Soudage du magnésium

Le magnésium est très utilisé en photographie; dans les ampoules appelées flash, il produit, en brûlant, une lumière éblouissante. Mais l'usage industriel du magnésium se répand depuis quelques années.

Les métallurgistes, après de patientes recherches, sont parvenus à fabriquer des alliages de magnésium plus légers que l'aluminium et d'une force parfois comparable à celle de l'acier. Un pouce cube de magnésium pèse environ 1 once, tandis qu'un pouce cube de fer en pèse cinq. Les alliages de magnésium sont formés (wrought) ou coulés (cast).

Le prix de revient du magnésium, très élevé au début à cause du procédé d'extraction, a soudainement fléchi lorsque des savants ont découvert que l'eau de mer et certaines sources en contenaient de très grandes quantités relativement faciles à extraire.

Les alliages de magnésium contiennent plus de 90% de cet élément, combiné au manganèse, à l'aluminium, au zinc, au silicium et quelquefois à l'étain. Au cours de la guerre, les applications du magnésium se sont limitées presque exclusivement à l'aviation, mais nous verrons sans doute ce métal utilisé dans plusieurs domaines de l'industrie. Dans les alliages, l'aluminium a pour effet de réduire la grosseur du grain, d'abaisser le point de fusion et d'augmenter la force et la dureté du métal au détriment de sa ductilité.

La plupart de ces alliages se soudent avec succès. Les caractéristiques suivantes du magnésium se comparent avec celles de l'aluminium :

1 — grande conductibilité thermique;
2 - bas point de fusion (650° à 1200° F.)
3 — coefficient d'expansion élevé.

À deux points de vue, le magnésium diffère toutefois de l'aluminium:

1 — le magnésium tend beaucoup plus à fissurer au cours du soudage ou de l'usinage;
2 — il est absolument nécessaire d'éliminer le flux après la soudure.

Les alliages de magnésium ne peuvent se souder avec des alliages d'aluminium ou d'autres métaux, ni se couper au chalumeau coupeur. Ils peuvent cependant être coulés, mis en barres, fils ou plaques, etc. La force en traction des alliages de magnésium varie entre 25,000 et 40,000 livres au pouce carré.

Comme pour tout autre genre de soudage, les pièces ont besoin d'une préparation adéquate si l'on veut obtenir le maximum de rendement. Sur les alliages de magnésium, toute impureté et toute couche d'oxyde s'enlèvent assez bien à la laine d'acier mais pour enlever l'huile ou la graisse, on peut employer un solvant non corrosif tel le naphta, le tétrachlorure de carbone ou la gazo-line qui s'avèrent souvent supérieurs à la laine d'acier. La couche de bichromate anti-corrosif qui recouvre généralement les alliages de magnésium, de même que toute couche d'oxyde s'enlèvent avec la laine d'acier, la lime ou la toile d'émeri avant de procéder à la soudure, car le flux n'a pas la propriété de dissoudre ce bichromate.

À cause de l'effet corrosif du flux, il importe de bien choisir le genre de joint quand on soude des alliages de magnésium; ainsi, les joints (A) superposés (lap), (B) les joints à clin (fillet), (C) les joints à tampons (plugweld) ou (D) les joints à bords relevés (fkmge) (fig. 170) qui ne permettent pas une pénétration complète de la soudure, ne sont pas recommandables par suite de l'impossibilité d'enlever tout le flux après l'exécution de la soudure.

Fig. 170

Les joints les plus efficaces sont les joints (A) bord à bord, (B) en té ou (C) à bords relevés (fig. 171) où la pénétration est complète.

Fig. 171

Les alliages de magnésium sont faibles à la température voisine du point de fusion; aussi, faut-il bien supporter les pièces afin qu'elles ne s'effondrent pas sous leur propre poids.

