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Jean-Jacques PERRIER : Aluminium Pechiney
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Article relu par Sylvain JACOB (Aluminium Pechiney) à la suite du décès de l’auteur
Les propriétés de l’aluminium ont été mises en évidence dès son apparition parmi les métaux industriels à la fin du XIX e siècle : faible masse volumique, bonnes caractéristiques mécaniques, excellente conductivité électrique et thermique, bonne résistance à la corrosion, usinage facile, bonnes propriétés d’aspect. À l’état pur, l’aluminium n’est pratiquement utilisé que pour les applications électriques. Mais il est le plus souvent associé à d’autres métaux, pour former une gamme étendue d’alliages s’adaptant remarquablement à tous les procédés de mise en forme par moulage et répondant à des exigences variées de proprietés physiques, chimiques et mécaniques.
Les alliages de fonderie utilisés industriellement contiennent au moins 50 % en masse d’aluminium et sont fabriqués à partir de métal pur d’électrolyse ou d’aluminium recyclé. Les propriétés de ces alliages dépendent de leur composition, de leur état structural, du procédé de mise en forme retenu et des traitements thermiques effectués sur les pièces. En particulier, l’aluminium est un métal très sensible à l’oxydation et demande des précautions très particulières lors de son élaboration à l’état liquide.
Après avoir défini la nature des alliages d’aluminium, leurs propriétés de comportement au moulage et leurs caractéristiques techniques, cet article décrit tous les soins à apporter aux opérations de fusion pour respecter les critères de qualité métallurgique requis.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
— M 3 635 - Fusion des alliages d’aluminium (le présent article) ;
Moulage des alliages d’aluminium- Généralités. Moules destructibles - Moulage des alliages d’aluminium ;
Moulage des alliages d’aluminium- Moules permanents - Fonderie de l’aluminium : défauts et conception des pièces ;
— Doc. M 3 638 - Fusion, moulage et fonderie des alliages d’aluminium.
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- Version courante de déc. 2012 par Michel GARAT
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Nature des alliages d’aluminium4. Fusion des alliages d’aluminium
L’aluminium étant un métal très sensible à l’oxydation, il convient d’apporter un grand soin à cette opération.
La composition chimique doit impérativement être respectée et implique des règles de mise en œuvre rigoureuses.
4.1 Critères de qualité d’un alliage liquide
Ils sont au nombre de quatre :
-
respect de la composition chimique ;
-
propreté inclusionnaire (absence d’oxydes et d’inclusions exogènes) ;
-
absence d’hydrogène dissous ;
-
homogénéité.
L’opération de fusion peut conduire à un enrichissement de certains éléments et une perte de certains autres. D’où la nécessité de contrôler la composition à l’issue de l’opération de fusion afin de pouvoir faire les corrections nécessaires.
1. Silicium (Si)
• Diminue de manière significative la contraction volumétrique à la solidification.
• Diminue le retrait à l’état solide et le coefficient de dilatation.
• Augmente la dureté et la résistance à l’usure (tribologie).
• Améliore la coulabilité de l’aluminium [chaleur latente (enthalpie) de fusion].
• Forme avec l’aluminium un mélange eutectique (12,6 % Si – 578 oC).
• Les alliages industriels contiennent entre 2 et 25 % de silicium.
2. Cuivre (Cu)
• Diminue la contraction volumétrique mais beaucoup moins que le Si.
• Augmente la dureté de l’aluminium à la température ambiante et aux températures élevées (seuil 200 oC).
• Permet le durcissement structural.
• Augmente la sensibilité à la corrosion atmosphérique marine et sous tension (il existe des concentrations « seuils »).
• Forme avec l’aluminium une solution solide et un eutectique (33 % de cuivre, T...
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