ISO 25239-4:2011

Friction stir welding — Aluminium — Part 4: Specification and qualification of welding procedures

ISO 25239-4:2011 specifies the requirements for the specification and qualification of welding procedures for the friction stir welding (FSW) of aluminium. In ISO 25239-4:2011, the term "aluminium" refers to aluminium and its alloys. ISO 25239-4:2011 does not apply to friction stir spot welding.

Soudage par friction-malaxage — Aluminium — Partie 4: Descriptif et qualification des modes opératoires de soudage

L'ISO 25239-4:2011 spécifie les exigences relatives au descriptif et à la qualification des modes opératoires de soudage pour le soudage par friction-malaxage de l'aluminium. Dans l'ISO 25239-4:2011, le terme «aluminium» se rapporte à l'aluminium et ses alliages. L'ISO 25239-4:2011 ne s'applique pas au soudage par points par friction-malaxage.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 15-Dec-2011
• Withdrawal Date: 15-Dec-2011
• ICS: 25.160.10 - Welding processes
• Technical Committee: IIW - International Institute of Welding
• Drafting Committee: IIW - International Institute of Welding
• Parallel Committee: ISO/TC 44/SC 10 - Quality management in the field of welding
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 01-Jul-2020

Relations

• Consolidates: ISO 5349-2:2001 - Mechanical vibration — Measurement and evaluation of human exposure to hand-transmitted vibration — Part 2: Practical guidance for measurement at the workplace
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Revised: ISO 25239-4:2020 - Friction stir welding — Aluminium — Part 4: Specification and qualification of welding procedures
• Effective Date: 23-Apr-2020

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 25239-4
First edition
2011-12-15

Friction stir welding — Aluminium
Part 4:
Specification and qualification of welding
procedures
Soudage par friction-malaxage — Aluminium
Partie 4: Descriptif et qualification des modes opératoires de soudage




Reference number
ISO 25239-4:2011(E)
©
ISO 2011

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ISO 25239-4:2011(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT


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Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Published in Switzerland

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ISO 25239-4:2011(E)
Contents Page
Foreword . iv
Introduction . v
1  Scope . 1
2  Normative references . 1
3  Terms and definitions . 2
4  Symbols and abbreviated terms . 2
5  Development and qualification of welding procedures . 2
5.1  General . 2
5.2  Technical content of a pWPS . 3
6  Qualification based on a welding procedure test . 5
6.1  General . 5
6.2  Test pieces . 5
6.3  Examination and testing of test pieces . 7
6.4  Range of qualification . 13
6.5  Welding procedure qualification record . 13
7  Qualification based on pre-production welding test . 13
7.1  General . 13
7.2  Test pieces . 14
7.3  Examination and testing of test pieces . 14
7.4  Range of qualification . 14
7.5  Welding procedure qualification record . 14
Annex A (informative) Preliminary welding procedure specification . 15
Annex B (informative) Non-destructive testing . 16
Annex C (informative) Hammer S-bend test of lap welds . 17
Annex D (informative) Welding procedure qualification record form. 19
Bibliography . 22

© ISO 2011 – All rights reserved iii

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ISO 25239-4:2011(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
ISO 25239-4 was prepared by the International Institute of Welding, which has been approved as an
international standardizing body in the field of welding by the ISO Council.
ISO 25239 consists of the following parts, under the general title Friction stir welding — Aluminium:
 Part 1: Vocabulary
 Part 2: Design of weld joints
 Part 3: Qualification of welding operators
 Part 4: Specification and qualification of welding procedures
 Part 5: Quality and inspection requirements
Requests for official interpretations of any aspect of this part of ISO 25239 should be directed to the ISO
Central Secretariat, who will forward them to the IIW Secretariat for an official response.

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ISO 25239-4:2011(E)
Introduction
Welding processes are widely used in the fabrication of engineered structures. During the second half of the
twentieth century, fusion welding processes, wherein fusion is obtained by the melting of parent material and
usually a filler metal, dominated the welding of large structures. Then, in 1991, Wayne Thomas at TWI
invented friction stir welding (FSW), which is carried out entirely in the solid phase (no melting).
The increasing use of FSW has created the need for this International Standard in order to ensure that
welding is carried out in the most effective way and that appropriate control is exercised over all aspects of the
operation. This International Standard focuses on the FSW of aluminium because, at the time of publication,
the majority of commercial applications for FSW involved aluminium. Examples include railway carriages,
consumer products, food processing equipment, aerospace structures, and marine vessels.
To parts of this International Standard are listed in the foreword.
Part 1 defines terms specific to FSW.
Part 2 specifies design requirements for FSW joints in aluminium.
Part 3 specifies requirements for the qualification of an operator for the FSW of aluminium.
Part 4 specifies requirements for the specification and qualification of welding procedures for the FSW of
aluminium. A welding procedure specification (WPS) is needed to provide a basis for planning welding
operations and for quality control during welding. Welding is considered a special process in the terminology
of standards for quality systems. Standards for quality systems usually require that special processes be
carried out in accordance with written procedure specifications. Metallurgical deviations constitute a special
problem. Because non-destructive testing of the mechanical properties is impossible at the present level of
technology, this has resulted in the establishment of a set of rules for qualification of the welding procedure
prior to the release of the WPS to actual production. This part of ISO 25239 defines these rules.
Part 5 specifies a method for determining the capability of a manufacturer to use the FSW process for the
production of aluminium products of the specified quality. It defines specific quality requirements, but does not
assign those requirements to any specific product group. To be effective, welded structures should be free
from serious problems in production and in service. To achieve that goal, it is necessary to provide controls
from the design phase through material selection, fabrication, and inspection. For example, poor design can
create serious and costly difficulties in the workshop, on site, or in service. Incorrect material selection can
result in welding problems, such as cracking. Welding procedures have to be correctly formulated and
qualified to avoid imperfections. To ensure the fabrication of a quality product, management should
understand the sources of potential trouble and introduce appropriate quality and inspection procedures.
Supervision should be implemented to ensure that the specified quality is achieved.
The International Organization for Standardization (ISO) draws attention to the fact that it is claimed that
compliance with this document may involve the use of patents concerning friction stir welding given in
Clauses 5 to 7.
ISO takes no position concerning the evidence, validity and scope of this patent right.
© ISO 2011 – All rights reserved v