Le flux est indispensable pour combattre la formation d'oxydes pendant la soudure, mais seuls les flux préparés à cette fin sont utilisables. Vendus à l'état de poudre, on doit les mélanger avec de l'eau et former une pâte claire, puis on enrobe la baguette d'apport et les deux surfaces supérieures et inférieures des pièces.

Il est important de couvrir de flux la partie inférieure du métal pour prévenir l'oxydation, mais sans excès. Une couche trop épaisse de flux rend le nettoyage de la pièce plus difficile après la soudure. On recommande de conserver le flux en poudre dans un récipient hermétiquement fermé. On doit aussi éviter de préparer du flux en pâte pour plus d'une journée à l'avance parce qu'il se détériore à l'air.

On emploie une baguette d'apport de composition semblable à celle des morceaux à souder. Ces baguettes sont ordinairement enrobées d'un agent anticorrosif qu'on enlève avec de la laine d'acier.

Le soudage du magnésium s'effectue comme le soudage de l'aluminium. On règle le chalumeau avec une flamme normale ou sensiblement réductrice (excès d'acétylène). On le tient à un angle variant de 30° pour les tôles minces à 60° pour les pièces plus épaisses. Il ne faut pas fixer les pièces trop rigidement dans les gabarits mais les laisser aussi libres que possible de subir toute la dilatation et le retrait que provoque la chaleur.

On pointe les pièces à des intervalles de 1/2" à 2 1/2", suivant la forme et l'épaisseur du métal. Après le pointage, on enduit de nouveau les points de soudure (tacks) de flux. Autant que possible, la soudure s'exécute d'un seul trait, sans éloigner la flamme de la surface du métal dans le but d'éviter l'oxydation et un refroidissement rapide des pièces. Si on constate que la partie à souder s'oxyde, on arrête l'opération et on frotte de nouveau les pièces.

On procède par la méthode du talon de soudure, expliquée au chapitre deuxième, afin de prévenir les fissures. On suggère d'ajouter un surplus de métal d'apport à la fin du cordon, surplus qui aide à prévenir les fissures de retrait. Après le soudage, on peut redresser, à l'aide d'un maillet de bois, les pièces que le chauffage a déformées. On recommande de préchauffer, de 400° à 600° F., les pièces qui doivent être pliées à un angle aigue ce préchauffage élimine les fissures.

La soudure terminée, on procède à l'élimination du flux au moyen d'une brosse d'acier et d'eau chaude. Si toutes les parties de la soudure ne sont pas accessibles, on trempe les pièces pendant deux heures dans une solution à 0.5% de bichromate de soude.

Après nettoyage, on plonge les pièces dans un bain de bichromate de sodium pour leur redonner la couche anticorrosive originale; on rince ensuite à l'eau claire les pièces qui sont alors prêtes à leur rôle respectif.

Il serait tout à fait exceptionnel que le magnésium s'enflamme au cours du soudage; de fait, aucun incendie de ce genre n'a encore été rapporté. Les incendies proviennent plutôt de l'incandescence de fines particules de ce métal: limailles, poussières de meules, brindilles, etc. L'eau avive la flamme du magnésium; comme protection contre les incendies on se sert donc plutôt de sable sec, de limailles de fonte ou d'extincteurs à base de graphite que l'on dispose près des endroits où l'on usine le magnésium dont les particules provenant de l'usinage sont ordinairement placées dans les récipients d'acier hermétiquement fermés et contenant de l'huile.

Aucune vapeur se dégageant du métal en fusion ne semble toxique.

Pour reconnaître un alliage coulé en magnésium, que l'on pourrait confondre avec de l'aluminium, on procède de la façon suivante; on dilue 5 grammes de nitrate d'argent dans 5 millilitres d'eau; une goutte de la solution appliquée sur l'alliage devient noire si la pièce est de magnésium, et elle ne change pas de couleur si c'est de l'aluminium. Il faut bien nettoyer la pièce avant de la soumettre à cette épreuve.