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FR2984785A1 - Fil fourre permettant de souder des materiaux differents, procede de soudage au laser de materiaux differents et procede de soudage mig de materiaux differents - Google Patents

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FR2984785A1
FR2984785A1 FR1162202A FR1162202A FR2984785A1 FR 2984785 A1 FR2984785 A1 FR 2984785A1 FR 1162202 A FR1162202 A FR 1162202A FR 1162202 A FR1162202 A FR 1162202A FR 2984785 A1 FR2984785 A1 FR 2984785A1
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Tsuyoshi Matsumoto
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

On prévoit un fil fourré permettant de souder des matériaux différents, un procédé de soudage au laser de matériaux différents et un procédé de soudage MIG de matériaux différents qui peuvent améliorer la résistance à la traction et au cisaillement d'une partie de jonction soudée et la résistance au décollement d'une interface des parties soudées lors de la soudure d'un matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et d'un matériau en acier. Le fil fourré comprend une gaine cylindrique comprenant un alliage d'aluminium qui contient du Si en une quantité comprise entre 1,5 et 2,5% en poids et du Zr en une quantité comprise entre 0,05 et 0,25% en poids, le reste étant de l'aluminium et des impuretés inévitables, et une matière de remplissage de flux à l'intérieur de cette gaine et contenant du fluorure de césium en une quantité comprise entre 20 et 60% en poids, et la fraction de remplissage du flux valant entre 5 et 20% en poids de la poids totale du fil.

Description

FIL FOURRE PERMETTANT DE SOUDER DES MATERIAUX DIFFERENTS, PROCEDE DE SOUDAGE AU LASER DE MATERIAUX DIFFERENTS ET PROCEDE DE SOUDAGE MIG DE MATERIAUX DIFFERENTS CONTEXTE DE L'INVENTION (1) Domaine de l'Invention La présente invention se rapporte à un fil fourré permettant de souder des matériaux différents, que l'on peut utiliser pour souder des matériaux différents, par exemple, des machines de transport telles que des véhicules automobiles et des composants de matériaux de construction et ainsi de suite, et à un procédé de soudage au laser de matériaux différents et à un procédé de soudage MIG de matériaux différents utilisant ce fil fourré pour souder des matériaux différents, elle concerne plus particulièrement un fil fourré permettant de souder des matériaux différents adaptés pour être utilisés dans une opération de soudage entre un matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et une tôle d'acier galvanisé, un procédé de soudage au laser de matériaux différents et un procédé MIG de soudage de matériaux différents. (2) Description de l'Etat de l'Art Jusqu'à présent, dans les machines de transport telles que les véhicules automobiles, on utilise les matériaux en acier comme matériaux de carrosseries des véhicules et similaires. Vu que les matériaux en acier utilisés comme composants de machines de transport et similaires sont exposés à de l'eau de pluie, et ainsi de suite, au cours de leur utilisation, une galvanisation antirouille est réalisée sur leurs surfaces. En conséquence, un film d'oxyde formé sur la surface galvanisée procure un effet de résistance à l'eau, tandis que le zinc se corrode de préférence (protection sacrificielle) au fer même en présence de défauts, creux ou similaires à surface d'un matériau en acier. Récemment, pour des raisons de protection de l'environnement, la R&D dans le domaine des véhicules automobiles hybrides, des véhicules électriques et similaires s'est intensifiée, la réduction du poids des carrosseries des véhicules, et ainsi de suite, de ces véhicules automobiles étant nécessaires pour améliorer le rendement énergétique et pour d'autres raisons. Par ailleurs, afin de parvenir à la réduction du poids des carrosseries des véhicules et d'autres parties, on a étudié le remplacement de parties en acier, utilisé comme matériau, par des matériaux en aluminium ou des matériaux en alliage d'aluminium (ci-après, le terme matériaux en aluminium et matériaux en alliage d'aluminium sont tous deux désignés par matériaux en alliage d'aluminium). Par conséquent, la production de carrosseries de véhicules et similaires nécessite la réalisation d'une liaison entre matériaux différents mettant en jeu un matériau en acier et un matériau en alliage d'aluminium. Parmi les exemples de techniques différentes de liaison de matériaux entre un matériau en acier et un matériau en alliage d'aluminium on peut citer un procédé de liaison par soudage MIG ou par soudage au laser entre des matériaux de base tout en alimentant un fil fourré (Publication Non-Examinée de la demande de Brevet Japonais No. 2008-68290).
Dans l'art antérieur, les compositions de la gaine extérieure du fil fourré sont définies comme suit : 1 à 13% de Si, et un flux à base de fluorure ne contenant pas de chlorure est chargé dans la gaine extérieure avec une fraction de remplissage qui vaut entre 0,3 et 20% en poids. En outre, afin d'améliorer la cohésion d'une structure liée faite de matériaux différents, on a suggéré un métal d'apport contenant une quantité de Si entre 1,5 à 6,0%, et contenant en plus du Zr sous forme d'additif en une quantité qui vaut entre 0,1 et 0,2 % en poids (Publication Non-Examinée de la demande de Brevet Japonais No. 2006- 224145). Le soudage MIG (Gaz Inerte Métallique, ou Metal Inert Gas en anglais) est un procédé d'alimentation d'un gaz inerte tel que l'argon ou l'hélium à proximité d'un site devant être lié sous forme de gaz de protection et de génération d'un arc entre un fil de soudure et le site afin de lier un matériau en acier et un matériau en alliage d'aluminium. Ce soudage MIG est caractérisé en ce que l'opération de soudage est exécutée dans un état isolée de l'atmosphère, le soudage se poursuit donc sans être affecté par l'oxygène présent dans l'air. En revanche, le soudage au laser comprend l'alimentation d'un fil de soudure à une partie de jonction alors que ce fil de soudure et la partie de jonction sont irradiés par une lumière laser amenant le fil de soudure et la partie de jonction à fusionner thermiquement sous l'effet de la lumière laser. Cependant, l'art antérieur précité pose les problèmes suivants : dans une structure telle que la carrosserie d'un véhicule automobile, dans le cas où un matériau en acier et un matériau en alliage d'aluminium sont soudés bout à bout, une contrainte de traction agit entre les matériaux de base lorsqu'une force extérieure est appliquée à la partie de jonction soudée. En revanche, dans le cas où, par exemple, un matériau en acier et un matériau en alliage d'aluminium sont superposés et soudés, et lorsqu'une force extérieure est appliquée à la partie de jonction soudée, une contrainte de traction agit entre les matériaux de base, et en même temps une contrainte de pelage qui éloigne les deux matériaux de base l'un de l'autre agit sur l'interface de soudage. Par conséquent, lorsque des matériaux différents sont soudés, la partie de jonction soudée doit non seulement présenter une résistance à la traction et au cisaillement mais également une résistance au décollement élevée (résistance au décollement). Toutefois, lorsqu'un matériau en acier et un matériau en alliage d'aluminium sont liés par soudage comme dans un cas classique, un composé intermétallique hautement fragile est produit au niveau de la partie liée, ce qui pose le problème suivant : la résistance à la traction et au cisaillement et la résistance au décollement de la partie liée sont plus faibles que dans le cas où on soude le même type de composant. En revanche, dans le cas où un soudage entre matériaux différents est réalisé en utilisant le fil fourré divulgué dans la Publication Non-Examinée de Brevet Japonais No. 2008-68290, on ne produit plus ce composé intermétallique hautement fragile, et l'épaisseur de la couche du composé intermétallique peut être réduite. Cependant, la résistance à la traction et au cisaillement après soudage augmente dans une zone où la quantité de Si contenu dans le métal d'apport est élevée, mais malheureusement la résistance au décollement diminue. Par ailleurs, bien que la résistance au décollement s'améliore dans une zone avec une faible quantité de Si et que le détachement ne se produise pas dans la couche du composé intermétallique, lorsqu'il y a une grande différence de dilatation thermique entre le matériau en aluminium et le matériau en acier (par exemple, dans le cas où l'épaisseur du matériau en aluminium est plus importante que celle du matériau en acier, etc.), des fissures se produisent malheureusement dans la partie soudée (partie métallique soudée) du fait du retrait thermique de la partie soudée. En revanche, comme dans la Publication Non-Examinée de la demande de Brevet Japonais No. 2006-224145, on peut également conserver la quantité de Si dans un métal d'apport solide à un niveau relativement faible, entre 1,5 et 6% et d'ajouter, le cas échéant, du Zr sous forme de composant optionnel.
