Le cuivre est un métal non ferreux doux qui peut être facilement plié, coupé, façonné et assemblé à l’aide de plusieurs procédés de soudage. Bien qu’il soit souvent utilisé pour fabriquer des articles ménagers et architecturaux décoratifs, il est un excellent conducteur d’électricité et de chaleur, et est donc largement utilisé dans l’industrie électrique, tandis que les tuyaux en cuivre, les vannes et autres raccords sont couramment utilisés pour la plomberie.
Comme il est ductile et hautement malléable, le cuivre est également utilisé comme élément majeur dans des centaines d’alliages différents, y compris le laiton, le bronze et le cuivre nickel. Les éléments d’alliage les plus couramment utilisés pour les alliages de cuivre sont l’aluminium, le nickel, le zinc, l’étain et le silicium.
Le cuivre pur étant trop ductile pour être usiné avec succès, de petites quantités d’autres éléments sont ajoutées aux différents alliages pour améliorer l’usinabilité, ainsi que pour désoxyder le métal, le rendre plus résistant à la corrosion, améliorer ses propriétés mécaniques et améliorer sa réponse aux traitements thermiques. En tout, il existe plus de 300 alliages de cuivre disponibles dans le commerce.
Assemblage du cuivre au cuivre ou à des alliages de cuivre
Le cuivre et la plupart des alliages de cuivre peuvent être assemblés avec succès par soudage, brasage ou soudage. Le processus exact choisi dépend en grande partie si vous soudez du cuivre pur ou un alliage. Si vous soudez un alliage, les éléments en alliage détermineront le processus utilisé, ainsi que tous les autres facteurs pris en compte lors du soudage, y compris le matériau de remplissage utilisé.
Bien sûr, les différents procédés de soudage et les procédés associés nécessitent différents outils et techniques, et il est important d’acquérir les compétences requises pour le procédé que vous devez utiliser.
La soudure, qui est l’une des premières méthodes utilisées pour assembler le métal, consiste à chauffer le métal d’apport (sous la forme d’un fil d’apport) afin qu’il fond et remplisse les joints. La soudure douce est le processus le plus simple, et celui couramment utilisé dans et autour de la maison pour réparer de petits objets métalliques. C’est également la méthode utilisée par les plombiers pour assembler et réparer les tuyaux en cuivre et les raccords en cuivre.
Vous pouvez utiliser un fer à souder peu coûteux ou un chalumeau avec un flux approprié pour la soudure douce. La soudure dure consiste à chauffer les matériaux de remplissage à une température beaucoup plus élevée, de sorte que le joint sera beaucoup plus résistant que les autres joints soudés. Le matériau de remplissage est différent et contient généralement de l’argent, de sorte que la technique est souvent appelée brasage à l’argent. Cependant, le vrai brasage est exécuté à une température encore plus élevée.
Le brasage est essentiellement une technique similaire au brasage, et il utilise le même type de matériau de remplissage (fil ou tige de brasage) utilisé pour le brasage. Les joints doivent être très rapprochés pour que l’action capillaire puisse attirer le métal d’apport entre les morceaux de cuivre joints. Même si les températures utilisées doivent être considérablement plus élevées que celles requises pour le soudage, le métal de base ne doit pas être chauffé jusqu’au point de fusion.
Largement utilisé pour les travaux de plomberie, le brasage peut également être utilisé pour assembler différents types de métaux ainsi que des pièces métalliques d’épaisseurs différentes.
Le soudage, ou plus précisément le soudage à l’arc, intègre un certain nombre de techniques plus spécifiques. Généralement, les procédés de soudage utilisant des gaz de protection sont préférés, bien que le soudage à l’arc métallique blindé (SMAW), également appelé soudage manuel à l’arc métallique (MMA), puisse être utilisé pour des applications qui ne sont pas critiques. C’est une méthode utile pour une variété d’épaisseurs d’alliages de cuivre, d’autant plus que les électrodes recouvertes pour le soudage d’alliages de cuivre à l’aide de SMAW sont disponibles dans une large gamme de tailles standard.
Les gaz de protection normalement utilisés pour le soudage du cuivre et des alliages de cuivre sont l’argon et l’hélium, ou des mélanges des deux – pour le soudage à l’arc au gaz métallique (GMAW), le soudage à l’arc au tungstène au gaz (GTAW) ou le soudage à l’arc au plasma (PAW) qui est particulièrement populaire pour le soudage des alliages de cuivre.
Généralement, l’argon est préféré si le cuivre ou l’alliage de cuivre est soudé manuellement et présente soit une conductivité thermique relativement faible, soit une épaisseur inférieure à 3,3 mm (0,13 po). L’hélium ou un mélange d’argon à l’hélium (75%) est préféré pour le soudage à la machine de sections minces ou le soudage manuel de sections plus épaisses. Ce mélange est également recommandé pour le métal ou le cuivre plus épais ayant une conductivité thermique élevée.
D’autres conseils supérieurs pour le cuivre de soudage à l’arc comprennent:
* Utilisez chaque fois que possible la position plate pour le cuivre de soudage à l’arc.
• GTAW et SMAW peuvent être utilisés pour le soudage dans d’autres positions, y compris au-dessus.
* En cas de soudage en position verticale et aérienne à l’aide d’électrodes à puissance pulsée et de petit diamètre, le GMAW peut être utilisé avec certains alliages de cuivre.
* La dilatation thermique du cuivre et de ses alliages, ainsi que sa conductivité thermique plus élevée, entraînent des distorsions de soudure plus importantes que lors du soudage de l’acier doux.
* Pour minimiser la distorsion et le gauchissement, les soudeurs doivent se concentrer sur les processus de préchauffage et les soudures de pointe corrects, ainsi que sur les séquences de soudage appropriées.
Propriétés du cuivre et de ses Alliages à prendre en compte Lors du soudage
Quel que soit le procédé de soudage utilisé pour assembler le cuivre et ses alliages, il est important de prêter attention aux propriétés qui rendent le soudage du cuivre différent du soudage des aciers au carbone. Par exemple, le cuivre et les alliages de cuivre, lorsqu’ils sont fondus, sont très fluides et présentent:
• Conductivité thermique élevée
• Conductivité électrique élevée
• Un coefficient de dilatation thermique élevé d’environ 50% supérieur à celui de l’acier au carbone
• Un point de fusion relativement bas
• Court à chaud qui rend certains alliages fragiles à des températures élevées
• Résistance largement due au travail à froid
Le point de fusion du cuivre et de ses alliages est extrêmement variable, mais il est d’au moins 1 000 ° F ou 538 ° C inférieur au point de fusion de l’acier au carbone. De plus, le cuivre ne présente pas le même type de couleurs de chaleur que lorsque l’acier est soudé, et lorsqu’il fond, sa fluidité est beaucoup plus grande.
La Copper Development Association (CDA) Inc. cela a mis en place un système de désignation des alliages largement utilisé dans toute l’Amérique du Nord, contient une énorme quantité d’informations sur le soudage du cuivre et des alliages de cuivre pour tous ceux qui souhaitent en savoir plus.