ISO 18595:2007
(Main)Resistance welding — Spot welding of aluminium and aluminium alloys — Weldability, welding and testing
Resistance welding — Spot welding of aluminium and aluminium alloys — Weldability, welding and testing
ISO 18595:2007 specifies requirements for resistance spot welding in the fabrication of assemblies of aluminium sheet, extrusions (both work- and age-hardening alloys) and/or cast material comprising two or three thicknesses of metal, where the maximum single (sheet) thickness of components to be welded is within the range 0,6 mm to 6 mm. ISO 18595:2007 is applicable to the welding of sheets or plates of dissimilar thickness where the thickness ratio is less than or equal to 3:1. It applies to the welding of three thicknesses where the total thickness is less than or equal to 9 mm. Welding with the following types of machines is within the scope of ISO 18595:2007: pedestal welding machines; gun welders; automatic welding equipment where the components are fed by robots or automatic feeding equipment; multi-welders; robotic welders. The welding of coated material, e. g. zinc coated or anodised material, is not within the scope of ISO 18595:2007.
Soudage par résistance — Soudage par points de l'aluminium et des alliages d'aluminium — Soudabilité, soudage et essais
L'ISO 18595:2007 spécifie les exigences relatives au soudage par résistance par points réalisé pour la fabrication d'assemblages de tôles d'aluminium, de pièces extrudées (alliages écrouis et vieillis) et/ou de pièces moulées comprenant deux ou trois épaisseurs de métal, dont l'épaisseur (de tôle) unique maximale des composants à souder est comprise entre 0,6 mm et 6 mm. L'ISO 18595:2007 s'applique au soudage de tôles ou de plaques d'épaisseurs différentes et dont le rapport entre les épaisseurs est inférieur ou égal à 3:1. Elle s'applique au soudage de trois épaisseurs dont l'épaisseur totale est inférieure ou égale à 9 mm. Le soudage avec les types de machines suivantes entre dans le domaine d'application de l'ISO 18595:2007: machines de soudage avec commande au pied; machines à souder à pistolet; matériel de soudage automatique avec lequel les composants sont mis en place par des robots ou par des appareils d'alimentation automatique; machines à souder multipoints; et robots de soudage. Le soudage de matériaux revêtus (les matériaux galvanisés ou anodisés par exemple) n'entre pas dans le domaine d'application de l'ISO 18595:2007.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18595
First edition
2007-09-01
Resistance welding — Spot welding of
aluminium and aluminium alloys —
Weldability, welding and testing
Soudage par résistance — Soudage par points de l'aluminium et des
alliages d'aluminium — Soudabilité, soudage et essais
Reference number
ISO 18595:2007(E)
©
ISO 2007
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ISO 18595:2007(E)
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Published in Switzerland
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ISO 18595:2007(E)
Contents Page
Foreword. iv
1 Scope. 1
2 Normative references. 1
3 Terms and definitions. 2
4 Symbols. 5
5 Material. 6
5.1 Form. 6
5.2 Types of aluminium alloys. 6
6 Surface conditions. 6
7 Edge distance, edge conditions, form of component and weld spacing. 6
8 Electrodes. 7
8.1 Materials. 7
8.2 Dimensions. 7
8.3 Cooling electrodes. 9
9 Weld assessment. 9
9.1 General. 9
9.2 Weldability test procedure. 9
9.3 Procedure qualification tests . 10
9.4 Production tests. 11
9.5 Frequency of testing. 11
10 Weld quality requirements. 11
10.1 Weld diameter. 11
10.2 Weld dimensions . 12
10.3 Weld fracture mode . 12
10.4 Weld strength. 12
10.5 Weld appearance — Surface condition . 12
11 Multi-weld arrays. 13
Annex A (informative) Recommendations for spot welding equipment. 15
Annex B (informative) Typical spot welding conditions . 16
Annex C (informative) Non-exhaustive list of aluminium alloys covered by this International
Standard . 17
Annex D (informative) Typical information to appear on a welding procedure sheet for spot
welding. 19
Bibliography . 21
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ISO 18595:2007(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.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 18595 was prepared by Technical Committee ISO/TC 44, Welding and allied processes, Subcommittee
SC 6, Resistance welding.
Requests for official interpretations of any aspect of this International Standard should be directed to the
Secretariat of ISO/TC 44/SC 6 via your national standards body, a complete listing of which can be found at
www.iso.org.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 18595:2007(E)
Resistance welding — Spot welding of aluminium and
aluminium alloys — Weldability, welding and testing
1 Scope
This International Standard specifies requirements for resistance spot welding in the fabrication of assemblies
of aluminium sheet, extrusions (both work- and age-hardening alloys) and/or cast material comprising two or
three thicknesses of metal, where the maximum single (sheet) thickness of components to be welded is within
the range 0,6 mm to 6 mm.