Toutefois, lorsque la quantité de Si est relativement élevée, ou selon les compositions principales et de la fraction de remplissage du flux dans le fil fourré, la formation d'une couche de composé intermétallique ne peut être efficacement évitée, et on ne peut aboutir à une résistance au décollement élevée. RESUME DE L'INVENTION Afin de résoudre ces problèmes, la présente invention se propose de fournir un fil fourré permettant de souder des matériaux différents, un procédé de soudage au laser de matériaux différents et un procédé de soudage MIG de matériaux différents qui, lorsqu'un matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et un matériau en acier sont soudés, peuvent améliorer la résistance à la traction et au cisaillement d'une partie de jonction soudée et la résistance au décollement d'une interface des parties soudées, et peuvent donner une partie métallique soudée exempte de fissures. Le fil fourré permettant de souder des matériaux différents selon la présente invention est un fil fourré permettant de souder des matériaux différents à utiliser dans la liaison de matériaux différents entre un matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et un matériau en acier, le fil fourré comprenant une gaine cylindrique composée d'un alliage d'aluminium qui contient du Si en une quantité qui vaut entre 1,5 et 2,5% en poids et du Zr en une quantité qui vaut entre 0,05 et 0,25% en poids, le reste étant de l'aluminium et des impuretés inévitables, et un flux remplissant l'intérieur de cette gaine et contenant du fluorure de césium en une quantité qui vaut entre 20 et 60% en poids, et la fraction de remplissage du flux valant entre 5 et 20% en poids de la poids totale du fil. Par ailleurs, un autre fil fourré selon la présente invention apte à souder des matériaux différents est un fil fourré permettant de souder des matériaux différents à utiliser dans la liaison entre matériaux différents mettant en jeu un matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et un matériau en acier, le fil fourré ayant une gaine cylindrique composée d'un alliage d'aluminium qui contient du Si en une quantité qui vaut entre 1,5 et 2,5% en poids et du Zr en une quantité qui vaut entre 0,05 et 0,25% en poids, le reste étant de l'aluminium et des impuretés inévitables, et un flux remplissant l'intérieur de cette gaine et contenant du AlF3 en une quantité qui vaut entre 7 et 15% en poids, et la fraction de remplissage du flux valant entre 4 et 20% en poids de la poids de totale du fil. Le procédé de soudage au laser de matériaux différents selon la présente invention comprend l'utilisation du fil fourré ci-dessus pour souder des matériaux différents, la constitution d'une partie de jonction par un matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et un matériau en acier, et la liaison du matériau en aluminium ou du matériau en alliage d'aluminium et du matériau en acier en alimentant le fil fourré permettant de souder des matériaux différents tout en irradiant cette partie de jonction par une lumière laser. Le procédé de soudage MIG de matériaux différents selon la présente invention comprend l'utilisation du fil fourré ci-dessus pour souder des matériaux différents, la constitution d'une partie de jonction par un matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et un matériau en acier, la formation d'un arc entre la partie de jonction et le fil fourré permettant de souder des matériaux différents, l'alimentation d'un gaz inerte autour de l'arc, et la liaison simultanée du matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et du matériau en acier. Dans le fil fourré permettant de souder des matériaux différents de la présente invention, les quantités de fluorure de césium contenues dans le flux et de Si contenu dans la gaine sont définies de manière appropriée. Par conséquent, l'utilisation du fil dans le soudage au laser de matériaux différents ou le soudage MIG de matériaux différents entre un matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et un matériau en acier peut améliorer la résistance à la traction et au cisaillement d'une partie de jonction soudée et la résistance au décollement d'une interface des parties soudées.
En outre, vu que le Zr est ajouté en une quantité prédéterminée comme composition essentielle outre le Si, une partie métallique soudée peut être dépourvue de fissures même lorsque la différence de dilatation thermique entre le matériau en acier et le matériau en aluminium est importante en raison de l'effet de raffinage des grains de Zr. Par ailleurs, l'ajout de Zr améliore la résistance de jonction en comparaison à un métal d'apport avec du Si ajouté uniquement. Par ailleurs, vu que la fraction de remplissage du flux est définie de manière appropriée, l'effet de réduction du flux peut être obtenu efficacement, et la résistance à la traction et au cisaillement de la partie de jonction soudée et la résistance au décollement au niveau de l'interface de soudage peuvent être plus efficacement améliorées. Il est à noter que l'effet de réduction du flux est vraisemblablement tel que dans le soudage au laser de matériaux différents ou le soudage MIG de matériaux différents entre un matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et un matériau en acier, la réduction et le retrait d'un film d'oxyde sur la surface de l'aluminium et d'une couche galvanisée et d'un film d'oxyde superficiel du matériau en acier sont obtenus plus facilement grâce à l'activation du flux par la chaleur de soudure. De cette manière, dans le soudage au laser de matériaux différents ou le soudage MIG de matériaux différents, en retirant des couches plaquées de matériaux de base devant être liés et des films d'oxyde sur les surfaces des matériaux de base, les interfaces métalliques fraîchement générées prennent place sur les couches les plus extérieures des matériaux de base. Par conséquent, les matériaux de base sont bien lis entre eux, et la résistance à la traction et au cisaillement et la résistance au décollement de la partie de jonction soudée sont améliorées. Lorsque la tôle d'acier est une tôle d'acier non-galvanisé, le film d'oxyde sur la surface de la tôle d'acier peut être éliminé par une quantité prédéterminée du flux ayant une composition chimique prédéterminée. Il en résulte que les matériaux de base d'un matériau en aluminium ou d'un matériau en alliage d'aluminium sont bien liés entre eux, et la résistance à la traction et au cisaillement et la résistance au décollement de la partie de jonction soudée sont améliorées. Selon le procédé de soudage au laser ou de soudage MIG de matériaux différents de la présente invention, lors d'une liaison entre matériaux différents mettant en jeu un matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et un matériau en acier, la résistance à la traction et au cisaillement de la partie de jonction soudée et la résistance au décollement au niveau de l'interface des parties soudées peuvent être améliorées, et on peut éviter la formation de fissures dans une partie de métal fondu qui se produit lorsque la différence de dilatation thermique entre un matériau en acier et un matériau en aluminium est importante. Par ailleurs, dans le procédé de soudage au laser de matériaux différents de la présente invention, l'utilisation d'un laser à semi-conducteur comme source laser réduit l'irrégularité du cordon extrudé, obtenant ainsi une bonne et belle structure de soudage. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La Fig. 1 est un schéma de principe qui illustre un soudage par recouvrement par le procédé de soudage au laser de différents matériaux de la présente invention ; La Fig. 2 est un schéma de principe qui illustre un soudage bout à bout par le procédé de soudage au laser de différents matériaux de la présente invention ; La Fig. 3 est un schéma de principe qui illustre un soudage par recouvrement par le procédé de soudage MIG de différents matériaux de la présente invention ; La Fig. 4 est un schéma de principe qui illustre un soudage bout à bout par le procédé de soudage MIG de matériaux différents de la présente invention ; Les Figs. 5A à 5D sont des dessins qui illustrent un exemple du fil fourré permettant de souder des matériaux différents ; La Fig. 6 est un dessin qui illustre un test de résistance à la traction et au cisaillement d'une partie de jonction selon un mode de réalisation de la présente invention ; et La Fig. 7 est un dessin qui illustre un test de 15 résistance au décollement d'une interface des parties soudées selon un mode de réalisation de la présente invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 20 On décrira ci-après de manière détaillée des modes de réalisation de la présente invention. La Fig. 1 est un schéma de principe qui illustre un soudage par recouvrement par le procédé de soudage au laser de matériaux différents 25 de la présente invention ; la Fig. 2 est un schéma de principe qui illustre un soudage bout à bout par le procédé de soudage au laser de matériaux différents de la présente invention ; et les Figs. 5A à 5D sont des dessins qui illustrent un exemple du fil fourré permettant de souder 30 des matériaux différents. Lorsque le soudage par recouvrement est réalisé par le procédé de soudage au laser de matériaux différents de la présente invention, comme le montre la Fig. 1, par exemple, un matériau en alliage d'aluminium 2 est disposé côté lumière laser, et un matériau en alliage d'aluminium 2 en forme de plaque et un matériau en acier 3 se chevauchent. Une partie de chevauchement 4 du matériau en alliage d'aluminium 2 et du matériau en acier 3 est irradiée par la lumière laser pendant qu'un fil fourré permettant de souder des matériaux différents 1 est alimenté à la partie de chevauchement 4 pour réaliser un soudage au laser, moyennant quoi le matériau en alliage d'aluminium 2 et le matériau en acier 3 sont liés. Lorsque le soudage bout à bout est réalisé par le procédé de soudage au laser de matériaux différents de la présente invention, comme le montre la Fig. 2, le matériau en alliage d'aluminium 2 en forme de plaque et le matériau en acier 3 sont mis bout à bout, et leur partie d'aboutement 6 est irradiée par la lumière laser pendant que le fil fourré 1 de soudage au laser de matériaux différents est alimenté à la partie d'aboutement 6 afin de réaliser le soudage au laser. Parmi les dispositifs émettant une lumière laser que l'on peut utiliser, on peut citer le laser YAG, le laser CO2 et le laser à fibre, le laser à semi-conducteur et divers autres dispositifs, le laser à semi-conducteur étant le plus préférable du point de vue de l'aspect du cordon de soudure. Parmi les exemples de matériau en alliage d'aluminium 2 que l'on peut utiliser, on peut citer ceux conformes à la norme JIS classe A1000, classe A2000 (alliage à base de Al-Cu), classe A3000 (alliage à base de Al-Mn), classe A4000 (alliage à base de Al-Si), classe A5000 (alliage à base de Al-Mg), classe A6000 (alliage à base de Al-Mg-Si) et classe A7000 (alliage à base de Al-Zn-Mg, alliage à base d'Al-Zn- Mg-Cu). Par ailleurs, un matériau en plaque dont l'épaisseur vaut par exemple entre 0,5 et 4,0 mm, peut être utilisé au titre du matériau en alliage d'aluminium 2.
