier le cycle du four, et la pièce ne doit pas être trempée, car la trempe d'une fabrication finie introduit une distorsion sans récupérer la structure du précipité.
Lorsque cette étape est néanmoins franchie, les propriétés doivent être établies en testant le joint de production réel plutôt que supposées à partir des fiches techniques du métal de base.
Conception pour l'état tel que-soudé
Dans de nombreuses structures, la décision la plus rentable-est d'accepter l'état soudé et de concevoir en fonction de celui-ci. Les options incluent la spécification d'un congé de soudure plus grand pour réduire les contraintes dans la zone affectée par la chaleur, le déplacement de la soudure loin de la région de contrainte la plus élevée, l'utilisation d'un doubleur ou d'un raidisseur, ou le remplacement du matériau de base par une qualité non -traitable thermiquement-comme le 5083 pour l'assemblage soudé et la réservation du 6061 pour les éléments usinés et non soudés.
Le choix des charges est également important ici : une charge d'aluminium à plus haute résistance-comme le 4943 augmente la résistance du métal soudé par rapport au 4043 conventionnel, et ce, tout en conservant une bonne résistance aux fissures.
Foire aux questions
Q:Pourquoi le 6061-T6 soudé perd-il sa résistance dans la zone affectée par la chaleur ?
R : Le cycle thermique de soudage grossit ou redissout le précipité de siliciure de magnésium qui confère à l'alliage ses propriétés T6, laissant une bande qui se comporte plus près de l'état recuit.
Q:Une pièce soudée en 6061-T6 peut-elle être remise en solution pour retrouver sa pleine résistance ?
R : C'est possible, mais la trempe provoque une distorsion, les sections épaisses peuvent ne pas être trempées assez rapidement et la taille du four limite les dimensions des pièces, de sorte que l'itinéraire est normalement limité aux petits composants ou aux pièces usinées après traitement.
Q:Quel traitement anti-âge est utilisé pour le 6061 ?
R : Le vieillissement artificiel est normalement effectué à environ 160 à 180 degrés Celsius pendant environ 8 à 18 heures, suivi d'un refroidissement à l'air.
Q:Le vieillissement-d'une pièce soudée T6 rétablit-il la résistance du métal de base ?
R : Non. Sans un traitement préalable en solution, il y a peu de soluté en solution dans la zone affectée, donc la réponse au vieillissement est limitée et les propriétés restent bien en dessous des valeurs parentales T6.
Q:Quelle est l’alternative recommandée lorsqu’il faut récupérer toute sa force ?
R : Soudez le composant à l'état T4 ou T451 et appliquez le traitement de vieillissement artificiel à l'assemblage fini, ce qui limite la distorsion tout en récupérant plus de résistance que le soudage en T6.
Q:Quelle charge donne la soudure 6061 la plus résistante ?
R : Un mastic à résistance plus élevée-comme le 4943 offre une plus grande résistance au métal fondu que le mastic 4043 conventionnel tout en conservant une bonne résistance à la fissuration.
