L'aluminium est le métal le plus répandu sur la planète ; il est donc logique qu'il soit largement utilisé dans l'industrie manufacturière et la production de pièces. Mais est-il si utilisé uniquement parce qu'il est facile à trouver ? Bien sûr que non ! L'aluminium est même supérieur à l'acier en termes de rapport résistance/poids. Les différentes nuances d'alliages d'aluminium sont flexibles et faciles à usiner. Elles sont donc utilisées dans un large éventail d'applications.
Comme mentionné précédemment, il existe différentes nuances d'aluminium, chacune possédant ses propres propriétés. Cet article vous guidera donc dans le choix d'un matériau. Il décrira d'abord les différentes nuances d'aluminium, leurs utilisations et leur fonctionnement. Il détaillera également les différents types d'usinage possibles avec chaque nuance. Faites défiler la page jusqu'à la fin pour apprendre à sélectionner rapidement la nuance de métal la plus adaptée à la fabrication de pièces.
Table des matières
Propriétés de l'aluminium
Les alliages d'aluminium sont principalement composés d'aluminium, mais du cuivre, du zinc, du magnésium et du silicium y sont également ajoutés pour améliorer certaines propriétés spécifiques. Les différentes nuances d'alliages d'aluminium dépendent de leur composition chimique, et chacune présente ses propres avantages pour différentes utilisations. Le type d'alliage d'aluminium utilisé est essentiel pour le prototypage rapide. Il influence l'efficacité du prototype final, son coût et son adéquation aux exigences.
- Propriétés physiques. L'aluminium pur est un métal très mou. En revanche, l'alliage d'aluminium est très résistant. Grâce à sa densité relativement faible, les alliages d'aluminium présentent le meilleur rapport résistance/poids de tous les métaux. Ils sont également résistants au froid et à la corrosion.
- Propriétés thermiques et électriques. L'aluminium est un matériau idéal pour la fabrication de composants d'échange thermique dans les automobiles en raison de sa conductivité thermique élevée. De plus, différents alliages d'aluminium peuvent à la fois conduire et résister à l'électricité. Ainsi, certains alliages d'aluminium peuvent être utilisés pour la fabrication de fils électriques, tandis que d'autres sont utilisés lorsque la résistivité est requise.
- Propriétés mécaniques. La résistance à la traction de l'aluminium peut être élevée ou faible, selon sa nuance. Certains aluminiums ont une résistance à la traction allant jusqu'à 100 ksi, tandis que d'autres sont aussi faibles que 1,5 ksi.
- Réflectance. Le polissage de l'aluminium permet d'obtenir une surface très brillante. De ce fait, les alliages d'aluminium excellent à réfléchir l'énergie radiante, une qualité recherchée dans de nombreuses lampes et accessoires décoratifs.
Avantages et inconvénients de l'aluminium pour l'usinage
L'aluminium est un métal très utile, aux multiples usages. Certaines de ses propriétés le rendent très populaire pour usinageCependant, comme toutes les autres bonnes choses, l’aluminium présente des avantages et des inconvénients.
Avantages de l'aluminium dans l'usinage
Résistance à la corrosion
L'aluminium ne rouille pas et ne se corrode pas. Une couche protectrice d'oxyde d'aluminium se forme rapidement à la surface des alliages d'aluminium, ce qui les rend résistants à la corrosion due aux intempéries. Avec un bon traitement de surface et un entretien régulier, l'aluminium ne se corrode pas, même dans les environnements les plus difficiles. Grâce à cette propriété, l'aluminium peut être utilisé pour fabriquer des composants exposés à des conditions environnementales difficiles.
Faible coût
L'aluminium n'est pas le métal le moins cher à produire, mais compte tenu de ses avantages, son coût est relativement faible. Il est donc moins cher que d'autres métaux présentant les mêmes avantages et constitue le meilleur choix dans la plupart des cas.
Solide et léger
L'aluminium est le métal présentant le meilleur rapport résistance/poids et est donc très résistant. De ce fait, il peut être utilisé lorsqu'une résistance accrue est nécessaire. Ce rapport résistance/poids élevé indique que cette résistance ne se fait pas au détriment du poids. Les alliages d'aluminium sont utilisés pour les pièces mécaniques qui doivent être aussi légères que possible tout en restant très résistantes. En effet, les alliages d'aluminium sont presque trois fois plus denses que l'acier.
Recyclabilité
L'aluminium est recyclable à l'infini. Plus facile à recycler que de nombreux autres métaux, il constitue un choix écologique.