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ISO 25239-4:2011(E)
The following holder of this patent right has assured ISO that it is willing to negotiate licenses under
reasonable and non-discriminatory terms and conditions with applicants throughout the world. In this respect,
the statement of the holder of this patent right is registered with ISO. Further information may be obtained
from:
TWI Ltd
Granta Park, Great Abington
CAMBRIDGE
CB21 6AL
United Kingdom
Telephone: [phone] (international); 01223 891162 (national)
Telefax: [phone] (international); 01223 892588 (national)
E-mail: [e-mail]

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights other than those identified above. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent
rights.

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INTERNATIONAL STANDARD ISO 25239-4:2011(E)

Friction stir welding — Aluminium
Part 4:
Specification and qualification of welding procedures
1 Scope
This part of ISO 25239 specifies the requirements for the specification and qualification of welding procedures
for the friction stir welding (FSW) of aluminium. In this part of ISO 25239, the term “aluminium” refers to
aluminium and its alloys.
This part of ISO 25239 does not apply to friction stir spot welding.
NOTE Service requirements, materials or manufacturing conditions can require more comprehensive testing than is
specified in this part of ISO 25239.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 209, Aluminium and aluminium alloys — Chemical composition
ISO 857-1, Welding and allied processes — Vocabulary — Part 1: Metal welding processes
ISO 2107, Aluminium and aluminium alloys — Wrought products — Temper designations
ISO 3134 (all parts), Light metals and their alloys — Terms and definitions
ISO 4136, Destructive tests on welds in metallic materials — Transverse tensile test
ISO 5173, Destructive tests on welds in metallic materials — Bend tests
ISO 6520-1, Welding and allied processes — Classification of geometric imperfections in metallic materials —
Part 1: Fusion welding
ISO 9017, Destructive tests on welds in metallic materials — Fracture test
ISO 10042, Welding — Arc-welded joints in aluminium and its alloys — Quality levels for imperfections
ISO 13916, Welding — Guidance on the measurement of preheating temperature, interpass temperature and
preheat maintenance temperature
ISO 14175, Welding consumables — Gases and gas mixtures for fusion welding and allied processes
ISO 15607:2003, Specification and qualification of welding procedures for metallic materials — General rules
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ISO 25239-4:2011(E)
ISO 15613, Specification and qualification of welding procedures for metallic materials — Qualification based
on pre-production welding test
ISO 15614-2, Specification and qualification of welding procedures for metallic materials — Welding
procedure test — Part 2: Arc welding of aluminium and its alloys
ISO 17637, Non-destructive testing of welds — Visual testing of fusion-welded joints
ISO 17639, Destructive tests on welds in metallic materials — Macroscopic and microscopic examination of
welds
ISO/TR 17671-1, Welding — Recommendations for welding of metallic materials — Part 1: General guidance
for arc welding
ISO 25239-1, Friction stir welding — Aluminium — Part 1: Vocabulary
ISO 25239-5:2011, Friction stir welding — Aluminium — Part 5: Quality and inspection requirements
ISO 80000-1:2009, Quantities and units — Part 1: General
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 209, ISO 857-1, ISO 3134,
ISO 6520-1, ISO 10042, ISO 15607, ISO 15613, ISO 15614-2, ISO/TR 17671-1, and ISO 25239-1 apply.
4 Symbols and abbreviated terms
For the purposes of qualification of welding procedures, the abbreviations listed in ISO 15607:2003, Table 1,
apply.
5 Development and qualification of welding procedures
5.1 General
Qualification of welding procedures shall be performed prior to production welding.
The manufacturer shall prepare a preliminary welding procedure specification (pWPS) and shall ensure that it
is applicable for production using experience from previous production jobs and the general fund of knowledge
of welding technology.
A pWPS shall be used as the basis for the establishment of a welding procedure qualification record (WPQR).
The pWPS shall be tested in accordance with one of the methods listed in Clause 6 (welding procedure test)
or Clause 7 (pre-production welding test). Clause 6 shall be used when the production part or joint geometry is
accurately represented by a standardized test piece or pieces, as shown in 6.2. Clause 7 shall be used when
the production part or joint geometry is not accurately represented by the standardized test pieces, as shown
in 6.2. The information required in a pWPS is given in 5.2.
NOTE For some applications, it can be necessary to supplement or reduce the list.
A welding procedure specification (WPS) covers a certain range of parent material thicknesses as well as a
range of aluminium alloys.
Ranges and tolerances in accordance with the relevant International Standard (see Clause 2) and the
manufacturer's experience shall be specified when appropriate.
An example of a pWPS form is shown in Annex A.
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ISO 25239-4:2011(E)
5.2 Technical content of a pWPS
5.2.1 General
The following information, as a minimum, shall be included in a pWPS.
5.2.2 Manufacturer information
 identification of the manufacturer
 identification of the pWPS
5.2.3 Parent material type(s), temper(s), and reference standard(s)
5.2.4 Parent material dimensions
 thickness of the members comprising the welded joint
 outside diameter of tube
5.2.5 Equipment identification
 model
 serial number
 manufacturer
5.2.6 Tool identification
 material
 drawing or drawing number
5.2.7 Clamping arrangement
 method and type of jigging, fixtures, rollers, and backing (dimensions and material)
 tack welding process and conditions, when required — the pWPS shall indicate any required tack welding
or prohibited tack welding
5.2.8 Joint design
 sketch of the welded joint design and dimensions
 weld run sequence and direction, if applicable
 run-on and run-off plates, material type, reference standard, and dimensions of run-on and run-off plates
 placement of exit hole
5.2.9 Joint preparation and cleaning methods
5.2.10 Welding details
 tool motion (e.g. rotation in either the clockwise or anticlockwise direction, rotation speed including
downward and upward motion)
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ISO 25239-4:2011(E)
 tool position (e.g. heel plunge depth) or axial force, as applicable
 tool cooling (internal, external, cooling medium), if applicable
 tilt angle
 side tilt angle, lateral offset
 dwell time at start of weld
 dwell time at end of weld
 joint configuration
 weld overlap area (WOA) for a butt joint or lap joint in tube
 lap joint: advancing or retreating side near the upper sheet edge, direction of welding
5.2.11 Welding speed
 welding speed, including details of any changes during welding
 ramp-up/ramp-down or upslope/downslope speeds when applied
5.2.12 Welding position
 applicable welding positions
5.2.13 Pre-weld heat treatment
 when pre-weld heat treatment should be applied
5.2.14 Preheating temperature
 when preheating should be applied
 use of ISO 13916 for the application of this subclause, 5.2.15 and 5.2.16
 when preheating of the friction stir welding tool should be applied
5.2.15 Preheat maintenance temperature
 when preheat maintenance should be applied
5.2.16 Interpass temperature
 when an interpass temperature should be maintained
5.2.17 Shielding gas
 designation in accordance with ISO 14175 and, when applicable, the composition, manufacturer and
name, and gas flow rate
5.2.18 postweld processing
 solution heat treatment, ageing, stress relieving (or the methods to correct distortion and straighten
distorted parts), removal of toe flash or any other postweld processing of the weldment
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ISO 25239-4:2011(E)
 postweld heat treatment
 temperature range and minimum time for postweld heat treatment or ageing shall be specified or
reference shall be made to other standards which specify this information
6 Qualification based on a welding procedure test
6.1 General
The preparation, welding, and testing of test pieces shall be in accordance with 6.2 and 6.3.
Fulfilment of the requirements of this part of ISO 15239 can also serve to qualify the welding operator
(see ISO 25239-3).
6.2 Test pieces
6.2.1 Shape and dimensions of test pieces
6.2.1.1 General
The length or number of test pieces shall be sufficient to allow all required tests to be performed.
Test pieces longer than the minimum size may be used to allow for the provision of extra specimens, for
re-testing specimens or both (see 6.3.4).
The rolling direction or extrusion direction shall be marked on the test piece.
6.2.1.2 Butt joint in sheet with full penetration
The test piece shall be prepared in accordance with Figure 1.
Dimensions in millimetres
a
b ≥ 150 b ≥ 150