Parmi les exemples de matériaux en acier que l'on peut utiliser, on peut citer SPCC (tôle d'acier laminé à froid à faible teneur en carbone), l'acier à haute résistance à la traction et divers autres matériaux en acier. En particulier, un matériau en acier préférable est une tôle d'acier galvanisé traitée par galvanisation à chaud (tôle d'acier GA, tôle d'acier GI). Tout comme le matériau en acier 3, par exemple, un matériau en plaque d'une épaisseur de 0,5 à 4,0 mm peut être utilisé, où l'épaisseur peut être différente de celle du matériau en alliage d'aluminium 2. Comme le montrent les Figs. 5A à 5D, le fil fourré permettant de souder des matériaux différents 1 est, par exemple, une gaine cylindrique la réalisée en alliage d'aluminium qui est remplie d'un flux lb, et le diamètre extérieur du fil 1 vaut, par exemple, entre 0,8 et 1,6 mm. Dans la présente invention, la fraction de remplissage du flux lb dans le fil 1 vaut entre 5 et 20% en poids du poids total du fil. En outre, le flux lb de la présente invention contient du fluorure de césium en une quantité de 20 à 60% en poids. Par ailleurs, le flux du fil fourré selon une deuxième invention de la présente invention possède un flux contenant AlF3 en une quantité de 7 à 15% en poids, et la fraction de remplissage du flux étant de 4 à 20% en poids du poids total du fil. La gaine en aluminium la des fils fourrés précités contient du Si en une quantité de 1,5 à 2,5% en poids et du Zr en une quantité de 0,05 à 0,25% en poids, le reste étant formé d'un alliage d'aluminium comprenant de l'aluminium et des impuretés inévitables. Parmi les exemples d'impuretés inévitables dans cette gaine en aluminium la on peut citer Mg, Mn, et Fe, et ils sont contenus en des quantités qui valent chacune 0,1% en poids ou moins du poids total de la gaine. Les raisons de la limitation des valeurs numériques dans la composition chimique du fil fourré permettant de souder des matériaux différents de la présente invention seront à présent exposées. « La quantité de fluorure de césium contenue dans le flux : de 20 à 60% en poids du poids total du flux » Le fluorure de césium vise à supprimer la génération d'un composé intermétallique hautement fragile entre un matériau en alliage d'aluminium et un matériau en acier galvanisé pendant le soudage au laser. Lorsque la quantité de fluorure de césium contenue dans le flux est inférieure à 20% en poids, l'effet de suppression de la génération du composé intermétallique hautement fragile est faible, ce qui conduit à la réduction de la résistance à la traction et au cisaillement et de la résistance au décollement. D'autre part, lorsque la quantité de fluorure de césium contenue dans le flux est supérieure à 60% en poids, l'effet d'amélioration de la fonction de suppression de la génération du composé intermétallique hautement fragile sature, tandis que l'augmentation de la quantité de césium coûteux contenu augmente les coûts de production du fil fourré permettant de souder des matériaux différents. Par conséquent, dans la présente invention, la quantité de fluorure de césium contenue dans le flux est définie comme valant entre 20 et 60% en poids du poids total du flux. Parmi les exemples de compositions qui peuvent être contenues en combinaison dans le flux autres que le fluorure de césium, on peut citer le fluorure d'aluminium, le fluorure de potassium, le fluorure d'aluminium et de potassium, le fluorure de lanthane et ainsi de suite. Le fluorure d'aluminium, le fluorure de potassium et le fluorure d'aluminium et de potassium sont ainsi appelés : composés de fluorure à base d'aluminium et de potassium, on considère qu'ils ont des fonctions telles que le retrait d'un film d'oxyde d'aluminium, la favorisation de la fusion du fil à un point de fusion bas, assurant la mouillabilité et formant une barrière pour supprimer la diffusion au niveau de l'interface entre le matériau en acier et le matériau en aluminium. « La quantité de AlF3 contenue dans le flux : de 7 à 15% en poids du poids total du flux » AlF3 sert à supprimer la génération du composé intermétallique hautement fragile entre un matériau en alliage d'aluminium et le matériau en acier galvanisé pendant le soudage au laser et le soudage MIG. Parmi les exemples de compositions contenues dans le flux autres que AlF3 on peut citer une combinaison appropriée de KA1, KF et similaires. Lorsque la quantité de AlF3 contenue dans le flux est inférieure à 7% en poids, l'effet de suppression de la génération du composé intermétallique hautement fragile est faible, ce qui conduit à une baisse de la résistance à la traction et au cisaillement et de la résistance au décollement. D'autre part, lorsque la quantité de AlF3 contenue dans le flux est supérieure à 15% en poids, l'effet d'amélioration de la fonction de suppression de la génération du composé intermétallique hautement fragile sature, et la résistance au décollement également diminue. Par conséquent, dans la présente invention, la quantité de AlF3 contenue dans le flux est définie comme valant entre 7 et 15% en poids de la poids totale du flux. « La quantité de Si contenue dans l'alliage d'aluminium constituant la gaine : 1,5 à 2,5% en poids, la quantité de Zr contenue : 0,05 à 0,25% en poids » Le Si contenu dans l'alliage d'aluminium constituant la gaine est une composition qui est essentielle pour améliorer la résistance à la traction et au cisaillement de la partie de jonction soudée. Lorsque la quantité de Si contenue dans l'alliage d'aluminium est inférieure à 1,5% en poids, la résistance au décollement s'améliore jusqu'à un certain point, mais l'effet d'amélioration de la résistance à la traction et au cisaillement de la partie de jonction soudée est insuffisant. En outre, lorsque la quantité de Si est inférieure à 1,5% en poids, l'occurrence d'une rupture au niveau de l'interface de la partie liée est peu probable (composé intermétallique fragile), mais si la différence de dilatation thermique entre le matériau en acier et le matériau en aluminium est importante, l'aluminium dans la partie métallique soudée devient plus sensible aux fissures, et les fissures se produisent non pas au niveau de l'interface de la partie liée mais dans une partie métallique soudée. D'autre part, lorsque la quantité de Si contenue dans l'alliage d'aluminium est supérieure à 2,5% en poids, une ténacité moindre des parties proches de la partie liée réduit la résistance au décollement. Par conséquent, dans la présente invention, la quantité de Si contenue dans l'alliage d'aluminium constituant la gaine est fixée entre 1,5 et 2,5% en poids, à laquelle on ajoute par ailleurs une quantité prédéterminée de Zr. En conséquence, la quantité de Si valant entre 1,5 et 2,5%, la quantité de Zr contenue, avec laquelle on peut éviter les fissures dans la partie métallique soudée et avec laquelle la résistance au décollement peut être améliorée, vaut entre 0,05 et 0,25% en poids. Plus préférablement, la quantité de Zr contenue vaut entre 0,07 et 0,20% en poids.