Peut être utilisé pour la fabrication rapide de moules
Une méthode de production appelée « outillage rapide » est devenue populaire, car elle permet de réduire les coûts et les délais de production. L'aluminium est un matériau couramment utilisé pour la fabrication rapide de moules. Les alliages d'aluminium sont faciles à former et ne coûtent pas cherLes raisons pour lesquelles les fabricants le privilégient sont évidentes.
Pas besoin d'entretien excessif
Les pièces en aluminium conservent leur qualité et leurs performances même dans les conditions les plus difficiles. Elles constituent donc un choix judicieux pour les pièces difficiles à entretenir régulièrement. De plus, l'aluminium peut supporter des températures extrêmement basses sans se casser ni se fissurer.
Personnalisable
L'aluminium étant facile à travailler, il peut être moulé dans presque toutes les formes. Non seulement il se peint bien, mais sa surface retient bien la plupart des finitions.
Inconvénients de l'aluminium dans l'usinage
- Conductivité facile. Cela constitue à la fois un avantage et un inconvénient, selon l'endroit où ils sont utilisés. Cependant, cela signifie que les alliages d'aluminium ne peuvent pas être utilisés dans certaines applications où la résistance électrique est importante.
- Point de fusion bas. L'aluminium ayant un point de fusion bas, il ne convient pas aux environnements très chauds. Cependant, certains alliages d'aluminium peuvent résoudre ce problème.
Nuances d'alliages d'aluminium
Il existe deux principaux types d’alliages d’aluminium : les alliages forgés et les alliages moulés.
Alliages forgés
Dans la plupart des cas, ces alliages d'aluminium sont plus résistants que les métaux moulés. Ils utilisent également la méthode à quatre chiffres, mais sans virgule. Le premier chiffre indique l'élément d'alliage principal, comme pour la fonte. S'il est différent de zéro, le deuxième chiffre indique que l'alliage a été modifié, et les deux derniers indiquent de quel alliage il s'agit dans la série. Voici une liste des sept séries d'alliages de forge :
Série 1xxx
Ces alliages d'aluminium sont parfois appelés « aluminium pur » car ils doivent contenir au moins 99% d'aluminium. Ils ne sont pas très résistants, mais les machinistes les privilégient. En effet, ils ne rouillent pas et sont bien énergivores. Il est également possible de les souder, mais l'opérateur doit être très prudent, car leur point de fusion est très bas.
Série 2xxx
Le cuivre est l'élément principal de cette série. La meilleure méthode de traitement de ces métaux est le traitement thermique en solution solide. De ce fait, les alliages de cette série sont très résistants et durs, mais moins résistants à la corrosion que les autres séries. C'est pourquoi, lorsqu'il est nécessaire d'utiliser ces alliages dans des zones sujettes à la corrosion, l'opérateur les recouvre généralement d'une peinture ou d'un revêtement métallique antirouille.
Série 3xxx
Le manganèse est le principal élément constitutif de ces alliages. Ils ne sont pas très solides, mais offrent une excellente résistance à la chaleur et à la rouille. Ils sont donc parfaits pour les ustensiles de cuisine. Ces alliages d'aluminium sont couramment utilisés dans les centrales électriques et l'automobile comme pièces de rechange.
Série 4xxx
Les alliages de la série 4xxx sont utilisés comme métaux d'apport en soudage en raison de leur bas point de fusion. Dans cette série, le métal est composé d'un mélange d'aluminium et de silicium.
Série 5xxx
Ces alliages d'aluminium ne peuvent pas être chauffés, mais ils présentent une résistance à la traction maximale. Leur principal élément d'alliage est le magnésium. De ce fait, ils ne rouillent pas et sont faciles à souder, ce qui en fait un excellent choix pour les véhicules et équipements navals. De plus, leur résistance à la traction ultime est comprise entre 18 ksi et 51 ksi.
Série 6xxx
Les alliages de cette série présentent une bonne résistance à la corrosion. Leur résistance maximale à la traction se situe entre 18 et 58 ksi. Le magnésium et le silicium sont les principaux éléments d'alliage de cette combinaison d'or. Ces alliages sont utilisés pour les revêtements de métaux sensibles à la corrosion. Ces métaux contiennent également du magnésium et du silicium, ce qui donne du siliciure de magnésium. Ce matériau peut être chauffé en solution, ce qui le rend plus résistant.