Key
b width of components
l length of components
t material thickness
a
Joint preparation and fit-up, as specified in the pWPS.
Figure 1 — Test piece for a butt joint in sheet with full penetration
© ISO 2011 – All rights reserved 5

t
l ≥ 500

---------------------- Page: 11 ----------------------
b
b ≥ 150
1
3
b ≥ 150
b
3
2
ISO 25239-4:2011(E)
6.2.1.3 Butt joint in tube with full penetration
The test piece shall be prepared in accordance with Figure 2.
Dimensions in millimetres
a
l ≥ 150 l ≥ 150

Key
D outside diameter of tube
l length of components
t material thickness
a
Joint preparation and fit-up, as specified in the pWPS.
Figure 2 — Test piece for a butt joint in tube with full penetration
6.2.1.4 Lap joint
The test piece shall be prepared in accordance with Figure 3.
The weld may be either partial or full penetration through all the sheets.
Dimensions in millimetres
1

Key
1 weld
b edge to weld centreline distance of upper sheet, as specified in the pWPS
1
b edge to weld centreline distance of lower sheet, as specified in the pWPS
2
b distance between weld centre and edge of test piece
3
l test piece length
t parent material thickness of upper sheet
1
t parent material thickness of lower sheet
2
Figure 3 — Test piece for a lap joint
6 © ISO 2011 – All rights reserved

l ≥ 500
t t
2 1
t
D

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ISO 25239-4:2011(E)
6.2.2 Welding of test pieces
The test pieces shall be welded in accordance with the pWPS. If tack welds are to be consumed during friction
stir welding of the production joint, then they shall be included in the test piece. The location of tack welds
shall be clearly marked on the test piece.
Welding of the test pieces shall be witnessed by an examiner.
6.3 Examination and testing of test pieces
6.3.1 Extent of testing
Testing includes both non-destructive testing (NDT) and destructive testing. Testing shall be performed in
accordance with the requirements of Table 1 and Table 2. Annex B provides additional information on NDT.
Testing of the test pieces shall be witnessed by an examiner.
Table 1 — Examination and testing of the test pieces for butt joints (Figure 1, Figure 2)
Type of examination and testing Extent of examination and testing
a
Visual testing 100 %
b
Transverse tensile test Two test specimens
Transverse bend test for wrought materials Two root test specimens
c
(in accordance with ISO 5173)

Fracture test for cast materials or wrought/cast combinations
Two face test specimens
(in accordance with ISO 9017)
Macroscopic examination One test specimen
d
Additional tests (e.g. non-destructive) If required
a
Testing shall be carried out to avoid discarded areas, as shown in Figure 4.
b
For a butt joint in tube, at least one transverse tensile test specimen should be taken from the WOA, if possible.
c
For material over 12 mm in thickness, four transverse side-bend test specimens may be substituted for the two root and two face-
bend test specimens. One longitudinal face-bend test specimen and one longitudinal root-bend test specimen may be substituted for the

four transverse-bend test specimens.
d
Additional tests shall be carried out in accordance with the relevant requirements of the design specification.
Table 2 — Examination and testing of the test pieces for lap joints (Figure 3)
Type of examination and testing Extent of examination and testing
a
Visual testing 100 %
Macroscopic examination Two test specimens
Additional tests (e.g. peel test, shear test, hammer S-bend test,
If required
b
non-destructive test)
a
Testing shall be carried out to avoid discarded areas, as shown in Figure 6.
b
Additional tests shall be carried out in accordance with the relevant requirements of the design specification. Information on the