This International Standard is applicable to the welding of sheets or plates of dissimilar thickness where the
thickness ratio is less than or equal to 3:1. It applies to the welding of three thicknesses where the total
thickness is less than or equal to 9 mm.
Welding with the following types of machines is within the scope of this International Standard:
⎯ pedestal welding machines;
⎯ gun welders;
⎯ automatic welding equipment where the components are fed by robots or automatic feeding equipment;
⎯ multi-welders;
⎯ robotic welders.
Information on appropriate welding equipment is given in Annex A and on spot welding conditions in Annex B.
The latter are for guidance only and may require modification depending on service conditions of the
fabrication, type of welding equipment, characteristics of the secondary circuit, electrode material and
geometry.
The welding of coated material, e.g. zinc-coated or anodised material, is not within the scope of this
International Standard.
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 669:2000, Resistance welding — Resistance welding equipment — Mechanical and electrical
requirements
ISO 5182, Welding — Materials for resistance welding electrodes and ancillary equipment
ISO 5184, Straight resistance spot welding electrodes
ISO 5821, Resistance spot welding electrode caps
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ISO 18595:2007(E)
ISO 5830, Resistance spot welding — Male electrode caps
ISO 10447, Resistance welding — Peel and chisel testing of resistance spot and projection welds
ISO 14329:2003, Resistance welding — Destructive tests of welds — Failure types and geometric
measurements for resistance spot, seam, and projection welds
ISO 15614-12, Specification and qualification of welding procedures for metallic materials — Welding
procedure test — Part 12: Spot, seam and projection welding
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 669:2000 and ISO 14329:2003 and
the following apply.
3.1
corona bond zone
zone outside the weld nugget in which solid phase bonding has occurred
NOTE 1 See Figure 1.
NOTE 2 This zone can contribute towards the strength of the joints but may not be considered for design purposes.
3.2
corona bond diameter
d
c
outer diameter of the corona bond zone
NOTE See Figure 1.
3.3
cross-tension test
test to determine the load-carrying behaviour of a spot-welded joint subjected to cross-tension loading
3.4
interface failure
fracture through the weld nugget between the sheets in the plane of the interface
NOTE See Figure 1.
3.5
nugget diameter
d
n
mean of the maximum and minimum diameters of the fused nugget in the plane of the interface between the
pieces joined, measured on a metallographic section taken transversely through the centre of the nugget
NOTE See Figure 1. The nugget diameter is the parameter on which the mechanical behaviour of a structure is
based. Other parameters such as the plug or weld diameter can be influenced by the type of destructive test.
3.6
plug failure
slug/button failure
fracture in the base metal, the heat-affected zone, or the nugget leaving attached metal pulled through
thickness from the opposing sheet
NOTE See Figure 2.
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3.7
partial plug failure
fracture partly in the base material or the heat-affected zone and partly in the nugget leaving attached metal
pulled through thickness from the opposing sheet
NOTE See Figure 2.
3.8
shear test
tensile shear test
test to determine the load-carrying behaviour of a spot-welded joint subjected to shear tension loading
3.9
weld diameter
d
〈in an interface failure〉 mean diameter of the fused zone measured at the interface omitting the corona bond
3.10
weld diameter
d
〈in a plug failure〉 mean diameter of the plug
NOTE See Figure 2 a) and b).
3.11
weld diameter
d
〈in a partial plug failure〉 mean diameter of the fused zone measured at the interface, omitting the corona bond
area and the maximum diameter of the plug component of the failure
NOTE 1 See Figure 2 c).
NOTE 2 The minimum diameter of the plug component of the fracture is reported separately (see Figures 1 and 2).
NOTE 3 The plug diameter in aluminium spot welds is generally less than or equal to the diameter of the (weld) nugget.
3.12
weld nugget
lenticular zone in a resistance weld where metal from both (all) sheets has melted and resolidified
3.13
plug diameter
d
p
mean diameter of the plug in both plug and partial plug failure modes
NOTE See Figure 2.
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Key
a
1 weld with interfacial fracture (d ≈ d ) Corona bond diameter.
n
b
2 corona bond zone Nugget diameter.
c
3 molten material of the nugget Weld diameter (d or d ).
1 2
4 rough fracture zone
Figure 1 — Measurement of weld size — Weld with interface failure
a
a) Symmetrical plug failure
a
b) Asymmetrical plug failure
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b
c) Partial plug failure
a
d = d = (d + d )/2
p 1 2
b
d = (d + d )/2 and d = (d + d )/2
1 2 p 2 3
Figure 2 — Measurement of weld size — Weld with plug (slug) failure
4 Symbols
Symbol Term Unit
d weld diameter mm
d corona bond diameter mm
c
d initial or set-up weld diameter mm
i
d nugget diameter mm
n
d plug diameter mm
p
d initial electrode tip diameter mm
t
t sheet thickness mm
P shear strength of weld kN
s
R ultimate strength of aluminium being welded MPa
m
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5 Material
5.1 Form
The material shall be flat rolled, extruded or cast and shall be free from harmful imperfections.