Série 7xxx
Le zinc est le principal élément d'alliage de ces alliages d'aluminium. Ils présentent la résistance à la traction la plus élevée de tous les alliages d'aluminium, avec des valeurs comprises entre 32 et 88 ksi. Ce type de métal est utilisé par les machinistes pour fabriquer des outils et des pièces d'engrenages soumis à des contraintes élevées, comme les engrenages sportifs et aérospatiaux. Outre l'aluminium, d'autres métaux, comme le cuivre, peuvent être ajoutés pour modifier le fonctionnement de l'aluminium corroyé.
Alliages moulés
Ces alliages peuvent être traités thermiquement ou non. Ils utilisent la méthode à quatre chiffres, précédée d'une virgule. Le premier chiffre indique les principaux éléments qui composent le métal. Les deux chiffres suivants indiquent le type de matériau, et le chiffre après la virgule indique s'il s'agit d'un lingot ou d'une pièce moulée.
Différences entre les alliages forgés et coulés
- La résistance à la traction des alliages coulés est généralement inférieure à celle des alliages corroyés en raison de la difficulté d'éliminer les défauts lors de la processus de moulage.
- Pour le même poids, les alliages coulés coûtent moins cher que les alliages forgés.
- Les alliages d’aluminium forgés sont plus faciles à usiner que les métaux coulés.
- Les pièces fabriquées à partir d’alliages d’aluminium forgés peuvent avoir une meilleure finition de surface que les pièces fabriquées à partir de métal moulé.
Types courants d'aluminium
Aluminium 6061-T6
Cet alliage d'aluminium appartient à la série 6xxx, comme son nom l'indique. Le deuxième chiffre étant zéro, il s'agit d'aluminium industriel contenant diverses impuretés. Les deux derniers chiffres, 61, indiquent la composition de ce métal : 97,91 TP5T d'aluminium, 0,61 TP5T de silicium, 1,01 TP5T de magnésium, 0,21 TP5T de chrome et 0,281 TP5T de cuivre.
Dans ce cas, T6 indique un traitement thermique de mise en solution et un vieillissement. Il faut 40 ksi pour étirer l'aluminium 6061 et 45 ksi pour le désagréger complètement. Cela signifie que le métal est très résistant et peut être utilisé dans les structures de bâtiment. L'aluminium 6061 ne rouille pas. Il est principalement utilisé dans la fabrication de pièces automobiles, d'échangeurs de chaleur et d'électronique.
Aluminium 7075-T6
Le numéro de série de l'aluminium 7075, 7xxx, indique que le zinc est son principal élément d'alliage et que ce métal présente une résistance à la traction élevée. Il est principalement composé d'aluminium (90%), de zinc (5,6%), de manganèse (2,5%), de cuivre (1,6%) et de manganèse (0,23%). L'aluminium 7075 est l'un des alliages d'aluminium les plus résistants et les plus légers. Sa masse volumique est de 2,81 g/cm³ et sa résistance à la traction maximale est de 83 ksi. Le numéro T6 indique qu'il a été traité thermiquement. Ce métal est couramment utilisé dans la fabrication d'engrenages de machines-outils et de composants aéronautiques.
Aluminium 5052
L'aluminium 5052 est très solide et offre une excellente résistance à la corrosion. Sans cuivre, il est très utile pour les applications en eau salée. Appartenant à la série 5xxx, ce métal ne peut être chauffé ni déformé. Cet alliage est couramment utilisé pour la fabrication de pièces d'outillage marin.
Aluminium 6063
L'aluminium 6063, également appelé aluminium décoratif, est un alliage d'aluminium composé de magnésium et de silicium. Cet alliage est moyennement résistant et ductile, ce qui le rend idéal pour la fabrication de moules. Il est très résistant à la corrosion et peut être utilisé en extérieur grâce à sa faible teneur en cuivre et en siliciure de magnésium. Le métal utilisé pour fabriquer ces pièces peut être utilisé dans les matériaux de construction, les tuyaux, les tubes et les meubles.
Comment choisir la bonne qualité d’aluminium ?
Vous pouvez choisir différentes nuances d'aluminium. Chaque nuance possède des propriétés différentes, telles que la soudabilité, la solidité et la résistance à la corrosion. Vous pouvez choisir la nuance d'aluminium en fonction des caractéristiques importantes requises pour votre application. Avant de prendre une décision, tenez compte des points suivants.
Comprendre son indice d'usinabilité
Classer la facilité d'usinage d'un alliage d'aluminium vous donnera une idée de son aptitude à l'usinage sur une machine CNC. Un alliage d'aluminium facile à usiner est facile à couper et à finir. Il peut donc être utilisé pour fabriquer des pièces mécaniques complexes. Par exemple, l'aluminium 2011 est très facile à usiner.