hammer S-bend test is given in Annex C.
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ISO 25239-4:2011(E)
Examination and testing of test pieces including tack welds or start/end areas of a butt joint in tube shall be in
accordance with the design specification.
Specific service, material or manufacturing conditions may require more comprehensive testing in order to
obtain additional test data.
6.3.2 Visual testing and acceptance levels
The test pieces shall be visually tested in accordance with ISO 17637 prior to extracting the test specimens.
The extent of testing shall be as specified in 6.3.1, Table 1 or Table 2.
Apply the acceptance levels of ISO 25239-5:2011, Annex A.
6.3.3 Destructive tests
6.3.3.1 General
The extent of testing shall be as required in Table 1 and Table 2.
6.3.3.2 Location and extraction of test specimens
After the test piece has passed visual testing, test specimens shall be extracted.
The test specimens shall be located in accordance with Figure 4, Figure 5 or Figure 6.
It is acceptable to take, avoiding areas that have imperfections, the test specimens from locations within the
acceptance limits of the visual testing method that was used to examine the test pieces.
8 © ISO 2011 – All rights reserved

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ISO 25239-4:2011(E)
Dimensions in millimetres
1
a
2
3
4
5

Key
1 area for: one tensile test specimen; bend test specimens or fracture test specimens
2 area for additional test specimens, if required
3 area for: one tensile test specimen; bend test specimens or fracture test specimens
4 area for one test specimen for macroscopic examination
5 weld
l length discarded from each end of the test weld
NOTE Not to scale.
a
Direction of welding.
Figure 4 — Location of test specimens for a butt joint in sheet
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l ≥ 50 l ≥ 50

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ISO 25239-4:2011(E)
a
1
2
3
4
5
6

Key
1 start of weld
2 end of weld
3 area for: one tensile test specimen; bend test specimens or fracture test specimens
4 area for additional test specimens, if required
5 area for: one tensile test specimen; bend test specimens or fracture test specimens
6 area for one test specimen for macroscopic examination
NOTE Not to scale.
a
WOA yielding one tensile test specimen, if possible.
Figure 5 — Location of test specimens for a butt joint in tube
Dimensions in millimetres
1
2
3
1

Key
1 area for two test specimens for macroscopic examination
2 area for peel test, shear test, hammer S-bend test specimens (see Annex C), if required
3 weld
l length discarded from each end of the test weld
NOTE Not to scale.
Figure 6 — Location of test specimens in a lap joint
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l ≥ 50 l ≥ 50
t t
2 1

---------------------- Page: 16 ----------------------
ISO 25239-4:2011(E)
6.3.3.3 Transverse tensile test and acceptance levels
For butt joints, transverse tensile testing of test specimens shall be performed in accordance with ISO 4136,
except that the surface of the test specimens shall be in the as-welded condition.
The ultimate tensile strength of the test specimen shall not be less than the corresponding specified minimum
value of the parent material required in the relevant International Standard (see Table 3).
For heat-treatable alloys, the specified tensile strength,  , of the welded test specimen in the postweld
min,w
condition shall satisfy the minimum requirement:
   f (1)
min,w min,pm e
where
 is the specified minimum tensile strength of the parent material required in the relevant
min,pm
International Standard;
f is the joint efficiency factor (see Table 3).
e
For combinations of different aluminium alloys, the lower  value of the two alloys shall be required.
min,w
In order to determine conformity to the f values in Table 3, f values calculated from Equation (1) shall be
e e
rounded in accordance with the rules specified in ISO 80000-1:2009, Annex B.
Table 3 — Efficiency for tensile strength of butt joints
Material type Temper condition of Postweld condition Joint efficiency factor
parent material before
a,b
welding f
e
d
Pure aluminium All temper conditions As welded 1,0
d
Non-heat-treatable alloys All temper conditions As welded 1,0
c
T4 Natural ageing 0,7
c e
T4 Artificial ageing 0,7
Heat-treatable alloys
c
T5 and T6 Natural ageing 0,6
c e
T5 and T6 Artificial ageing 0,7
a
Refer to ISO 2107.
b
For parent material in tempers not shown,  shall be in accordance with the design specification.
min,w
c
Ageing conditions shall be in accordance with the design specification.
d
Irrespective of the actual parent material temper used for the test,  is based on the specified minimum tensile strength of the
min,pm
“O” condition.
e
Higher properties can be achieved if a full postweld heat treatment is applied;  shall be in accordance with the design
min,w
specification.
6.3.3.4 Bend test and acceptance levels
For butt joints, the test specimens and bend testing shall be in accordance with ISO 5173. The advancing and
retreating sides of the test specimens shall be marked prior to testing.
For all parent materials, the minimum bend angle shall be 150°, using the calculated former diameter based
upon the parent material elongation as follows.
© ISO 2011 – All rights reserved 11

---------------------- Page: 17 ----------------------
ISO 25239-4:2011(E)
For elongation 5 %
100 t
s
dt (2)
s
l
where
d is the maximum former diameter, in millimetres;
t is the thickness, in millimetres, of the bend test specimen (this includes side bends);
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 25239-4
Première édition
2011-12-15


Soudage par friction-malaxage —
Aluminium
Partie 4:
Descriptif et qualification des modes
opératoires de soudage
Friction stir welding — Aluminium
Part 4: Specification and qualification of welding procedures





Numéro de référence
ISO 25239-4:2011(F)
©
ISO 2011

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ISO 25239-4:2011(F)

