Soudage cuivre-aluminium : comment lever les verrous industriels ?
Le cuivre et l’aluminium sont deux métaux phares de l’industrie électrique et thermique. L’un est reconnu pour sa conductivité exceptionnelle, l’autre pour sa légèreté et son faible coût. Mais quand il s’agit de les souder ensemble, les choses se compliquent. Incompatibilités métallurgiques, corrosion galvanique, procédés limités… les défis sont nombreux.
Pourtant, face à la flambée du prix du cuivre et aux enjeux d’allègement dans le transport ou l’électronique de puissance, les industriels n’ont plus le choix : ils doivent apprendre à assembler efficacement le cuivre et l’aluminium.
Quels procédés utiliser ? Quels sont les risques ? Existe-t-il aujourd’hui des solutions fiables et industrialisables ? Voici les réponses.
Cuivre et aluminium – Deux métaux, deux comportements
Le cuivre est un excellent conducteur thermique et électrique. Il est facile à mettre en forme et reste un standard dans les domaines de l’énergie et du thermique.
Mais quatre limites s’imposent :
L’aluminium apparaît alors comme une alternative :
En effet, même s’il est 2 fois moins conducteur que le cuivre, en doublant la section d’aluminium, on compense sa conductivité plus faible tout en gagnant 50% de masse par rapport au cuivre.
Soudage cuivre-aluminium : les limites des procédés classiques
Cuivre : une soudabilité déjà limitée
Bien que largement utilisé dans l’industrie, le cuivre reste un métal difficile à souder. Sa conductivité thermique élevée dissipe la chaleur trop rapidement rendant difficile la stabilisation d’un bain de fusion. De plus, il s’oxyde facilement à haute température, ce qui nécessite une protection gazeuse rigoureuse.
Résultat : même les procédés bien maîtrisés comme le TIG ou le MIG peuvent produire des soudures poreuses ou fragiles.
Autrement dit, souder du cuivre avec du cuivre c’est déjà délicat. Alors avec de l’aluminium ? Le défi est d’un tout autre niveau. Les deux métaux ont des points de fusion très différents (1085°C pour le cuivre, 660°C pour l’aluminium), des dilatations thermiques opposées, et forment des phases intermétalliques fragiles lors de la fusion.
Les procédés à éviter
En résumé : la plupart des procédés conventionnels ne garantissent ni la solidité ni la durabilité des assemblages cuivre-aluminium.
Le FSW : fiabilité, performance et industrialisation du soudage Cu-Al
Le soudage par friction malaxage (FSW) change la donne. Ce procédé de soudage à l’état solide ne fait pas fondre les matériaux. Un outil rotatif malaxe localement les métaux à l’état pâteux, créant une liaison mécanique et métallurgique solide.
Les avantages du FSW pour les assemblages cuivre-aluminium sont nombreux :
Le FSW permet ainsi de créer des busbars ou des plaques froides hybrides. Le joint de soudure est fiable, même entre matériaux dissemblables – un saut technologique décisif pour l’électrification des véhicules ou les systèmes électroniques compacts.
Et la corrosion galvanique ?
Assembler deux métaux différents peut créer une pile électrochimique. En présence d’humidité, le métal le moins noble (ici l’aluminium) risque de se corroder rapidement. C’est la corrosion galvanique.
Mais cette problématique est maîtrisable, à condition de :
Des industriels comme Stirweld proposent d’ailleurs des solutions techniques éprouvées, incluant des protections anticorrosion spécifiques aux assemblages cuivre-aluminium.
Cuivre-aluminium : un duo d’avenir, à condition de bien savoir les souder
Loin d’être un assemblage improbable, l’association du cuivre et de l’aluminium est aujourd’hui stratégique : elle permet d’alléger les composants, de réduire les coûts et de faire face à la pénurie de cuivre.
Mais pour en tirer tous les bénéfices, il est indispensable de maîtriser le procédé d’assemblage. Le FSW apparaît comme la technologie la plus prometteuse, alliant fiabilité, industrialisation et performance.
Des secteurs industriels qui passent au FSW
Le soudage Cu-Al par FSW n’est pas qu’une innovation technique : il est déjà utilisé dans plusieurs secteurs qui cherchent à gagner en performance et en durabilité.
Automobile et véhicules électriques
Aéronautique
Electronique de puissance et énergies renouvelables
Mobilité maritime
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