Soudure aluminium TIG : courant alternatif et réglages
Pourquoi l'aluminium exige le courant alternatif, ce que font balance et fréquence, les intensités par épaisseur, 4043 ou 5356 — et les trois défauts.
L’aluminium punit presque toutes les habitudes prises sur l’acier. Il fond à moins de la moitié de la température, conduit la chaleur plusieurs fois plus vite, porte une couche d’oxyde qui ne fond pas du tout et capte l’hydrogène dès qu’il passe à l’état liquide. Chacun de ces points a une réponse, et c’est l’objet de cette page.
L’oxyde est tout le problème
L’aluminium fond autour de 660 °C. L’oxyde d’aluminium qui se forme à sa surface en quelques secondes d’exposition à l’air fond vers 2050 °C.
Cet écart constitue toute la difficulté. En chauffant le joint, le métal en dessous devient liquide alors que la peau qui le recouvre reste solide : un film tenace et transparent au-dessus d’un bain de fusion, qui maintient les deux faces du joint séparées et emprisonne ce qui se trouve dessous.
Deux choses agissent contre lui : le nettoyage mécanique avant l’arc et le courant alternatif pendant l’arc.
Pourquoi l’alternatif, et ce que font balance et fréquence
En courant alternatif, chaque alternance remplit une fonction distincte :
- Électrode négative (EN) apporte la chaleur à la pièce. C’est la moitié qui pénètre.
- Électrode positive (EP) inverse le sens et l’arc arrache l’oxyde de la surface — l’effet de décapage cathodique, visible sous forme de la bande claire et attaquée le long du cordon. Elle chauffe aussi l’électrode, raison pour laquelle un réglage entièrement positif la détruirait.
Deux commandes de n’importe quel onduleur moderne pilotent cela :
La balance fixe la proportion. Plus d’EN signifie plus de pénétration et une électrode plus froide ; plus d’EP, plus de décapage. L’essentiel du travail se situe entre 65 et 75 % d’EN. Il ne vaut la peine d’aller vers plus de décapage que sur du matériau réellement sale ou fortement oxydé — décaper au-delà du nécessaire ne fait que gaspiller de la chaleur et arrondir l’électrode.
La fréquence détermine la concentration de l’arc. Basse, autour de 60 Hz, elle donne un arc large et doux et une bande de décapage étendue. Haute, de 120 à 200 Hz ou plus, elle le resserre et le durcit — meilleur contrôle sur tôle fine et dans les angles, au prix d’un son plus âpre et d’une zone décapée plus étroite.
Si un poste n’offre que l’un des deux, c’est la balance qui compte.
Électrode et buse
Sur les anciens postes à transformateur, le standard était le tungstène pur (vert) : il forme la pointe sphérique dont le courant alternatif avait besoin. Sur un onduleur moderne, le tungstène à 2 % de lanthane (bleu clair) ou un tungstène au cérium fonctionne mieux — il garde la pointe affûtée, amorce plus sûrement et accepte davantage de courant à diamètre égal.
La pointe s’affûte dans le sens de l’axe de l’électrode, jamais en travers. Les stries transversales dévient l’arc sur le côté.
La lentille de gaz vaut son prix : la soudure aluminium profite plus que la plupart d’une enveloppe de protection large et calme, et elle permet de sortir davantage l’électrode dans un angle sans perdre la protection.
Réglages indicatifs par épaisseur
Tout ce qui suit est un point de départ pour un joint bout à bout à plat, sous argon pur. Un mode opératoire qualifié prime sur n’importe lequel de ces chiffres.
| Épaisseur | Intensité (CA) | Électrode | Apport |
|---|---|---|---|
| 1,6 mm | 60–80 A | 1,6 mm | 1,6 mm |
| 3,2 mm | 125–160 A | 2,4 mm | 2,4 mm |
| 4,8 mm | 180–225 A | 2,4 mm | 3,2 mm |
| 6,4 mm | 225–275 A | 3,2 mm | 3,2 mm |
Derrière se trouve la règle pratique des environ 40 A par millimètre d’épaisseur. Elle tient jusque vers 6 mm ; au-delà, la préparation des bords et le préchauffage pèsent plus que le chiffre.