Il est à noter que le Mn, Mg ou Fe peut en outre être contenu dans la gaine sous forme d'impuretés inévitables chacun en une quantité de 0,1% en poids ou moins du poids total de la gaine. « Fraction de remplissage de flux : 5 à 20% en poids de la poids totale du fil » Le flux a un effet réducteur sur le matériau en alliage d'aluminium et le matériau en acier. Lorsque la fraction de remplissage du flux est inférieure à 5% en poids du poids total du fil, l'effet de réduction du flux baisse, et la résistance à la traction et au cisaillement et la résistance au décollement diminuent. D'autre part, lorsque la fraction de remplissage du flux est supérieure à 20% en poids du poids total du fil, l'action de réduction devient excessivement élevée, et au contraire, la résistance à la traction et au cisaillement et la résistance au décollement diminuent. Par conséquent, dans la présente invention, la fraction de remplissage du flux vaut entre 5 et 20% en poids du poids total du fil.
Il est à noter que dans les compositions chimiques précitées du flux, le reste autre que les restes spécifiés est essentiellement composé de KA1F, mais cela signifie qu'un flux à base de KA1F est utilisé comme composition principale. Parmi les exemples de ces flux à base de KA1F (fluorure d'aluminium et de potassium) on peut citer les flux contenant 75% en poids de KA1F4 et 25% en poids de K3A1F6. Sinon, il y a d'autres flux contenant les composés à base de fluorure d'aluminium et de potassium qui sont partiellement remplacés par K2A1F6. Par ailleurs, on peut également citer les flux ne contenant pas d'Al, tels que KF. En conséquence, un flux composé essentiellement de KA1F signifie normalement, lorsqu'un composé contenant du K, de l'Al et du F en une quantité de 95% ou plus, les flux qui peuvent contenir KF et similaires, comme d'autres fluorures. Le procédé de soudage au laser de matériaux différents en utilisant le fil fourré permettant de souder des matériaux différents de ce mode de réalisation sera à présent décrit. D'abord, une partie de jonction est constituée du matériau en alliage d'aluminium 2 et du matériau en acier 3. Par exemple, lorsque la partie de jonction est produite par soudage par recouvrement, comme le montre la Fig. 1, le matériau en aluminium 2 en forme de plaque et le matériau en acier 3 se superposent, et, par exemple, le matériau en alliage d'aluminium 2 est disposé côté lumière laser. De cette manière, la disposition du matériau en alliage d'aluminium 2 côté lumière laser amène le matériau en alliage d'aluminium 2 ayant un faible point de fusion à fonder plus tôt que le matériau en acier 3. Ensuite, vu qu'on peut faire fonder partiellement le matériau en acier 3 disposé sous le matériau en alliage d'aluminium 2 alors l'égouttement du métal à l'état fondu du bain de fusion peut être empêché plus efficacement et le soudage par recouvrement peut être réalisé plus facilement que dans le cas où le matériau en acier 3 est disposé côté lumière laser et soumis au soudage par recouvrement. Lorsque la partie de jonction est produite par soudage bout à bout, comme le montre la Fig. 2, le matériau en aluminium 2 et le matériau en acier 3 sont bout à bout. Par la suite, lorsqu'on fait baigner la partie de jonction soudée dans une atmosphère où un gaz de protection, par exemple, l'hélium et l'argon, est présent, une position du point focal de la lumière laser est ajustée, et la lumière laser se condense à proximité de la partie de chevauchement 4 ou de la partie d'aboutement 6 des matériaux de base. Le fil fourré 1 de soudage au laser de matériaux différents est ensuite alimenté à proximité de la partie de chevauchement 4 ou de la partie d'aboutement 6 des matériaux de base. Lorsque le matériau en alliage d'aluminium 2 et le matériau en acier 3 sont liés par le biais d'un soudage par recouvrement, le matériau en alliage d'aluminium 2 peut être activement fondu étant donné qu'il est disposé côté lumière laser. Le film d'oxyde superficiel sur la surface du matériau en acier 3 est ensuite réduit par le biais du flux, et l'interface en acier est placée au contact du métal fondu de l'alliage d'aluminium, afin que le matériau en alliage d'aluminium 2 et le matériau en acier 3 soient liés par soudobrasage. Il est à noter que le soudobrasage entre le matériau en alliage d'aluminium 2 et le matériau en acier 3 signifie la fusion du matériau en alliage d'aluminium 2 ayant un faible point de fusion et la liaison du matériau en alliage d'aluminium 2 au matériau en acier 3 en utilisant l'alliage d'aluminium à l'état fondu comme matériau de remplissage. Lorsque le matériau en alliage d'aluminium et un matériau en acier sont liés par soudage bout à bout, le matériau en alliage d'aluminium 2 et le matériau en acier 3 sont liés par soudobrasage en alimentant le fil fourré 1 pour souder au laser des matériaux différents à la partie d'aboutement 6, ajustant la position du point focal de la lumière laser à la partie d'aboutement 6 et irradiant la partie d'aboutement 6 avec la lumière laser avec la position du point focal. En conséquence, on peut éviter la formation d'un trou par le métal fondu. Le matériau en alliage d'aluminium 2 ayant un faible point de fusion fond d'abord en irradiant la lumière laser. On fait ensuite fondre le matériau en acier 3, où la couche superficielle sur la tôle d'acier fond en premier. Par la suite, le fil fourré 1 pour le soudage au laser de matériaux différents qui a été également à fondre en irradiant la lumière laser est alimenté dans ces compositions de métal fondu. La position de radiation de la lumière laser est ensuite déplacée le long d'une ligne de soudure, moyennant quoi dans un état où la composition de l'alliage d'aluminium à l'état fondu, des compositions de plaquage si le matériau en acier est plaqué, les compositions d'acier et les compositions du fil fourré sont mélangées, le métal fondu se solidifie séquentiellement derrière la position de radiation de la lumière laser le long de la direction de soudage pour former un cordon. A ce stade, un composé intermétallique est produit entre le matériau en alliage d'aluminium 2 et le matériau en acier 3 à lier. Le fil fourré 1 permettant de souder au laser des matériaux différents de ce mode de réalisation a une quantité de fluorure de césium contenu fixée à une valeur appropriée. Alternativement, la quantité de AlF3 contenue est également fixe à une valeur appropriée.
Par conséquent, la quantité du composé intermétallique généré dans la partie soudée est plus importante, par exemple, avec FeAl, Fe3A1 et similaires, qui ne diminuent pas la fragilité, qu'avec FeA13 et Fe2A15 hautement fragiles. Par conséquent, la résistance à la traction et au cisaillement et la résistance au décollement de la partie de jonction soudée peut être améliorée pour les premiers. Par ailleurs, dans le fil fourré 1 permettant de souder au laser des matériaux différents, la quantité de Si contenue dans la gaine en aluminium la est définie dans une plage appropriée, et par conséquent la résistance à la traction et au cisaillement peut être améliorée sans diminuer la résistance au décollement de la partie de jonction soudée.
Par ailleurs, le fil fourré 1 permettant de souder au laser des matériaux différents de ce mode de réalisation a une fraction de remplissage du flux lb définie dans une plage appropriée, et par conséquent l'action de réduction du flux peut être efficacement obtenue sans réduire la résistance à la traction et au cisaillement et la résistance au décollement. Dans ce mode de réalisation, comme mentionné préalablement, lorsque le matériau en alliage d'aluminium 2 et le matériau en acier 3 sont liés par le biais d'un soudage par recouvrement, il est souhaitable que le matériau en alliage d'aluminium 2 soit disposé sur la lumière laser. Cependant, dans la présente invention, la position de radiation de la lumière laser et la position d'alimentation du fil fourré 1 ne sont pas limitées tant que les matériaux de base peuvent être fusionnés entre eux et qu'une quantité appropriée du fil fourré 1 peut être alimentée dans le bain de fusion du métal fondu en faisant fondre le fil.