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ISO 25239-4:2011(F)
Sommaire Page
Avant-propos . iv
Introduction . v
1  Domaine d'application . 1
2  Références normatives . 1
3  Termes et définitions . 2
4  Symboles et termes abrégés . 2
5  Mise au point et qualification des modes opératoires de soudage . 2
5.1  Généralités . 2
5.2  Contenu technique d'un DMOS-P . 3
6  Qualification fondée sur une épreuve de qualification d'un mode opératoire de soudage . 5
6.1  Généralités . 5
6.2  Assemblages de qualification . 5
6.3  Examen et contrôle des assemblages de qualification . 7
6.4  Domaine de validité . 13
6.5  Procès-verbal de qualification d'un mode opératoire de soudage . 14
7  Qualification fondée sur une épreuve de qualification de soudage de préproduction . 14
7.1  Généralités . 14
7.2  Assemblages de qualification . 14
7.3  Examen, contrôles et essais des assemblages de qualification . 15
7.4  Domaine de validité . 15
7.5  Procès-verbal de qualification d'un mode opératoire de soudage . 15
Annexe A (informative) Descriptif de mode opératoire de soudage préliminaire (DMOS-P) . 16
Annexe B (informative) Essais non destructifs . 17
Annexe C (informative) Essai de pliage en «S» au marteau de soudures par recouvrement . 18
Annexe D (informative) Procès-verbal de qualification de mode opératoire de soudage . 20
Bibliographie . 23

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ISO 25239-4:2011(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'ISO 25239-4 a été élaborée par l'Institut international de la soudure, qui a été approuvé par le Conseil de
l'ISO en tant qu'organisme international de normalisation dans le domaine du soudage.
L'ISO 25239 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Soudage par friction-
malaxage — Aluminium:
 Partie 1: Vocabulaire
 Partie 2: Conception des assemblages soudés
 Partie 3: Qualification des opérateurs soudeurs
 Partie 4: Descriptif et qualification des modes opératoires de soudage
 Partie 5: Exigences de qualité et de contrôle
Il convient que les demandes d'interprétations officielles de l'un quelconque des aspects de la présente partie
de l'ISO 25239 soient faites par écrit et envoyées au Secrétariat central de l'ISO qui les transmettra au
Secrétariat de l'IIW en vue d'obtenir une réponse officielle.
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ISO 25239-4:2011(F)
Introduction
Les procédés de soudage sont largement utilisés dans la fabrication de structures ouvragées. Au cours de la
deuxième moitié du vingtième siècle, les procédés de soudage par fusion faisant intervenir la fusion du métal
de base et, généralement, d'un métal d'apport de soudage ont dominé le soudage des structures de grandes
dimensions. Ensuite, en 1991, Thomas Wayne au TWI a mis au point le soudage par friction-malaxage, qui
est entièrement réalisé en phase solide (sans fusion).
L'utilisation croissante du soudage par friction-malaxage a rendu nécessaire l'élaboration de la présente
Norme internationale afin de garantir que le soudage est réalisé de la manière la plus efficace et que tous les
aspects de l'opération font l'objet d'un contrôle approprié. La présente Norme internationale se focalise sur le
soudage par friction-malaxage de l'aluminium parce que, au moment de la publication, la majorité des
applications commerciales du soudage par friction-malaxage concernait l'aluminium, par exemple les
véhicules ferroviaires, les produits de grande consommation, les équipements de transformation des aliments,
l'aéronautique et les bateaux.
Les différentes parties de la présente Norme internationale sont énumérées dans l'Avant-propos.
La Partie 1 donne les termes et définitions propres au soudage par friction-malaxage.
La Partie 2 spécifie les exigences de conception relatives aux assemblages en aluminium soudés par friction-
malaxage.
La Partie 3 spécifie les exigences relatives à la qualification des opérateurs soudeurs pour le soudage par
friction-malaxage de l'aluminium.
La Partie 4 spécifie les exigences relatives au descriptif et à la qualification des modes opératoires de
soudage pour le soudage par friction-malaxage de l'aluminium. Des descriptifs de modes opératoires de
soudage sont nécessaires pour servir de base à la planification des opérations de soudage et au contrôle
qualité pendant le soudage. Le soudage est considéré comme un procédé particulier dans la terminologie des
normes relatives aux systèmes qualité. Ces dernières exigent généralement que les procédés particuliers
soient exécutés conformément à des descriptifs de modes opératoires écrits. Au plan métallurgique, ces
écarts posent un problème particulier. Étant donné que l'évaluation des propriétés mécaniques est impossible
dans l'état actuel de la technologie, au moyen d'essais non destructifs, un ensemble de règles a été établi
pour la qualification du mode opératoire de soudage avant la diffusion du descriptif de ce mode opératoire de
soudage à la production réelle. L'ISO 25239-4 définit ces règles.
La Partie 5 spécifie une méthode permettant de déterminer l'aptitude d'un fabricant à utiliser le procédé de
soudage par friction-malaxage pour la fabrication de produits en aluminium ayant la qualité spécifiée. Elle
définit des exigences spécifiques de qualité, mais n'assigne pas ces exigences à un groupe spécifique de
produits. Pour être efficaces, il convient que les structures soudées soient exemptes de problèmes sérieux en
production et en service. Pour atteindre cet objectif, il est nécessaire de prévoir des contrôles depuis la phase
de conception jusqu'au choix des matériaux, à la fabrication et à l'inspection ultérieure. Par exemple, une
mauvaise conception du soudage peut induire des difficultés sérieuses et coûteuses en atelier, sur le site ou
en service. Un mauvais choix des matériaux peut se traduire par des problèmes de soudage, tels que des
fissurations. Les modes opératoires de soudage doivent être correctement formulés et approuvés pour éviter
les défauts. Pour garantir la fabrication d'un produit de qualité, il convient que l'encadrement évalue les
sources de problème potentiel et mette en place des procédures de qualité et de contrôle appropriées. Il
convient qu'une surveillance soit mise en œuvre pour s'assurer que la qualité requise a été atteinte.
L'Organisation Internationale de Normalisation (ISO) attire l'attention sur le fait qu'il est déclaré que la
conformité avec les dispositions du présent document peut impliquer l'utilisation d'un brevet intéressant le
soudage par friction-malaxage traité dans les Articles 5 à 7.
L'ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à la portée de ces droits de propriété.