5.2 Types of aluminium alloys
A partial list of aluminium alloys is given in Annex C.
6 Surface conditions
Prior to welding, all surfaces shall be checked for their suitability for spot welding. The surfaces should be free
from oil, grease, lubricant, visible oxidation, paint, dirt, or excessive scratches. If necessary, appropriate
surface treatment, e.g. chemical etching, shall be carried out. Mill-finish surfaces are generally not suitable for
spot welding; however, aluminium manufacturers can supply surface-treated material suitable for spot welding,
e.g. with TiZr conversion coating. Extrusions shall also be in the mill-finish condition and will generally require
pre-treatment. Die-cast material shall be free from excessive surface roughness and imperfections, e.g. as
caused by washing out of the die material. Excessive quantities of dissolved gases in die-cast material shall
be avoided. In addition, coated material can be supplied with chromate or phosphate passivation. Phosphated
aluminium may be used in certain applications. These materials can be spot welded, although adjustment to
the welding parameters will generally be necessary as outlined in Annex B.
NOTE In most countries, chromate passivation treatment will be prohibited in the near future to avoid health risks.
7 Edge distance, edge conditions, form of component and weld spacing
The components to be welded shall be free from burrs or other defects, which may, in any way, interfere with
interface contact or require excessive force to fit the parts together.
The shape of the component shall be such that there is satisfactory interfacial contact in the area where welds
are to be made. The distance from the edge of the component to the centre of the weld (edge distance) shall
be not less than 1,25d (see Figure 3), where d is the initial weld diameter as defined in 8.2. The use of edge
distances lower than the recommended values will adversely influence weld quality. Edge distances lower
than the recommended values should be used only when expressly specified. In this case the nominal weld
size specified may be less than that given in 8.2, and therefore due allowance needs to be made for a lower
weld strength (see 10.4).
The weld pitch, i.e. the centre-to-centre distance between adjacent spot welds (see Figure 3), shall not be less
than 6d and preferably larger. Tolerances for distances between the centres of two adjacent spot welds should
not exceed ± 10 % provided that the pitch does not fall below the minimum value. Smaller weld pitches may
be specified provided that the current is increased after the first weld to compensate for the effect of shunting
and the required weld quality can be achieved.
NOTE In the case of aluminium alloys, the shunting effect is much greater due to the higher electrical conductivity as
compared to steel.
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Key
d weld diameter
Figure 3 — Recommended edge distance and weld pitch
8 Electrodes
8.1 Materials
The electrode materials shall be copper alloy and should possess high thermal and electrical conductivity and
shall comply with, and be used in accordance with ISO 5182.
8.2 Dimensions
The welding electrodes shall be of sufficient cross-sectional area and strength to carry the welding current and
electrode force without overheating, excessive deformation, or excessive deflection. If possible, from the point
of accessibility, electrodes with a minimum diameter, D, of 20 mm should be used.
The electrode dimensions shall, where practicable, conform to ISO 5184 for straight electrodes, ISO 5821 for
female electrode caps, or ISO 5830 for male electrode caps, as applicable. In cases where these standards
do not apply, the dimensions of the electrode shall be specified such that welds conforming to this
International Standard are produced.
When welding two sheets of thickness up to 3 mm using truncated cone-type electrodes, the initial electrode
tip diameter, d , in millimetres, shall be chosen according to the following equation unless otherwise specified:
t
dt=+62 (1)
t
where t is the thickness, in millimetres, of the sheet in contact with the electrode.
When using truncated cone electrodes, the initial or set-up weld diameter, d , in millimetres, should be greater
i
than or equal to the diameter of the electrode tip, in accordance with Expression (2):
ddW=+62t (2)
it
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where
d is the initial tip diameter, in millimetres;
t
t is the thickness, in millimetres, of the sheet in contact with the electrode.
CAUTION — The use of a smaller weld size than that given by Expression (2) will result in too low a
weld strength. This needs to be taken into account for any design calculations (see Table 1).
When using domed electrodes with small tip radii or electrodes with very small working faces, Equation (1)
may not apply and the electrode dimensions will depend on accessibility and flange width. In this case, the
electrode tip dimensions and welding conditions should be selected to give an initial weld diameter as
specified in Expression (2) and meet the minimum requirements outlined in Clause 10.
When welding two sheets of dissimilar thickness, the electrode dimensions and the required weld size should
be specified with reference to the thickness of the thinner sheet. In the case of three thicknesses, the thinner
sheet of each combination should be used as the reference.