Des modes de réalisation du procédé de soudage MIG de matériaux différents selon la présente invention seront à présent décrits. Un fil de soudure utilisé dans le soudage MIG est le même que le fil de soudure 1 utilisé dans le procédé de soudage au laser de matériaux différents. En outre, les conditions, etc., pour le soudage MIG sont similaires à celles d'un soudage MIG normal. La Fig. 3 est un schéma de principe qui illustre un procédé de soudage dans le cas du soudage par recouvrement. D'abord, une partie de jonction est constituée du matériau en alliage d'aluminium 2 et du matériau en acier 3. Lorsque la partie de jonction est produite par le biais d'un soudage par recouvrement, comme le montre la Fig. 3, le matériau en aluminium 2 en forme de plaque et le matériau en acier 3 sont superposés, et, par exemple, le matériau en alliage d'aluminium 2 est disposé du côté d'une torche 7. De cette manière, en disposant le matériau en alliage d'aluminium 2 côté torche 7, le matériau en alliage d'aluminium 2 ayant un faible point de fusion peut fondre plus tôt que le matériau en acier 3, et par la suite le matériau en acier 3 disposé sous le matériau en alliage d'aluminium 2 peut fondre partiellement. Par conséquent, l'égouttement du métal fondu du bain en fusion peut être empêché plus efficacement et le soudage par recouvrement peut être réalisé plus facilement que dans le cas où le matériau en acier 3 est disposé côté torche 7 pour réaliser le soudage par recouvrement. Lorsque la partie de jonction est produite par soudage bout à bout, comme le montre la Fig. 4, le matériau en aluminium 2 et le matériau en acier 3 sont bout à bout. Dans les deux cas des Figs. 3 et 4, un gaz inerte tel que le gaz d'argon ou un gaz d'hélium est alimenté à proximité du fil de soudure 1 fournir depuis la torche 7 à la partie de jonction et au bain de fusion, de sorte que l'oxygène dans l'air ne puisse pas rentrer dans le bain de fusion et que l'oxydation du métal fondu soit éliminée. Le procédé de soudage MIG de matériaux différents utilisant le fil fourré permettant de souder des matériaux différents de la présente invention a également des effets similaires à ceux produits par le procédé de soudage au laser de matériaux différents utilisant le fil fourré permettant de souder des matériaux différents de la présente invention. [Exemples] (Premier Exemple) Des exemples qui montrent les effets du fil fourré permettant de souder au laser des matériaux différents de la présente invention seront décrits ci-dessous de manière plus spécifique par comparaison à des Exemples Comparatifs.
Un matériau en plaque (par exemple, largeur : 100 mm, longueur : 300 mm) comprenant l'alliage AA6022 (alliage conforme à JIS classe A6000) et ayant une épaisseur de plaque de 1,0 mm est utilisé comme matériau en alliage d'aluminium 2. En outre, une tôle d'acier laminé à froid nuance 980 MPa ayant une épaisseur de plaque de 1,4 mm (par exemple, largeur : 100 mm, longueur : 300 mm) et deux types de tôles d'acier qui sont produites en traitant la même tôle d'acier par galvanisation à chaud sont utilisées comme matériau en acier 3. Tout comme les matériaux de test à souder, des matériaux en alliage d'aluminium 2 et des matériaux en acier 3 qui sont des matériaux en plaque non-traités, et des matériaux en plaque pliés à 90 degrés à des positions à une distance appropriée de leurs bords (pour ce qui est des matériaux en alliage d'aluminium 2, 10 mm de leurs bords ; pour ce qui est des matériaux en acier 3, 60 mm de leurs bords), sont utilisés. Par la suite, ces matériau en alliage d'aluminium 2 et matériau en acier galvanisé 3 sont superposés ; le matériau en alliage d'aluminium 2 est disposé côté lumière laser comme le montre la Fig. 1 ; et les environs de la partie de chevauchement 4 baignent dans une atmosphère à base de gaz de protection. Un gaz d'argon est utilisé comme gaz de protection. La lumière laser est irradiée sur la partie de chevauchement 4 tandis que chacun des fils fourrés permettant de souder des matériaux différents (1,2 mm de diamètre) des Exemples et des Exemples Comparatifs est alimenté à la partie de chevauchement 4, réalisant le soudage au laser. Les lasers irradiés sur la partie de chevauchement 4 sont un laser YAG (Grenat d'yttriumaluminium) de type oscillation à onde continue (puissance laser : 4,0 kW) et un laser à semi-conducteur (puissance laser : 4,0 kW). La vitesse de soudage est de 1,2 m/min avec le laser YAG, alors qu'elle est de 1,5 m/min avec le laser à semi-conducteur. En outre, la vitesse de dévidage du fil est de 4,8 m/min avec le laser YAG, alors qu'elle est de 3 m/min avec le laser à semi-conducteur.
Lorsque des matériaux en plaque sont utilisés comme composants à souder, comme le montre la Fig. 6, ils sont disposés de sorte que la longueur de la partie de chevauchement 4 des composants en chevauchement soit de 50 mm. En outre, lorsque les matériaux en plaque pliés sont utilisés comme composants à souder, comme le montre la Fig. 7, les composantes 2 et 3 sont disposés de sorte que les positions pliées des composants 2 et 3 coïncident, et de sorte que la longueur de la partie de chevauchement 4 des composants soit de 10 mm.
Pour ce qui est des fils fourrés permettant de souder des matériaux différents utilisés pour des Exemples et des Exemples Comparatifs utilisés dans cet Exemple, les compositions chimiques de la gaine, les compositions chimiques des flux et des fractions de remplissage du flux sont représentées dans le Tableau 1 ci-dessous. En outre, la présence ou l'absence de fissures dans la partie métallique soudée lorsque le soudage est réalisé en utilisant ces fils, la résistance à la traction et la résistance au décollement sont représentées dans les Tableaux 2 à 5 ci-dessous. Les Tableaux 2 et 4 montrent les résultats lorsque le laser YAG est utilisé pour souder une tôle d'acier non-galvanisé, tandis que les Tableaux 3 et 5 montrent les résultats lorsque le laser à semi-conducteur est utilisé pour souder une tôle d'acier non-galvanisé. Le matériau en alliage d'aluminium à souder est le AA6022. Le matériau en acier à souder est une tôle d'acier non-galvanisé dans les Tableaux 1 et 2, tandis qu'il s'agit du GA980 dans les Tableaux 3 et 4. L'épaisseur du matériau en alliage d'aluminium est de 1,0 mm, et l'épaisseur du matériau en acier est de 1,4 mm. Dans le cas du laser YAG, la puissance est de 4 kW ; la vitesse de soudage est de 1,2 m/min ; et la vitesse de dévidage du fil est de 4,8 m/min. Dans le cas du laser à semi-conducteur, la puissance est de 4 kW ; la vitesse de soudage est de 1,5 m/min ; et la vitesse de dévidage est de 3 m/min. Dans le Tableau 1, la quantité de CsF contenue comme composition du flux varie, mais le reste de ce flux est essentiellement composé d'un flux à base de KA1F (fluorure d'aluminium et de potassium). Parmi les exemples de ces flux à base de KAlf on peut citer les flux contenant 75% en poids de KA1F4 et 25% en poids de K3A1F6. Alternativement, il existe également des flux dans lesquels ces composés à base de fluorure d'aluminium et de potassium sont partiellement remplacés par K2A1F6. Par ailleurs, les composés ne contenant aucun Al, tels que KF, peuvent également être inclus dans certains cas. En conséquence, un flux qui est composé essentiellement de KA1F signifie un composé comprenant les trois éléments, K, Al et F, et un composé qui est composé de deux éléments, K et F, ou des mélanges de ces composés. Il est à noter que l'indication tr dans le Tableau 1 indique une quantité sous forme de traces.