Deux corrections qu’aucun tableau ne peut faire à votre place :
- L’aluminium demande plus d’intensité au début qu’à la fin. Sa conductivité tire l’énergie hors d’une tôle froide, et dès que la pièce chauffe, le même réglage perce. Une pédale ou une rampe de descente règle cela ; une intensité fixe sur un cordon long, non.
- En position difficile, il faut baisser l’intensité et s’attendre à ce que le bain veuille sortir du joint.
Métal d’apport : 4043 ou 5356
Neuf fois sur dix, c’est l’un des deux.
La 4043 contient du silicium. Elle coule plus facilement, mouille mieux et fissure moins sur les alliages 6000 des profilés extrudés. C’est la baguette indulgente.
La 5356 contient du magnésium. Elle est plus résistante, plus rigide — ce qui compte en alimentation mécanique — et s’anodise dans une teinte proche du métal de base, alors que la 4043 fonce. Sur alliages 5000 elle s’impose de toute façon, et sur les joints structuraux également.
Là où le plan ne précise rien, il faut décider de ce qui prime : aspect après anodisation et résistance mènent à la 5356 ; facilité de travail et résistance à la fissuration sur profilés, à la 4043.
Les trois défauts qui causent la plupart des rebuts
La porosité. L’aluminium liquide dissout l’hydrogène et le rejette en solidifiant. L’hydrogène vient de l’humidité, de la graisse, de l’huile de coupe ou d’une baguette manipulée à mains nues. Dégraisser d’abord à l’acétone, retirer ensuite l’oxyde mécaniquement — dans cet ordre, parce que brosser une surface grasse ne fait qu’enfoncer la graisse dans le métal.
Les inclusions d’oxyde. Une brosse inox qui a touché de l’acier au carbone transfère du fer dans l’aluminium et sème à la fois des inclusions et de la corrosion. Une brosse qui ne touche rien d’autre. Et nettoyer peu avant de souder : la couche d’oxyde se reforme immédiatement.
La déformation et le perçage. La dilatation de l’aluminium vaut environ le double de celle de l’acier, et son bas point de fusion laisse peu de marge. Pointer plus souvent qu’il ne semble nécessaire, utiliser un support envers sur tôle fine et garder l’apport thermique bas — ce qui signifie le plus souvent avancer plus vite plutôt que baisser l’intensité.
Ce que change le fil chaud
L’aluminium est l’une des applications où un apport dévidé mécaniquement se remarque le plus, et pour deux raisons qui n’ont rien à voir avec la vitesse.
La première est le contrôle du bain. Le TIG manuel sur aluminium exige de tremper une baguette tendre dans un bain qui garde à peine sa forme, sur un matériau qui ne prévient presque pas avant de s’effondrer. Un dévidoir délivre la même quantité chaque seconde, et l’opérateur gère à la place l’angle de torche et l’avance.
La seconde est la chaleur. Déformation et perçage en aluminium sont des problèmes thermiques, et la chaleur est fonction du temps que l’arc passe sur un point. Amener l’apport chaud et en continu permet d’avancer plus vite, donc de faire entrer moins d’énergie dans la tôle pour le même joint.
C’est exactement la combinaison sur laquelle TIP TIG est construit : un fil chaud oscillé mécaniquement sur un arc TIG conventionnel, sous le même argon pur. Sur l’aluminium, il attaque à la fois la porosité, le contrôle du bain et la déformation, et c’est pourquoi il s’agit de l’une des applications les plus fortes du procédé. Le guide des métaux et alliages montre où le même raisonnement vaut.
En résumé
L’aluminium a besoin du courant alternatif parce que son oxyde ne fond pas ; la balance règle le décapage et la fréquence, la concentration de l’arc. On démarre autour de 40 A par millimètre et on baisse à mesure que la pièce chauffe. La 4043 pour travailler confortablement, la 5356 pour la résistance et la teinte. Et il faut admettre que la plupart des défauts en aluminium se décident avant l’amorçage : à la propreté et à la sécheresse du joint.