If a smaller or larger initial weld diameter, as determined from Expression (2), is specified, then the initial tip
electrode diameter should equal the specified weld diameter. However, these special cases should be
specified.
Table 1 — Shear strength of spot welded aluminium specimens
Mean shear strength of welds in aluminium alloys,
Sheet thickness Weld diameter
(nominal strength for specimen materials of ultimate tensile strength
for Class A
a
100 MPa )
t d
kN
mm mm
Class A Class B
0,6 4,5 0,58 0,47
0,8 5,5 0,78 0,63
1,0 6,0 0,96 0,79
1,2 6,5 1,16 0,93
1,5 7,5 1,44 1,17
1,8 8,0 1,74 1,40
2,0 8,5 1,92 1,56
2,5 9,0 2,40 1,95
3,0 9,5 2,89 2,34
3,5 10,0 3,37 2,73
4,0 11,0 3,85 3,12
4,5 11,5 4,34 3,51
5,0 12,0 4,82 3,90
5,5 12,5 5,30 4,30
6,0 13,0 5,80 4,70
a
These values can be used for design calculations. When the ultimate tensile strength of specimen material is not equal to 100 MPa,
the required shear strength of welds can be calculated with the following equation:
Required shear strength = (Minimum ultimate shear strength of the specimen × Strength described in this table)/10
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...
NORME ISO
INTERNATIONALE 18595
Première édition
2007-09-01
Soudage par résistance — Soudage par
points de l'aluminium et des alliages
d'aluminium — Soudabilité, soudage et
essais
Resistance welding — Spot welding of aluminium and aluminium
alloys — Weldability, welding and testing
Numéro de référence
ISO 18595:2007(F)
©
ISO 2007
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ISO 18595:2007(F)
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peut être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence
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Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2007 – Tous droits réservés
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ISO 18595:2007(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions. 2
4 Symboles. 5
5 Matériau. 6
5.1 Forme. 6
5.2 Types d'alliages d'aluminium . 6
6 État de surface . 6
7 Distance au bord, états du bord, forme du composant et écartement entre soudures . 6
8 Électrodes. 7
8.1 Matériaux. 7
8.2 Dimensions. 7
8.3 Refroidissement des électrodes . 9
9 Évaluation de la soudure . 9
9.1 Généralités. 9
9.2 Procédure d'essai de soudabilité. 9
9.3 Essais de qualification de la procédure . 10
9.4 Essais de production. 11
9.5 Fréquence des essais. 11
10 Exigences relatives à la qualité de la soudure . 11
10.1 Diamètre de la soudure . 11
10.2 Dimensions de la soudure . 12
10.3 Mode de rupture de la soudure . 12
10.4 Résistance de la soudure . 12
10.5 Aspect de la soudure — État de la surface. 13
11 Assemblages multipoints . 14
Annexe A (informative) Recommandations relatives au matériel de soudage par points . 15
Annexe B (informative) Conditions types de soudage par points . 16
Annexe C (informative) Liste non exhaustive des alliages d'aluminium couverts par la présente
Norme internationale. 17
Annexe D (informative) Informations types à consigner sur une fiche de procédure de soudage
par points. 19
Bibliographie . 21
© ISO 2007 – Tous droits réservés iii
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ISO 18595:2007(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'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 18595 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 44, Soudage et techniques connexes,
sous-comité SC 6, Soudage par résistance.
Il convient d'adresser les demandes d'interprétations officielles de tout aspect de la présente Norme
internationale au Secrétariat de l'ISO/TC 44/SC 6 par l'intermédiaire de votre organisme national de
normalisation, dont une liste exhaustive est disponible sur le site www.iso.org.
iv © ISO 2007 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 18595:2007(F)
Soudage par résistance — Soudage par points de l'aluminium
et des alliages d'aluminium — Soudabilité, soudage et essais
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie les exigences relatives au soudage par résistance par points
réalisé pour la fabrication d'assemblages de tôles d'aluminium, de pièces extrudées (alliages écrouis et
vieillis) et/ou de pièces moulées comprenant deux ou trois épaisseurs de métal, dont l'épaisseur (de tôle)
unique maximale des composants à souder est comprise entre 0,6 mm et 6 mm.
La présente Norme internationale s'applique au soudage de tôles ou de plaques d'épaisseurs différentes et
dont le rapport entre les épaisseurs est inférieur ou égal à 3:1. Elle s'applique au soudage de trois épaisseurs
dont l'épaisseur totale est inférieure ou égale à 9 mm.
Le soudage avec les types de machines ci-dessous entre dans le domaine d'application de la présente Norme
internationale:
⎯ machines de soudage avec commande au pied;
⎯ machines à souder à pistolet;
⎯ matériel de soudage automatique avec lequel les composants sont mis en place par des robots ou par
des appareils d'alimentation automatique;
⎯ machines à souder multipoints;
⎯ robots de soudage.