TABLEAU 1 Gaine Flux Si Zr OsF Fraction de remplissage Exemple Comparatif 1 1,45 t r 30 10 Exemple Comparatif 2 1,45 0,2 30 10 Exemple Comparatif 3 1,50 t r 30 10 Exemple 1 1,50 0,2 30 10 Exemple Comparatif 4 1,75 t r 30 10 Exemple 2 1,75 0,07 30 10 Exemple 3 1,75 0,1 30 10 Exemple 4 1,75 0,25 30 10 Exemple Comparatif 5 1,75 0,3 30 10 Exemple Comparatif 6 2,00 t r 30 10 Exemple 5 2,00 0,07 30 10 Exemple 6 2,00 0,1 30 10 Exemple 7 2,00 0,25 30 10 Exemple Comparatif 7 2,00 0,3 30 10 Exemple Comparatif 8 2,50 t r 30 10 Exemple 8 2,50 0,2 30 10 Exemple Comparatif 8 2,75 t r 30 10 Exemple Comparatif 9 2,75 0,2 30 10 Exemple Comparatif 10 2,00 0,25 15 10 Exemple Comparatif 11 2,00 0,25 65 10 Exemple Comparatif 12 2,00 0,25 30 3 Exemple Comparatif 13 2,00 0,25 30 25 Exemple 9 2,50 0,2 30 10 Exemple 10 1,50 0,2 30 10 Exemple Comparatif 14 2,00 0,25 _ 0 TABLEAU 2 Tôle d'acier non-galvanisé/AA6022 Laser YAG Fissures dans la partie métallique soudée TSS PS Evaluation globale Exemple Comparatif 1 E 195 32 Pauvre Exemple Comparatif 2 D 189 33 Pauvre Exemple Comparatif 3 D 188 27 Pauvre Exemple 1 B 205 21 Bon Exemple Comparatif 4 D 199 24 Pauvre Exemple 2 B 203 25 Bon Exemple 3 B 211 38 Excellent Exemple 4 B 211 29 Bon Exemple Comparatif 5 B 197 14 Pauvre Exemple Comparatif 6 C 212 13 Pauvre Exemple 5 A 211 38 Excellent Exemple 6 A 213 35 Excellent Exemple 7 B 213 18 Bon Exemple Comparatif 7 B 198 12 Pauvre Exemple Comparatif 8 B 213 13 Pauvre Exemple 8 A 216 38 Excellent Exemple Comparatif 8 B 210 9 Pauvre Exemple Comparatif 9 B 213 12 Pauvre Exemple Comparatif 10 B 187 11 Pauvre Exemple Comparatif 11 B 191 10 Pauvre Exemple Comparatif 12 B 195 8 Pauvre Exemple Comparatif 13 B 180 7 Pauvre Exemple 9 B 202 17 Bon Exemple 10 B 202 18 Bon Exemple Comparatif 14 A 97 3 Pauvre5 TABLEAU 3 Tôle d'acier non-galvanisé/AA6022 Laser à semi-conducteur Fissures dans la partie TSS PS Evaluation métallique soudée globale Exemple Comparatif 1 E 186 34 Pauvre Exemple Comparatif 2 E 191 29 Pauvre Exemple Comparatif 3 E 187 27 Pauvre Exemple 1 B 205 22 Bon Exemple Comparatif 4 D 202 25 Pauvre Exemple 2 B 204 26 Bon Exemple 3 B 206 27 Bon Exemple 4 B 208 24 Bon Exemple Comparatif 5 B 189 11 Pauvre Exemple Comparatif 6 C 209 15 Pauvre Exemple 5 A 210 25 Bon Exemple 6 A 211 40 Excellent Exemple 7 B 212 35 Excellent Exemple Comparatif 7 B 196 13 Pauvre Exemple Comparatif 8 B 211 11 Pauvre Exemple 8 A 209 23 Bon Exemple Comparatif 8 B 208 12 Pauvre Exemple Comparatif 9 B 207 8 Pauvre Exemple Comparatif 10 B 174 21 Pauvre Exemple Comparatif 11 B 123 20 Pauvre Exemple Comparatif 12 B 158 9 Pauvre Exemple Comparatif 13 B 168 1 Pauvre Exemple 9 B 202 17 Bon Exemple 10 B 207 16 Bon Exemple Comparatif 14 A 102 3 Pauvre TABLEAU 4 AA6022- GA980 Laser YAG Fissures dans la partie TSS PS Evaluation métallique soudée en Al globale Exemple Comparatif 1 E 192 31 Pauvre Exemple Comparatif 2 D 187 34 Pauvre Exemple Comparatif 3 D 191 26 Pauvre Exemple 1 B 205 21 Bon Exemple Comparatif 4 D 202 24 Pauvre Exemple 2 B 203 22 Bon Exemple 3 B 208 25 Bon Exemple 4 B 207 22 Bon Exemple Comparatif 5 B 190 12 Pauvre Exemple Comparatif 6 C 204 9 Pauvre Exemple 5 B 212 30 Excellent Exemple 6 A 215 32 Excellent Exemple 7 B 211 22 Bon Exemple Comparatif 7 B 189 11 Pauvre Exemple Comparatif 8 B 210 9 Pauvre Exemple 8 A 213 25 Bon Exemple Comparatif 8 B 212 8 Pauvre Exemple Comparatif 9 B 214 10 Pauvre Exemple Comparatif 10 B 191 3 Pauvre Exemple Comparatif 11 B 190 9 Pauvre Exemple Comparatif 12 B 180 8 Pauvre Exemple Comparatif 13 B 180 2 Pauvre Exemple 9 B 203 17 Bon Exemple 10 B 205 16 Bon Exemple Comparatif 14 A 70 1 Pauvre TABLEAU 5 AA6022- GA980 Laser YAG 29 Fissures dans la partie TSS PS Evaluation globale métallique soudée en Al Exemple Comparatif 1 E 187 29 Pauvre Exemple Comparatif 2 E 192 31 Pauvre Exemple Comparatif 3 D 192 28 Pauvre Exemple 1 B 203 21 Bon Exemple Comparatif 4 D 201 24 Pauvre Exemple 2 B 204 25 Bon Exemple 3 B 207 28 Bon Exemple 4 B 210 24 Bon Exemple Comparatif 5 B 195 14 Pauvre Exemple Comparatif 6 C 214 13 Pauvre Exemple 5 A 214 21 Bon Exemple 6 A 214 31 Excellent Exemple 7 B 213 22 Bon Exemple Comparatif 7 B 198 12 Pauvre Exemple Comparatif 8 B 213 11 Pauvre Exemple 8 A 214 23 Bon Exemple Comparatif 8 B 212 9 Pauvre Exemple Comparatif 9 B 213 12 Pauvre Exemple Comparatif 10 B 185 5 Pauvre Exemple Comparatif 11 B 189 6 Pauvre Exemple Comparatif 12 B 179 4 Pauvre Exemple Comparatif 13 B 180 3 Pauvre Exemple 9 B 201 16 Bon Exemple 10 B 202 17 Bon Exemple Comparatif 14 A 98 0 Pauvre Le matériau en plaque représenté dans la Fig. 6 et le matériau en plaque plié représenté dans la Fig. 7 sont pliés par le biais d'un soudage par recouvrement en utilisant les fils fourrés des Exemples et des Exemples Comparatifs. La résistance à la traction et au cisaillement (TSS) et la résistance au décollement (PS) de la partie soudée 5 sont mesurées. Evaluation de la résistance à la traction et au cisaillement La résistance à la traction et au cisaillement est évaluée en utilisant un matériau en plaque soumis au soudage par recouvrement montré dans la Fig. 6. Ce matériau en plaque après avoir été soudé est traité en un échantillon conforme à JIS No. 5 comme défini dans la norme JIS Z 2201-1998. A ce stade, la partie soudée 5 est ajustée pour être au centre de la partie parallèle. Chacun des matériaux en plaque est ensuite tiré dans la direction de la flèche dans la Fig. 6 en utilisant un modulomètre (fabriqué par Shimadzu Corporation, testeur uniaxial RS-2), et la résistance à la traction et au cisaillement de la partie soudée 5 est mesurée. La résistance à la traction et au cisaillement de la partie soudée 5 comme pour le cas où le fil fourré de chacun des Exemples et des Exemples Comparatifs est utilisé pour réaliser un soudage, est représentée dans les tableaux 2 à 5. Evaluation de la résistance au décollement La résistance au décollement est évaluée en utilisant un matériau en plaque plié après avoir été soumis au soudage par recouvrement représenté dans la Fig. 7. Le matériau en plaque après avoir été soumis au soudage est traité en une bande large de 25 mm. Chacun des matériaux en plaque est ensuite tiré dans la direction de la flèche dans la Fig. 7 en utilisant un modulomètre (fabriqué par Shimadzu Corporation, testeur uniaxial RS-2), et la résistance au décollement de la partie soudée 5 est mesurée. La résistance au décollement de la partie soudée 5 comme pour le cas où chacun des fils fourrés des Exemples et des Exemples Comparatifs sont utilisés pour réaliser le soudage, est représentée collectivement dans les Tableaux 2 à 5.