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ISO 25239-4:2011(F)
Le détenteur de ces droits de propriété a donné l'assurance à l'ISO qu'il consent à négocier des licences avec
des demandeurs du monde entier, à des termes et conditions raisonnables et non discriminatoires. À ce
propos, la déclaration du détenteur des droits de propriété est enregistrée à l'ISO. Des informations peuvent
être demandées à:
TWI Ltd
Granta Park, Great Abington
CAMBRIDGE
CB21 6AL
Royaume-Uni
Téléphone: [phone] (international); 01223 891162 (national)
Télécopie: [phone] (international); 01223 892588 (national)
E-mail: [e-mail]

L'attention est d'autre part attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire
l'objet de droits de propriété autres que ceux qui ont été mentionnés ci-dessus. L'ISO ne saurait être tenue
pour responsable de l'identification de ces droits de propriété en tout ou partie.

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NORME INTERNATIONALE ISO 25239-4:2011(F)

Soudage par friction-malaxage — Aluminium
Partie 4:
Descriptif et qualification des modes opératoires de soudage
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 25239 spécifie les exigences relatives au descriptif et à la qualification des modes
opératoires de soudage pour le soudage par friction-malaxage de l'aluminium. Dans la présente partie de
l'ISO 25239, le terme «aluminium» se rapporte à l'aluminium et ses alliages.
La présente partie de l'ISO 25239 ne s'applique pas au soudage par points par friction-malaxage.
NOTE Les exigences de service, les matériaux ou les conditions de fabrication peuvent nécessiter des essais plus
complets que ceux spécifiés dans la présente partie de l'ISO 25239.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 209, Aluminium et alliages d'aluminium — Composition chimique
ISO 857-1, Soudage et techniques connexes — Vocabulaire — Partie 1: Soudage des métaux
ISO 2107, Aluminium et alliages d'aluminium — Produits corroyés — Désignation des états métallurgiques
ISO 3134 (toutes les parties), Métaux légers et leurs alliages — Termes et définitions
ISO 4136, Essais destructifs des soudures sur matériaux métalliques — Essai de traction transversale
ISO 5173, Essais destructifs des soudures sur matériaux métalliques — Essais de pliage
ISO 6520-1, Soudage et techniques connexes — Classification des défauts géométriques dans les soudures
des matériaux métalliques — Partie 1: Soudage par fusion
ISO 9017, Essais destructifs des soudures sur matériaux métalliques — Essai de texture
ISO 10042, Soudage — Assemblages en aluminium et alliages d'aluminium soudés à l'arc — Niveaux de
qualité par rapport aux défauts
ISO 13916, Soudage — Lignes directrices pour le mesurage de la température de préchauffage, de la
température entre passes et de la température de maintien du préchauffage
ISO 14175, Produits consommables pour le soudage — Gaz et mélanges gazeux pour le soudage par fusion
et les techniques connexes
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ISO 25239-4:2011(F)
ISO 15607:2003, Descriptif et qualificatif d'un mode opératoire de soudage pour les matériaux métalliques —
Règles générales
ISO 15613, Descriptif et qualification d'un mode opératoire de soudage pour les matériaux métalliques —
Qualification sur la base d'un assemblage soudé de préproduction
ISO 15614-2, Descriptif et qualification d'un mode opératoire de soudage pour les matériaux métalliques —
Épreuve de qualification d'un mode opératoire de soudage — Partie 2: Soudage à l'arc de l'aluminium et de
ses alliages
ISO 17637, Contrôle non destructif des assemblages soudés — Contrôle visuel des assemblages soudés par
fusion
ISO 17639, Essais destructifs des soudures sur matériaux métalliques — Examens macroscopique et
microscopique des assemblages soudés
ISO/TR 17671-1, Soudage — Recommandations pour le soudage des matériaux métalliques — Partie 1:
Lignes directrices générales pour le soudage à l'arc
ISO 25239-1:2010, Soudage par friction-malaxage — Aluminium — Partie 1: Vocabulaire
ISO 25239-5:2011, Soudage par friction-malaxage — Aluminium — Partie 5: Exigences de qualité et de
contrôle
ISO 80000-1:2009, Grandeurs et unités — Partie 1: Généralités
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 209, l'ISO 857-1,
l'ISO 3134, l'ISO 6520-1, l'ISO 10042, l'ISO 15607, l'ISO 15613, l'ISO 15614-2, l'ISO/TR 17671-1 et
l'ISO 25239-1 s'appliquent.
4 Symboles et termes abrégés
Dans le cadre de la qualification des modes opératoires de soudage, les abréviations énumérées dans le
Tableau 1 de l'ISO 15607:2003 s'appliquent.
5 Mise au point et qualification des modes opératoires de soudage
5.1 Généralités
La qualification des modes opératoires de soudage doit être effectuée avant le soudage de production.
Le fabricant doit préparer un descriptif de mode opératoire de soudage préliminaire (DMOS-P) et doit
s'assurer qu'il est applicable à la production en se fondant sur l'expérience acquise lors de productions
antérieures et sur le socle général des connaissances relatives à la technologie du soudage.
Un DMOS-P doit servir de base à l'établissement du procès-verbal de qualification du mode opératoire de
soudage (PV-QMOS). Le DMOS-P doit être soumis à essai conformément à l'une des méthodes indiquées à
l'Article 6 (épreuve de qualification d'un mode opératoire de soudage) ou à l'Article 7 (épreuve de qualification
de soudage de préproduction). L'Article 6 doit être utilisé lorsque la pièce produite ou la géométrie de
l'assemblage est représentée avec précision par un ou plusieurs assemblages de qualification normalisés,
tels qu'indiqués en 6.2. L'Article 7 doit être utilisé lorsque la pièce produite ou la géométrie de l'assemblage
n'est pas représentée avec précision par les assemblages de qualification normalisés, tels qu'indiqués en 6.2.
Les informations requises dans un DMOS-P sont données en 5.2.
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ISO 25239-4:2011(F)
NOTE Pour certaines applications, il peut être nécessaire de compléter ou de réduire la liste.
