Procédé de soudage par ultrasons du cuivre et de l'aluminium

Principalement pour réduire les coûts et le poids, l'aluminium étant environ trois fois moins dense que le cuivre et cinq fois moins cher, on utilise souvent l'aluminium à la place du cuivre, notamment dans le secteur de l'énergie où le soudage cuivre-aluminium est également courant. Cependant, les surfaces du cuivre et de l'aluminium s'oxydent très facilement. La couche d'oxyde de l'aluminium, en particulier, est très résistante aux hautes températures (point de fusion jusqu'à 2050 °C) et présente une résistance élevée. En cas de connexion instable lors du fonctionnement d'une machine, le contact peut être altéré, provoquant souvent de la fumée, voire des explosions, avec un risque d'incendie et d'autres conséquences graves. Le soudage du cuivre et de l'aluminium peut généralement être réalisé par fusion, par pression, par brasage ou par ultrasons.

Difficultés rencontrées lors du soudage par ultrasons du cuivre et de l'aluminium

1. Le soudage du cuivre et de l'aluminium appartient à la catégorie des soudages de métaux dissemblables (non ferreux), qui est beaucoup plus difficile que le soudage cuivre-cuivre et aluminium-aluminium.

2. Le cuivre et l'aluminium s'oxydent facilement, générant lors du processus de soudage des oxydes à point de fusion élevé, de sorte que le métal de soudure a du mal à fusionner complètement, ce qui entraîne des difficultés de soudage.

3. Le joint de soudure du cuivre et de l'aluminium est fragile et se fissure facilement. Lors du soudage par fusion du cuivre et de l'aluminium, près du côté cuivre de la soudure, il est facile de former un eutectique CuAl2, distribué près de la limite des grains, ce qui favorise la formation de fissures intergranulaires.

4. La différence de point de fusion du cuivre et de l'aluminium est importante ; lors du soudage par fusion, l'aluminium fond alors que le cuivre reste à l'état solide ; lorsque le cuivre fond, l'aluminium a déjà beaucoup fondu, ce qui augmente la difficulté du soudage.

5. La soudure est sujette à la porosité, car le cuivre et l'aluminium ont une très bonne conductivité thermique, la cristallisation du métal en fusion lors de la soudure est rapide, le gaz de réaction à haute température de l'or s'échappe trop tard, d'où la génération de porosité.

Grâce à l'acquisition d'équipements de soudage par ultrasons de pointe importés, il est possible de souder simultanément de l'aluminium, du cuivre, de l'argent, du nickel et d'autres métaux conducteurs minces par points ou par bandes. Cette technologie trouve de nombreuses applications dans l'électronique automobile, les moteurs électriques, les bornes de câbles, les barres composites cuivre-aluminium, les faisceaux de câbles, les embouts et les cosses de pièces polaires. Le soudage par ultrasons consiste à appliquer des vibrations à haute fréquence (des dizaines de milliers de fois par seconde) sur la surface des deux pièces à souder, puis à exercer une pression. Ce procédé provoque la friction des surfaces métalliques et la formation d'une couche moléculaire qui dissout le matériau, permettant ainsi le soudage.