Dans l'évaluation des fissures, on juge qu'il s'agit du matériau de test A lorsqu'aucune fissure n'est trouvée ; B lorsqu'il n'y a aucune fissure mais que des co-cristaux sont présents aux joints entre grains ; C lorsqu'une fissure qui est équivalente à un joint entre grains est présente ; D lorsque des fissures qui sont équivalentes à plusieurs joints entre grains sont présentes, et E lorsque de grandes fissures sont générées. Dans une évaluation globale, on juge que chacun des échantillons des Exemples et des Exemples Comparatifs est excellent lorsque la résistance à la traction et au cisaillement vaut 210 [N/mm] ou plus, la résistance au décollement vaut 30 [N/mm] ou plus, et aucune fissure n'est trouvée ; bon lorsque la résistance à la traction et au cisaillement vaut 200 [N/mm] ou plus, la résistance au décollement vaut 15 [N/mm] ou plus, et aucune fissure n'est présente mais que des co- cristaux sont générés aux joints entre grains (B) ; pauvre lorsque la résistance à la traction et au cisaillement est inférieure à 200 [N/mm] ou la résistance au décollement est inférieure à 15 [N/mm] ou une fissure équivalente à un seul joint entre grains (C) ou des fissures équivalentes à plusieurs joints entre grains (D) ou de grandes fissures (E) sont générées. Comme le montrent les Tableaux 2 à 5, dans les Exemples 1 à 10, dans les deux cas du laser YAG et du laser à semi-conducteur, du fluorure de césium dans le flux, la fraction de remplissage du flux, et les quantités de Si et Zr dans la gaine se trouvent dans la plage de la présente invention, et par conséquent leurs résistance à la traction et au cisaillement et leur résistance au décollement sont meilleures que pour les Exemples Comparatifs 1 à 14 qui ne se trouvent pas dans la plage de la présente invention, et aucune fissure n'est générée dans leurs parties métalliques soudées. En outre, dans le cas du laser à semi-conducteur, des cordons sont formés en étant meilleurs et plus uniformes que dans le cas d'un laser YAG. (Deuxième Exemple) Des exemples du procédé de soudage MIG de matériaux différents utilisant les fils fourrés permettant de souder des matériaux différents de la présente invention seront à présent décrits spécifiquement en comparant aux Exemples Comparatifs. Un matériau en plaque (par exemple, largeur : 100 mm, longueur : 300 mm) comprenant l'alliage AA6022 (alliage conforme à JIS A6000) et ayant une épaisseur de plaque de 2,0 mm est utilisé comme matériau en alliage d'aluminium 2. En outre, une tôle d'acier laminé à froid nuance 980 MPa ayant une épaisseur de plaque de 1,4 mm (par exemple, largeur : 100 mm, longueur : 300 mm) ou une tôle d'acier galvanisé produite en galvanisant la même tôle d'acier est utilisée comme tôle d'acier galvanisé. Tout comme les matériaux de test à souder, des matériaux en alliage d'aluminium 2 et des matériaux en acier 3 qui sont des matériaux en plaque non-traités, et des matériaux en plaque pliés qui sont pliés à 90 degrés à des positions à une distance appropriée de leurs bords (pour ce qui est des matériaux en alliage d'aluminium 2, 10 mm de leurs bords ; pour ce qui est des matériaux en acier de 3, 60 mm de leurs bords) sont utilisés. Ces matériaux en alliage d'aluminium 2 et matériau en acier 3 sont par la suite superposés, et comme le montre la Fig. 3, le matériau en alliage d'aluminium 2 est disposé côté torche MIG 7, et les environs de la partie de chevauchement 4 sont placées dans une atmosphère de gaz de protection. Un gaz d'argon est utilisé comme gaz de protection. La partie de chevauchement 4 est ensuite excitée en utilisant chacun des fils fourrés permettant de souder des matériaux différents des Exemples et des Exemples Comparatifs (diamètre : 1,2 mm), et un soudage MIG par recouvrement est réalisé. Comme machine de soudage MIG destinée à souder la partie de chevauchement 4, une source d'énergie de soudage MIG à impulsion courant continu est utilisée. L'intensité du courant est de 90A, sa tension de 16 V, et la vitesse de soudage est de 0,5 m/min. Lorsque des matériaux en plaque sont utilisés comme composants à souder, comme le montre la Fig. 6, les composants sont disposés de sorte que la longueur de la partie de chevauchement 4 des composants soit de 50 mm. En outre, lorsque des matériaux en plaque pliés sont utilisés comme composants à souder, comme le montre la Fig. 7, les composants 2 et 3 sont disposés de sorte que les positions pliées des composants 2 et 3 coïncident, et de sorte que la longueur de la partie de chevauchement 4 des composants soit de 10 mm. Pour ce qui est des fils fourrés permettant de souder des matériaux différents des Exemples et des Exemples Comparatifs utilisés dans cet Exemple, les compositions chimiques du flux, les fractions de remplissage du flux et les compositions chimiques de la gaine sont présentées dans le Tableau 6 ci-dessous. Il est à noter que l'indication tr dans le Tableau 6 décrit une quantité sous forme de traces. Par ailleurs, le matériau en plaque représenté dans la Fig. 6 et le matériau en plaque plié représenté dans la Fig. 7 sont liés par le biais d'un soudage par recouvrement en 10 utilisant les fils fourrés des Exemples et des Exemples Comparatifs. La résistance à la traction et au cisaillement et la résistance au décollement de la partie soudée 5 produites par le biais d'un soudage par recouvrement sont mesurées. La présence ou l'absence de fissures, la résistance à la traction et la résistance au décollement de cette partie soudée sont représentées dans le Tableau 7 ci-dessous. TABLEAU 6 Tôle Gaine (% en masse) Flux (% en masse) d'acier Si Zr AIF Fraction de remplissage Exemple Comparatif 1 Tôle d'acier GA 1,45 t r 10 12 Exemple Comparatif 2 1,45 0,2 Exemple Comparatif 3 1,50 t r Exemple 1 1,50 0,2 Exemple Comparatif 4 1,75 t r Exemple 2 1,75 0,07 Exemple 3 1,75 0,1 Exemple 4 1,75 0,25 Exemple Comparatif 5 1,75 0,3 Exemple Comparatif 6 Tôle d'acier 1,75 t r non- galvanisé Exemple 5 1,75 0,07 Exemple 6 1,75 0,1 Exemple 7 1,75 0,25 Exemple Comparatif 7 1,75 0,3 Exemple Comparatif 8 Tôle d'acier GA 2,00 t r Exemple 8 2,00 0,07 Exemple 9 2,00 0,1 Exemple 10 2,00 0,25 Exemple Comparatif 9 2,00 0,3 Exemple Comparatif 10 2,00 0,2 5 Exemple 11 2,00 0,2 7 Exemple 12 2,00 0,2 15 Exemple Comparatif 11 2,00 0,2 17 Exemple Comparatif 12 2,00 0,2 10 3 Exemple 13 2,00 0,2 4 Exemple 14 2,00 0,2 19 Exemple Comparatif 13 2,00 0,2 21 Exemple Comparatif 14 2,50 t r 12 Exemple 15 2,50 0,2 Exemple Comparatif 15 2,75 t r Exemple Comparatif 16 2,75 0,2 TABLEAU 7 Tôle d'acier non-galvanisé ou GA980/AA6022, soudage MIG en courant continu Fissures TSS PS Evaluation globale Exemple Comparatif 1 E 270 12 Pauvre Exemple Comparatif 2 C 275 12 Pauvre Exemple Comparatif 3 D 280 11 Pauvre Exemple 1 B 310 18 Bon Exemple Comparatif 4 D 290 15 Pauvre Exemple 2 B 340 21 Bon Exemple 3 A 350 23 Excellent Exemple 4 A 360 26 Excellent Exemple Comparatif 5 A 280 7 Pauvre Exemple Comparatif 6 D 300 17 Pauvre Exemple 5 B 350 23 Bon Exemple 6 A 365 25 Excellent Exemple 7 A 370 28 Excellent Exemple Comparatif 7 A 290 8 Pauvre Exemple Comparatif 8 D 290 16 Pauvre Exemple 8 B 310 25 Bon Exemple 9 A 360 25 Excellent Exemple 10 A 365 22 Excellent Exemple Comparatif 9 C 320 15 Pauvre Exemple Comparatif 10 A 290 9 Pauvre Exemple 11 A 340 15 Bon Exemple 12 A 335 18 Bon Exemple Comparatif 11 A 295 8 Pauvre Exemple Comparatif 12 A 245 5 Pauvre Exemple 13 A 310 18 Bon Exemple 14 A 330 15 Bon Exemple Comparatif 13 A 290 7 Pauvre Exemple Comparatif 14 C 280 16 Pauvre