Aluminiums

L’aluminium est tout simplement le métal le plus courant de l’écorce terrestre. Il est également l’un des métaux non ferreux les plus utilisés au monde. Issu des mines de bauxite dont on extrait l’alumine puis l’aluminium par électrolyse, ce métal fait le bonheur des industriels du monde entier depuis le XIXe siècle.

Des caractéristiques uniques, une utilisation massive

La faible densité de l’aluminium (2,70 gr/cm3) permet de fabriquer des produits peu lourds. Il s’agit du troisième métal le plus léger, après le lithium et le magnésium, globalement trois fois plus que le cuivre et le fer, ce qui lui vaut un large champ d’applications dans des secteurs comme l’aéronautique et les transports. Ce métal présente d’autres caractéristiques intéressantes pour de nombreux secteurs : résistance à la corrosion, malléabilité, usinabilité… Sa résistivité et sa conductivité électrique rendent possibles des applications sur le transport de l’électricité haute tension, tandis que sa perméabilité magnétique font de l’aluminium un composant essentiel pour les appareils de mesure, les circuits électroniques et les blindages de câbles. Il ne s’agit là que de quelques exemples d’utilisation tant l’aluminium est présent dans des secteurs aussi divers que les biens de consommation, l’emballage, les transports, la construction… Si l’aluminium se distingue encore la large plage de températures à laquelle il peut être travaillé puisque sa charge de rupture varie de 160 MPa à -196°C à 30 MPa à 200°C, il présente un gros défaut : ce métal à l’état pur est susceptible de manquer de robustesse en fonction des contraintes. Pour modifier certaines de ses propriétés, il fait l’objet alliages, principalement avec le cuivre (qui augmente ses caractéristiques mécaniques, mais rend les pièces fragiles à chaud), avec le manganèse (qui facilite l’usinabilité, mais lui confère une coulabilité moins bonne) et avec le silicium (qui a l’inverse lui apporte de bonnes propriétés de fonderie mais le rend difficilement usinable). Avec le zinc, un alliage ternaire est appliqué, le troisième composant étant le plus souvent du magnésium.

Familles et états métallurgiques

Ces alliages sont définis par un numéro à quatre chiffres dont le premier désigne leur groupe : 1 pour les aluminiums sans additifs (1050A, 1080…), 2 pour alliage aluminium + cuivre (2014, 2017A, 2030…), 3 pour l’aluminium + manganèse, 4 pour l’aluminium + silicium, 5 pour l’aluminium + magnésium, 6 pour l’alliage aluminium + magnésium + silicium, 7 dans le cas aluminium + zinc + magnésium. L’aluminium et ses alliages sont conformes à la norme NF EN 573-1, qui définit la composition chimique et la forme des produits corroyés. Les désignations des aluminiums intègrent notamment dans leur code alphanumérique les procédés de mise en forme, le groupe ou la série de l’aluminium ou de l’alliage et la composition. Il faut également tenir compte des états métallurgiques de livraison (norme Afnor NF A 02-006), au nombre de quatre : brut fabrication, recuit, écroui, restauré ou stabilisé, et enfin durci par traitement thermique.

Aluminium et usinage

2017A pour les pièces de machines, 1370 pour les câbles haute tension, 6060 pour les panneaux de signalisation… Les – nombreux – alliages d’aluminium se prêtent mieux à telle ou telle utilisation. En demi-produits, on les trouve en produits longs obtenus par filage ou filage + étirage (barres, tubes, méplats, fils, profils) et en produits plats issus du laminage (tôles et bandes). Certaines nuances sont parfaitement adaptées à l’usinage. On peut citer le 2017A T4, c’est-à-dire l’aluminium-cuivre-magnésium-silicium à l’état trempe + maturation ; le 2024 T3, aluminium-cuivre-magnésium à l’état trempe + écraissage + maturation… Mais tous les aluminiums et alliages peuvent passer entre les mains des usineurs. Même s’ils ne se comportent pas de la même façon, ils sont par exemple tous soudables. L’usinage nécessite cependant quelques précautions, exigées par la densité du métal, sa conductivité thermique qui favorise le refroidissement et le faible module d’élasticité. La première de ces précautions est l’emploi de machines puissantes (150 à 250 Wh/dm3) et rapides.