Un descriptif de mode opératoire de soudage (DMOS) couvre une certaine plage d'épaisseur de matériau de
base ainsi qu'une gamme d'alliages d'aluminium.
Les plages et tolérances, conformément à la Norme internationale pertinente (voir Article 2) et l'expérience du
fabricant, doivent être spécifiées, le cas échéant.
Un exemple de présentation d'un DMOS-P est fourni à l'Annexe A.
5.2 Contenu technique d'un DMOS-P
5.2.1 Généralités
Les informations suivantes, au minimum, doivent être incluses dans un DMOS-P.
5.2.2 Informations relatives au fabricant:
 identification du fabricant
 identification du DMOS-P
5.2.3 Type(s) de métal de base, état(s) métallurgique(s) et norme(s) de référence
5.2.4 Dimensions du métal de base
 épaisseurs des éléments constituant l'assemblage soudé
 diamètre extérieur du tube
5.2.5 Identification du matériel
 modèle
 numéro de série
 fabricant
5.2.6 Identification des outils
 matériau
 plan ou numéro de plan
5.2.7 Dispositif de bridage
 méthode et type de positionnement, d'éléments de bridage, d'enclume support envers (dimensions et
matériau)
 conditions et procédé de pointage, si nécessaire — le DMOS-P doit indiquer tout pointage requis ou
interdit
5.2.8 Conception de l'assemblage:
 dessin de conception et dimensions de l'assemblage soudé
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ISO 25239-4:2011(F)
 séquence de soudage et sens du soudage, le cas échéant
 appendices de début et de fin de cordon, métal de base de ces appendices, norme de référence et
dimensions des appendices de début et de fin de cordon
 position du trou de sortie
5.2.9 Méthodes de préparation du joint et de nettoyage
5.2.10 Détails concernant le soudage
 mouvement de l'outil (par exemple rotation dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens
inverse des aiguilles d'une montre, vitesse de rotation y compris les déplacements vers le bas et vers le
haut)
 position de l'outil (par exemple profondeur de plongée du talon) ou force axiale, le cas échéant
 refroidissement de l'outil (interne, externe, fluide de refroidissement), si applicable
 angle d'inclinaison
 angle d'inclinaison latérale, décalage latéral
 temps de préchauffage en début de soudure
 temps d'attente en fin de soudure
 configuration du joint
 zone de recouvrement de soudure (ZRS) pour un assemblage bout à bout ou à recouvrement de tubes
 assemblage à recouvrement: côté avance ou recul à proximité de l'arête de la tôle supérieure, sens du
soudage
5.2.11 Vitesse de soudage
 vitesse de soudage, y compris les détails relatifs à toute variation pendant le soudage
 vitesse d'accélération/de décélération, le cas échéant
5.2.12 Position de soudage
 positions de soudage applicables
5.2.13 Traitement thermique avant soudage
 cas où il convient d'appliquer un traitement thermique avant soudage
5.2.14 Température de préchauffage
 cas où il convient d'appliquer un préchauffage
 utilisation de l'ISO 13916 pour l'application du présent élément de liste, de 5.2.15 et de 5.2.16
 cas où il convient d'appliquer un préchauffage de l'outil de soudage par friction-malaxage
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ISO 25239-4:2011(F)
5.2.15 Température de maintien du préchauffage
 cas où il convient de maintenir une température de préchauffage;
5.2.16 Température entre passes
 cas où il convient de maintenir une température entre passes
5.2.17 Gaz de protection
 désignation conformément à l'ISO 14175 et, le cas échéant, composition, fabricant et nom, et débit de
gaz
5.2.18 Traitement après soudage
 traitement thermique de mise en solution, vieillissement, détensionnement (ou les méthodes permettant
de corriger toute déformation et de redresser les pièces déformées), suppression des bavures au niveau
du bord de la soudure ou tout autre traitement de l'assemblage soudé après le soudage
 traitement thermique après soudage
 plage de température et durée minimale de traitement thermique après soudage ou de vieillissement
doivent être spécifiées ou une référence doit être faite à d'autres normes fournissant ces informations
6 Qualification fondée sur une épreuve de qualification d'un mode opératoire de
soudage
6.1 Généralités
La préparation, le soudage et les essais des assemblages de qualification doivent être conformes à 6.2 et 6.3.
La satisfaction aux exigences de la présente partie de l'ISO 25239 peut également qualifier
l'opérateur-soudeur (voir l'ISO 25239-3).
6.2 Assemblages de qualification
6.2.1 Forme et dimensions des assemblages de qualification
6.2.1.1 Généralités
La longueur de l'assemblage de qualification ou le nombre d'assemblages de qualification doit être
suffisant(e) pour permettre la réalisation de tous les essais nécessaires.
Des assemblages de qualification dont la longueur est supérieure à la dimension minimale peuvent être
utilisés pour permettre le prélèvement d'éprouvettes supplémentaires, d'éprouvettes de contre-essais, ou les
deux (voir 6.3.4).
Le sens de laminage ou d'extrusion doit être marqué sur l'assemblage de qualification.
6.2.1.2 Assemblage bout à bout de tôles à pleine pénétration
L'assemblage de qualification doit être préparée conformément à la Figure 1.
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Dimensions en millimètres
a
b ≥ 150 b ≥ 150

Légende
b largeur des éléments
l longueur des éléments
t épaisseur du matériau
a
Préparation du joint et montage tels que spécifiés dans le DMOS-P.
Figure 1 — Assemblage de qualification pour un assemblage
bout à bout de tôles à pleine pénétration
6.2.1.3 Assemblage bout à bout de tubes à pleine pénétration
L'assemblage de qualification doit être préparé conformément à la Figure 2.
Dimensions en millimètres
a
l ≥ 150 l ≥ 150

Légende
D diamètre extérieur de tube
l longueur des éléments
t épaisseur du matériau
a
Préparation du joint et montage tels que spécifiés dans le DMOS-P.
Figure 2 — Assemblage de qualification pour un assemblage
bout à bout de tubes à pleine pénétration
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t
t
l ≥ 500
D