Des informations relatives aux matériels de soudage appropriés et aux conditions de soudage par points sont
données dans les Annexes A et B respectivement. Ces renseignements ne sont fournis qu'à titre informatif.
En fonction des conditions de fabrication, du type de matériel de soudage, des caractéristiques du circuit
secondaire et du matériau et de la forme de l'électrode, des modifications peuvent se révéler nécessaires.
Le soudage de matériaux revêtus (les matériaux galvanisés ou anodisés, par exemple) n'entre pas dans le
domaine d'application de la présente Norme internationale.
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 669:2000, Soudage par résistance — Matériel de soudage par résistance — Exigences mécaniques et
électriques
ISO 5182, Soudage — Matériaux pour électrodes de soudage par résistance et équipements annexes
ISO 5184, Pointes d'électrodes droites pour soudage par points par résistance
© ISO 2007 – Tous droits réservés 1
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ISO 18595:2007(F)
ISO 5821, Embouts amovibles de pointes d'électrodes pour soudage par points par résistance
ISO 5830, Soudage par points par résistance — Embouts amovibles mâles d'électrode
ISO 10447, Soudage par résistance — Essais de déboutonnage au burin et de pelage appliqués aux
soudures par résistance par points et par bossages
ISO 14329:2003, Soudage par résistance — Essais destructifs des soudures — Types de rupture et
dimensions géométriques pour les assemblages soudés par résistance par points, à la molette et par
bossages
ISO 15614-12, Descriptif et qualification d'un mode opératoire de soudage pour les matériaux métalliques —
Épreuve de qualification d'un mode opératoire de soudage — Partie 12: Soudage par points, à la molette et
par bossages
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 669:2000 et
l'ISO 14329:2003 ainsi que les suivants s'appliquent.
3.1
zone de diffusion en couronne
zone située à l'extérieur du noyau de la soudure dans laquelle une liaison en phase solide s'est produite
NOTE 1 Voir Figure 1.
NOTE 2 Cette zone peut participer à la résistance des joints mais ne peut pas être prise en compte à des fins de
conception.
3.2
diamètre de la couronne
d
c
diamètre externe de la zone de diffusion en couronne
NOTE Voir Figure 1.
3.3
essai de traction en croix
essai permettant de déterminer la capacité de charge d'un assemblage soudé par points soumis à une charge
de traction en croix
3.4
rupture à l'interface
rupture traversant le noyau de la soudure entre les tôles sur le plan de l'interface
NOTE Voir Figure 1.
3.5
diamètre du noyau
d
n
moyenne entre le diamètre maximal et le diamètre minimal du noyau fondu dans le plan de l'interface entre
les pièces assemblées, mesurée sur une coupe métallographique prise à la transversale du centre du noyau
NOTE Voir Figure 1. Le diamètre du noyau est le paramètre sur lequel repose le comportement mécanique d'une
structure. Les autres paramètres (le diamètre d'un bouton ou d'une soudure, par exemple) peuvent être influencés par le
type d'essai destructif.
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3.6
déboutonnage
rupture dans le métal de base, dans la zone affectée thermiquement ou dans le noyau, sans intéresser le
métal associé de la tôle opposée
NOTE Voir Figure 2.
3.7
déboutonnage partiel
rupture partielle dans le matériau de base ou dans la zone affectée thermiquement et partiellement dans le
noyau, sans intéresser le métal associé de la tôle opposée
NOTE Voir Figure 2.
3.8
essai de cisaillement
essai de cisaillement en traction
essai permettant de déterminer la capacité de charge d'un assemblage soudé par points soumis à un effort de
cisaillement en traction
3.9
diamètre de la soudure
d
〈rupture à l'interface〉 diamètre moyen de la zone fondue mesuré à l'interface, sans tenir compte de la zone de
diffusion en couronne
3.10
diamètre de la soudure
d
〈déboutonnage〉 diamètre moyen du bouton
NOTE Voir Figure 2 a) et b).
3.11
diamètre de la soudure
d
〈déboutonnage partiel〉 diamètre moyen de la zone fondue mesuré à l'interface, sans tenir compte de la zone
de diffusion en couronne ni le diamètre maximal du bouton de la rupture
NOTE 1 Voir Figure 2 c).
NOTE 2 Le diamètre minimal du bouton de la rupture est reporté séparément (voir Figures 1 et 2).
NOTE 3 En général, le diamètre du bouton des soudures par points sur aluminium est inférieur ou égal à celui du
noyau (de la soudure).