Exemple 15 A 300 18 Bon Exemple Comparatif 15 C 270 14 Pauvre Exemple Comparatif 16 B 275 15 Pauvre (Évaluation de la résistance à la traction et au cisaillement) La résistance à la traction et au cisaillement est évaluée en utilisant le matériau en plaque représenté dans la Fig. 6 soumis à un soudage par recouvrement. Le matériau en plaque après avoir été soudé est traité en un échantillon conforme à JIS No. 5 comme le définit la norme JIS Z 2201-1998. A ce stade, la partie soudée 5 est ajustée pour être au centre de la partie parallèle. Chacun des matériaux en plaque est ensuite tiré dans la direction de la flèche dans la Fig. 4 en utilisant un dynamomètre (fabriqué par Shimadzu Corporation, testeur uni-axial RS2), et la résistance à la traction et au cisaillement de la partie soudée 5 est mesurée. La résistance à la traction et au cisaillement de la partie soudée 5 dans le cas où le soudage est réalisé en utilisant chacun des fils fourrés des Exemples et des Exemples Comparatifs est exposée dans le Tableau 7. Evaluation de la résistance au décollement La résistance au décollement est évaluée en utilisant le matériau en plaque plié après avoir été soumis au soudage par recouvrement représenté dans la Fig. 7. Le matériau en plaque après avoir été soumis au soudage est traité en une bande large de 25 mm. Chacun des matériaux en plaque est ensuite tiré dans la direction de la flèche dans la Fig. 7 en utilisant un dynamomètre (fabriqué par Shimadzu Corporation, testeur uni-axial RS-2), et la résistance au décollement de la partie soudée 5 est mesurée. La résistance au décollement de la partie soudée 5 dans le cas où chacun des fils fourrés des Exemples et des Exemples Comparatifs est utilisé pour réaliser le soudage est exposée dans le Tableau 7 collectivement. Comme dans l'Exemple 1, dans l'évaluation de fissures, on juge qu'il s'agit du matériau de test A lorsqu'aucune fissure n'est trouvée ; B lorsqu'aucune fissure n'est générée mais que des co-cristaux sont présents aux joints entre grains ; C lorsqu'une fissure qui est équivalente à un seul joint entre grains est présente ; D lorsque de grandes fissures sont générées ; et E lorsque de grandes fissures sont générées. Dans une évaluation globale, chacun des échantillons des Exemples et des Exemples Comparatifs est jugé excellent lorsque la résistance à la traction et au cisaillement vaut 350 [N/mm] ou plus, la résistance au décollement vaut 20 [N/mm] ou plus, et aucune fissure n'est trouvée (A) ; bon lorsque la résistance à la traction et au cisaillement vaut 300 [N/mm] ou plus, la résistance au décollement vaut 10 [N/mm] ou plus, et aucune fissure n'est générée mais que des co-cristaux sont générés aux joints entre grains (B) ; et pauvre lorsque la résistance à la traction et au cisaillement est inférieure à 300 [N/mm] ou la résistance au décollement est inférieure à 10 [N/mm] ou une fissure équivalente à un seul joint entre grains (C) ou des fissures équivalentes à plusieurs joints entre grains (D) ou de grandes fissures (E ) sont générées. Comme le montre le Tableau 7, les quantités de AlF3 dans le flux, la fraction de remplissage du flux, et les compositions chimiques de Si et de Zr dans la gaine dans les Exemples 1 à 15 se trouvent dans la plage de la présente invention, et par conséquent leur résistance à la traction et au cisaillement et la résistance au décollement sont meilleures et aucune fissure n'est générée dans leur partie métallique soudée. En revanche, les Exemples Comparatifs 1 à 16 qui ne se trouvent pas dans la plage de la présente invention présentaient des fissures, une faible résistance à la traction ou une faible résistance au décollement.30

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS1. Fil fourré permettant de souder des matériaux différents à utiliser dans une liaison entre matériaux différents mettant en jeu un matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et un matériau en acier, le fil fourré comprenant une gaine cylindrique comprenant un alliage d'aluminium qui contient du Si en une quantité comprise entre 1,5 et 2,5% en poids et du Zr en une quantité comprise entre 0,05 et 0,25% en poids, le reste étant de l'aluminium et des impuretés inévitables, et un flux remplissant l'intérieur de cette gaine et contenant du fluorure de césium en une quantité comprise entre 20 et 60% en poids, etla fraction de remplissage du flux valant entre 5 et 20% en poids de la poids totale du fil.
  2. 2. Fil fourré permettant de souder des matériaux différents à utiliser dans une liaison entre matériaux différents mettant en jeu un matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et un matériau en acier, le fil fourré comprenant une gaine cylindrique comprenant un alliage d'aluminium qui contient du Si en une quantité comprise entre 1,5 et 2,5% en poids et du Zr en une quantité comprise entre 0,05 et 0,25% en poids, le reste étant de l'aluminium et des impuretés inévitables, et un flux remplissant l'intérieur de cette gaine et contenant AlF3 en une quantité comprise entre 7 et 15% en poids, et la fraction de remplissage du flux valant entre 4 et 20% en poids de la poids totale du fil.
  3. 3. Procédé de soudage au laser de matériaux différents 30 qui utilise le fil fourré permettant de souder des matériaux différents selon la revendication 1 ou 2, le procédé comprenant :- le fait de constituer une partie de jonction par un matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et un matériau en acier ; et - le fait de lier le matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et le matériau en acier en alimentant le fil fourré permettant de souder des matériaux différents tout en irradiant cette partie de jonction avec une lumière laser.
  4. 4. Procédé de soudage au laser de matériaux différents selon la revendication 3, dans lequel le matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et le matériau en acier sont superposés de sorte que le matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium soit placé du côté de la lumière laser, et le matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et le matériau en acier sont soudés par le biais d'un soudage par recouvrement.
  5. 5. Procédé de soudage au laser de matériaux différents selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le soudage au laser est réalisé par le biais d'un laser à semi- conducteur.
  6. 6. Procédé de soudage MIG de matériaux différents, le procédé comprenant : - le fait d'utiliser le fil fourré permettant de souder des matériaux différents selon la revendication 1 ou 2 ; - le fait de constituer une partie de jonction par un matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et un matériau en acier ; et - le fait de former un arc entre la partie de jonction et le fil fourré permettant de souder des matériaux différents, le fait d'alimenter un gaz inerte autour de l'arc, et de souder en même temps le matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et le matériau en acier.
  7. 7. Procédé de soudage MIG de matériaux différents selon la revendication 6, dans lequel le matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium et le matériau en acier sont superposés de sorte que le matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium soit placé du côté du fil fourré permettant de souder des matériaux différents, et le matériau en aluminium ou en alliage d'aluminium sont soudés par le biais d'un soudage par recouvrement.
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