Coût et disponibilité
L'un des facteurs les plus importants à prendre en compte lors du choix d'une nuance d'aluminium pour un projet est son coût. Une étape importante du processus de production consiste à trouver l'adéquation entre le coût cible et les propriétés optimales dans cette fourchette de prix. Quant à la disponibilité de la nuance d'aluminium sélectionnée, elle dépend également de son prix. La disponibilité est également cruciale, car les alliages d'aluminium rares et difficiles à obtenir peuvent ralentir le processus de production.
Est-ce pratique ?
Cela fait référence à la facilité de formation d'un alliage d'aluminium particulier. Les alliages à ductilité élevée sont faciles à travailler et sont principalement utilisés lorsque la résistance à la fatigue est requise, comme dans les composants aéronautiques.
Peut-on le souder ?
Il est important de prendre en compte la soudabilité d'un alliage si la pièce fabriquée doit être soudée à d'autres pièces. Si un soudage est nécessaire, l'aluminium 3003 est un bon choix.
Résistance à la corrosion
L'utilisation prévue de la pièce détermine sa résistance à la corrosion. Par exemple, les pièces utilisées dans des environnements chimiques ou marins doivent être très résistantes à la corrosion.
Peut-il être traité thermiquement ?
La trempe de l'aluminium consiste à le chauffer à des températures très élevées ou très basses. Ce processus, appelé traitement thermique, renforce l'aluminium. Il est important de savoir quelles séries d'alliages d'aluminium peuvent être chauffées et lesquelles ne le peuvent pas.
Quelle est sa force ?
La résistance d'un alliage dépend de sa résistance. Il est donc naturel d'utiliser de l'aluminium haute résistance pour les pièces soumises à des forces élevées.
Selon le projet, vous pourriez également avoir besoin d'acier. Comment choisir la nuance d'acier adéquate ? Consultez le Guide de sélection de l'acier inoxydable 304 et 316 pour une aide professionnelle.
Différentes utilisations de l'aluminium
L'aluminium est utilisé dans de nombreux secteurs industriels. Voici quelques-uns des domaines où les produits et pièces en aluminium sont couramment utilisés :
domaine médical
Les pièces et produits en aluminium sont très courants dans les industries exigeant propreté et biocompatibilité. Les instruments médicaux, tels que les instruments chirurgicaux et orthopédiques, sont fabriqués à partir de différents types d'aluminium. De plus, l'aluminium est un composant majeur de certains objets du quotidien tels que les plateaux et les seaux.
Aérospatial
Les matériaux utilisés pour construire des avions doivent être à la fois légers et résistants. L'aluminium est particulièrement adapté à cette tâche grâce à sa légèreté et sa grande résistance. De ce fait, il peut supporter le même poids que des métaux plus résistants. De plus, grâce à sa grande résistance à la corrosion, l'aluminium peut protéger les avions des dommages causés par les intempéries.
Industrie électrique
Les alliages d'aluminium sont systématiquement utilisés par les fabricants d'électronique grand public en raison de leur excellente conductivité thermique. Les composants électriques tels que les radiateurs et les systèmes de refroidissement des systèmes graphiques utilisent des alliages d'aluminium.
Industrie automobile
Les meilleures automobiles doivent être légères, durables et respectueuses de l'environnement. Les alliages d'aluminium y parviennent grâce à leur légèreté et leur résistance. Les voitures sont ainsi à la fois flexibles et robustes. De plus, les pièces en aluminium sont recyclables, ce qui rend les voitures équipées de pièces métalliques en aluminium plus respectueuses de l'environnement.
Conclusion
L'aluminium est un métal très flexible dont les propriétés changent lorsqu'il est mélangé à d'autres éléments. Différents types d'aluminium conviennent également à différentes entreprises en raison de leurs propriétés spécifiques. Cependant, face à la grande variété d'alliages d'aluminium disponibles, il peut être difficile de choisir l'alliage d'aluminium à utiliser pour votre échantillon.
Chez Yonglihao Machinery, nous pouvons vous aider choisir le meilleur matériau Pour vos travaux d'usinage. Contactez-nous dès aujourd'hui et nous vous accompagnerons dans le choix de vos matériaux. Lors de la sélection de matériaux, il est également important de comprendre les propriétés des différents alliages et leurs performances dans différentes applications. Vous pouvez consulter Acier inoxydable 316 et 316L en prototypage rapide pour des informations plus spécialisées.