3.12
noyau de la soudure
zone lenticulaire d'une soudure par résistance où le métal des deux (de toutes les) tôles a fondu et s'est
solidifié
3.13
diamètre du bouton
d
p
diamètre moyen du bouton en cas de déboutonnage et de déboutonnage partiel
NOTE Voir Figure 2.
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Légende
a
1 soudure avec rupture à l'interface (d ≈ d ) Diamètre de la couronne.
n
b
2 zone de diffusion en couronne Diamètre du noyau.
c
3 matière en fusion du noyau Diamètre de la soudure (d ou d ).
1 2
Figure 1 — Mesure de la dimension de la soudure — Soudure avec rupture à l'interface
a
a) Déboutonnage symétrique
a
b) Déboutonnage asymétrique
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b
c) Déboutonnage partiel
a
d = d = (d + d )/2
p 1 2
b
d = (d + d )/2 et d = (d + d )/2
1 2 p 2 3
Figure 2 — Mesure de la dimension de la soudure — Soudure avec déboutonnage (de la billette)
4 Symboles
Symbole Terme Dimension
d diamètre de la soudure mm
d diamètre de la couronne mm
c
d diamètre initial ou théorique de la soudure mm
i
d diamètre du noyau mm
n
d diamètre du bouton mm
p
d diamètre initial de la pointe d'électrode mm
t
t épaisseur de la tôle mm
P résistance au cisaillement de la soudure kN
s
R résistance à la traction de l'aluminium à souder MPa
m
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5 Matériau
5.1 Forme
Le matériau doit être laminé, extrudé ou coulé. Il doit être exempt de toute imperfection préjudiciable.
5.2 Types d'alliages d'aluminium
L'Annexe C donne une liste non exhaustive des alliages d'aluminium.
6 État de surface
Préalablement au soudage, l'adéquation au soudage par points de toutes les surfaces doit être vérifiée. Il
convient que les surfaces soient exemptes d'huile, de graisse, de lubrifiant, d'oxydation visible, de peinture, de
saleté ou d'un nombre trop important de fissures. Si nécessaire, il faut procéder au traitement approprié de la
surface (un décapage chimique, par exemple). D'une manière générale, les surfaces mates finies ne se
prêtent pas au soudage par points. Néanmoins, les fabricants d'aluminium peuvent fournir un matériau à fini
de surface adapté à ce type de soudage (avec couche de conversion TiZr, par exemple). Les pièces
extrudées doivent également être finies (laminées) et nécessitent généralement un traitement préalable. Les
rugosités et imperfections présentes sur la surface des matériaux coulés doivent être limitées, par exemple à
la suite du nettoyage du matériau coulé. Des quantités excessives de gaz dissous dans le matériau coulé
doivent être évités. En outre, le matériau revêtu peut être accompagné d'une passivation au chrome ou au
phosphate. L'aluminium phosphaté peut être utilisé dans certaines applications. Ces matériaux peuvent être
soudés par points, bien que les paramètres de soudage spécifiés à l'Annexe B doivent être adaptés.
NOTE Dans la plupart des pays, la passivation au chrome sera bientôt prohibée afin d'éviter les risques sanitaires.
7 Distance au bord, états du bord, forme du composant et écartement entre
soudures
Les composants à souder doivent être exempts de toutes bavures ou autres imperfections susceptibles de
compromettre de quelque manière que ce soit le contact à l'interface ou nécessitant d'exercer une force
excessive pour appliquer les pièces.
La forme du composant doit assurer un contact satisfaisant à l'interface dans la zone où les soudures doivent
être réalisées. La distance entre le bord du composant et le centre de la soudure (distance au bord) ne doit
pas être inférieure à 1,25d (voir Figure 3), où d est le diamètre initial de la soudure tel que défini en 8.2.
L'utilisation de distances au bord inférieures aux valeurs recommandées a un effet néfaste sur la qualité de la
soudure. Il convient d'utiliser des distances au bord inférieures aux valeurs recommandées uniquement
lorsque cela est formellement spécifié. Dans ce cas, la dimension nominale de la soudure spécifiée peut être
inférieure à la valeur indiquée en 8.2, nécessitant de ce fait de tenir réellement compte d'une réduction
correspondante de la résistance de la soudure (voir 10.4).
L'écartement des points de soudure, c'est-à-dire l'entraxe qui sépare des soudures par points adjacentes (voir
Figure 3), ne doit pas être inférieur à 6d et, de préférence, doit être plus important. Il convient que les
tolérances applicables aux distances entre les centres de deux points de soudure adjacents ne dépassent pas
± 10 % sans toutefois risquer d'être inférieures à la valeur minimale. L'écartement des points de soudure peut
être plus petit si le courant est augmenté après la première soudure de façon à compenser les effets de shunt
et à obtenir la qualité de soudure requise.
NOTE Dans le cas des alliages d'aluminium, les effets de shunt sont plus importants en raison d'une conductivité
électrique plus élevée que celle de l'acier.