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b
b ≥ 150
1
3
b ≥ 150
b
3
2
ISO 25239-4:2011(F)
6.2.1.4 Assemblage à recouvrement
L'assemblage de qualification doit être préparé conformément à la Figure 3.
La soudure peut traverser partiellement ou totalement toutes les tôles.
Dimensions en millimètres
1

Légende
1 soudage
b distance entre l'arête et la ligne médiane de la soudure de la tôle supérieure, telle que spécifiée dans le DMOS-P
1
b distance entre l'arête et la ligne médiane de la soudure de la tôle inférieure, telle que spécifiée dans DMOS-P
2
b distance entre le milieu de la soudure et le bord de l'éprouvette
3
l longueur de l'éprouvette
t épaisseur du matériau de la tôle supérieure
1
t épaisseur du matériau de la tôle inférieure
2
Figure 3 — Assemblage de qualification pour un joint à recouvrement
6.2.2 Soudage des assemblages de qualification
Les assemblages de qualification doivent être soudés conformément au DMOS-P. Si des soudures de
pointage doivent être réalisées pour le soudage par friction-malaxage de l'assemblage de production, elles
doivent être incluses dans l'assemblage de qualification. La position des soudures de pointage doit être
clairement marquée sur l'assemblage de qualification.
Le soudage des assemblages de qualification doit être exécuté en présence d'un examinateur.
6.3 Examen et contrôle des assemblages de qualification
6.3.1 Étendue du contrôle
Le contrôle comprend à la fois les contrôles non destructifs (CND) et les essais destructifs. Le contrôle doit
être effectué conformément aux exigences du Tableau 1 et du Tableau 2. L'Annexe B fournit des informations
supplémentaires sur les contrôles non destructifs.
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l ≥ 500
t t
2 1

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Les essais des assemblages de qualification doivent être exécutés en présence d'un examinateur.
Tableau 1 — Examen et contrôle des assemblages de qualification
pour assemblages bout à bout (Figure 1 et Figure 2)
Type d'examen et de contrôle Étendue de l'examen et du contrôle
a
Contrôle visuel 100 %
b
Essai de traction transversale Deux éprouvettes
c
Essai de pliage transversal pour matériaux corroyés (conformément à Deux éprouvettes envers
l'ISO 5173)
Essai de texture pour matériaux moulés ou combinaisons de matériaux Deux éprouvettes endroit
corroyés/moulés (conformément à l'ISO 9017)
Examen macroscopique Une éprouvette
d
Essais supplémentaires (par exemple non destructifs) Si nécessaire
a
Ce contrôle doit être effectué en ne prenant pas en compte les zones rebutées, comme indiqué à la Figure 4.
b
Pour un assemblage bout à bout de tubes, il convient qu'au moins une éprouvette de traction transversale soit, si possible,
prélevée dans la zone de recouvrement de la soudure (ZRS).
c
Lorsque l'épaisseur du matériau est supérieure à 12 mm, quatre éprouvettes de pliage transversal côté peuvent remplacer les
deux éprouvettes de pliage envers et les deux éprouvettes de pliage endroit. Une éprouvette de pliage longitudinal endroit et une
éprouvette de pliage longitudinal envers peuvent remplacer les quatre éprouvettes de pliage transversal côté.
d
Les essais supplémentaires doivent être effectués conformément aux exigences appropriées des spécifications de conception.
Tableau 2 — Examen et contrôle des assemblages de qualification
pour assemblages à recouvrement (Figure 3)
Type d'examen et de contrôle Étendue de l'examen et du contrôle
a
Contrôle visuel 100 %
Examen macroscopique Deux éprouvettes
Essais supplémentaires (par exemple essai de pelage, essai de cisaillement,
Si nécessaire
b
essai de pliage en «S» au marteau, contrôle non destructif)
a
Le contrôle doit être effectué en ne prenant pas en compte les zones rebutées, comme indiqué à la Figure 6.
b
Les essais supplémentaires doivent être effectués conformément aux exigences pertinentes ou à la spécification de conception.

Des informations sur l'essai de pliage en «S» au marteau sont données à l'Annexe C.
L'examen et le contrôle des assemblages de qualification comprenant des soudures de pointage ou des
zones de début/fin d'un assemblage bout à bout de tubes, doivent être conformes à la spécification de
conception.
Des conditions de service, un matériau ou des conditions de fabrication spécifiques peuvent nécessiter un
contrôle plus étendu pour obtenir des données d'essai supplémentaires.
6.3.2 Contrôle visuel et niveaux d'acceptation
Les assemblages de qualification doivent être contrôlés visuellement conformément à l'ISO 17637 avant de
prélever les éprouvettes. L'étendue des essais doit être telle que spécifiée au Tableau 1 ou au Tableau 2.
Appliquer les niveaux d'acceptation de l'ISO 25239-5:2011, Annexe A.
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ISO 25239-4:2011(F)
6.3.3 Essais destructifs
6.3.3.1 Généralités
L'étendue des essais doit être telle que spécifiée aux Tableau 1 et Tableau 2.
6.3.3.2 Position et prélèvement des éprouvettes
Après avoir soumis l'assemblage de qualification à un contrôle visuel, les éprouvettes doivent être prélevées.
Les éprouvettes doivent être situées conformément à la Figure 4, à la Figure 5 ou à la Figure 6.
Il est acceptable de prélever les éprouvettes au niveau des positions spécifiées, en évitant les zones
présentant des défauts, dans les limites d'acceptation de la méthode de contrôle visuel employée pour
examiner les éprouvettes.
Dimensions en millimètres
1
a
2
3
4
5

Légende
1 zone pour: une éprouvette de traction; éprouvettes de pliage ou éprouvettes de texture
2 zone pour éprouvettes supplémentaires, si nécessaire
3 zone pour: une éprouvette de traction
...