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Légende
d diamètre de la soudure
Figure 3 — Distance au bord et écartement des points de soudure recommandés
8 Électrodes
8.1 Matériaux
Les matériaux de l'électrode doivent être en alliage de cuivre. Il convient qu'ils présentent une haute
conductivité thermique et électrique. Ils doivent être conformes à l'ISO 5182 et utilisés conformément à cette
Norme.
8.2 Dimensions
Les électrodes de soudage doivent avoir une section et une résistance suffisantes pour supporter le courant
de soudage et la force de soudage sans présenter d'échauffement ni de déformation ou d'erreur de
parallélisme excessives. Si possible, depuis le point d'accessibilité, il convient d'utiliser des électrodes de
diamètre minimal, D, de 20 mm.
Les dimensions de l'électrode doivent être conformes à l'ISO 5184 (pour les électrodes droites), à l'ISO 5821
(pour les embouts amovibles femelles d'électrodes) ou à l'ISO 5830 (pour les embouts amovibles mâles
d'électrodes), selon le cas. Dans les cas pour lesquels ces Normes ne s'appliquent pas, les dimensions de
l'électrode doivent être précisées de façon à produire des soudures conformes à la présente Norme
internationale.
Lors du soudage de deux tôles d'une épaisseur maximale de 3 mm utilisant des électrodes de type
tronconique, le diamètre initial de la pointe d'électrode, d , en millimètres, doit être choisi conformément à
t
l'Équation (1), sauf spécification contraire.
dt=+62 (1)
t
où t est l'épaisseur de la tôle en contact avec l'électrode, en millimètres.
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Lorsqu'on utilise des électrodes tronconiques, il convient que le diamètre initial (ou théorique) du point de
soudure, d , en millimètres, soit supérieur ou égal à celui de la pointe d'électrode, selon l'Équation (2):
i
ddW=+62t (2)
it
où
d est le diamètre initial de la pointe, en millimètres;
t
t est l'épaisseur de la tôle en contact avec l'électrode, en millimètres.
ATTENTION — L'utilisation d'une dimension de soudure plus petite que celle donnée par
l'Équation (2) peut engendrer une réduction de la résistance de la soudure. Cela doit être pris en
compte dans tous les calculs de conception (voir Tableau 1).
Lorsqu'on utilise des électrodes bombées à petit rayon de pointe ou des électrodes à surface active très
petites, l'Équation (1) ne s'applique pas toujours, auquel cas les dimensions de l'électrode dépendent de
l'accessibilité et de la largeur de tôle. Dans ce cas, il convient de choisir les dimensions de pointe d'électrode
et les paramètres de soudage pour obtenir un diamètre initial de soudure tel que spécifié dans l'Équation (2)
et satisfaire aux exigences minimales spécifiées à l'Article 10.
Dans le cas du soudage de deux tôles d'épaisseurs différentes, il convient de spécifier les dimensions de
l'électrode et la dimension requise de la soudure par rapport à l'épaisseur de la tôle la plus mince. Dans le cas
de trois épaisseurs, il convient d'utiliser comme référence la tôle la plus mince de chaque combinaison.
Si un diamètre initial de soudure plus petit ou plus grand est spécifié, tel que déterminé par l'Équation (2), il
convient que le diamètre initial de la pointe d'électrode soit égal au diamètre spécifié de la soudure. Il convient
toutefois de spécifier ces cas particuliers.
Tableau 1 — Résistance au cisaillement des éprouvettes d'aluminium soudées par points
Épaisseur Diamètre de la Résistance moyenne au cisaillement des soudures en alliage
de la tôle soudure d'aluminium
pour la Classe A
(résistance nominale des éprouvettes en matériau avec une
a
t d
résistance ultime à la traction de 100 MPa)
mm mm
kN
Classe A Classe B
0,6 4,5 0,58 0,47
0,8 5,5 0,78 0,63
1,0 6,0 0,96 0,79
1,2 6,5 1,16 0,93
1,5 7,5 1,44 1,17
1,8 8,0 1,74 1,40
2,0 8,5 1,92 1,56
2,5 9,0 2,40 1,95
3,0 9,5 2,89 2,34
3,5 10,0 3,37 2,73
4,0 11,0 3,85 3,12
4,5 11,5 4,34 3,51
5,0 12,0 4,82 3,90
5,5 12,5 5,30 4,30
6,0 13,0 5,80 4,70
a
Ces valeurs peuvent être utilisées pour les calculs de conception. Si la résistance ultime à la traction de l'éprouvette n'est pas
égale à 100 MPa, la résistance au cisaillement requise des soudures peut être calculée de la façon suivante:
Résistance au cisaillement requise = (Résistance ultime au cisaillement minimale de l'éprouvette × Résistance décrite dans ce
tableau)/10.
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Au cours de la production normale, les électrodes ont tendance à s'émousser, ce qui se traduit par une
augmentation du diamètre de la pointe d'électrode. Il convient que l'augmentation du diamètre d'au moins une
des électrodes ne dépasse pas la valeur qui implique une réduction de la dimension de la soudure à une
valeur inférieure au minimum acceptable (4,t par exemple). Lorsque ce diamètre a été atteint (s'il ne l'avait
pas été précédemment), l'électrode doit être remplacée ou rectifiée à sa dimension et à son profil d'origine.
Lorsque des pointes d'électrode de diamètres différents sont en contact avec la pièce à souder,
l'augmentation admissible par rapport au diamètre initial doit s'appliquer à la plus petite des deux pointes
d'électrode.
Une augmentation plus importante du diamètre de la (ou des) électrode(s) est admise uniquement si les
essais démontrent que la résistance de la soudure répond aux exigences requises, et uniquement par
spécification.
Lorsqu'on applique une augmentation automatique du courant de soudage (c'est-à-dire un réglage pas à pas),
l'augmentation du diamètre de la pointe d'électrode peut être plus importante. L'augmentation admissible peut
être déterminée de manière empirique à condition que la dimension de la soudure ne soit pas inférieure à la
valeur spécifiée dans l'Équation (2), sauf indication contraire.
Si une dimension de soudure initiale plus petite que celle donnée par l'Équation (2) est spécifiée dans la
norme d'application, il convient que le diamètre initial de la pointe d'électrode soit égal à la dimension initiale
de la soudure indiquée. Dans ce cas, l'augmentation admissible du diamètre de l'électrode suite à l'usure, et
par conséquent la diminution de la dimension de la soudure, doit être précisée.
8.3 Refroidissement des électrodes
Le diamètre de l'orifice et du tuyau d'alimentation en eau de refroidissement doit être conforme à l'ISO 5184, à
l'ISO 5821 ou à l'ISO 5830, selon le cas.
Il est recommandé que le débit d'eau soit d'au minimum 5 l/min par électrode pour le soudage de deux
épaisseurs jusqu'à et y compris 3 mm. Des débits plus importants sont recommandés pour le soudage de
matériaux plus épais. Il convient de disposer le tuyau d'alimentation interne en eau de refroidissement de telle
sorte que l'eau vienne en contact avec l'arrière de la surface de travail de l'électrode. Il convient que la
distance entre l'arrière et la surface de travail de l'électrode ne dépasse pas les valeurs indiquées dans la
Norme internationale applicable. Pour garantir une durée de vie raisonnable de l'électrode, il convient que les
températures de l'eau en entrée et en sortie ne dépassent pas respectivement 20 °C (293 K) et 30 °C (303 K).
9 Évaluation de la soudure
9.1 Généralités
Un mode opératoire doit être établi pour le matériel de soudage, l'épaisseur de tôle, le matériau ou une
combinaison de ces éléments utilisés dans le composant à souder. Il convient que l'enregistrement des
modes opératoires repose sur des éléments appropriés répertoriés dans la liste présentée dans l'Annexe D.
9.2 Procédure d'essai de soudabilité
La soudabilité d'un matériau particulier peut être évaluée en déterminant les domaines de soudabilité (voir
Figure 4). Cette procédure peut également être utilisée pour évaluer l'adéquation d'un matériel de soudage
particulier à la production d'un composant spécifique. Le domaine de soudabilité décrit la plage de soudage
en termes de courant de soudage et de temps de maintien à force de soudage constante ou de courant et de
force de soudage à temps constant. Outre la détermination de la plage de soudage, il peut être dans certains
cas nécessaire de déterminer l'uniformité de la qualité de la soudure ou la durée de vie de l'électrode qu'il est
possible d'obtenir. Ces facteurs peuvent nécessiter d'être pris en compte lors du choix des conditions de
soudage appropriées.
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ISO 18595:2007(F)
Dans le cas de l'aluminium, il est primordial que l'état de surface du matériau d'essai soit identique à celui des
pièces.
Des lignes directrices relatives aux conditions de soudage sont données dans les Annexes A et B.
9.3 Essais de qualification de la procédure
Les essais ci-dessous doivent être réalisés conformément à l'ISO 15614-12:
a) essais de cisaillement (aussi appelé cisaillement en traction);
b) essai de pelage ou essai de déboutonnage au burin (manuel ou mécanisé), conformément à l'ISO 10447;
c) examen visuel et métallurgique.
Les essais ci-dessous sont facultatifs et peuvent être spécifiés:
d) essai de traction en croix;
e) essai de dureté;
f) essais avec chargement dynamique (essais de résistance aux chocs ou
...
Questions, Comments and Discussion
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